Устройство для разрушения ледяного покрова

 

Изобретение относится к области судостроения, в частности, к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансными изгибно-гравитационными волнами. Устройство для разрушения ледяного покрова состоит из подводного судна, способного возбуждать во льду резонансные изгибно-гравитационные волны при движении подо льдом с резонансной скоростью, и нагревательного элемента, установленного на верхней поверхности носовой части судна. Достигается повышение эффективности разрушения льда. 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 ДВО РАН, 1993 г., 44 с.).

Из технического уровня не выявлено ближайшего аналога, однако известно техническое решение, характеризующее общий уровень техники заявляемого изобретения.

Известно техническое решение ([2] 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), в котором предлагается разрушать ледяной покров устройством в виде подводного судна, возбуждающего во льду изгибно-гравитационные волны при его движении с резонансной скоростью V_p, т.е. со скоростью, при которой амплитуда возбуждаемых изгибно-гравитационных волн (ИГВ) максимальна.

Недостатком устройства является недостаточная амплитуда возбуждаемых им ИГВ, т.е. его ледоразрушающая способность.

Сущность изобретения заключается в разработке устройства, увеличивающего амплитуду ИГВ, возбуждаемых при поступательном движении подводного судна.

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

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Устройство для разрушения ледяного покрова состоит из подводного судна, способного возбуждать во льду резонансные изгибно-гравитационные волны при движении подо льдом с резонансной скоростью, и теплонагревательного элемента, установленного на верхней поверхности носовой части корпуса судна.

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 это 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, что повышение температуры воды приводит к уменьшению ее вязкости. Это приводит к тому, что при движении тела в жидкости полнота эпюры скоростей пограничного слоя в месте подогрева тела будет увеличиваться, т.е. будет увеличиваться средняя скорость обтекания данного участка тела (см. [3] Войткунский Я.Н. Сопротивление движению судов. - Л.: Судостроение, 1988, 287 с.).

Изобретение осуществляется следующим образом.

В носовой части судна на его верхней поверхности в наиболее вероятном месте расположения первой впадины ИГВ устанавливают теплонагревательный элемент, например, в виде электрической спирали. Если при движении судна с V_p амплитуда возбуждаемых ИГВ окажется недостаточной для разрушении льда, то включают теплонагревательный элемент. Это приводит к нагреванию воды и вследствие уменьшения ее вязкости к увеличению скорости обтекания поверхности судна под впадиной ИГВ. В соответствии с законом Бернулли давление в этом месте понизится, что приведет к увеличению амплитуды ИГВ, изгибных напряжений в ледяном покрове и соответствующему повышению эффективности разрушения ледяного покрова по сравнению с известным решением [2].

Изобретение поясняется чертежом.

В носовой части 1 судна 2 устанавливают теплонагревательный элемент 3. При его включении амплитуда ИГВ изменится от ИГВ 4 до амплитуды ИГВ 5.

Формула изобретения

Устройство для разрушения ледяного покрова, состоящее из подводного судна, способного возбуждать во льду резонансные изгибно-гравитационные волны при движении подо льдом с резонансной скоростью, и нагревательного элемента, установленного на верхней поверхности носовой части корпуса судна.

РИСУНКИ

Рисунок 1