Устройство для разрушения ледяного покрова
Владельцы патента RU 2719737:
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Институт машиноведения и металлургии Дальневосточного отделения Российской академии наук" (RU)
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Приамурский государственный университет имени Шолом-Алейхема" (RU)
Изобретение относится к области судостроения и касается подводных ледоразрушающих судов. Устройство для разрушения ледяного покрова состоит из подводного судна, способного возбуждать резонансные изгибно-гравитационные волны при движении судна подо льдом с резонансной скоростью. Верхняя палуба судна выполнена в виде конструкции, способной деформироваться до формы, зеркально отображающей профиль возбуждаемых судном изгибно-гравитационных волн при помощи установленных под ней приводов. Приводы приводятся в действие в соответствии с показаниями ультразвуковых датчиков. Датчики установлены на палубе для измерения расстояния по вертикали от верхней палубы до нижней поверхности ледяного покрова. Верхняя палуба способна деформироваться периодически с частотой, равной частоте резонансных изгибно-гравитационных волн, и находиться в таком состоянии в течение времени, равного половине их периода. Технический результат реализации изобретения заключается в повышении эффективности разрушения льда подводным судном. 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. - 44 с.).
Известно техническое решение (2. RU 2268192 C1), в котором предложено устройство для разрушения ледяного покрова, состоящее из подводного судна, способного возбуждать резонансные изгибно-гравитационные волны при движении судна подо льдом с резонансной скоростью, верхняя палуба судна выполнена в виде конструкции, способной деформироваться до формы, зеркально отображающей профиль возбуждаемых судном изгибно-гравитационных волн (ИГВ) при помощи установленных под ней приводов, которые 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.
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.
Ограничительные: устройство для разрушения ледяного покрова, состоящее из подводного судна, способного возбуждать резонансные ИГВ при движении судна подо льдом с резонансной скоростью, верхняя палуба судна выполнена в виде конструкции, способной деформироваться до формы, зеркально отображающей профиль возбуждаемых судном ИГВ при помощи установленных под ней приводов, которые 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.
Отличительные: верхняя палуба способна деформироваться периодически с частотой равной частоте резонансных ИГВ и находиться в таком состоянии в течение времени равному половине периода этих волн.
Известно [1], что зарождение системы ИГВ происходит непосредственно над ее источником (подводным судном). Поэтому вносимые в поток возмущения в области генерации ИГВ окажут прямое воздействие на процесс их развития. Поскольку первые впадина и вершина прогрессивных ИГВ формируются над корпусом судна [1] (в носовой и кормовой оконечностях), 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 соответствующие изменения силы (реакции) воды в этих местах. Понижение давления под впадиной и повышение давления под вершиной ИГВ вызовут соответствующий рост изгибных напряжений в ледяной пластине. В свою очередь это повысит эффективность разрушения льда подводным судном. Это следует из того, что, как известно (З. Войткунский Я.Н. Сопротивление движению судов. - Л.: Судостроение, 1988. - 287 с.), при сужении русла или канала скорость потока жидкости возрастает, а при расширении - снижается (при постоянном расходе). Это вызывает соответствующее понижение и повышение давления в потоке.
Также известно (3. Козин В.М., Скрипачев В.В. Колебания ледяного покрова под воздействием периодически меняющейся нагрузки/ ПМТФ - Новосибирск: издательство СО РАН. - 1992.№5), что 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.
Изобретение поясняется чертежом и осуществляется следующим образом.
Верхняя палуба 1 судна 2 выполнена в виде конструкции, например чашуйчатой, способной деформироваться при помощи установленных под ней приводов 3, на палубе 1 установлены ультразвуковые датчики 4, с помощью которых измеряют расстояния Н по вертикали от верхней палубы 1 до нижней поверхности ледяного покрова 5, при этом каждый из приводов снабжен своим датчиком.
Если при движении судна с резонансной скоростью vp амплитуда возбуждаемых ИГВ 6 окажется недостаточной для разрушения ледяного покрова, то в процессе движения судна со скоростью vp при помощи датчиков 4 измеряют расстояния Н по всей длине судна. На основании этих замеров посредством приводов 3 палуба 1 деформируется таким образом, чтобы ее форма 7 зеркально отображала профиль ИГВ 6. Это приведет к стеснению потока в области 8 и его расширению в области 9. Соответственно давление под подошвой ИГВ 6 понизится, а под вершиной - повысится. В результате амплитуда ИГВ 6 возрастет до амплитуды ИГВ 10.
Если и это не приведет к разрушению ледяного покрова, то верхнюю палубу 1 начинают деформировать периодически с частотой резонансных ИГВ. В результате амплитуда ИГВ 10 возрастает до ИГВ 11.
Устройство для разрушения ледяного покрова, состоящее из подводного судна, способного возбуждать резонансные изгибно-гравитационные волны при движении судна подо льдом с резонансной скоростью, верхняя палуба судна выполнена в виде конструкции, способной деформироваться до формы, зеркально отображающей профиль возбуждаемых судном изгибно-гравитационных волн при помощи установленных под ней приводов, которые 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, отличающееся тем, что верхняя палуба способна деформироваться периодически с частотой, равной частоте резонансных изгибно-гравитационных волн, и находиться в этом состоянии в течение времени, равного половине их периода.
