Способ получения ледяного слоя для проведения судовых модельных испытаний Советский патент 1989 года по МПК F25C3/04 

Изобретение относится к способу производства ледяного слоя, подходящего для модельных испытаний судна на водной поверхности.

Цель изобретения - интенсификация процесса льдообразования.

Способ предусматривает подготовку воды к образованию на ней слоя льда, поддержание отрицательных температур воздуха не выше -5 С над поверхностью воды, разбрызгивание под ее поверхностью водяных капель, замораживание их и подачу в воду образованных гранул.

При подготовке воды понижают ее температуру до температуры, близкой к, точке ее замерзания. Разбрызгивание водяных капель, производимое над водой, обеспечивает их превращение в ледяные гранулы (или снежные частицы), которые, попадая в воду, образуют на ее поверхности слой ледяной шуги. Разбрызгивание водяных капель осуществляют до формирования слоя шуги толщиной, р,в- ной толщине моделируемого слоя.

При разбрызгивании используют снеговые пушки или соответствуюо1ие

СП Ю

00

о ел vj

сх

устройства, где распьшяется смесь воды и сжатого воздуха и частично имеет место замерзание вследствие того 5 что быстрое расширение сжатого воздуха создает эффект понижения температуры. Если температура окружающей среды достаточно низка, осуществление охлаждения разбрызгиваемых водяных капель в воздухе возможно посредством использования обыкновенной воды без сжатого воздуха. Путь пролета капли должен быть достаточно длинен для обеспечения достаточного времени замерзания водяных капель, прежде чем они достигнут поверхности воды. Минимальньш путь пролета зависит от внешней температуры и размера капли. Длина пути пролета по меньшей мере 1 м, размер капли 0,1 - 1,0 мм, предпочтительно 0,2 - 0,4 мм.

Нарастание льда производится в нижнем направлении,, что имеет место во время конечного отвердевания ледяной шуги. После получения моделированного слоя заданной толщины отвердевание ледяной шуги должно быть прекращено. Это может быть осу- ществлено, например, посредс1 вом перемешивания воды под слоем льда.

Конечное отвердевание ледяной шуги, производимое процессом разбрызгивания, достигается поддержанием достаточно низкой температуры окружающей среды, т.е„ температуры воздуха надо льдом. Эта температура поддерживается на уровне -5°С или , ниже в течение по меньшей мере 1 ч, предпочтительно в течение значительно более долгого периода времени, например в течение 2ч.

Для разбрызгивания может быть использована как пресная, так и соленая вода Наилучшие результаты обычно достигаются в том случае, если вода, используемая в процессе производства льда, имеет небольшое процентное содержание соли, например 0,5 - 3%. Для достижения требуемых характеристик модельного льда к вод могут быть добавлены, также другие ингредиенты Подходящи1 1и добавками являются, например, карбамид, спирт или сахар. Температура окружающей среды может быть преим.у1цественно (5) - (-15)°С. Она может быть и ниже, но это не оказывает существенного воздействия на характеристики

модельного льда, произведенного предлагаемым способом. Однако в диапазонах низких температур больше

ВОДЬ может быть заморожено, вследствие чего замораживающая способность форсунок возрастает, а время распыления сокращается.

В воде перед разбрызгиванием для

O ускорения процесса посредством естественного замерзания может быть образован тонкий слой льда, толщиной 0,5 - 1,0 мм.

Пример. Производят подготов5 ку воды в резервуаре, для чего над ее поверхностью понижают температуру до , вследствие чего температура воды понижается до температуры, близкой к точке ее замерза0 ния, т.е. до -0,1 - (в зависи- мости от степени соле1 ости воды).

Поддерживают температуру воздуха -12 С. Образуют очень тонкий слой льда до 2 мм на поверхности воды

5 посредством естественного замораживания. Во время образования такого СЛО.Я температуру воздуха предпочтительно понижают, напримерi до -23 С. Такое понижение осуществляют потоQ му, что температура повышается на следующей -стадии. Если начальная температура воздуха достаточно низкая, то не потребуется дальнейшее повьщ1ение температуры.

С воздуха над поверхностью воды разбрызгивают водяные капли, траектория полета которых должна быть достаточно большой, например 1,5 м, так, чтобы водяные капли имели время

л для юс замерзания. Ряд или несколько рядов разбрызгивающих сопл, протянутых над модельным испытательным бассейном, могут быть использованы для разбрызгивания. Ряды сопл перемещаются вперед и назад в продольном направлении бассейна, например, посредством устройств, перемещающихся продольно в бассейне Такой вид устройства обычно необходим для модельных испытаний и позтому обычно имеется в установке. Более быстрое формирование льда может быть достигнуто увеличением числа разбрызгивающих сопл. Также могут быть использованы разбрызгивающие трубы, в которых

5 разбрызгивающие сопла поворачиваются вперед и назад или вращаются и которые расположены вдоль испытательного бассейна.

5

5

0

разбрызгивание продолжается до тех пор, пока не появится на поверхности воды слой гранул, почти равный требуемой толщине изготавливаемого моделируемого льда. Такое разбрызгивание производят в течение 1 ч в лаборатории, когда разбрызгиватели движутся со скоростью 0,2 м/с и когда необходимо сформировать слой льда толщиной 25 мм.

После разбрызгивания в течение примерно 4 ч поддерживают воздух при температуре -20 С, В течение этого

времени слои воды с гранулами льда начинает замерзать с его верхнего конца из-за низкой температуры атмосферы.

Во время процесса замерзания температура влияет на качество слоя .. льда. Чем ниже температура, тем выше прочность получаемого льда. Через 4 ч моделируемый лед готов для использования.

Однако когда слой гранул в воде замерзает, слей льда стремится увеличиваться вниз за счет естественного .замерзания воды„ Такой лед имеет столбчатую структуру и он разрушаДанный способ обеспечивает интенсификацию процесса льдообразования. Кроме того, при разрушении модель- g ный лед, полученный данным способом, образует более малые частицы льда по сравнению с большей частью мате- . риалов модельного льда. Предлагаемый модельньш лед обладает также 10 очень выгодными характеристиками. Например, изгиб такого ледяного поля благодаря его большому коэффициенту упругости меньше изгиба ледяного поля,,полученного средствами 15 замораживания обычной соленой воды.

20

25

Ф о р м у л а из обретения

1. Способ получения ледяного слоя для проведения судовых модельных испытаний на водной пбверхно сти, предусматривающий подготовку воды, поддержание отрицательных температур воздуха не выше минус 5°С над

поверхностью воды, разбрызгивание над ее поверхностью водяных капель, замораживание их и подачу в воду образовавшихся гранул, отличающийся тем, что, с целью ин- ет требуемый эффект очистки моделиру- зо тенсификации процесса льдообразо- емого льда . Для предупреждения ее- вания, при подготовке воды понижают тественного роста слоя льда вниз ее температуру до температуры, блйз- повьшают температуру атмосферы. Когда требуется слой льда толщиной 25 мм.

кой к точке ее замерзания, а разбрызгивание капель и введение в воду гранул о.существляют до формирования на поверхности воды слоя шуги толщиной, равной толщине моделируемого слоя, поддерживают отрицательную температуру в течение по меньшей мере I ч.

температуру постепенно повышают от -20°С до -5°С через 6 ч после начала процесса и через 4 ч после окончания процесса разбрызгивания. При температуре -5°С естественный рост слоя льда почти полностью прекращается. Другой способ прекращения естественного роста льда заключается в перемещении воды подо льдом.

На этой стадии через 7 ч,после начала процесса, когда весь слой гр1анул в воде замерзает, прочность моделируемого льда может все еще оставаться высокой для достижения со- ответств ующих эффектов очистки для данного испытания. Для снижения прочности ледяной слой можно отпус- кать, т.е. в течение соответствующего отрезка времени, например в течение 4ч, поддерживают температуру -5°С иливьш е. После такого отпуска проводят истинные испытания на модели.

Данный способ обеспечивает интенсификацию процесса льдообразования. Кроме того, при разрушении модель- g ный лед, полученный данным способом, образует более малые частицы льда по сравнению с большей частью мате- . риалов модельного льда. Предлагаемый модельньш лед обладает также 10 очень выгодными характеристиками. Например, изгиб такого ледяного поля благодаря его большому коэффициенту упругости меньше изгиба ледяного поля,,полученного средствами 15 замораживания обычной соленой воды.

Ф о р м у л а из обретения

1. Способ получения ледяного слоя для проведения судовых модельных испытаний на водной пбверхно сти, предусматривающий подготовку воды, поддержание отрицательных температур воздуха не выше минус 5°С над

поверхностью воды, разбрызгивание над ее поверхностью водяных капель, замораживание их и подачу в воду образовавшихся гранул, отличающийся тем, что, с целью ин- тенсификации процесса льдообразо- вания, при подготовке воды понижают ее температуру до температуры, блйз-

поверхностью воды, разбрызгивание над ее поверхностью водяных капель, замораживание их и подачу в воду образовавшихся гранул, отличающийся тем, что, с целью ин- о тенсификации процесса льдообразо- вания, при подготовке воды понижают ее температуру до температуры, блйз-

5

0

5

0

5

кой к точке ее замерзания, а разбрызгивание капель и введение в воду гранул о.существляют до формирования на поверхности воды слоя шуги толщиной, равной толщине моделируемого слоя, поддерживают отрицательную температуру в течение по меньшей мере I ч.

2.Способ по п. 1, о т л и ч а - ю щ и и с я тем, что поддерживают отрицательн ую температуру в течение

2ч..

3.Способ по п. 1, о т л и ч а - ю щ и и с я тем, что после получения моделированного слоя заданной толщины воду под слоем льда перемешивают.

4.Способ по п. 1, отличающий с я тем, что в воде перед разбрызгиванием посредством естественного замерзания образуют тонкий слой льда.

5.Способ по п. 1,отлича- ю щ и и с я тем, что для разбрызгивания использ утот соленую воду со степенью солености 0,5 - 3%.

Изобретение относится к способам производства ледяного слоя, подходящего для модельных испытаний судна на водной поверхности. Целью изобретения является интенсификация процесса льдообразования. Для получения ледяного слоя предварительно понижают температуру воды до температуры, близкой к точке ее замерзания. Температуру воздуха поддерживают не выше минус 5°С. Над поверхностью воды производят разбрызгивание водяных капель. Размеры последних, температура воздуха и путь пролета капли должны обеспечить превращение капель в ледяные гранулы, которые, попадая в воду, образуют на ее поверхности слой ледяной шуги. Разбрызгивание водяных капель осуществляют до формирования в воде слоя шуги толщиной, равной толщине моделируемого слоя. Перед разбрызгиванием в воде посредством естественного замерзания можно образовывать тонкий слой льда. Для разбрызгивания можно использовать воду со степенью солености 0,5...3%. 4 з.п.ф-лы.