СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА Российский патент 2004 года по МПК B63B35/08 

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, плавающим в ледовых условиях и разрушающим ледяной покров резонансным способом при всплытии в сплошном льду.

Уровень техники известен из способа разрушения ледяного покрова резонансными изгибно-гравитационными волнами (ИГВ), возбуждаемыми подводным судном (1. В.М. Козин, А.В. Онищук. Модельные исследования волнообразования в сплошном ледяном покрове от движения подводного судна. - ПМТФ, Новосибирск, Изд-во “Наука”, 1994, №2, с.78-91), в котором предлагается разрушать ледяной покров подводным судном путем возбуждения изгибно-гравитационных волн при его движении с резонансной скоростью ν_p, т.е. со скоростью, при которой амплитуда возбуждаемых ИГВ максимальна.

Также известно техническое решение (2. RU 2170687 С1, 15.03.2000), в котором для повышения эффективности разрушения льда предлагается создавать под ледяным покровом в месте расположения впадины (подошвы) изгибно-гравитационной волны разрежения (области пониженного давления) посредством центробежных сил от вращения крыльчатки, расположенной в верхней части корпуса судна.

Недостатком способов является недостаточное увеличение амплитуды ИГВ, т.е. ледоразрушающей способности судна, при его движении с резонансной скоростью.

Сущность изобретения заключается в разработке способа увеличения амплитуды ИГВ.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении эффективности разрушения льда подводным судном.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные: ледяной покров разрушается подводным судном путем возбуждения во льду резонансных ИГВ при его движении с резонансной скоростью и создания области пониженного давления под ледяным покровом в месте расположения подошвы изгибно-гравитационной волны посредством центробежных сил от вращения крыльчатки, расположенной в верхней части корпуса судна.

Отличительные: одновременно с областью пониженного давления под ледяным покровом создают область повышенного давления в месте расположения вершины изгибно-гравитационной волны посредством центростремительных сил от вращения крыльчатки, расположенной в верхней части корпуса судна.

Известно [1], что зарождение системы ИГВ происходит непосредственно над его источником (подводным судном). Поэтому вносимые в поток возмущения в области генерации ИГВ окажут прямое воздействие на процесс их развития. Поскольку первая вершина прогрессивных ИГВ формируется над корпусом судна [I], то появляется возможность воздействовать на реакцию упругого основания (воды) от деформирования ледяного покрова в пределах длины судна. Очевидно, что это воздействие должно быть направленно на увеличение силы давления воды в районе вершины ИГВ, т.к. создание области повышенного давления в этом месте вызовет увеличение амплитуды волны и соответствующий рост изгибных напряжений в ледяной пластине. В свою очередь это повысит эффективность разрушения льда подводным судном.

Способ осуществляется следующим способом.

Под ледяным покровом на заданном заглублении начинают перемещать подводное судно со скоростью v для возбуждения резонансных ИГВ. Если амплитуда этих волн оказывается недостаточной для разрушения ледяного покрова, то под первой подошвой ИГВ создают область пониженного давления за счет вращения крыльчатки, предварительно устанавливаемой в верхней части корпуса судна в наиболее вероятном месте расположения подошвы ИГВ. Как показали опыты [1], места расположения как подошвы, так и вершины ИГВ практически не зависят от скорости судна, заглубления и толщины льда и определяются лишь геометрией корпуса. Вращение крыльчатки, работающей по принципу центробежного насоса, вызовет появление центробежных сил и соответствующей области пониженного давления. Понижение давления под подошвой ИГВ увеличит ее глубину. Одновременно с этим под первой вершиной ИГВ создают область повышенного давления за счет вращения крыльчатки, предварительно установленной в верхней части корпуса судна в наиболее вероятном месте расположения вершины ИГВ. Вращение крыльчатки в направлении, противоположном вращению рабочего колеса в центробежном насосе, вызовет появление центростремительных сил и соответствующей области повышенного давления. Повышенное давление под вершиной ИГВ увеличит ее высоту и соответственно амплитуду ИГВ. Суммарное увеличение глубины подошвы и высоты вершины ИГВ вызовет соответствующие рост амплитуды ИГВ, увеличение изгибных напряжений в ледяном покрове и эффективность разрушения льда подводным судном.

На чертеже показана схема реализации изобретения.

Под ледяным покровом 1 на заданном заглублении Н начинают перемещать подводное судно 2 со скоростью ν_p. Если амплитуда возбужденных резонансных ИГВ 3 оказывается недостаточной для разрушения ледяного покрова 1, то под первой впадиной 4 прогрессивных ИГВ 3 создают область пониженного давления 5 за счет вращения крыльчатки 6 со скоростью ω₁ и появления соответствующих центробежных сил 7. Понижение давления под впадиной 4 увеличит ее глубину. Одновременно с этим под первой вершиной 8 ИГВ 3 создают область повышенного давления 9 за счет вращения крыльчатки 10 со скоростью ω₂ и появления соответствующих центростремительных сил 11. Повышение давления под вершиной 8 увеличит ее высоту. Суммирование увеличения глубины подошвы и высоты вершины вызовет рост амплитуды ИГВ до профиля 12, что повысит эффективность разрушения ледяного покрова 1 подводным судном 2.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансными изгибно-гравитационными волнами. Способ разрушения ледяного покрова подводным судном заключается в возбуждении во льду резонансных изгибно-гравитационных волн при движении с резонансной скоростью и создании области пониженного давления под ледяным покровом в месте расположения подошвы изгибно-гравитационной волны посредством центробежных сил от вращения крыльчатки, расположенной в верхней части корпуса судна. Одновременно с областью пониженного давления под ледяным покровом создают область повышенного давления. Область повышенного давления создают в месте расположения вершины изгибно-гравитационной волны посредством центростремительных сил от вращения крыльчатки, расположенной в верхней части корпуса судна. Достигается повышение эффективности разрушения льда подводным судном. 1 ил.

1. Способ разрушения ледяного покрова подводным судном путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн при его движении с резонансной скоростью и создания области пониженного давления под ледяным покровом в месте расположения подошвы изгибно-гравитационной волны посредством центробежных сил от вращения крыльчатки, расположенной в верхней части корпуса судна, отличающийся тем, что одновременно с областью пониженного давления под ледяным покровом создают область повышенного давления в месте расположения вершины изгибно-гравитационной волны.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что область повышенного давления создают посредством центростремительных сил от вращения крыльчатки, расположенной в верхней части корпуса судна.