Зимний опытовый ледовый бассейн

Полезная модель относится к области исследования гидродинамических характеристик корпусов морского и водного транспорта при взаимодействии со льдом. Возможно также использование предлагаемой модели для исследования процессов трения и изнашивания материалов при скольжении по льду.
Уровень техники.
Известны различные опытовые ледовые бассейны для исследования взаимодействия моделей корпусов кораблей с надводным ледовым покрытием. В известных конструкциях бассейнов образование ледового покрытия на поверхности воды осуществляется с применением холодильной техники путем охлаждения воды в бассейне или воздуха над бассейном.
В конструкции ледового бассейна ЦНИИ им. А.Н. Крылова ледообразование на поверхности воды осуществляется способом распылений воды в воздушной среде с температурой минус 25-30°С, охлаждение которой осуществляется холодильной машиной [1. Сазонов К.Е. Ледовые бассейны / В кн.: В.О. Борусевич, А.А. Русецкий, И.А. Соловьев. Современные гидродинамические лаборатории. - СПб, 2008. - 178-208].
Для снижения энергозатрат при ледообразовании предлагается при охлаждении воды дополнительно к холодильной технике использовать остатки льда, использованного в предыдущем эксперименте [2. Пушкарев Е.А., Федосеев В.К. Ледовый опытовый бассейн. Ас. СССР №1668830. Опубл. 1981 г., бюл. №4].
Недостатком указанных конструкций являются техническая сложность и высокое энергопотребление.
Задачей полезной модели является упрощение конструкции бассейна и значительное снижением энергозатрат при образовании ледового покрытия.
Технический результат, получаемый при реализации полезной модели, заключается в исключении применения холодильной техники и использовании естественного холода атмосферы в зимний период.
Существенные признаки, характеризующие полезную модель.
Ограничительные: теплоизолированная емкость частично заполненная водой размещается в утепленном помещении.
Отличительные: надводное и подводное пространства емкости соединены с окружающей утепленное помещение атмосферой воздуховодами.
Осуществление полезной модели.
Конструкция зимнего опытового ледового бассейна схематично представлена на рис. 1.
Теплоизолированная емкость 1 частично заполненная водой 2, размещается в утепленном помещении 3. Слой льда 4 на поверхности воды образуется при продувании компрессором 5 холодного атмосферного воздуха в зимний период через надводное пространство емкости воздуховодом 6. Для ускорения ледообразования предварительное охлаждение воды может дополнительно осуществляться холодным воздухом через воздуховод 7.
Для удобства работы и обеспечения возожности регулирования процессом ледообразования воздуховоды снабжены кранами 8 и обратным клапаном 9. Исключение повышения давления воздуха в надводном пространстве обеспечивается дренажной трубкой 10, соединяющей полость емкости атмосферой.
Ледообразование в бассейне осуществляется следующим образом.
При включении компрессора 5 холодный воздух начинает прокачиваться через воздуховоды 6 и 7 через надводную и подводную части емкости 1. При охлаждении воды 2 до температуры 0°С воздуховод 7 краном 8 перекрывается и в дальнейшем процесс ледообразования осуществляется только за счет холодного воздуха, подаваемого в надводную полость воздуховодом 6. Избыточное давление в полости нейтрализуется дренажной трубкой 10. При достижении необходимой толщины льда компрессор 5 выключается, продувка полости холодным воздухом прекращается.
Опытовый бассейн предназначен для исследований взаимодействия моделей корпусов судов со льдом, а также может использоваться для изучения процессов трения и изнашивания материалов при взаимодействии с ледовой поверхностью. Продолжительность эксплуатации ледового бассейна, например в г. Якутске, составит не менее полугода, с октября по середины апреля.
Использование холодного атмосферного воздуха для образования льда позволит значительно сократить затраты электроэнергии и упростить конструкцию бассейна. Возможность размещения необходимых для исследований приборов и аппаратуры в утепленном помещении обеспечит удобство и комфортность для работы обслуживающего персонала.