Устройство для разрушения ледяного покрова
DEVICE FOR BREAKING ICE COVER

Изобретение относится к ледокольным работам, 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).
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 (RU 2277492 принят за прототип).
Недостатком устройства является ограниченность высоты возбуждаемых ИГВ, т.е. их ледоразрушающей способности.
Задачей изобретения является увеличение высоты ИГВ.
Технический результат заключается в увеличение высоты ИГВ, что приводит к повышению эффективности разрушения ледяного покрова.
Существенные признаки, характеризующие изобретение.
Ограничительные: устройство для разрушения ледяного покрова, представляющее собой подводное судно с возможностями движения подо льдом с резонансной скоростью и возбуждения резонансных изгибно-гравитационных волн, 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.
Отличительные: выходные каналы насосов расположены под острым углом к поверхности легкого корпуса судна и направлены к его носовой оконечности.
Общеизвестно, что куполообразные поверхности, ориентированные своей вогнутостью навстречу набегающему потоку (например, в виде купола парашюта), обладают большим лобовым сопротивлением, что позволяет их использовать в виде эффективных тормозящих устройств. Это объясняется тем, что перед такими поверхностями образуется область давления, величина которого превышает давление по сравнению с давлением при обтекании, например, плоской поверхности.
Известно (Войткунский Я.И. Сопротивление движению судов. - Л.: Судостроение, 1988, 288 с., см. с. 110), 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.
Для повышения давления в носовой оконечности предлагается использовать заявляемое устройство, позволяющее при его работе создать в носовой оконечности 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 (Л.Г. Лойцянский. Механика жидкости и газа. М.: Наука. - 1978. - 736 с., см. с. 32), неизбежно приведет к искривлению линий тока. В свою очередь, отклонение частиц реальной (вязкой) жидкости от своего первоначального направления движения сопровождается изменением давления в ее потоке (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") в виде куполообразной поверхности, можно дополнительно (по сравнению с прототипом) повысить давление в этом месте судна. Это позволит достичь заявленный технический результат.
Устройство поясняется графически, где: на фиг.1 показан боковой вид устройства; на фиг.2 - его поперечное сечение в месте установки насосов.
p
Его работа осуществляется следующим образом. Под ледяным покровом 1 начинает перемещаться подводное судно 2 с резонансной скоростью ν. Если высота возбуждаемых при этом ИГВ 3 окажется недостаточной для разрушения льда, то во время движения судна включаются насосы 4, предварительно установленные на судне. Выходные каналы насосов расположены под острым углом (α < 90°) под острым углом к поверхности легкого корпуса судна и направлены к его носовой оконечности. Насосы 4 начинают откачивать воду из пространства 5, находящегося между легким 6 и прочным 7 корпусами судна 2, выбрасывая откачиваемую воду через выходные каналы 8, расположенные под острым углом к поверхности легкого корпуса судна, в направлении к его носовой оконечности (см. фиг.2). В результате в носовой оконечности судна сформируется гидродинамическая завеса или стена в виде куполообразной поверхности 9, что приведет к возникновению области повышенного давления 10 (см. фиг. 1). Это приведет к увеличению высоты ИГВ 3 до высоты ИГВ 11 (см. фиг. 1, 2).