ЛЕДОВЫЙ ОПЫТОВЫЙ БАССЕЙН
ICE EXPERIMENTAL TANK

Изобретение относится к области экспериментальной гидродинамики морского транспорта и касается создания лабораторий для исследований ледовых качеств судов.
Известен первый в мире ледовый бассейн, созданный в ААНИИ в 1955, в котором намораживание ледяного покрова осуществлялось путем внесения ядер кристаллизации в переохлажденную воду бассейна. Для этого над поверхностью воды распылялось с помощью пульверизаторов небольшое (примерно 1 л) количество воды (Каштелян В.Л., Позняк И.И., Рывлин А.Я. Сопротивление льда движению судна. Л.: Судостроение, 1968, 238 с.).
Недостатком известного ледового бассейна является неэффективность процесса намораживания моделированного ледяного поля, заключающаяся в больших временных и энергетических затратах.
Известен также ледовый бассейн ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова, принятый за прототип (Сазонов К.Е. Ледовые бассейны. / В кн: В.О.Борусевич, А.А.Русецкий, И.А.Соловьев. Современные гидродинамические лаборатории. СПб, 2008, с.178-208), в котором приготовление моделированного ледяного поля в чаше бассейна осуществляется путем распыления струй воды в охлажденную до -25÷-30°С атмосферу бассейна. Для распыления воды в бассейне используется специальная технологическая тележка, водоснабжение которой осуществляется с помощью резинового шланга, наматываемого и сматываемого с барабана, установленного на тележке.
Недостатком прототипа является возможность образования различных форм льда внутри шланга во время технологического процесса намораживания льда. Вероятность возникновения льда внутри шланга существенно возрастает при увеличении длины ледового бассейна и, соответственно, времени нахождения шланга в контакте с охлажденной атмосферой и холодными конструкциями бассейна. Появление различных форм льда в шланге приводит к забиванию форсунок, распыляющих в бассейне воду и, как следствие, к остановке процесса намораживания ледяного покрова.
Заявляемое изобретение решает задачу оптимизации водоснабжения технологической тележки при намораживании моделированного льда в достаточно длинных ледовых бассейнах, а также исключения возможности образования в водопроводном шланге и в системе распыления воды и появления в ней различных форм льда.
Для этого в известном ледовом бассейне, содержащем чашу с бортами и технологическую тележку, оснащенную оборудованием для распыления струй воды в чаше бассейна при намораживании моделированного ледяного покрова, вне его чаши, параллельно одному из ее продольных бортов, проложен канал глубиной, составляющей не менее 0,5 м, и сообщающийся трубопроводом с полостью чаши, на дне которого расположена перфорированная труба для подачи воздуха в канал, при этом упомянутая тележка оснащена всасывающим гидронасосом для подачи воды в оборудование распыления водяных струй, снабженным патрубком, приемный конец которого опущен в указанный канал на глубину не менее половины его глубины.
Кроме того, соединенный с всасывающим гидронасосом патрубок оснащен охватывающим его корпус жестким защитным кожухом, расположенным пересекающим свободную поверхность воды в канале и заглубленным своим нижним концом на величину, не менее 0,5 глубины канала.
Прокладка параллельно одному из бортов чаши дополнительного канала, соединенного трубопроводами с основным объемом воды в бассейне, обеспечивает возможность подачи воды на тележку в систему распыления струй непосредственно в том месте, где в данный момент времени тележка находится. Глубина канала, составляющая не менее 0,5 м, обеспечивает необходимое для выполнения технологической операции намораживания количество воды в канале, а также исключения возможности попадания в приемное отверстия патрубка различных форм льда, которые могут образовываться на свободной поверхности канала и попадать в приповерхностный слой глубиной до 0,25 м. Система барботажа - перфорированная труба, проложенная по дну канала, распределяя воздух по тоще воды канала, обеспечивает разрушение и удаление льда, образовавшегося на его поверхности.
Оснащение технологической тележки всасывающим гидронасосом с патрубком, опущенным в образованный канал на глубину не менее половины глубины канала, позволяет подавать воду для распыления непосредственно в том месте, где в данный момент времени тележка находится. Заглубление приемного отверстия патрубка на глубину более половины глубины канала обеспечивает невозможность попадания льда с приповерхностного слоя канала в систему подачи воду. Снабжение патрубка профилированным защитным кожухом позволяет с его помощью разрушать и раздвигать ледяной покров при движении технологической тележки.
Оптимизация водоснабжения тележки осуществляется за счет обеспечения подачи на нее воды непосредственно из того места по длине бассейна, где в данный момент находится тележка. Это достигается тем, что приемный патрубок опускается в канал, проложенный параллельно одной из продольных сторон чаши бассейна и связанный с ней трубопроводами, что дает возможность забирать воду непосредственно из этого канала.
Исключение возможности попадания в систему распыления воды различных форм льда достигается существенным снижением протяженности гидромагистрали подачи воды к тележке. Так, для ледового бассейна длиной 80 метров длина линии уменьшается примерно в 40 раз. На столь короткой линии невозможно образование льда. Отсутствие форм льда в системе распыления достигается также тем, что приемное отверстии патрубка опущено на глубину более половины глубины канала, что гарантирует невозможность попадания в нее льда, который может образоваться на поверхности воды в канале.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично показан поперечный разрез ледового опытового бассейна с тележкой, а на фиг.2 - поперечный разрез патрубка с защитным кожухом.
Ледовый опытовый бассейн (фиг.1 и 2) содержит чашу 1 с бортами 2 и снабжен технологической тележкой 3, которая оснащена оборудованием 4 для распыления струй воды в атмосфере бассейна. Параллельно одному из продольных бортов 2 чаши 1 бассейна проложен канал 5, сообщающийся с чашей бассейна с помощью трубопроводов 6. На дне канала 5 установлена система барботажа 7 - перфорированная труба для подачи воздуха в канал 5. Технологическая тележка 3, оснащенная всасывающим гидронасосом 8, снабженным патрубком 9, через который гидронасос 8 всасывает воду из канала 5 и подает оборудованию 4 распыления струй, приемный конец которого опущен в канал 5 на глубину не менее половины глубины канала 5. Патрубок выполнен в виде трубы 10, охваченной снаружи защитным профилированным кожухом 11 (фиг 2).
Предложенное устройство ледового опытового бассейна при приготовлении моделированного ледяного поля работает следующим образом.
При выполнении технологической операции намораживания льда технологическая тележка 3 движется вдоль ледового бассейна над чашей 1. Гидронасос 8 через патрубок 9 производит забор воды для распыления в атмосферу чаши 1 из канала 5, соединенного трубопроводами 6 с чашей 1. Вода подается в оборудование 4, которое осуществляет распыление струй воды в атмосферу бассейна. Перед началом технологической операции намораживания имеющийся в канале 5 поверхностный лед разбивается с помощью системы барботажа 7, путем подачи воздушных пузырьков в канал 9. Труба 10 патрубка 9 защищена от ударов о лед, который может находиться на поверхности воды в канале 5, с помощью установленного вокруг него защитного кожуха 11.
Предлагаемый ледовый бассейн обеспечивает бесперебойное приготовление в нем моделированного льда для проведения испытаний моделей судов и инженерных сооружений, чем выгодно отличается от прототипа.