Устройство для разрушения ледяного покрова
Владельцы патента RU 2669332:
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Институт машиноведения и металлургии Дальневосточного отделения Российской академии наук" (ФГБУН "ИМиМ ДВО РАН") (RU)
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Приамурский государственный университет имени Шолом-Алейхема" (ФГБОУ ВО "ПГУ им. Шолом-Алейхема") (RU)
Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров. Предложено устройство для разрушения ледяного покрова, состоящее из подводного судна, снабженного якорем, диаметр раскрытия лап которого должен быть больше длины рубки, обеспечивающим при помощи троса прикрепление судна ко льду, и балластными цистернами, заполнение которых забортной водой обеспечивает возникновение отрицательной силы плавучести, достаточной для разрушения ледяного покрова заданной толщины. Точка крепления троса к подводному судну должна совпадать с центром величины объемного водоизмещения судна. Под ледяным покровом на якорном тросе на расстоянии друг от друга, равном половине длины волны статического прогиба льда, установлены катод и анод, на которые подается напряжение от источника постоянного электрического тока. Технический результат заключается в увеличении толщины разрушаемого ледяного покрова. 1 ил.
Изобретение относится к области ледотехники, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров при их всплытии в сплошном льду.
Уровень техники известен из устройства (1. RU 2575911 С1), которое состоит из подводного судна, снабженного якорем, прикрепленным тросом к судну и способным прикрепляться ко льду. Судно оснащено балластными цистернами объемом, заполнение которых забортной водой обеспечивает возникновение отрицательной силы плавучести достаточной для разрушения ледяного покрова заданной толщины.
Недостатком решения является ограниченность толщины разрушаемого льда, зависящей от объема балластных цистерн, т.е. запаса плавучести судна.
Сущность изобретения заключается в разработке устройства, позволяющего увеличить деформации льда при неизменной нагрузке.
Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении его эффективности, т.е. увеличении толщины разрушаемого льда.
Существенные признаки, характеризующие изобретение.
Ограничительные: устройство для разрушения ледяного покрова, состоящее из подводного судна, снабженного якорем, прикрепленным тросом к судну и выполненным с возможностью прикрепления ко льду, балластными цистернами объемом, заполнение которых забортной водой обеспечивает возникновение отрицательной силы плавучести достаточной для разрушения ледяного покрова заданной толщины, при этом точка крепления троса к судну должна совпадать с центром величины объемного водоизмещения судна, а диаметр раскрытия лап якоря должен быть больше длины рубки судна.
Отличительные: под ледяным покровом на якорном тросе установлен контейнер с химическим реагентом.
Известно (2. Панфилов Д.Ф. Приближенный метод расчета грузоподъемности ледяного покрова / Известия всесоюзного научно-исследовательского института ледотехники. Т. 65, 1960. - с. 221-224.), что с уменьшением плотности воды (или объемного веса воды) прогиб ледяного покрова под нагрузкой возрастает.
Общеизвестно, что при пропускании постоянного электрического тока через воду между катодом и анодом возникает электролиз, т.е. вода разлагается на кислород и водород. Таким образом, в месте их расположения возникнет область с пониженной плотностью, что, в свою очередь, приведет к возрастанию прогибов ледяного покрова, что увеличит изгибные напряжения во льду, т.е. толщину разрушаемого ледяного покрова. Если расстояние между катодом и анодом будет равно половине волны статического прогиба льда, а якорь будет прикреплен между ними, то увеличение прогиба льда будет максимальным (3. Голушкевич С.С. О некоторых задачах теории изгиба ледяного покрова. - Л.: Воениздат, 1947. - 231 с., ил.)
Изобретение осуществляется следующим образом.
В средней части судна выполнен контейнер, в который укладывают в сложенном состоянии якорь с тросом. При этом точка крепления троса к судну должна совпадать с центром величины объемного водоизмещения судна. В этом случае натяжение якорного троса не вызовет ни крена, ни дифферента судна. При возникновении необходимости всплытия судно подвсплывает на безопасное заглубление и останавливается. Затем из контейнера в вертикальном направлении выстреливается, например, при помощи порохового заряда, якорь в сложенном состоянии. Для пробивания льда, т.е. для создания во льду лунки, может быть использована, например, струя кумулятивного зарядка, установленного в головной части якоря. После выхода якоря из-подо льда его лапы автоматически раскрываются (по принципу раскрывающегося зонта), и он прикрепляется ко льду. Затем забортной водой заполняют балластные цистерны. Судно приобретает отрицательную плавучесть и начнет натягивать якорный трос, создавая при этом вертикальную нагрузку на лед.
Если после полного заполнения балластных цистерн разрушения льда не произойдет, то на предварительно установленные на якорном тросе под ледяным покровом на расстоянии друг от друга равном половине длины волны статического прогиба льда катод и анод подают напряжение от источника постоянного электрического тока. В результате подо льдом в месте установки якоря возникнет область воды с меньшей плотность. Прогиб ледяного покрова возрастет [2], что, соответственно, увеличит изгибные напряжения во льду, т.е. толщину разрушаемого льда при неизменной отрицательной силе плавучести. Поскольку диаметр раскрытия якоря больше длины рубки, то при последующем всплытии судна из-подо льда после частичного осушения балластных цистерн в образовавшейся майне рубка будет взаимодействовать только с битым льдом, который не будет оказывать значительного сопротивления при ее выходе из-подо льда. В результате будет достигнут заявленный технический результат.
Изобретение поясняется графически.
В средней части судна 1 выполняют контейнер, в который укладывают в сложенном состоянии якорь с тросом (эта позиция не показана). При возникновении необходимости всплытия судно 1 подвсплывает на безопасное заглубление Н. После выходя якоря 2 из-подо льда 3 его лапы 4 раскрываются до диаметра d, который больше длины рубки . Затем балластные цистерны 5 заполняют водой. Отрицательная сила плавучести D возникнет за счет натяжения якорного троса 6 и приведет к появлению волны статического прогиба 7 длиной λСТ. При возникновении необходимости включают источник постоянного электрического тока 8, подключенного к аноду и катоду 10, расположенными на расстоянии друг от друга λСТ что приведет к возникновению области с пониженной плотностью 11. Точка крепления троса 6 О совпадает с центром величины объемного водоизмещения судна С.
Устройство для разрушения ледяного покрова, состоящее из подводного судна, снабженного якорем, прикрепленным тросом к судну и выполненным с возможностью прикрепления ко льду, балластными цистернами объемом, заполнение которых забортной водой обеспечивает возникновение отрицательной силы плавучести, достаточной для разрушения ледяного покрова заданной толщины, при этом точка крепления троса к судну должна совпадать с центром величины объемного водоизмещения судна, а диаметр раскрытия лап якоря должен быть больше длины рубки судна, отличающееся тем, что под ледяным покровом на якорном тросе на расстоянии друг от друга, равном половине длины волны статического прогиба льда, установлены катод и анод, на которые подается напряжение от источника постоянного электрического тока.
