УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА
ICE COVER BREAKING DEVICE

Изобретение относится к судоходству в ледовых условиях, в частности к подводным судам, плавающим в условиях сплошного ледяного покрова и разрушающим его резонансным методом (1. В.М. Козин. Резонансный метод разрушения ледяного покрова. Изобретения и эксперименты. М.: Академия Естествознания. 2007. 355 с. ISBN 978-5-91327-017-7, см. с. 5-9).
Известно техническое решение (2. Козин В.М., Земляк В.Л. Всплытие подводных судов в ледовых условиях. Комсомольск-на-Амуре: ИМиМ ДВО РАН. 2012. - 195 с. ISBN 978-5-7442-1551-7), в котором предлагается разрушать ледяной покров устройством в виде подводного судна, возбуждающего изгибно-гравитационные волны (ИГВ) при его движении с резонансной скоростью, т.е. со скоростью, при которой их высота максимальна.
Недостатком устройства является ограниченность его ледоразрушающей способности.
Задачей изобретения является увеличение высоты возбуждаемых судном ИГВ.
Технический результат заключается в увеличении толщины разрушаемого ледяного покрова.
Существенные признаки, характеризующие изобретение.
Ограничительные: устройство для разрушения ледяного покрова, состоящее из подводного судна, способного двигаться подо льдом с резонансной скоростью.
Отличительные: на верхней поверхности корпуса судна в его носовой оконечности под первой впадиной возбуждаемых судном ИГВ установлено сопло Лаваля.
Известно (3. Войткунский Я.И. Сопротивление движению судов. Л., Судостроение. 1988. - 287 с.), что увеличение скорости обтекания водой какого-либо участка смоченной поверхности судна в соответствии с законом Бернулли приводит к понижению давления в этом месте. Одним из способов увеличения скорости движения жидкости может быть использование сопла Лаваля (4. https://principraboty.ru/soplo-lavalya-princip-raboty/#h2-2. Дата обращения 11.06.2021).
В работе [1] показано, 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 носовой 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 (Архимедовых сил) в районе впадины ИГВ, т.к. понижение давления в этом месте вызовет увеличение ее глубины и соответствующий рост изгибных напряжений в ледяной пластине. В свою очередь, это повысит эффективность разрушения льда подводным судном.
Изобретение осуществляется следующим образом.
В носовой оконечности судна на его верхней поверхности в наиболее вероятном месте расположения первой впадины ИГВ устанавливают сопло Лаваля, ось симметрии которого должна совпадать с продольной осью симметрии корпуса судна, а его входное отверстие (большего диаметра) должно быть ориентировано навстречу набегающему потоку.
При движении судна с резонансной скоростью возникнут резонансные ИГВ, первая впадина которых окажется над участком судовой поверхности с установленным соплом. Благодаря его принципу работы в этом месте скорость воды при ее выходе из сопла возрастет, что приведет к понижению давления и, соответственно, увеличению глубины впадины ИГВ, т.е. их высоты. В результате повысятся изгибные напряжения в ледяном покрове и эффективность разрушения льда, что позволит достичь заявленный технический результат.
Изобретение поясняется чертежом.
p
В носовой части 1 судна 2 устанавливают сопло Лаваля 3. При движении судна с резонансной скоростью V первая впадина ИГВ 5 окажется над участком с установленным соплом 3. В этом месте возникнет область с пониженным давлением 6, что увеличит высоту ИГВ 5 до высоты ИГВ 4.