Устройство для разрушения ледяного покрова
Владельцы патента RU 2613658:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Амурский гуманитарно-педагогический государственный университет" (ФГБОУ ВПО "АмГПГУ") (RU)
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Приамурский государственный университет имени Шолом-Алейхема" (ФГБОУ ВПО "ПГУ им. Шолом-Алейхема") (RU)
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Институт машиноведения и металлургии Дальневосточного отделения Российской академии наук" (ФГБУН "ИМиМ ДВО РАН") (RU)
Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансным методом. Устройство для разрушения ледяного покрова состоит из подводного судна, способного возбуждать резонансные изгибно-гравитационные волны при движении судна подо льдом с резонансной скоростью. На верхней палубе судна установлено упругое легкодеформируемое гидрофобное покрытие, закрепленное по бортам судна негерметичными связями. Технический результат реализации изобретения заключается в повышении эффективности разрушения льда подводным судном. 2 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. Изобретения и эксперименты. М.: Изд-во «Академия Естествознания», 2007. - 355 с.).
Известно техническое решение (2. Козин В.М. Устройство для разрушения ледяного покрова. RU 2268192 С1 от 20.01.2005. Бюл. №02), в котором предлагается разрушать ледяной покров устройством в виде подводного судна, возбуждающего во льду изгибно-гравитационные волны (ИГВ) при движении судна подо льдом с резонансной скоростью uр. При этом верхняя палуба судна выполнена в виде конструкции, способной деформироваться до формы, зеркально отображающей профиль возбуждаемых судном ИГВ при помощи установленных под ней приводов. Эти приводы приводятся в действие в соответствии с показаниями ультразвуковых датчиков, установленных на палубе и измеряющих расстояния по вертикали от верхней палубы до нижней поверхности ледяного покрова. Это позволяет увеличить амплитуду, т.е. ледоразрушающую способность возбуждаемых судном ИГВ.
Недостатком устройства является сложность его конструкции.
Сущность изобретения заключается в разработке более простой конструкции.
Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении эффективности разрушения льда подводным судном за счет уменьшения стоимости изготовления устройства.
Существенные признаки, характеризующие изобретение.
Ограничительные: устройство для разрушения ледяного покрова, состоящее из подводного судна, способного возбуждать резонансные изгибно-гравитационные волны при движении судна подо льдом с резонансной скоростью.
Отличительные: на верхней палубе судна установлено упругое, легкодеформируемое гидрофобное покрытие, закрепленное по бортам судна негерметичными связями.
Известно (3. Павленко Г.Е. Сопротивление воды движению судов. М.: Изд-во «Морской транспорт», 1956. - 508 с.), что при движении судна вблизи непроницаемой поверхности (дна водоема, стенки канала и пр.) скорость обтекания поверхности судна возрастает, что сопровождается понижением давлений (см. [3] на стр. 452, 476). Очевидно, что такие же процессы будут происходить на верхней палубе подводного судна при его движении подо льдом в непосредственной близости от него, что является необходимым условием для возбуждения ИГВ. Из этого следует, что если на верхней палубе судна установить упругое покрытие и негерметичными, т.е. позволяющими забортной воде перемещаться под покрытием и не препятствовать его вертикальным перемещениям, связями закрепить его по бортам, то за счет разницы давлений на верхней и нижней палубе и по бортам покрытие начнет вспучиваться, еще в большей степени, чем само судно, стесняя поток между нижней поверхностью ледяного покрова и верхней палубой судна. Это приведет к дополнительному возрастанию скоростей потока над верхней палубой и соответствующему уменьшению давления под подошвой ИГВ, формирующейся в районе середины длины судна (см. 4. Козин В.М, Земляк В.Л. Всплытие подводных судов в ледовых условиях. - Комсомольск-на-Амуре: ИМиМ ДВО РАН. 2012. - 195 с.).
Гидрофобность, т.е. способность покрытия отталкивать воду (несмачиваемость), будет увеличивать полноту эпюр скоростей в пограничном слое, и, соответственно, дополнительно увеличивать среднюю скорость обтекания верхней палубы набегающим потоком.
Понижение давления под подошвой ИГВ увеличит амплитуду, т.е. соответствующий рост изгибных напряжений в ледяном покрове, что повысит эффективность разрушения льда с меньшими затратами по сравнению с аналогом.
Устройство поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан вид на устройство сбоку, а на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.
На верхней палубе 1 судна 2 установлено упругое гидрофобное покрытие 3, закрепленное по бортам судна 2 негерметичными связями 4. При возникновении необходимости разрушения ледяного покрова 5 судно подвсплывает на безопасную глубину H и начинает движение с резонансной скоростью uр. Если бы судно 2 не имело покрытия 3, то в ледяном покрове 5 возбуждались бы ИГВ 6. При наличии покрытия 3 и заглубления судна на глубину H, разницы давлений на верхней палубе 1 и по бортам 7 и возможности забортной воды 8 через негерметичные связи 4 перемещаться под покрытием 3 оно вспучится и займет из положения 3 положение 9. В результате в ледяном покрове 5 будут возбуждаться ИГВ 10, что позволит достичь заявленный технический результат.
Устройство для разрушения ледяного покрова, состоящее из подводного судна, способного возбуждать резонансные изгибно-гравитационные волны при движении судна подо льдом с резонансной скоростью, отличающееся тем, что на верхней палубе судна установлено упругое легкодеформируемое гидрофобное покрытие, закрепленное по бортам судна негерметичными связями.
