Способ разрушения ледяного покрова

 

Изобретение относится к средствам, обеспечивающим навигацию в замерзающих бассейнах. Сущность изобретения: при движении судна (2) подо льдом (1) с резонансной скоростью возбуждают изгибно-гравитационные волны (3) во льду (1) и придают судну плохообтекаемую форму. Придание плохообтекаемой формы осуществляют путем формирования в его носовой оконечности гидродинамических вихрей (7), при помощи входных (4) и выходных (5) каналов. Изобретение позволяет повысить эффективность воздействия на ледяной покров. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

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) определенной высоты, возбуждаемыми подводным судном (1. В.М.Козин, А.В.Онищук. Модельные исследования волнообразования в сплошном ледяном покрове от движения подводного судна. - ПМТФ, Новосибирск, ВО "Наука", 1994, 2, 78-81).

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 высота возбуждаемых ИГВ максимальна.

Недостатком способа является ограниченность высоты ИГВ, т.е. их ледоразрушающей способности, которая при резонансной скорости судна определяется заглублением и водоизмещением последнего [1].

Задачей заявляемого изобретения является повышение эффективности разрушения ледяного покрова.

Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в увеличении высоты ИГВ при не меняющихся резонансной скорости и величины заглубления судна.

Существенные признаки, характеризующие изобретения: Ограничительные: ледяной покров разрушается подводным судном путем возбуждения во льду ИГВ при движении судна подо льдом с резонансной скоростью.

Отличительные: во время движения судну придают плохообтекаемую форму путем формирования в его носовой оконечности гидродинамических вихрей.

Известно (2. А.А.Лукашевич, А.Д.Перник, Г.А.Фирсов. Теория корабля. Судпромгиз. 1950. - 446 с.), что волновое сопротивление, т.е. волнообразование, возникает благодаря силам давления, возникающим на судовой поверхности при ее обтекании вязкой жидкостью (водой). Величина этих сил определяющим образом зависит от формы корпуса судна, т.е. от ее обтекаемости. Таким образом суда с плохообтекаемой формой имеют большее волновое сопротивление, т.е. возбуждают волны большей высоты. Поэтому, придав подводному судну плохообтекаемую форму, можно при не меняющихся резонансной скорости и величины заглубления судна увеличить высоту ИГВ и, следовательно, их ледоразрушающую способность. Осуществить эту процедуру можно путем формирования в носовой оконечности судна гидродинамических вихрей. Известно (см. 3. Л.Г.Лойцянский. Механика жидкости и газа. М.: Наука. - 1978. - 736 с.), что наличие на пути поступательного движущегося потока жидкости гидродинамических особенностей в виде, например, гидродинамического вихря неизбежно приведет к искривлению линий тока. В свою очередь отклонение частиц реальной жидкости от своего первоначального направления движения сопровождается изменением давления в потоке жидкости (если при отклонении частиц их скорость падает, то давление растет, и наоборот). Таким образом, сформировав в носовой оконечности судна, где всегда возникает область повышенного давления (См. [2]), вихревые движения, можно дополнительно повысить давление в этом месте судна.

Способ осуществляется следующим образом.

Под ледяным покровом начинают перемещать подводное судно с резонансной скоростью [1]. Если высота возбуждаемых ИГВ окажется недостаточной для разрушения льда, то при помощи входных и выходных каналов и расположенных в них насосов в носовой оконечности судна формируют гидродинамические вихри, т.е. путем включения насосов заставляют прилегающую в этом месте к корпусу судна воду совершать циркулярное движение. В результате частицы жидкости, движущиеся по первоначальным линиям тока (до включения насосов), встретят на своем пути дополнительное сопротивление в виде гидродинамических вихрей (процесс рассматривается на примере обращенного движения: судно считается неподвижным, а лед вместе с водой движется с υ_p). Скорость их уменьшится, а линии тока получат дополнительное отклонение. Таким образом в носовой оконечности судна давление возрастает, что увеличит высоту ИГВ и повысит эффективность разрушения ледяного покрова.

Схема реализации изобретения поясняется чертежом.

Под ледяным покровом 1 начинают перемещать подводное судно 2 с резонансной скоростью υ_p. Если высота возбуждаемых ИГВ 3 окажется недостаточной для разрушения льда 1, то при помощи входных 4 и выходных 5 каналов, а также насосов 6 в носовой оконечности судна 2 формируют вихри 7. В результате первоначальные линии тока 8 отклоняются до положения 9. Давление в носовой оконечности судна 2 возрастет, что вызовет увеличение высоты ИГВ 10 и соответствующее повышение эффективности разрушения ледяного покрова 1.

Формула изобретения

1. Способ разрушения ледяного покрова подводным судном, заключающийся в возбуждении изгибно-гравитационных волн во льду движении судна подо льдом с резонансной скоростью, отличающийся тем, что во время движения судну придают плохообтекаемую форму.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что придание плохообтекаемой формы осуществляют путем формирования в его носовой оконечности гидродинамических вихрей.

РИСУНКИ

Рисунок 1