Устройство для разрушения ледяного покрова

Устройство для разрушения ледяного покрова

Реферат

 

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансными изгибно-гравитационными волнами. Устройство для разрушения ледяного покрова состоит из подводного судна, способного возбуждать резонансные изгибно-гравитационные волны при движении подо льдом с резонансной скоростью, и пористого элемента, установленного на верхней поверхности носовой части корпуса судна, через который подают воздух за пределы судна. Достигается повышение эффективности разрушения льда. 1 ил.

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 возбуждать резонансные изгибно-гравитационные волны при движении подо льдом с резонансной скоростью, и пористого элемента, установленного на верхней поверхности носовой части корпуса судна, обеспечивающего подачу воздуха за пределы судна.

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 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.

Также известно (3. Войткунский Я.Н. Сопротивление движению судов. Л.: Судостроение. 1988.-287с.), что уменьшение плотности среды уменьшает ее вязкость. Таким образом, если обеспечить подачу воздуха в жидкость в виде микропузырьков, то вязкость возникающей при этом воздушно-водяной смеси по сравнению с водой уменьшается. Очевидно, что при обтекании тела такой средой эпюра скоростей в пограничном слое станет более полной, т.е. средняя скорость обтекания тела средой увеличится.

Изобретение осуществляется следующим образом.

В носовой части судна на его верхней поверхности в наиболее вероятном месте расположения первой впадины ИГВ устанавливают пористый элемент, например, в виде перфорированной пластины. Если при движении судна с V_p амплитуда возбуждаемых ИГВ окажется недостаточной для разрушения льда, то через пористый элемент начинают подавать воздух. Образующиеся при этом микропузырьки сформируют слой воздушно-водяной смеси, что уменьшит вязкость среды и приведет к увеличению средней скорости обтекания поверхности судна смесью в этом месте. В соответствии с законом Бернулли давление в этом месте понизится, что приведет к увеличению амплитуды ИГВ, изгибных напряжений в ледяном покрове и соответствующему повышению эффективности разрушения ледяного покрова по сравнению с известным решением [2].

Изобретение поясняется чертежом.

В носовой части 1 судна 2 устанавливают пористый элемент 3. При подаче через него воздуха сформируется воздушно-водяная смесь 4, благодаря которой амплитуда ИГВ изменится от ИГВ 5 до амплитуды ИГВ 6.

Формула изобретения

Устройство для разрушения ледяного покрова, состоящее из подводного судна, способного возбуждать резонансные изгибно-гравитационные волны при движении подо льдом с резонансной скоростью, и пористого элемента, установленного на верхней поверхности носовой части корпуса судна, через который за пределы корпуса подается воздух.

РИСУНКИ

Рисунок 1