RU2248909C1

RU2248909C1 - Device for breaking ice cover

Info

Publication number: RU2248909C1
Application number: RU2003137306/11A
Authority: RU
Inventors: В.М. Козин (RU); В.М. Козин
Original assignee: Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2003-12-24
Publication date: 2005-03-27

Abstract

FIELD: shipbuilding; submarine ships breaking ice cover by resonance flexural gravitational waves.

SUBSTANCE: proposed device includes submarine ship running under ice cover at resonance speed. Upper surface of ship's hull in her fore portion under first trough of waves excited by ship is provided with low-span wings.

EFFECT: enhanced efficiency of breaking ice cover.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансным методом (1. Козин В.М. Резонансный метод разрушения ледяного покрова. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук в форме научного доклада. - Владивосток, ИАПУ ДВО РАН, 1993 г., 44 с.).The invention relates to the field of shipbuilding, in particular to submarines that destroy the ice cover by the resonant method (1. Kozin V.M. Resonance method of ice cover destruction. Thesis for the degree of Doctor of Technical Sciences in the form of a scientific report. - Vladivostok, IAPA FEB RAS , 1993, 44 pp.).

Известно техническое решение (2. Козин В.М., Онищук А.В. Модельные исследования волнообразования в сплошном ледяном покрове от движения подводного судна/ПМТФ, Новосибирск, Наука, 1994, №2, с.78-91), в котором предлагается разрушать ледяной покров устройством в виде подводного судна, возбуждающего во льду изгибно-гравитационные волны при его движении с резонансной скоростью V_p, т.е. со скоростью, при которой амплитуда возбуждаемых изгибно-гравитационных волн (ИГВ) максимальна.A technical solution is known (2. Kozin VM, Onishchuk AV Model studies of wave formation in continuous ice cover from the movement of a submarine / ПМТФ, Novosibirsk, Nauka, 1994, No. 2, p. 78-91), which proposes to destroy the ice cover by a device in the form of an underwater vessel, exciting flexural-gravitational waves in ice when it moves with a resonant speed V _p , i.e. at a speed at which the amplitude of the excited flexural-gravitational waves (IGW) is maximum.

Недостатком устройства является недостаточная амплитуда возбуждаемых им ИГВ, т.е. его ледоразрушающая способность.The disadvantage of this device is the insufficient amplitude of the IGV excited by it, i.e. its ice-breaking ability.

Сущность изобретения заключается в разработке устройства, увеличивающего амплитуду ИГВ, возбуждаемых при поступательном движении подводного судна.The essence of the invention lies in the development of a device that increases the amplitude of the IGW excited during the translational motion of an underwater vessel.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении эффективности разрушения льда подводным судном.The technical result obtained by carrying out the invention is to increase the efficiency of ice destruction by an underwater vessel.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.The essential features characterizing the invention.

Ограничительные: устройство для разрушения ледяного покрова, состоящее из подводного судна, способного двигаться подо льдом с резонансной скоростью.Restrictive: a device for the destruction of ice cover, consisting of a submarine capable of moving under ice at a resonant speed.

Отличительные: на верхней поверхности корпуса судна установлены крылья малого размаха.Distinctive: wings of small scale are installed on the upper surface of the ship's hull.

Известно (3. Войткунский Я.И. Сопротивление движению судов. Л.: Судостроение. 1988. – 287 с.), что практически на всей судовой поверхности при движении судна формируется турбулентный пограничный слой. Если же на каком-либо участке поверхности уменьшить вязкостное сопротивление, то это приведет к увеличению скорости движения частиц жидкости на этом участке, что в свою очередь, в соответствии с законом Бернулли приведет к понижению давления в этом месте. Одним из устройств уменьшения вязкостного сопротивления является установка на корпус судна крыльев малого размаха (вихрегенераторов) [3].It is known (3. Voitkunsky Y.I. Resistance to the movement of ships. L .: Shipbuilding. 1988. - 287 p.) That a turbulent boundary layer is formed on almost the entire surface of the ship’s surface when the vessel moves. If the viscosity is reduced on a certain surface area, this will lead to an increase in the velocity of fluid particles in this area, which, in turn, in accordance with Bernoulli’s law, will lead to a decrease in pressure at this location. One of the devices for reducing viscosity is the installation of small wingspan (eddy generators) on the hull of a vessel [3].

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 новой 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 в районе впадины ИГВ, т.к. понижение давления в этом месте вызовет увеличение глубины впадины и соответствующий рост изгибных напряжений в ледяной пластине. В свою очередь это повысит эффективность разрушения льда подводным судном.In [1], it was shown that the nucleation of the IGW system occurs directly above its source (submarine vessel). Therefore, disturbances introduced into the flow in the field of generation of IGW will have a direct impact on the process of their development. Since the first depression of progressive IGV is formed above the hull of the vessel [1] (at the new tip) in a certain place, it becomes possible to influence the reaction of the elastic base (water) from deformation of the ice cover within the vessel's length. Obviously, this effect should be aimed at reducing the strength of maintaining water in the region of the basin of the IHV, since a decrease in pressure at this point will cause an increase in the depth of the depression and a corresponding increase in bending stresses in the ice plate. In turn, this will increase the efficiency of ice destruction by an underwater vessel.

Изобретение осуществляется следующим образом.The invention is as follows.

В носовой части судна на его верхней поверхности в наиболее вероятном месте расположения первой впадины ИГВ устанавливают крылья малого размаха. При движении судна с V_p возникнут резонансные ИГВ, первая впадина которых окажется над участком судовой поверхности с методом установки крыльев. Как известно [3], движение судна сопровождается возникновением вязкостного сопротивления. Если его уменьшить под впадиной ИГВ, то это приведет к возникновению средней скорости обтекания поверхности судна, в этом месте частицы жидкости начнут двигаться с большой средней скоростью, т.к. возрастает полнота эпюры скоростей в пограничном слое, что, в свою очередь, вызовет понижение давления и соответственно, увеличение глубины впадины ИГВ, т.е. амплитуды ИГВ. В результате повысятся изгибные напряжения в ледяном покрове и эффективность разрушения льда по сравнению с известным решением [2].In the bow of the vessel on its upper surface at the most probable location of the first depression of the IHV, wings of small span are installed. When the vessel moves with V _p, resonant IGWs will appear, the first depression of which will be above the area of the ship surface with the method of installing wings. As is known [3], the movement of the vessel is accompanied by the appearance of viscosity. If it is reduced under the basin of the IHV, this will lead to the appearance of an average velocity around the vessel’s surface; in this place, the liquid particles will begin to move at a high average velocity, because the completeness of the velocity plot in the boundary layer increases, which, in turn, will cause a decrease in pressure and, accordingly, an increase in the depth of the IGV depression, i.e. the amplitudes of the IGV. As a result, the bending stresses in the ice cover and the efficiency of ice destruction will increase in comparison with the known solution [2].

Изобретение поясняется чертежом.The invention is illustrated in the drawing.

В носовой части 1 судна 2 устанавливают крылья малого размаха 3, ориентированные нормально к судовой поверхности. При движении судна со скоростью V_p первая впадина ИГВ 4, окажется над местом установки крыльев 3. В результате амплитуда ИГВ 5 будет больше по сравнению с амплитудой ИГВ 4, возбуждаемых известным устройством [2].In the bow 1 of the vessel 2 establish wings of small wingspan 3, oriented normally to the ship's surface. When the vessel is moving at a speed of V _{p, the} first depression of the IGV 4 will be above the place of installation of the wings 3. As a result, the amplitude of the IGV 5 will be larger than the amplitude of the IGV 4 excited by the known device [2].

Claims

A device for destroying the ice cover, consisting of an underwater vessel capable of moving under ice with a resonant speed, characterized in that on the upper surface of the hull in the bow of the vessel under the first depression of the bending-gravitational waves excited by the vessel, wings of small span are installed.