устройство для разрушения ледяного покрова

Формула изобретения

Устройство для разрушения ледяного покрова, состоящее из подводного судна, способного двигаться подо льдом с резонансной скоростью, и содержащее на верхней поверхности корпуса судна волосяное покрытие, расположенное в месте возникновения первой впадины изгибно-гравитационных волн.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансным методом (1. Козин В.М. Резонансный метод разрушения ледяного покрова. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук в форме научного доклада. - Владивосток, ИАПУ ДВО РАН, 1993 г., 44 с.).

Из технического уровня не выявлено ближайшего аналога, однако известно техническое решение, характеризующее общий уровень техники заявляемого изобретения.

Известно техническое решение (2. Козин В.М., Онищук А.В. Модельные исследования волнообразования в сплошном ледяном покрове от движения подводного судна/ПМТФ, Новосибирск: Наука, 1994. №2. С.78-91), в котором предлагается разрушать ледяной покров устройством в виде подводного судна, возбуждающего во льду изгибно-гравитационные волны при его движении с резонансной скоростью V_p, т.е. со скоростью, при которой амплитуда возбуждаемых изгибно-гравитационных волн (ИГВ) максимальна.

Недостатком устройства является недостаточная амплитуда возбуждаемых им ИГВ, т.е. его ледоразрушающая способность.

Сущность изобретения заключается в разработке устройства, увеличивающего амплитуду ИГВ, возбуждаемых при поступательном движении подводного судна.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении эффективности разрушения льда подводным судном.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Устройство для разрушения ледяного покрова, состоящее из подводного судна, способного двигаться подо льдом с резонансной скоростью, и содержащее на верхней поверхности корпуса судна волосяное покрытие, расположенное в месте возникновения первой впадины ИГВ.

Известно (3. Войткунский Я.И. Сопротивление движению судов. Л.: Судостроение. 1988. - 87 с.), что практически на всей судовой поверхности при движении судна формируется турбулентный пограничный слой. Если же на каком-либо участке поверхности ламинизировать режим обтекания, то это приведет к увеличению скорости движения частиц жидкости на этом участке, что в свою очередь, в соответствии с законом Бернулли приведет к понижению давления в этом месте. Одним из способов перевода турбулентного режима в ламинарный является нанесение на корпус судна податливаемого к деформациям покрытия (см. [3]). К таковым относят и волосяное, т.е. покрытие, аналогичное волосяному покрову водоплавающих животных и позволяющее благодаря ему перемещаться им в водной среде с относительно небольшими энергозатратами. Это происходит за счет легкой деформируемости волосяного покрытия, т.е. его способности поглощать энергию, затрачиваемую на вихреобразование, и ламиниризировать режим течения в пограничном слое обтекаемого тела.

В работе [1] показано, 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 прогрессивных ИГВ формируется над корпусом судна [1] (в новой оконечности) в определенном месте, 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, т.к. понижение давления в этом месте вызовет увеличение глубины впадины и соответствующий рост изгибных напряжений в ледяной пластине. В свою очередь, это повысит эффективность разрушения льда подводным судном.

Изобретение осуществляется следующим образом.

В носовой части судна на его верхней поверхности в наиболее вероятном месте расположения первой впадины ИГВ устанавливают волосяное покрытие. При движении судна с V_p возникнут резонансные ИГВ, первая впадина которых окажется над участком судовой поверхности с волосяным покрытием. Движение судна с V _p будет неизбежно сопровождаться формированием турбулентного пограничного слоя по всей его поверхности, кроме участка, покрытого волосяным слоем. В этом месте частицы жидкости начнут двигаться с большей средней скоростью (возрастет полнота эпюры скоростей в пограничном слое), что приведет к понижению давления и, соответственно, увеличению глубины впадины ИГВ, т.е. высоты ИГВ. В результате повысятся изгибные напряжения в ледяном покрове и эффективность разрушения льда по сравнению с известным решением [2].

Изобретение поясняется чертежом.

В носовой части 1 судна 2 устанавливают волосяное покрытие 3. При движении судна со скоростью V_p первая впадина ИГВ 4 окажется над покрытием 3. В результате амплитуда ИГВ 4 будет больше по сравнению с амплитудой ИГВ 5, возбуждаемых известным устройством [2], что позволит достичь заявленный технический результат.