Устройство для разрушения ледяного покрова
Владельцы патента RU 2719743:
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, 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 подо льдом с резонансной скоростью, и выдвижного устройства, образующего обтекаемую выпуклость над верхней поверхностью носовой части корпуса судна и способного периодически выдвигаться и задвигаться с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн и находиться в выдвинутом или задвинутом положениях в течение времени, равного половине периода этих волн. Достигается повышение эффективности разрушения льда. 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. Изобретения и эксперименты - М:Изд-во «Академия Естествознания», 2007-355 с.).
Известно техническое решение (2.RU 2231469 С1), в котором предложено устройство для разрушения ледяного покрова, состоящего из подводного судна, способного возбуждать резонансные изгибно-гравитационные волны (ИГВ) при движении подо льдом с резонансной скоростью, и выдвижного устройства, образующего обтекаемую выпуклость над верхней поверхностью носовой части корпуса судна.
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, состоящего из подводного судна, способного возбуждать резонансные ИГВ при движении подо льдом с резонансной скоростью, и выдвижного устройства, образующего обтекаемую выпуклость над верхней поверхностью носовой части корпуса судна.
Отличительные: выдвижное устройство способно периодически выдвигаться и задвигаться с частотой резонансных ИГВ и находиться в выдвинутом или задвинутом положениях в течение времени равному половине периода этих волн.
Известно (3. Рабинович Е.З. Гидравлика. М.: Гос. изд-во ф.-м. литературы, 1963, 408 с.), что сужение русла при неизменном расходе жидкости приводит к увеличению скорости потока и в соответствии с законом Бернулли, падению давления в месте сужения.
Также известно (4. Козин В.М., Скрипачев В.В. Колебания ледяного покрова под воздействием периодически меняющейся 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 (амплитуд прогибов) льда по сравнению с ее стационарным приложением.
Известно [1], что зарождение системы ИГВ происходит непосредственно над их 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 новой 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.
Изобретение осуществляется следующим образом.
В носовой части судна на его верхней поверхности в наиболее вероятном месте расположения первой впадины ИГВ устанавливают устройство, например, в виде накладного легкодеформируемого листа, способное выдвигаться за габариты корпуса и образовывать над поверхностью судна хорошо обтекаемую выпуклость. Если при движении судна с резонансной скоростью Vp амплитуда возбуждаемых ИГВ окажется недостаточной для разрушения льда, то вышеуказанное устройство выдвигают. Это приведет к стеснению потока под впадиной ИГВ и соответствующему увеличению их амплитуды вследствие падения давления в этом месте. В результате повысятся изгибные напряжения в ледяном покрове. Если и это не приведет к разрушению ледяного покрова, то выдвижное устройство начинают периодически выдвигать и задвигать, т.е. возвращать в исходное положение, с частотой резонансных ИГВ. В результате периодическое возникновение области пониженного давления под подошвой ИГВ приведет к возбуждению в ледяном покрове дополнительных резонансных ИГВ, в фазе накладывающихся на основные, т.е. возбуждаемые от движения судна, ИГВ. Возникнет благоприятная сточки зрения сущности изобретения интерференция этих волн (увеличение амплитуды суммарных ИГВ), что позволит достичь заявленный технический результат. Изобретение поясняется чертежом.
В носовой части 1 судна 2 устанавливают выдвижное устройство 3, способное периодически образовывать выпуклость 4, что приводит к увеличению амплитуды ИГВ 5 до амплитуды ИГВ 6.
Устройство для разрушения ледяного покрова, состоящее из подводного судна, способного возбуждать резонансные изгибно-гравитационные волны при движении подо льдом с резонансной скоростью, и выдвижного устройства, образующего обтекаемую выпуклость над верхней поверхностью носовой части корпуса судна, отличающееся тем, что выдвижное устройство способно периодически выдвигаться и задвигаться с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн и находиться в выдвинутом или задвинутом положениях в течение времени, равного половине периода этих волн.
