Способ разрушения ледяного покрова

 

Изобретение относится к ледокольным работам. Сущность изобретения: подводным судном возбуждают во льду изгибно-гравитационные волны при движении судна с резонансной скоростью. Резонансную скорость определяют с помощью датчика, измеряющего интенсивность вибрации гребного винта судна. Датчик устанавливают на валу гребного винта в кормовой части. Изобретение позволяет более точно определять скорости судна. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, 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. "Модельные исследования волнообразования в сплошном ледяном покрове от движения подводного судна" ПМТФ, Новосибирск, "Наука", 1994, 2, с.78-91). Известный способ осуществляется следующим образом. Судно всплывает на безопасную глубину и движется подо льдом с резонансной скоростью (v_p), т.е. со скоростью, при которой амплитуда возбуждаемых ИГВ максимальна. Величина v_p при этом определяется при помощи датчиков перемещения, установленных на поверхности льда.

Недостатком способа является сложность и трудоемкость замеров параметров ИГВ в натурных условиях, т.к. для определения v_p требуется предварительная установка на лед датчиков перемещения.

Изобретение направлено на разработку способа определения v_p. Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении эффективности разрушения льда подводным судном резонансным способом. Это достигается следующим образом: ледяной покров разрушается подводным судном путем возбуждения во льду изгибно-гравитационных волн при движении судна подо льдом с резонансной скоростью. Определение резонансной скорости производят с помощью датчика, измеряющего интенсивность вибрации гребного винта судна. Датчик может быть установлен на валу гребного винта в кормовой части судна.

Известно (Войткунский Я.И. "Сопротивление движению судов", Л., "Судостроение", 1988), что при выходе водоизмещающего судна на мелководье относительная скорость обтекания днища, т.е. нижней части судовой обшивки, возрастает по сравнению с глубокой водой. В результате возрастает число Рейнольдса, что приводит к увеличению степени турбулентности пограничного слоя. Поскольку движение подводного судна подо льдом в определенной степени аналогично движению обычного судна на мелководье, то у подводного судна также будет повышаться степень турбулентности пограничного слоя только не в нижней, а в верхней части судовой обшивки. По мере развития во льду резонансных ИГВ, кроме стеснения потока из-за близости ледяного покрова, будет возникать дополнительное стеснение из-за искривления нижней поверхности льда, что приводит к дополнительному росту скоростей в пограничном слое верхней части обшивки. При этом максимум скорости обтекания, а значит и максимальная степень турбулентности пограничного слоя, совпадут с максимальной амплитудой ИГВ.

Также известно (3. А. А. Лукашевич, А.Д. Перник, Г.А. Фирсов, "Теория корабля", Судпромгиз, 1950), что в диске гребного винта судна всегда существует неравномерность потока. Очевидно, что это вызывает вибрацию лопастей гребного винта. В свою очередь неравномерность потока (его турбулентность) усугубляется при наличии его стеснения. Таким образом, вибрация гребного винта, т. е. степень стеснения потока (интенсивность ИГВ) может служить критерием резонансной скорости.

Способ осуществляется следующим образом.

Под ледяным покровом на безопасном заглублении, т.е. в непосредственной близости от нижней поверхности льда начинает движение подводное судно, скорость которого постепенно увеличивают от 0 до значения, при котором интенсивность вибрации гребного винта достигает максимального значения. Для определения этого момента на валу гребного винта в кормовой его части устанавливают соответствующий датчик, например акселерометр.

Формула изобретения

1. Способ разрушения ледяного покрова подводным судном, заключающийся в возбуждении во льду изгибно-гравитационных волн при движении судна с резонансной скоростью, отличающийся тем, что резонансную скорость определяют с помощью датчика, измеряющего интенсивность вибрации гребного винта судна.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что датчик устанавливают на валу гребного винта в кормовой части.