УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА Российский патент 2022 года по МПК B63B35/08 

Изобретение относится к судоходству в ледовых условиях, в частности к подводным судам, плавающим в условиях сплошного ледяного покрова и разрушающим его резонансным методом (1. В.М. Козин. Резонансный метод разрушения ледяного покрова. Изобретения и эксперименты. М: Академия Естествознания.2007. 355 с. ISBN 978-5-91327-017-7, см. с. 5-9).

Известно устройство (2. RU 2231467 С1 27.06.2004) для разрушения ледяного покрова в виде подводного судна, способного возбуждать во льду резонансные изгибно-гравитационные волны (ИГВ) при его движении подо льдом с резонансной скоростью. Оно содержит установленное в носовой оконечности судна на верхней поверхности его корпуса устройство в виде бегущей вдоль корпуса дорожки, представляющей собой транспортерную ленту, внешняя часть которой расположена на уровне наружной обшивки корпуса с возможностью ее перемещения в направлении, противоположном направлению движения судна (устройство принято за аналог).

Недостатком устройства является ограниченность его ледоразрушающей способности.

Задачей изобретения является увеличение высоты возбуждаемых судном ИГВ.

Технический результат заключается в увеличении толщины разрушаемого ледяного покрова.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные: устройство для разрушения ледяного покрова подводным судном, способным возбуждать во льду резонансные ИГВ при движении подо льдом с резонансной скоростью, содержит установленное в носовой оконечности судна на верхней поверхности его корпуса устройство в виде бегущей вдоль корпуса дорожки, представляющей собой транспортерную ленту, внешняя часть которой расположена на уровне наружной обшивки корпуса с возможностью ее перемещения в направлении, противоположном направлению движения судна, при этом устройство расположено под подошвой возбуждаемых резонансных ИГВ.

Отличительные: судно дополнительно содержит установленное в кормовой оконечности на верхней поверхности его корпуса устройство также в виде бегущей вдоль корпуса дорожки и представляющей собой транспортерную ленту, внешняя часть которой также расположена на уровне наружной обшивки корпуса с возможностью ее перемещения в направлении, совпадающим с направлением движения судна, а место установки устройства расположено в его кормовой оконечности под вершиной возбуждаемых резонансных ИГВ.

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 впадина ИГВ формируется над корпусом судна в носовой оконечности, а первая вершина - в кормовой, в определенных местах, то появляется возможность воздействовать на реакцию упругого основания (воды) от деформирования ледяного покрова в пределах длины судна. Очевидно, что это воздействие должно быть направлено на уменьшение силы поддержания воды в районе впадины ИГВ и повышение давления под вершиной волны, т.к. соответствующие понижение и повышение давлений в этих местах вызовут увеличение высоты возбуждаемых ИГВ, а значит, и рост изгибных напряжений в ледяной пластине.

Очевидно, что при наличии у обтекаемого тела участка поверхности, на котором часть смоченной поверхности перемещается в направлении набегающего потока, т.е. противоположном направлению движения судна, приведет к увеличению полноты эпюры скоростей пограничного слоя, т.е. к увеличению средней скорости обтекания тела в этом месте, что, в соответствии с законом Бернулли, вызовет уменьшение давления в этой области. И наоборот: при наличии у обтекаемого тела участка поверхности, на котором часть смоченной поверхности перемещается в направлении противоположном направлению набегающего потока, т.е. совпадающим с направлением движения судна, - к уменьшению средней скорости обтекания тела в этом месте, что, опять же, по закону Бернулли, вызовет увеличение давления в этой области. (3. Войткунский Я.И. Сопротивление движению судов. - Л.: Судостроение, 1988. - 287 с).

Изобретение осуществляется следующим образом.

В носовой оконечности судна на верхней поверхности его корпуса содержится устройство в виде бегущей вдоль корпуса дорожки, представляющей собой транспортерную ленту, внешняя часть которой расположена на уровне наружной обшивки корпуса с возможностью ее перемещения в направлении, противоположном направлению движения судна, при этом устройство расположено под подошвой возбуждаемых резонансных ИГВ (присвоим ему №1). Дополнительно судно содержит установленное в кормовой оконечности на верхней поверхности его корпуса устройство также в виде бегущей вдоль корпуса дорожки и представляющей собой транспортерную ленту, внешняя часть которой также расположена на уровне наружной обшивки корпуса с возможностью ее перемещения в направлении, совпадающем с направлением движения судна. Место установки устройства расположено в его кормовой оконечности под вершиной возбуждаемых резонансных ИГВ (присвоим ему №2). Если при движении судна с резонансной скоростью амплитуда возбуждаемых ИГВ окажется недостаточной для разрушения льда, то одновременно приводят в действие оба устройства. Работа устройства №1 приведет к увеличению скорости жидкости под впадиной ИГВ и падению давления в этом месте, т.е. глубина впадины увеличится. При работе устройства №2 скорость под впадиной ИГВ уменьшится, что вызовет рост давления в этой области, т.е. высота ее вершины возрастет. При одновременной работе устройств высота ИГВ, возбуждаемых от поступательного движения судна, будет возрастать до более значительных по сравнению с аналогом величин. В результате повысятся изгибные напряжения в ледяном покрове и эффективность разрушения льда.

Изобретение поясняется чертежом.

В носовой части 1 судна 2 устанавливают бегущую дорожку 3, внешнюю часть которой перемещают со скоростью V_н, а в кормовой части - бегущую дорожку 4, которую перемещают со скоростью V_к, что приведет к увеличению высоты ИГВ 5 до высоты ИГВ 6.

Изобретение относится к судоходству в ледовых условиях, в частности к подводным судам, плавающим в условиях сплошного ледяного покрова. Предложенное устройство для разрушения ледяного покрова резонансным методом состоит из подводного судна, на верхней поверхности которого в его носовой и кормовой оконечностях соответственно под подошвой и вершиной возбуждаемых судном резонансных изгибно-гравитационных волн установлены два устройства в виде бегущих вдоль корпуса судна дорожек, представляющих собой две транспортерные ленты, внешние поверхности которых расположены на уровне наружной обшивки корпуса судна. Первая транспортерная лента, расположенная в носовой оконечности судна, выполнена со способностью ее перемещения в направлении, противоположном направлению движения судна, а место ее установки расположено в носовой оконечности под подошвой возбуждаемых резонансных изгибно-гравитационных волн. Вторая транспортерная лента, расположенная в кормовой оконечности судна, выполнена со способностью ее перемещения в направлении, совпадающим с направлением движения судна, а место ее установки расположено под вершиной возбуждаемых резонансных изгибно-гравитационных волн. Достигается повышение эффективности разрушения ледяного покрова. 1 ил.

Устройство для разрушения ледяного покрова подводным судном, способным возбуждать во льду резонансные изгибно-гравитационные волны при движении подо льдом с резонансной скоростью, содержащее установленное в носовой оконечности судна на верхней поверхности его корпуса устройство в виде бегущей вдоль корпуса дорожки, представляющей собой транспортерную ленту, внешняя часть которой расположена на уровне наружной обшивки корпуса с возможностью ее перемещения в направлении, противоположном направлению движения судна, при этом устройство расположено под подошвой возбуждаемых резонансных изгибно-гравитационных волн, отличающееся тем, что судно дополнительно содержит установленное в кормовой оконечности на верхней поверхности его корпуса устройство, также в виде бегущей вдоль корпуса дорожки, представляющей собой транспортерную ленту, внешняя часть которой также расположена на уровне наружной обшивки корпуса с возможностью ее перемещения в направлении, совпадающим с направлением движения судна, а место установки устройства расположено в кормовой оконечности под вершиной возбуждаемых резонансных изгибно-гравитационных волн.