Устройство для разрушения ледяного покрова

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. Точка крепления троса к подводному судну должна совпадать с центром величины объемного водоизмещения судна. В оконечностях судна установлены подруливающие устройства, обеспечивающие вращение судна вокруг вертикальной оси с периодом, равным двум периодам резонансных изгибно-гравитационных волн, при этом ось вращения судна должна совпадать с тросом, в котором предусмотрен вертлюг. Технический результат заключается в повышении эффективности разрушения ледяного покрова.

 

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров при всплытии.

Известно техническое решение (1. RU 2575911 С1), в котором ледяной покров при всплытии предлагается разрушать устройством, состоящим из подводного судна. Оно снабжено якорем, прикрепленным тросом к судну и выполненным с возможностью прикрепления ко льду, и балластными цистернами объемом, заполнение которых забортной водой обеспечивает возникновение отрицательной силы плавучести, точка крепления троса к судну должна совпадать с центром величины объемного водоизмещения судна, при этом диаметр раскрытия лап якоря должен быть больше длины рубки судна

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 разрушающую нагрузку.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении эффективности, т.е. увеличении толщины разрушаемого льда.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные: устройство для разрушения ледяного покрова, состоящее из подводного судна, прикрепленным тросом к судну якорем и выполненным с возможностью прикрепления ко льду, балластными цистернами, точка крепления троса к судну должна совпадать с центром величины объемного водоизмещения судна, при этом диаметр раскрытия лап якоря должен быть больше длины рубки судна.

Отличительные: в оконечностях судна установлены подруливающие устройства, обеспечивающие вращение судна вокруг вертикальной оси с периодом, равным половине периода резонансных изгибно-гравитационных волн, при этом ось вращения судна должна совпадать с тросом, в котором предусмотрен вертлюг.

Общеизвестно, что причиной волнообразования являются области повышенного давления, возникающие на судовой поверхности при его движении. Поэтому, если создать это давление за счет поступательного движения или вращения, например качки, судна, то вследствие возбуждения во льду изгибно-гравитационных волн (ИГВ) в нем возникнут изгибные напряжения.

Также известно (2. Д.Е. Хейсин. Динамика ледяного покрова. - Л.: Гидрометеоиздат, 1967. - 218 с.), что приложение периодической нагрузки к ледяному покрову с частотой, равной частоте резонансных ИГВ, значительно увеличивает его деформации по сравнению с такой же по интенсивности нагрузкой, но приложенной стационарно. Объясняется это тем, что при таких воздействиях возникают резонансные ИГВ, т.е. волны с наибольшей амплитудой.

Таким образом, если подо льдом за счет вращения подводного судна вокруг вертикальной оси периодически создавать область повышенного давления с частотой, равной половине частоты резонансных ИГВ, то это приведет к возбуждению в ледяном покрове ИГВ с наибольшей интенсивностью.

Очевидно, что для достижения максимального периодического возрастания амплитуды ИГВ необходимо, чтобы время воздействия сил, возбуждающих ИГВ носовой и кормовой оконечностями, равнялось двум периодам Т резонансных ИГВ (за один оборот они обе будут участвовать в создании гидродинамических нагрузок на одни и те же участки льда), величину которого можно определить по зависимости [2]

где: D - цилиндрическая жесткость ледяной пластины; ρ_л - плотность льда; h - толщина ледяного покрова; g - ускорение силы тяжести.

В результате в дополнение к нагрузке от отрицательной силы плавучести к ледяному покрову будут периодически добавляться изгибные напряжения от возбуждаемых ИГВ.

Изобретение осуществляется следующим образом.

В средней части судна предварительно выполняют 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 приледняется на безопасном заглублении 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 заряда, 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 заполняются балластные цистерны. Судно приобретает отрицательную плавучесть и начнет натягивать якорный трос, создавая при этом вертикальную нагрузку на лед. Если при полном заполнении балластных цистерн не произойдет разрушения ледяного покрова под якорем, то включают подруливающие устройства. Судно начнет вращаться вокруг вертикальной оси, совпадающей с якорным тросом. Предусмотренный в тросе вертлюг будет препятствовать его скручиванию. Возбуждаемые при этом резонансные ИГВ увеличат ледоразушающую нагрузку на лед. 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 значительное сопротивление при ее выходе из-подо льда. В результате будет достигнут заявленный технический результат.

Изобретение не нуждается в графическом пояснении.

Устройство для разрушения ледяного покрова, состоящее из подводного судна с прикрепленным тросом к судну якорем, выполненным с возможностью прикрепления ко льду, балластными цистернами, точка крепления троса к судну должна совпадать с центром величины объемного водоизмещения судна, при этом диаметр раскрытия лап якоря должен быть больше длины рубки судна, отличающееся тем, что в оконечностях судна установлены подруливающие устройства, обеспечивающие вращение судна вокруг вертикальной оси с периодом, равным двум периодам резонансных изгибно-гравитационных волн, при этом ось вращения судна должна совпадать с тросом, в котором предусмотрен вертлюг.