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 носовой оконечности судна для регулирования степени турбулентности пограничного слоя установлены турбулизаторы в виде вибраторов (1. патент RU 2353541 принят 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 носовой оконечности судна установлены вибраторы.

Отличительные: вибраторы выполнены с возможностью включения периодически с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн на время, равное половине периода этих волн.

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 посредством включения вибраторов [1]. Если и этого окажется недостаточно для разрушения льда, то вибраторы начинают включать периодически с частотой резонансных ИГВ на время, равное половине периода этих волн. 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.

Под ледяным покровом 1 начинают перемещать подводное судно 2 с резонансной скоростью х_р. Если высота возбуждаемых при этом ИГВ 3 окажется недостаточной для разрушения льда, то приводят в действие вибраторы 4, способные включаться периодически с частотой резонансных ИГВ на время, равное половине периода этих волн. Высота ИГВ 3 при этом возрастет до высоты ИГВ 5, что увеличит толщину разрушаемого льда.

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. На поверхности носовой оконечности судна установлены вибраторы, которые выполнены с возможностью включения периодически с частотой, равной частоте резонансных изгибно-гравитационных волн, на время, равное половине периода этих волн. Изобретение позволяет увеличить толщину разрушаемого ледяного покрова. 1 ил.

Устройство для разрушения ледяного покрова, представляющее собой подводное судно, способное перемещаться подо льдом с резонансной скоростью и возбуждать резонансные изгибно-гравитационные волны, на поверхности носовой оконечности судна установлены вибраторы, отличающееся тем, что вибраторы выполнены с возможностью включения периодически с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн на время, равное половине периода этих волн.