Способ разрушения ледяного покрова

 

Изобретение относится к судостроению, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансными изгибно-гравитационными волнами. Изобретение направлено на повышение эффективности разрушения ледяного покрова. Технический результат достигается за счет понижения давления подо льдом в районе подошвы изгибно-гравитационной волны посредством создания в этом месте кавитационной каверны. 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, - 1993 г. - 44с.).

Известно техническое решение (2. Козин В.М., Онищук А.В. "Модельные исследование волнообразования в сплошном ледяном покрове от движения подводногго судна". - ПМТФ, Новосибирск, - Изд-во "Наука". - 1994. - N 2. - с. 78-81), в котором предлагается разрушать ледяной покров подводным судном путем возбуждения во льду изгибно-гравитационных волн при его движении с резонансной скоростью υ_p, т.е. со скоростью, при которой амплитуда возбуждаемых изгибно-гравитационных волн (ИГВ) максимальна.

Недостатком метода является невозможность увеличения амплитуды ИГВ, т.е, его ледоразрушающей способности, при движении судна со скоростью υ_p.

Сущность изобретения заключается в разработке способа увеличения амплитуды ИГВ, возбуждаемых при поступательном движении подводного судна.

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

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные: ледяной покров разрушается подводным судном путем возбуждения во льду системы резонансных ИГВ.

Отличительные: в районе формирования над корпусом судна подошвы изгибно-гравитационной волны подо льдом в воде понижают давление посредством создания в этом месте кавитационной каверны.

Известно (3. А.А.Лукашевич, А.Д.Перник, Г.А.Фирсов. Теория корабля. Судпромгиз. 1950-446 с.), что при движении тела в жидкости в определенных условиях (скорости набегающего потока, формы профиля тела и угле атаки) на его поверхности возникает кавитационный пузырь или кавитационная каверна. При наступлении второй стадии кавитации (суперкавитии) кавитационная каверна охватывает всю поверхность тела и распространяется за его пределы. Давление при этом в каверне понижается до давления насыщенных паров жидкости, величина которого не может уменьшится, как бы дальше ни возрастала скорость набегающего потока и не менялась геометрия тела. Таким образом, если под подошвой ИГВ в воде создать кавитационную каверну, то давление подо льдом в этом месте уменьшится до минимального. Очевидно, что в таких условиях под действием атмосферного давления прогиб льда, т.е. амплитуда ИГВ, возрастет. Соответственно возрастет эффективность разрушения льда подводным судном резонансным способом.

Способ осуществляется следующим образом.

Под ледяным покровом на заданном заглублении начинают перемещать подводное судно со скоростью υ_p для возбуждения системы резонансных ИГВ. Если амплитуда этих волн оказывается недостаточной для разрушения ледяного покрова, то в район формирования над корпусом судна подошвы ИГВ (как показывают исследования [2] , в этом месте прогиб льда наибольший) под лед на буксире помещают тело суперкавитирующего профиля и положительной плавучести. Последующая буксировка тела со скоростью судна приводит к появлению подо льдом кавитационной каверны. Положительная плавучесть тела прижимает его к нижней поверхности льда и обеспечивает соответствующее примыкание каверны к этой поверхности. Охват кавитационной каверной подошвы ИГВ приводит к понижению давления в этом месте до давления насыщенных паров жидкости, т.е. до минимально возможного. В свою очередь, это приведет к увеличению амплитуды ИГВ и соответствующему повышению эффективности льда.

Изобретение поясняется графически, где на чертеже показана схема деформирования ледяного покрова ИГВ и кавитационной каверной.

Под ледяным покровом 1 на заданном заглублении H начинает движение подводное судно 2 со скоростью υ_p , которое возбуждает систему резонансных ИГВ 3 амплитудой А. На судне размещают тело 4 суперкавитирующей для скорости υ_p формы. Если амплитуда возбуждаемых волн 3 недостаточна для разрушения льда 1, то тело из положения 4 и перемещают в положение 5, в котором оно фиксируется при помощи своей положительной плавучести и буксира 6. Путем изменения длины буксира 6 тело помещают под подошву ИГВ. В свою очередь, место расположения подошвы ИГВ определяют, например, при помощи эхолота 7. Последующая буксировка тела в положении 5 со скоростью судна υ_p приводит к появлению подо льдом кавитационной каверны 8. В результате давление под подошвой волны понизится и амплитуда ИГВ 9 возрастает до A₁, что приведет к повышению эффективности разрушения ледяного покрова 1.

Формула изобретения

Способ разрушения ледяного покрова подводным судном путем возбуждения во льду системы резонансных изгибно-гравитационных волн, отличающийся тем, что в районе формирования над корпусом судна подошвы изгибно-гравитационной волны подо льдом в воде понижают давление посредством создания в этом месте кавитационной каверны.

РИСУНКИ

Рисунок 1