СПОСОБ 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 ледовых условиях и разрушающим ледяной покров 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).

Уровень техники известен из решения, в котором для разрушения ледяного покрова резонансным методом предлагается использовать многокорпусное судно, состоящее из двух подводных корпусов. Для повышения эффективности разрушения льда предложено соединять корпуса между собой с возможностью изменения расстояния между их носовыми и кормовыми оконечностями. Если при этом кормовые оконечности подводных корпусов раздвинуть в горизонтальной плоскости, а носовые - сдвинуть, то между ними возникнет область пониженного давления. Это приведет к возникновении дополнительной вертикальной нагрузки на лед. В результате интенсивность ломки льда между корпусами возрастет, так как к волновой нагрузке добавится нагрузка вследствие уменьшения сил поддержания (реакции упругого основания), что вызовет появление во льду дополнительных изгибных напряжений (1. RU 2100248 С1).

Недостатком решения является ограниченность его ледоразрушающей способности.

Задачей изобретения является увеличение высоты возбуждаемых судном изгибно-гравитационных волн (ИГВ).

Технический результат заключается в увеличении толщины разрушаемого ледяного покрова.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные: способ разрушения ледяного покрова резонансным методом, реализуемым многокорпусным судном, состоящим из двух подводных корпусов, которые соединяют между собой с возможностью изменения расстояния между их носовыми и кормовыми оконечностями.

Отличительные: между корпусами в их носовых оконечностях формируют гидродинамическую завесу.

Известно (2. Войткунский Я.И. Сопротивление движению судов. - Л.: Судостроение, 1988, 288 с.), что с ростом гидродинамического давления в носовой оконечности судна увеличивается его волновое сопротивление, что приводит к увеличению высоты возбуждаемых гравитационных волн, в том числе и ИГВ. В свою очередь, это приведет к увеличению кривизны профиля ИГВ и соответствующему росту изгибных напряжений в ледяном покрове, т.е. увеличению ледоразрушающей способности ИГВ.

Для повышения давления в носовой оконечности многокорпусного судна и дополнительного понижения давления между его корпусами образуют своеобразную вертикальную гидродинамическую завесу, т.е. формируют поток жидкости, направление скоростей в котором будет ориентировано поперек направлению скоростей набегающего потока, т.е. направлению движения судна. А это, как известно (3. Л.Г. Лойцянский. Механика жидкости и газа. М.: Наука. - 1978. - 736 с.), неизбежно приведет к искривлению линий тока набегающего потока. В свою очередь, отклонение частиц реальной жидкости от своего первоначального направления движения сопровождается изменением давления в потоке жидкости (если при отклонении частиц их скорость падает, то давление растет и наоборот). Таким образом, сформировав в носовой оконечности судна, где всегда возникает область повышенного давления, гидродинамическую завесу (гидродинамическую "стену"), можно не только дополнительно повысить давление перед ней, но и понизить давление за завесой, т.е. в большей степени понизить давление между корпусами судна.

Устройство поясняется графически, где: на фиг. 1 показан вид сверху на многокорпусное судно в походном (исходном) положении; на фиг. 2 - многокорпусное судно в эксплуатационном (ледоразрушающем) режиме; на фиг. 3 - сечение по А-А на фиг. 2 (сечение по плоскости установки насосов).

Изобретение осуществляется следующим образом.

Вначале под ледяным покровом начинают перемещать подводное многокорпусное судно 1 с резонансной скоростью при параллельном относительно друг друга расположении его корпусов (фиг. 1). Если разрушения льда не происходит, то при помощи приводов 2 (фиг. 1, фиг. 2) кормовые оконечности подводных корпусов раздвигают, а носовые оконечности сдвигают в горизонтальной плоскости. В соответствии с теоремой о подъемной силе крыла, а также согласно решению [1], между подводными корпусами возникнет область пониженного давления 3 (фиг. 2). В результате к волновой нагрузке на ледяной покров от ИГВ добавится нагрузка от этой области, способствующей уменьшению силы плавучести льда и, как следствие этого, появлению во льду дополнительных изгибных напряжений. Если и этого окажется недостаточно для разрушения ледяного покрова, то во время движения судна включают насосы 4, предварительно установленные в носовых оконечностях подводных корпусов в плоскостях, перпендикулярных их диаметральным плоскостям и способных откачивать за борт воду, находящуюся в пространстве между легким и прочным корпусами судна (фиг. 3). Всасывающие 5 и нагнетающие 6 отверстия насосов, расположенных в разных корпусах, ориентированы навстречу друг другу под противоположными углами наклона а, что позволит обеспечить циркуляционное движение воды 7 между ними (фиг. 3), при этом наиболее эффективные для создания более мощной циркуляции воды углы наклона определяют предварительно либо экспериментально, либо теоретически. В результате в носовой оконечности многокорпусного судна сформируется гидродинамическая завеса или гидродинамическая "стена" 8, что приведет к возникновению областей повышенного (перед ней) 9 и пониженного 10 (за ней) давлений (фиг. 2). В свою очередь, это приведет к возбуждению ИГВ большей интенсивности по сравнению с аналогом (увеличению суммарной высоты ИГВ) т.е. - к повышению эффективности разрушения ледяного покрова: достижению заявленного технического результата.

Изобретение относится к судоходству в ледовых условиях. Предложен способ разрушения ледяного покрова, который заключается в возбуждении подводным многокорпусным судном в ледяном покрове резонансных изгибно-гравитационных волн. Два подводных корпуса многокорпусного судна соединяют между собой с возможностью изменения расстояния между их носовыми и кормовыми оконечностями. Между корпусами в их носовых оконечностях с помощью предварительно установленных в корпусах судов насосов формируют гидродинамическую завесу. Это увеличит высоту возбуждаемых изгибно-гравитационных волн, т.е. их ледоразрушающую способность. 3 ил.

Способ разрушения ледяного покрова резонансным методом, реализуемым многокорпусным судном, состоящим из двух подводных корпусов, которые соединяют между собой с возможностью изменения расстояния между их носовыми и кормовыми оконечностями, отличающийся тем, что между корпусами в их носовых оконечностях формируют гидродинамическую завесу.