Способ разрушения ледяного покрова

 

Изобретение относится к ледокольным работам. Сущность изобретения: подводное судно 2 начинают перемещать подо льдом 1 на безопасной глубине с резонансной скоростью, возбуждая изгибно-гравитационные волны 3, при этом во время движения судна 2 дополнительно создают гидроудар в кормовой и носовой оконечностях. В кормовой оконечности - посредством торможения судна, например реверсом гребного винта 5. В носовой оконечности, одновременно с торможением, в цистерне главного балласта 8 из-за ее частичного заполнения и наличия воздушной полости 9 жидкость 7 устремится к поршню 11. Сжав воздух 9 и ударившись о поршень 11, жидкость через шток 12 приведет в движение пластину 13, что вызовет появление области повышенного давления 14 в носовой оконечности судна 2. Изобретение направлено на повышение эффективности разрушения льда. 1 ил.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным суднам, плавающим в ледовых условиях и разрушающим ледяной покров резонансным способом при всплытии в сплошном льду.

Уровень техники известен из способа разрушения ледяного покрова резонансными изгибно-гравитационными волнами (ИГВ), возбуждаемыми подводным судном (Козин В.М., Онищук А.В. Способ разрушения ледяного покрова. Патент RU 2144481 от 16.03.1999), в котором для повышения эффективности разрушения льда предлагается использовать гидроудар, создаваемый посредством резкого торможения подводного судна.

Сущность изобретения заключается в разработке способа увеличения амплитуды ИГВ.

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

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные: ледяной покров разрушается подводным судном путем возбуждения во льду резонансных ИГВ при его движении подо льдом с резонансной скоростью с дополнительно создаваемым гидроударом в кормовой оконечности посредством торможения судна.

Отличительные: гидроудар создают одновременно как в кормовой, так и в носовой оконечностях судна.

Известно (Башта Т.М. и др. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. М.: Машиностроение. - 1982. - 424 с.), что при резком торможении движущегося сосуда, частично заполненного жидкостью так, что жидкость имеет возможность в нем перемещаться в направлении его движения, на передней стенке сосуда возникнет скачкообразное повышение давления, т.е. произойдет гидроудар. Используя это явление, можно энергию этого удара направить в необходимую область, а именно в область повышенного давления, возникающую в носовой оконечности судна и являющуюся источником возникновения ИГВ. Таким образом, используя гидроудар в носовой оконечности судна, можно увеличить амплитуду ИГВ, что увеличит их ледоразрушающую способность, т.е. эффективность разрушения льда.

Способ осуществляется следующим образом.

Под ледяным покровом на заданном заглублении начинают перемещать подводное судно со скоростью v_p для возбуждения резонансных ИГВ. Если амплитуда этих волн оказывается недостаточной для разрушения ледяного покрова, то судно, например, за счет реверса гребных винтов резко останавливают. Попутный поток, сформировавшийся за судном при его поступательном движении, продолжая по инерции свое движение, встретит на своем пути препятствие в виде остановившегося судна. Это приведет к скачкообразному увеличению давления (гидроудару) в районе кормы судна. Вследствие несжимаемости воды это давление мгновенно передастся на нижнюю поверхность ледяного покрова, что вызовет увеличение деформации льда. Одновременно с этим создают гидроудар и в носовой оконечности судна. Для этого на судне предусматривают цистерну главного балласта, например, в виде цилиндрической емкости, частично заполненной забортной водой. Частичное заполнение обеспечивает балласту возможность перемещаться в цистерне при торможении судна. В свою очередь эта возможность при соответствующем частичном заполнении приведет к гидроудару по передней стенке цистерны. Для направления энергии этого удара в область повышенного давления в носовой оконечности судна в верхней части судовой обшивки носа устанавливают пластину, способную перемещаться в направлении к ледяному покрову, т. е. вертикально. При этом в качестве элемента, передающего энергию гидроудара пластине, используют, например, цилиндр и поршень со штоком. Цилиндр заполняют воздухом. Наличие в цилиндре более сжимаемой по сравнению с водой среды (воздуха) при торможении судна приведет к тому, что вода в балластной цистерне устремится к поршню, а затем, ударившись об него, резко затормозится. Таким образом произойдет гидроудар воды по поршню. Поршень через шток приведет в движение пластину, которая в свою очередь вызовет вертикальное перемещение прилегающих масс воды. В результате в носовой оконечности судна к существующей области повышенного давления от поступательного движения судна добавится давление от гидроудара в цистерне. Это приведет к дополнительному увеличению деформаций льда. В итоге результирующая амплитуда ИГВ, а следовательно, и их ледоразрушающая способность возрастут.

Изобретение поясняется графически, где на чертеже показана схема деформирования ледяного покрова от возбуждаемых ИГВ и действия гидроударов.

Под ледяным покровом 1 на заданном заглублении Н начинает движение подводное судно 2 со скоростью V_p, которое возбуждает систему резонансных ИГВ 3. Одновременно за судном вследствие вязкости воды образуется попутный поток 4.

Если амплитуда возбуждаемых волн 3 недостаточна для разрушения льда 1, то судно 2 резко останавливают (например, за счет реверса гребного винта 5). Попутный поток 4, продолжая по инерции свое поступательное движение, вызовет в районе кормы область повышенного давления 6. Одновременно с этим жидкость 7 в цистерне главного балласта 8 благодаря ее частичному заполнению, т.е. наличию воздушной полости 9 в цилиндре 10, устремится к поршню 11. Сжав воздух 9 и ударившись о поршень 11, жидкость через шток 12 приведет в движение пластину 13, что вызовет появление области повышенного давления 14 в носовой оконечности судна 2. Появление дополнительных областей повышенного давления 6 и 14 вызовет дополнительные деформации ледяного покрова 15 и в результате результирующая амплитуда ИГВ 16 возрастет.

Формула изобретения

Способ разрушения ледяного покрова подводным судном путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн при его движении подо льдом с резонансной скоростью с дополнительно создаваемым гидроударом в кормовой оконечности посредством торможения судна, отличающийся тем, что гидроудар создают одновременно как в кормовой, так и в носовой оконечностях судна.

РИСУНКИ

Рисунок 1