Устройство для разрушения ледяного покрова
Владельцы патента RU 2353540:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Амурский гуманитарно-педагогический государственный университет" (RU)
Изобретение относится к судостроению, в частности к подводным судам, разрушающим подводный покров резонансным методом. Устройство для разрушения ледяного покрова представляет собой подводное судно, способное двигаться подо льдом с резонансной скоростью и возбуждать резонансные изгибно-гравитационные волны. На поверхности корпуса судна в его носовой оконечности установлены турбулизаторы пограничного слоя в виде устройств, периодически вызывающих в пограничном слое поперечные вторичные течения. Изобретение позволяет повысить эффективность разрушения ледяного покрова посредством снижения затрат на возбуждение изгибно-гравитационных волн с амплитудой, достаточной для ледоразрушения. 2 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.
Известно устройство для разрушения ледяного покрова, представляющее собой подводное судно, способное двигаться подо льдом с резонансной скоростью и возбуждать резонансные изгибно-гравитационные волны (ИГВ), при этом на поверхности корпуса судна установлены турбулизаторы пограничного слоя в виде поясков с возможностью их выдвижения из корпуса для регулирования его степени турбулентности (1. RU 2236979 С1 от 27.09.2004, Бюл. №27).
Известное устройство работает следующим образом. Под ледяным покровом начинают перемещать подводное судно с резонансной скоростью. Если высота возбуждаемых ИГВ окажется недостаточной для разрушения льда, то во время движения судна повышают степень турбулентности его пограничного слоя. Для этого на его верхней поверхности выдвигают предварительно установленные турбулизаторы, выполненные в виде выдвигаемых поясков. В обычном режиме движения судна пояски утоплены в корпус и не оказывают воздействия на пограничный слой судна. При необходимости всплытия судна из-под сплошного льда пояски выдвигают на определенную величину, что вызовет увеличение степени турбулентности пограничного слоя и соответствующее увеличение сопротивления воды движению судна, т.е. высоты ИГВ и их ледоразрушающей способности.
Недостатком устройства является его конструктивная сложность.
Задачей изобретения является упрощение конструкции турбулизаторов.
Технический результат заключается в повышении эффективности разрушения ледяного покрова за счет снижения затрат на возбуждение ИГВ с амплитудой, достаточной для разрушения льда.
Существуют признаки, характеризующие изобретение.
Ограничительные: устройство для разрушения ледяного покрова, представляющее собой подводное судно, способное двигаться подо льдом с резонансной скоростью и возбуждать резонансные изгибно-гравитационные волны, при этом на поверхности корпуса судна для регулирования степени турбулентности пограничного слоя установлены турбулизаторы.
Отличительные: турбулизаторы выполнены в виде устройств, периодически вызывающих в пограничном слое носовой оконечности судна поперечные вторичные течения.
Известно (2. Войткунский Я.И. Сопротивление движению судов. - Л.: Судостроение, 1988, - 288 с.), что с ростом степени турбулентности пограничного слоя судна увеличивается вязкостное сопротивление, в частности сопротивление формы. В свою очередь, сопротивление формы влияет на распределение давления воды на поверхности корпуса судна, которое определяет величину волнового сопротивления, т.е. высоту возбуждаемых волн (см. [2] на с.116). Таким образом, если на поверхности судового корпуса установить турбулизаторы, которые будут увеличивать возмущения, поступающие в пограничный слой, то это приведет к возрастанию как полного, так и волнового сопротивлений, т.е. к росту амплитуды возбуждаемых волн.
Также известно ([2], стр.53), что периодически возникающие в пограничном слое поперечные вторичные течения обуславливают явление эжектирования (выбросов) жидкости от стенки внутрь слоя, порождающие турбулентность.
Изобретение осуществляется следующим образом. Под ледяным покровом начинают перемещать подводное судно с резонансной скоростью. Если высота возбуждаемых при этом ИГВ окажется недостаточной для разрушения льда, то во время движения судна повышают степень турбулентности его пограничного слоя. Для этого при помощи предварительно установленных в носовой оконечности судна устройств начинают периодически всасывать и нагнетать струи забортной воды, вектор скоростей которых ориентирован перпендикулярно вектору скорости поступательного движения судна. Это приведет к турбулизации пограничного слоя, соответствующему увеличению сопротивления воды движению судна и амплитуды возбуждаемых ИГВ, т.е. их ледоразрушающей способности. Для регулирования степени турбулентности пограничного слоя изменяют частоту периодичности всасывания (нагнетания) и расход жидкости.
Изобретение поясняется чертежами, где: на фиг.1 показан вид на устройство сбоку; на фиг.2 - сечение по А-А на фиг.1.
Под ледяным покровом 1 начинают перемещать подводное судно 2 с резонансной скоростью νР (фиг.1). Если высота возбуждаемых при этом ИГВ 3 окажется недостаточной для разрушения льда, то во время движения при помощи устройств, состоящих из насосов 4 и водопрочных каналов 5, периодически создают струи забортной воды 6 (фиг.2), что приведет к увеличению амплитуды ИГВ 3 до амплитуды ИГВ 7, т.е. к достижению заявленного технического результата.
Устройство для разрушения ледяного покрова, представляющее собой подводное судно, способное двигаться подо льдом с резонансной скоростью и возбуждать резонансные изгибно-гравитационные волны, при этом на поверхности корпуса судна для регулирования степени турбулентности пограничного слоя установлены турбулизаторы, отличающееся тем, что турбулизаторы выполнены в виде устройств, периодически вызывающих в пограничном слое носовой оконечности судна поперечные вторичные течения.
