УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА

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, ИА-ПУ ДВО РАН, 1993. - 44 с.).

Известно техническое решение (2. RU 2231467 С1), в котором для разрушения ледяного покрова предлагается использовать подводное судно, способное возбуждать во льду резонансные изгибно-гравитационных волны (ИГВ) при движении судна подо льдом с резонансной скоростью, содержит установленное в носовой части судна на верхней поверхности его корпуса устройство в виде бегущей вдоль корпуса дорожки, представляющей собой транспортерную ленту, внешняя часть которой расположена на уровне наружной обшивки корпуса с возможностью ее перемещения в направлении, противоположном направлению движения 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 подводным судном, способное возбуждать во льду резонансные ИГВ при движении судна подо льдом с резонансной скоростью, содержит установленное в носовой части судна на верхней поверхности его корпуса устройство в виде бегущей вдоль корпуса дорожки, представляющей собой транспортерную ленту, внешняя часть которой расположена на уровне наружной обшивки корпуса с возможностью ее перемещения в направлении противоположном направлению движения судна.

Отличительные: устройство способно периодически прекращать движение транспортной ленты 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 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.

Очевидно, что при наличии у обтекаемого тела участка поверхности, на котором часть смоченной поверхности перемещается в направлении набегающего потока, приведет к увеличению полноты эпюры скоростей пограничного слоя, т.е. к увеличению средней скорости обтекания тела в этом месте (3. Войткунский Я.И. Сопротивление движению судов. - Л.: Судостроение, 1988. - 287 с.).

Также известно (3. 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.

Изобретение осуществляется следующим образом.

В носовой части судна на его верхней поверхности в наиболее вероятном месте расположения первой впадины ИГВ устанавливают устройство в виде бегущей вдоль корпуса дорожки, представляющей собой транспортерную ленту, внешнюю часть которой располагают на уровне наружной обшивки корпуса. Если при движении судна с резонансной скоростью V_p амплитуда возбуждаемых ИГВ окажется недостаточной для разрушения льда, то приводят в действие бегущую дорожку таким образом, чтобы ее внешняя часть перемещалась в направлении противоположном направлению движения судна, т.е. совпадающем с направлением набегающего потока. Это приведет к увеличению скорости жидкости под впадиной ИГВ, падению давления в соответствии с законом Бернулли в этом месте и соответствующему увеличению амплитуды ИГВ. В результате повысятся изгибные напряжения в ледяном покрове. Если и это не приведет к разрушению ледяного покрова, то вращение транспортной ленты периодически с частотой резонансных ИГВ прекращают в течение времени равному половине их периода. 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 с точки 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, движущегося с резонансной скоростью V_p, устанавливают бегущую дорожку 3, внешнюю часть 4 которой перемещают со скоростью V и затем ее вращение периодически прекращают, что приведет к увеличению амплитуды от ИГВ 5 до амплитуды ИГВ 6.