Способ разрушения ледяного покрова

 

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. Способ разрушения ледяного покрова подводным судном заключается в возбуждении изгибно-гравитационных волн при движении судна подо льдом с резонансной скоростью. Во время движения из корпуса судна через его верхнюю поверхность в пограничный слой судна вдувают поверхностно-активные вещества. Достигается повышение эффективности разрушения ледяного покрова. 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. Изд-во ВО "Наука". 1994. - 2, с.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 увеличение высоты ИГВ при не меняющихся резонансной скорости и величине заглубления судна.

Технический результат заключается в повышении эффективности разрушения ледяного покрова.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

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

Отличительные: во время движения из корпуса судна через его верхнюю поверхность в пограничный слой судна вдувают поверхностно-активные вещества.

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 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 (2. Я.И.Войткунский. Сопротивление движению судов. Л: Судостроение. 1988-287 с.), что вдувание в пограничный слой поверхностно-активных веществ (ПАВ) значительно снижает сопротивление трения при турбулентном течении вследствие их способности снижать поверхностное и межфазовое натяжение у поверхностей раздела жидкости и образовывать в растворе объединения молекул-мицелл, которые ламинаризируют течение в пограничном слое. Снижение сопротивления трения приводит к увеличению полноты эпюры скоростей пограничного слоя, т.е. к увеличению средней скорости обтекания участка тела, где вдувают ПАВ.

Способ осуществляется следующим образом.

Под ледяным покровом начинают перемещать подводное судно с резонансной скоростью [1]. Если высота возбуждаемых при этом ИГВ окажется недостаточной для разрушения льда, то во время движения из корпуса судна через его верхнюю поверхность в пограничный слой судна вдувают поверхностно-активные вещества, например такие, как соли жирных кислот (алюминиевые, натриевые, литиевые и др. мыла) [2]. Для этого предварительно в носовой части судна в наиболее вероятном месте расположения первой впадины ИГВ выполняют щели (для вдувания ПАВ) с наклоном к поверхности корпуса вдоль потока. Это приведет к ламинаризаци пограничного слоя под подошвой волны (практически вся поверхность судна обтекается турбулентным потоком, см. [2]), что увеличит скорость обтекания участка корпуса судна под впадиной ИГВ. В соответствии с законом Бернулли давление в этом месте понизится, и амплитуда ИГВ возрастет. Соответственно увеличатся изгибные напряжения в ледяном покрове, что повысит эффективность разрушения льда.

Изобретение поясняется чертежом.

Под ледяным покровом 1 начинают перемещать подводное судно 2 с резонансной скоростью V_p. Если высота возбуждаемых ИГВ 3 окажется недостаточной для разрушения льда 1, то через щели 4 в пограничный слой 5 вдувают ПАВ 6. В результате высота ИГВ 3 возрастет до высоты ИГВ 7, что повысит эффективность разрушения льда 1.

Формула изобретения

Способ разрушения ледяного покрова подводным судном, заключающийся в возбуждении во льду изгибно-гравитационных волн при движении судна подо льдом с резонансной скоростью, отличающийся тем, что во время движения из корпуса судна через его верхнюю поверхность в пограничный слой судна вдувают поверхностно-активные вещества.

РИСУНКИ

Рисунок 1