Устройство для разрушения ледяного покрова
ICE BREAKING DEVICE

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, плавающим в ледовых условиях и разрушающим ледяной покров резонансным методом, то есть путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн (ИГВ) (1. Козин В.М. Резонансный метод разрушения ледяного покрова. Изобретения и эксперименты М.: Академия Естествознания. 2007. 355 с.).
Известно устройство для разрушения ледяного покрова, представляющее собой подводное судно, движущееся подо льдом и возбуждающее резонансные ИГВ. В носовой оконечности судна в вертикальной плоскости, перпендикулярной диаметральной плоскости судна, по всему периметру его корпуса установлены насосы, способные откачивать за борт воду, находящуюся в пространстве между легким и прочным корпусами судна, в радиальном по отношению к оси симметрии прочного корпуса судна направлении (2. RU 2277492 С1).
Недостатком устройства является ограниченность высоты возбуждаемых ИГВ, т.е. их ледоразрушающей способности.
Задачей изобретения является увеличение высоты ИГВ.
Технический результат заключается в повышении эффективности разрушения ледяного покрова.
Существенные признаки, характеризующие изобретение.
Ограничительные: устройство для разрушения ледяного покрова, представляющее собой подводное судно, движущееся подо льдом с резонансной скоростью и возбуждающее резонансные ИГВ, при этом в носовой оконечности судна в плоскости, перпендикулярной диаметральной плоскости судна, по всему периметру его корпуса установлены насосы, способные откачивать за борт воду, находящуюся в пространстве между легким и прочным корпусами судна, в радиальном по отношению к оси симметрии прочного корпуса судна направлении.
Отличительные: плоскость, в которой расположены насосы, наклонена относительно основной плоскости судна на острый угол по отношению к направлению его движенния.
Известно (3. Войткунский Я.И. Сопротивление движению судов. - Л.: Судостроение, 1988, 288 с.), что с ростом гидродинамического давления в носовой оконечности судна увеличивается его волновое сопротивление, что приводит к увеличению высоты возбуждаемых волн, в том числе и ИГВ. В свою очередь, это приводит к увеличению кривизны профиля ИГВ и соответствующему росту изгибных напряжений в ледяном покрове, т.е. увеличению ледоразрушающей способности ИГВ [2].
Для повышения давления в носовой оконечности предлагается использовать заявляемое устройство, позволяющее при его работе создать в носу судна своеобразную гидродинамическую завесу, т.е. сформировать поток жидкости, направление скоростей в котором будет ориентировано поперек направлению скоростей набегающего потока, т.е. направлению движения судна. А это, как известно (4. Л.Г. Лойцянский. Механика жидкости и газа. М.: Наука. - 1978. - 736 с.), неизбежно приведет к искривлению линий тока. В свою очередь, отклонение частиц реальной жидкости от своего первоначального направления движения сопровождается изменением давления в потоке жидкости (если при отклонении частиц их скорость падает, то давление растет и наоборот). Таким образом, сформировав в носовой оконечности судна, где всегда возникает область повышенного давления, гидродинамическую завесу (гидродинамическую "стену"), можно дополнительно повысить давление в этом месте судна.
Очевидно, что, если гидродинамическую завесу наклонить на острый угол по отношению к направлению движения судна и его основной плоскости (на угол атаки α<90°), то это кроме повышения давления в носовой оконечности судна приведет к возникновению дифферентующего момента. Для его устранения потребуется перекладка горизонтальных (например, рубочных) рулей на соответствующие углы, что дополнительно ухудшит обтекаемость судна. В результате давление в носовой оконечности судна возрастет в большей, чем у известного решения, степени. Это позволит достичь заявленный технический результат.
Устройство поясняется графически, где: на фиг. 1 показан боковой вид устройства в целом; на фиг.2 - его поперечное сечение в месте установки насосов.
р
Под ледяным покровом 1 перемещается подводное судно 2 с резонансной скоростью υ. Если высота возбуждаемых при этом ИГВ 3 окажется недостаточной для разрушения льда, то во время движения судна включаются насосы 4, предварительно установленные на судне по вышеописанной схеме (см. фиг. 1, 2). Насосы 4 начинают откачивать воду из пространства 5, находящегося между легким 6 и прочным 7 корпусами судна 2, по радиальным направлениям 8 (см. фиг. 2). Гидродинамическая завеса или стена 9, наклоненная под острым углом (α<90°) относительно основной плоскости судна к его направлению движенния, приведет к возникновению области повышенного давления 10 (см. фиг. 1). Для компенсации возникающего при этом дифферентующего момента горизонтальные рули из положения 12 перекладываются в положение 13. Это приведет к увеличению высоты ИГВ 3 до высоты ИГВ 11, т.е. к повышению эффективности разрушения льда 1.