Способ разрушения ледяного покрова

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2775047:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Хабаровский федеральный исследовательский центр Дальневосточного отделения Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к судоходству в ледовых условиях, в частности к подводным судам, плавающим в условиях сплошного ледяного покрова и разрушающим его резонансным методом. При его реализации в процессе движения судна осуществляют отсос забортной воды внутрь судна с помощью насоса, расположенного в его водопроточном канале. Водозаборную часть канала располагают на верхней поверхности носовой оконечности судна в месте расположения подошвы изгибно-гравитационной волны, а выход канала - в кормовой. В процессе движения судна с помощью насоса периодически с удвоенной частотой резонансных изгибно-гравитационных волн направление движения воды в канале изменяют на противоположное в течение времени, равного половине периода этих волн. Это приведет к возбуждению во льду дополнительных резонансных изгибно-гравитационных волн, что увеличит ледоразрушающую способность судна. 1 ил.

Изобретение относится к судоходству в ледовых условиях, в частности к подводным судам, плавающим в условиях сплошного ледяного покрова и разрушающим его резонансным методом (1. В.М. Козин. Резонансный метод разрушения ледяного покрова. Изобретения и эксперименты. М.: Академия Естествознания.2007. 355с. ISBN 978-5-91327-017-7, см. с. 5-9).

Уровень техники известен из способа разрушения ледяного покрова подводным судном, которое в ледяном покрове возбуждает изгибно-гравитационные волны (ИГВ) при движении с резонансной скоростью. Во время движения судна дополнительно осуществляют отсос забортной воды внутрь судна с помощью насоса, расположенного в водопроточном канале судна, при этом его водозаборная часть располагается в верхней части судовой обшивки в месте расположения подошвы ИГВ, а выход канала - в кормовой части судна (2. RU 2137667 - принят за прототип).

Недостатком решения является ограниченность его ледоразрушающей способности.

Задачей изобретения является увеличение высоты возбуждаемых судном ИГВ.

Технический результат заключается в увеличении высоты возбуждаемых судном ИГВ, что позволяет разрушать ледяной покров большей толщины.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные: способ разрушения ледяного покрова подводным судном, заключающийся в возбуждении ИГВ при движении судна подо льдом с резонансной скоростью, во время его движения осуществляют отсос забортной воды внутрь судна с помощью насоса, расположенного в его водопроточном канале, при этом водозаборную часть канала располагают на верхней поверхности носовой оконечности судна в месте расположения подошвы ИГВ, а выход канала - в кормовой.

Отличительные: в процессе движения судна с помощью насоса периодически с удвоенной частотой резонансных ИГВ направление движения воды в канале изменяют на противоположное в течение времени, равном половине периода этих волн.

Известно (3. Г. Шлихтинг. Теория пограничного слоя. М.: Наука. 1969. 744 с., см. с. 54), что отсос забортной воды увеличивает скорость обтекания корпуса в месте расположения водозаборной части канала. Для достижения заявленного технического результата ее располагают под подошвой возбуждаемых ИГВ. В соответствии с известным законом Бернулли это приведет к уменьшению давления в этой области. Понижение давления под ледяным покровом в месте расположения подошвы ИГВ увеличит ее глубину. При изменении направления движения воды в канале с помощью насоса на противоположное давление на выходе из канала возрастет (в этом месте поток затормозится), что увеличит высоту ее гребня. В результате суммарная высота ИГВ и, соответственно, уровень изгибных напряжений в ледяном покрове, т.е. их ледоразрушающая способность, возрастут.

Также известно (4. Д.Е. Хейсин. Динамика ледяного покрова. - Л.: Гидрометеоиздат. 1967. - 218 с., см. с. 136), что периодическое приложение нагрузки к ледяному покрову с частотой 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. Таким образом, если периодически с частотой резонансных ИГВ уменьшать, а затем увеличивать давление подо льдом, то это приведет к возбуждению в ледяном покрове дополнительных к основным (от поступательного движения судна) резонансных ИГВ. Очевидно, что для благоприятной интерференции этих волновых систем (периодического возрастания высоты суммарных ИГВ) необходимо, чтобы время воздействия сил, возбуждающих дополнительные ИГВ, равнялось половине периода Т основных резонансных ИГВ, величину которого можно определить по зависимости [4]:

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

В этом случае при перемещении льда вниз от возникших дополнительных ИГВ возбуждающие их силы (от области пониженного давления) также будут направлены вниз, а при перемещении льда вверх эти силы будут изменять свой знак на противоположный, что будет способствовать росту высоты ИГВ. В результате возникнет дополнительная к основным ИГВ раскачка ледяного покрова, что приведет к увеличению изгибных напряжений в ледяном покрове и достижению заявленного технического результата.

Изобретение осуществляют следующим образом.

Под ледяным покровом начинают перемещать подводное судно с резонансной скоростью. Если высота возбуждаемых ИГВ окажется недостаточной для разрушения льда, то включают насос, расположенный внутри судна в водопроточном канале. Водозаборную часть канала выполняют в верхней части судовой обшивки в месте расположения подошвы возникающих ИГВ. Выход канала располагают в кормовой части судна, что позволит использовать реакцию отбрасываемой насосом воды для получения дополнительного к гребному винту судна упора. Расположение водозаборной части канала под подошвой ИГВ увеличит скорость обтекания корпуса судна и приведет к падению давления в этом месте, что, в свою очередь, увеличит высоту ИГВ. Если этого окажется не достаточно для разрушения льда, то в процессе движения судна с помощью насоса периодически с удвоенной частотой резонансных ИГВ направление движения воды в канале изменяют на противоположное в течение времени, равном половине периода этих волн. В результате возникнут дополнительные резонансные ИГВ. Их наложение на основные приведет к периодическому возрастанию суммарных ИГВ, т.е. ледоразрушающая способность судна возрастет.

Изобретение поясняется графически.

Под ледяным покровом 1 начинают перемещать подводное судно 2 с резонансной скоростью V_р. Если высота возбуждаемых ИГВ h₁ окажется недостаточной для разрушения льда, то с помощью насоса 3 периодически с удвоенной частотой резонансных ИГВ направление движения воды в канале 4 изменяют на противоположное в течение времени, равном половине периода этих волн. При этом водозаборную часть 5 канала 4 располагают в верхней части судовой обшивки в месте расположения подошвы ИГВ, а выход канала 6 - в кормовой части судна. Это приведет к возбуждению дополнительных резонансных ИГВ высотой h₃,что вызовет увеличение суммарной высоты ИГВ до значения h₂.

Способ разрушения ледяного покрова подводным судном, заключающийся в возбуждении изгибно-гравитационных волн при движении судна подо льдом с резонансной скоростью, во время его движения осуществляют отсос забортной воды внутрь судна с помощью насоса, расположенного в его водопроточном канале, при этом водозаборную часть канала располагают на верхней поверхности носовой оконечности судна в месте расположения подошвы изгибно-гравитационной волны, а выход канала - в кормовой, отличающийся тем, что в процессе движения судна с помощью насоса периодически с удвоенной частотой резонансных изгибно-гравитационных волн направление движения воды в канале изменяют на противоположное в течение времени, равного половине периода этих волн.

Устройство для разрушения ледяного покрова // 2774204

Изобретение относится к судоходству в ледовых условиях, в частности к подводным судам, плавающим в условиях сплошного ледяного покрова. Предложено устройство для разрушения ледяного покрова резонансным методом, которое состоит из подводного судна, на верхней поверхности которого в его носовой оконечности под первой впадиной возбуждаемых судном резонансных изгибно-гравитационных волн установлено сопло Лаваля.

Автономный необитаемый подводный аппарат передачи информации о состоянии подводной лодки // 2769806

Изобретение относится к области средств освоения мирового океана и проведения подводно-технических работ, в частности к автономным необитаемым подводным аппаратам (АНПА), используемым для передачи информации о состоянии подводной лодки в случае ее аварии. В состав АНПА включены работающие по командам модули аппаратуры, приборов и программно-аппаратного комплекса поиска «чистой воды» и анализа массива льда, быстросъемный модуль гидрофона и аппаратуры звукоподводной связи, соединенный с корпусом АНПА разъемами поворотного типа, телескопическая выдвижная полая антенна-бур, выполненная по аналогии шлямбурных буров со «стружкосбрасывателем» и регулируемой скоростью вращения режущей части, выдвижные опоры стабилизации АНПА в вертикальном положении и позиционирования на месте при работе антенны-бура, дифферентовочная система, устройство противозакручивания.

Способ разрушения ледяного покрова // 2769019

Изобретение относится к области судоходства в ледовых условиях, в частности к судам на воздушной подушке, разрушающим ледяной покров резонансным методом. Предложен способ разрушения ледяного покрова, который заключается в возбуждении во льду резонансных изгибно-гравитационных волн при движении судна на воздушной подушке вблизи берега вдоль его береговой линии с резонансной скоростью и использовании напряженно-деформированного состояния ледяного покрова, возникающего по береговой линии во время морского прилива.

Способ движения судна во льдах // 2768413

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано при проектировании, изготовлении и эксплуатации судов, предназначенных для движения в ледовых условиях. Предложен способ движения судна во льдах, включающий создание упора при помощи движителя судна и воздействие его корпуса на массив льда с дополнительным созданием разрежения в воде, причем разрежение создается путем образования водяной струи перед судном под поверхностью льда, направленной по курсу движения судна, движителем судна или его средством активного управления, а также путем размытия водяной струей нижних слоев льда по курсу движения судна.

Носовая оконечность арктического судна с бульбом // 2758657

Изобретение относится к области судостроения арктических судов с носовой оконечностью, имеющей бульб, и направлено на повышение их ледопроходимости. Предложена форма носовой оконечности с бульбом, имеющим в диаметральной плоскости в своей верхней части ребро с уклоном вперед и пересекающее плоскость ватерлинии, при этом ледовые ватерлинии бульба в районе сопряжения с носовой оконечностью выполнены с сужением, обеспечивающим уменьшение сопротивления льда, углы наклона бортов носовой оконечности к ледовым ватерлиниям за этим сужением составляют не более 80°.

Способ разрушения ледяного покрова // 2757610

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. Предложенный способ разрушения ледяного покрова подводным судном заключается в возбуждении во льду изгибно-гравитационных волн при движении судна подо льдом с резонансной скоростью.

Устройство для разрушения ледяного покрова // 2757138

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансным методом. Предложено устройство для разрушения ледяного покрова, которое представляет собой подводное судно, способное перемещаться подо льдом с резонансной скоростью и возбуждать резонансные изгибно-гравитационные волны.

Способ разрушения ледяного покрова // 2756388

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. Предложен способ разрушения ледяного покрова подводным судном, который заключается в возбуждении во льду изгибно-гравитационных волн при движении судна подо льдом с резонансной скоростью.

Способ разрушения ледяного покрова // 2756134

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансными изгибно-гравитационными волнами. Предложен способ разрушения ледяного покрова подводным судном, который заключается в возбуждении во льду изгибно-гравитационных волн при движении судна подо льдом с резонансной скоростью.

Способ разрушения ледяного покрова // 2775049

Изобретение относится к судоходству в ледовых условиях, в частности к подводным судам, плавающим в условиях сплошного ледяного покрова и разрушающим его резонансным методом. При его реализации в процессе движения судна ширину попутного потока уменьшают периодически с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн в течение времени, равного половине их периода. Это приводит к возбуждению во льду дополнительных резонансных изгибно-гравитационных волн, что увеличивает ледоразрушающую способность судна. 1 ил.