СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА Российский патент 2014 года по МПК B63B35/08 E02B15/02 

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансным методом.

Известно техническое решение (RU 2165371 С1, 20.04.2001), в котором предлагается разрушать ледяной покров за счет создания подо льдом гидравлического удара посредством резкого торможения подводного судна и образования в кормовой оконечности в момент торможения судна местного гидравлического сопротивления в виде выдвигающихся из корпуса судна пластин.

Недостатком способа является невозможность дополнительного увеличения амплитуды изгибно-гравитационных волн (ИГВ), т.е. ледоразрушающей способности судна, при его движении с резонансной скоростью из-за однократного использования энергии попутного потока, а также конструктивная сложность установки выдвижных пластин.

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 разрушают подводным судном путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн при его движении, при этом под ледяным покровом дополнительно создают гидравлический удар по льду снизу посредством торможения подводного судна и образования в кормовой оконечности в момент торможения судна местного гидравлического сопротивления.

Отличительные: местное гидравлическое сопротивление образуют посредством периодического раскрытия и закрытия, раскрывающихся вертикальных и горизонтальных кормовых рулей с частотой, равной частоте возбуждаемых ИГВ.

Известно (см. Войткунский Я.И. Сопротивление воды движению судов.- Л.: Судостроение, 1988, 288 с.), что при движении тела в жидкости за ним вследствие вязкостных свойств жидкости и из-за отрыва пограничного слоя образуется попутный поток, т.е. струя поступательно движущейся за телом жидкости, значительной протяженности. Скорость в этом потоке в районе кормовой оконечности тела примерно равна скорости тела. Если тело, т.е. подводное судно, резко затормозить, то попутный поток, продолжая свое поступательное движение по инерции, встретит на своем пути препятствие в виде остановившегося судна. Это приведет к скачкообразному уменьшению скорости попутного потока и, как известно из курса гидравлики (см. Башта Т.М. и др. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы.- М.: Машиностроение, 1982, 424 с.), - к гидроудару, т.е. резкому повышению давления в районе кормы судна. При этом степень повышения давления будет зависеть от эффективности торможения попутного потока, которую можно повысить посредством образования в кормовой оконечности судна местного гидравлического сопротивления на пути движения попутного потока. Наложение этого давления на давление на нижнюю поверхность ледяного покрова от волновых колебаний воды приведет к увеличению деформаций льда, т.е. амплитуды ИГВ. В результате ледоразрушающая способность судна возрастет.

Способ осуществляется следующим образом.

Под ледяным покровом на заданном заглублении начинают перемещать подводное судно со скоростью v_p для возбуждения резонансных ИГВ. Если амплитуда этих волн оказывается недостаточной для разрушения ледяного покрова, то судно, например, за счет реверса гребных винтов резко тормозят. Попутный поток, сформировавшийся за судном при его поступательном движении, продолжая по инерции свое движение, встретит на своем пути препятствие в виде остановившегося судна. Это приведет к скачкообразному увеличению давления в районе кормы судна. Для увеличения степени повышения давления в кормовой оконечности образуют местное гидравлическое сопротивление, например, в виде периодически раскрывающихся и закрывающихся вертикальных и горизонтальных рулей, с частотой равной частоте ИГВ. Это приведет к генерации дополнительной системы ИГВ. Совпадение частот ИГВ от поступательного движения судна и частоты ИГВ от периодически открывающихся и закрывающихся рулей обеспечит равенство длин этих волн и соответствующее периодическое сложение амплитуд. Результирующая амплитуда возрастает, соответственно возрастут изгибные напряжения и, следовательно, повысится эффективность разрушения льда резонансным способом.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 показана схема деформирования ледяного покрова ИГВ и действия гидроудара, а на фиг.2 - сечение А-А по фиг.1.

Под ледяным покровом 1 на заданном заглублении Н начинает движение подводное судно 2 со скоростью v_p, которое возбуждает систему резонансных ИГВ-3. Одновременно за судном вследствие вязкости воды образуется попутный поток 4.

Если амплитуда возбуждаемых волн 3 недостаточна для разрушения льда 1, то судно 2 резко тормозят (например, за счет реверса гребного винта 5). Одновременно с этим начинают периодически раскрывать и закрывать вертикальные и горизонтальные рули 9 с частотой, равной частоте ИГВ 3. При этом габаритный диаметр корпуса с раскрытыми рулями Д1 должен быть больше диаметра попутного потока Д2. Попутный поток 4, продолжая по инерции свое движение, встретит на своем пути препятствие в виде остановившегося судна 2 и гидравлическое сопротивление в виде раскрытых рулей 9. Скорость потока резко уменьшится, что приведет к появлению в районе кормы судна области повышенного давления 6. Это давление мгновенно передастся на нижнюю поверхность льда 1. Одновременно с этим периодическое раскрытие и закрытие вертикальных и горизонтальных рулей, с частотой равной частоте возбуждаемых движением ПС волн, приведет к генерации дополнительной системы ИГВ 7. Совпадение частоты ИГВ 3 от поступательного движения судна и частоты ИГВ 7 от периодически открывающихся и закрывающихся рулей обеспечит сложение амплитуд. Рост суммарной амплитуды ИГВ 8 приведет к увеличению эффективности разрушения ледяного покрова 1.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансными изгибно-гравитационными волнами. Способ разрушения ледяного покрова осуществляют путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн при движении подводного судна, при этом под ледяным покровом дополнительно создают гидравлический удар посредством резкого торможения подводного судна и образования в кормовой оконечности в момент торможения судна местного гидравлического сопротивления. Местное гидравлическое сопротивление создают посредством периодического открытия и закрытия раскрывающихся вертикальных и горизонтальных кормовых рулей с частотой, равной частоте возбуждаемых резонансных изгибно-гравитационных волн. Технический результат заключается в повышении эффективности разрушения ледяного покрова подводным судном. 2 ил.

Способ разрушения ледяного покрова подводным судном, путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн при его движении, при этом под ледяным покровом дополнительно создают гидравлический удар по льду снизу посредством торможения подводного судна и образования в кормовой оконечности в момент торможения судна местного гидравлического сопротивления, отличающийся тем, что сопротивление создают посредством периодического раскрытия и закрытия раскрывающихся вертикальных и горизонтальных кормовых рулей с частотой, равной частоте возбуждаемых изгибно-гравитационных волн.