Способ разрушения ледяного покрова
Владельцы патента RU 2674551:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Приамурский государственный университет имени Шолом-Алейхема" (RU)
Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, плавающим в ледовых условиях и разрушающим ледяной покров резонансным методом при их 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 судна на его верхней поверхности в носовой оконечности и наиболее вероятном месте формирования подошвы изгибно-гравитационной волны периодически создают, а затем устраняют электромагнитную силу, направленную в сторону движения судна, с частотой, равной частоте резонансных изгибно-гравитационных волн, в течение времени, равного половине их периода. 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 методом при всплытии в сплошном льду. (1. Козин В.М. Резонансный метод разрушения ледяного покрова. Изобретения и эксперименты. - М.: Издательство «Академия Естествознания». 2007. - 355 с. ISBN 978-5-91327-017-7).
Известно техническое решение (2. RU 2250854), в котором предложен способ разрушения ледяного покрова подводным судном, заключающийся в возбуждении изгибно-гравитационных волн (ИГВ) при движении судна подо льдом с резонансной скоростью, во время движения судна на его верхней поверхности в носовой оконечности в наиболее вероятном месте формирования подошвы ИГВ создают электромагнитную силу, направленную в сторону движения судна.
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, во время движения судна на его верхней поверхности в носовой оконечности в наиболее вероятном месте формирования подошвы ИГВ создают электромагнитную силу, направленную в сторону движения судна.
Отличительные: электромагнитную силу периодически устраняют с частотой равной частоте резонансных ИГВ в течение времени равному половине их периода.
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 носовой 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.
Известно (3. З.В. Богданова. К вопросу о снижении сопротивления трения транспортных судов. Труды ЦНИИМФ. - М.: Транспорт. - 1964, вып. 54, с. 72-88), что путем использования принципов магнитной гидродинамики можно ламинизировать поток жидкости, т.е. снизить сопротивление трения. Снижение сопротивления трения приводит к увеличению полноты эпюры скоростей пограничного слоя, т.е. к увеличению средней скорости обтекания участка тела, где деформируется ламинарный режим обтекания.
Также известно (4. Козин В.М., Скрипачев В.В. Колебания ледяного покрова под действием периодически изменяющейся нагрузки / ПМТФ - Новосибирск: издательство СО РАН. - 1992. №5), что периодическое приложение к ледяному покрову поперечной нагрузки с частотой равной частоте резонансных ИГВ приводит к значительному увеличению деформаций (амплитуды прогибов) льда по сравнению с ее стационарным приложением.
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 судна включают электромагнит, установленный на верхней поверхности судна в наиболее вероятном месте формирования подошвы ИГВ. Возникающую при этом электромагнитную объемную силу ориентируют в сторону движения судна, что уменьшит сопротивление тела, т.е. судна. Это приведет к ламинаризации пограничного слоя в месте установки электромагнита, т.е. под подошвой волны (практически вся поверхность судна обтекается турбулентным потоком. См. 5. Войткукнский Я.И. Сопротивление движению судов. - Л.: Судостроение. - 1988. - 287 с.), 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.
Если и это не приведет к разрушению ледяного покрова, то электромагнитную силу устраняют периодически с частотой равной частоте резонансных ИГВ в течение времени равному половине их периода.
В результате периодическое уменьшение давления воды вод подошвой ИГВ приведет к возбуждению в ледяном покрове дополнительных резонансных ИГВ. Возникнет благоприятная с точки зрения сущности изобретения интерференция этих волн (увеличение амплитуды суммарных ИГВ), что позволит достичь заявленный технический результат.
Изобретение поясняется чертежом.
Под ледяным покровом 1 начинают перемещать подводное судно 2 с резонансной скоростью Vp. Если высота возбуждаемых ИГВ 3 окажется недостаточной для разрушения льда 1, то включают и отключают электромагнит 4. В результате высота ИГВ 3 возрастет до высоты ИГВ, что повысит эффективность разрушения льда 1.
Способ разрушения ледяного покрова подводным судном, заключающийся в возбуждении изгибно-гравитационных волн при движении судна подо льдом с резонансной скоростью, во время движения судна на его верхней поверхности в носовой оконечности в наиболее вероятном месте формирования подошвы изгибно-гравитационной волны создают электромагнитную силу, направленную в сторону движения судна, отличающийся тем, что электромагнитную силу периодически устраняют с частотой, равной частоте резонансных изгибно-гравитационных волн, в течение времени, равного половине их периода.
