Устройство для разрушения ледяного покрова Российский патент 2021 года по МПК B63B35/08 

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

Известно устройство для разрушения ледяного покрова в виде подводного судна, способного перемещаться подо льдом с резонансной скоростью и возбуждать резонансные ИГВ. На поверхности судна в его носовой оконечности установлен турбулизатор пограничного слоя в виде выдвигающейся из его корпуса торцевой шайбы (1. RU 2353542 принят автором и заявителем за прототип).

Недостатком известного устройства является ограниченность высоты возбуждаемых с его помощью ИГВ, т.е. их ледоразрушающей способности.

Сущность изобретения заключается в разработке устройства, увеличивающего высоту возбуждаемых ИГВ.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в увеличении толщины разрушаемого ледяного покрова.

Существенные признаки, характеризующие изобретение:

Ограничительные: устройство для разрушения ледяного покрова, представляющее собой подводное судно, способное перемещаться подо льдом с резонансной скоростью и возбуждать резонансные ИГВ, при этом на поверхности корпуса судна установлен турбулизатор в виде выдвигающейся из носовой оконечности корпуса судна торцевой шайбы.

Отличительные: турбулизатор выполнен с возможностью периодически с частотой, равной частоте резонансных изгибно-гравитационных волн, выдвигаться из корпуса судна на время, равное половине периода этих волн, и задвигаться в него.

Известно (2. Д.Е. Хейсин. Динамика ледяного покрова. - Л.: Гидрометеоиздат, 1967. - 218 с.), что периодическое приложение нагрузки к ледяному покрову с частотой резонансных ИГВ значительно увеличивает его деформации по сравнению с такой же по интенсивности нагрузкой, но приложенной стационарно. Объясняется это тем, что при таких воздействиях возникают резонансные ИГВ. Таким образом, если под ледяным покровом периодически создавать дополнительную область повышенного давления с частотой резонансных ИГВ, то это приведет к возбуждению в ледяном покрове дополнительных к основным (от поступательного движения судна) резонансных ИГВ. Для их благоприятной интерференции, т.е. достижения максимального периодического возрастания высоты суммарных ИГВ, необходимо, чтобы время воздействия сил, возбуждающих дополнительные ИГВ, равнялось половине периода Т основных резонансных ИГВ, величину которого можно определить по зависимости [2]:

где: D - цилиндрическая жесткость ледяной пластины; с_л - плотность льда; h - толщина ледяного покрова; g - ускорение силы тяжести.

В этом случае при перемещении льда вверх от возникших дополнительных ИГВ возбуждающие их силы также будут направлены вверх, а при перемещении льда вниз эти силы будут исчезать. Таким образом, длительность воздействия области повышенного давления на нижнюю поверхность льда в области вершины ИГВ будет равна половине периода резонансных ИГВ, т.е. способствовать максимальному периодическому возрастанию высоты суммарных ИГВ. В результате возникнет наиболее эффективная своеобразная дополнительная к основным ИГВ раскачка ледяного покрова.

Устройство работает следующим образом. Под ледяным покровом начинают перемещать подводное судно с резонансной скоростью. Если высота возбуждаемых при этом ИГВ окажется недостаточной для разрушения льда, то во время движения судна повышают степень турбулентности его пограничного слоя [1]. Для этого при помощи механизма, предварительно установленного в носовой оконечности судна, из его корпуса выдвигают торцевую шайбу (торообразное тело). Если и этого окажется недостаточно для разрушения льда, то турбулизатор периодически с частотой, равной частоте резонансных ИГВ, выдвигается из корпуса судна на время, равное половине периода этих волн, и задвигается в него. В результате к основным ИГВ, возбуждаемых от поступательного движения судна, возникнет дополнительная система резонансных ИГВ. Наложение этих волн на основные приведет к периодическому возрастанию высоты суммарных ИГВ и, соответственно, - изгибных напряжений в ледяном покрове, т.е. увеличению толщины разрушаемого льда.

Изобретение поясняется графически, где: на фиг.1 показан вид устройства сбоку; на фиг.2 – вид А на фиг.1.

Под ледяным покровом 1 начинают перемещать подводное судно 2 с резонансной скоростью ν_p. Если высота возбуждаемых при этом ИГВ 3 окажется недостаточной для разрушения льда, то при помощи механизма 4 выдвигают торцевую шайбу 5. При этом величина ее выдвига L будет влиять на увеличение высоты ИГВ 6. Если высота возбуждаемых при этом ИГВ 3 окажется недостаточной для разрушения льда, то во время движения судна повышают степень турбулентности его пограничного слоя. Для этого при помощи механизма 4, предварительно установленного в носовой оконечности судна, из его корпуса выдвигают торцевую шайбу 5 (турбулизатор в виде торообразного тела [1]). Если и этого окажется недостаточно для разрушения льда, то турбулизатор 5 периодически с частотой, равной частоте резонансных ИГВ, выдвигается из корпуса судна на время, равное половине периода этих волн и задвигается в него. В результате к основным ИГВ, возбуждаемых от поступательного движения судна, возникнет дополнительная система резонансных ИГВ. Наложение этих волн на основные приведет к периодическому возрастанию высоты суммарных ИГВ 6 и, соответственно, - изгибных напряжений в ледяном покрове, т.е. повышению эффективности его разрушения. Если высота ИГВ 6 окажется недостаточной для разрушения ледяного покрова 1, то величину выдвига L турбулизатора 5 увеличивают, а движение судна 2 возобновляют.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансным методом. Предложено устройство для разрушения ледяного покрова, которое представляет собой подводное судно, способное перемещаться подо льдом с резонансной скоростью и возбуждать резонансные изгибно-гравитационные волны (ИГВ). На поверхности корпуса судна в его носовой оконечности установлен турбулизатор пограничного слоя в виде выдвигающейся из корпуса торцевой шайбы. Турбулизатор выполнен с возможностью периодически с частотой, равной частоте резонансных ИГВ, выдвигаться из корпуса судна на время, равное половине периода этих волн, и задвигаться в него. Технический результат заключается в повышении эффективности разрушения ледяного покрова. 2 ил.

Устройство для разрушения ледяного покрова, представляющее собой подводное судно, способное перемещаться подо льдом с резонансной скоростью и возбуждать резонансные изгибно-гравитационные волны, при этом на поверхности корпуса судна установлен турбулизатор в виде выдвигающейся из носовой оконечности корпуса судна торцевой шайбы, отличающееся тем, что турбулизатор выполнен с возможностью периодически с частотой, равной частоте резонансных изгибно-гравитационных волн, выдвигаться из корпуса судна на время, равное половине периода этих волн, и задвигаться в него.