RU2277492C1

RU2277492C1 - Device for breaking ice cover

Info

Publication number: RU2277492C1
Application number: RU2005101968/11A
Authority: RU
Inventors: Виктор Михайлович Козин (RU); Виктор Михайлович Козин; Наталь Сергеевна Ломакина (RU); Наталья Сергеевна Ломакина; Нина Анатольевна Попова (RU); Нина Анатольевна Попова
Original assignee: Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН
Priority date: 2005-01-27
Filing date: 2005-01-27
Publication date: 2006-06-10

Abstract

FIELD: ice breaking technology and cleaning water basins.

SUBSTANCE: proposed device is just submarine vessel running under ice at resonance speed and exciting resonance flexural gravitational waves. Pumps mounted in fore extremity of vessel in vertical plane perpendicular to ship's CL over entire perimeter of her hull are used for discharge of water found between outer and pressure hulls overboard in radial direction relative to axis of symmetry of pressure hull. During operation of pumps pressure in fore extremity increases, thus increasing height of flexural gravitational waves.

EFFECT: enhanced efficiency of ice breaking due to increased height of flexural gravitational waves.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, плавающим в ледовых условиях и разрушающим ледяной покров резонансным способом при всплытии в сплошном льду.The invention relates to the field of shipbuilding, in particular to submarines sailing in ice conditions and destroying the ice cover in a resonant way when surfacing in solid ice.

Известно устройство для разрушения ледяного покрова, представляющее собой подводное судно, движущееся подо льдом и возбуждающее резонансные изгибно-гравитационные волны (ИГВ) (1. Козин В.М., Онищук А.В. "Модельные исследования волнообразования в сплошном ледяном покрове от движения подводного судна". - ПМТФ, Новосибирск, ВО "Наука", 1994, №2, с.78-81).A device for the destruction of the ice cover, which is an underwater vessel moving under the ice and exciting resonant flexural-gravitational waves (IGW) (1. Kozin VM, Onishchuk AV "Model studies of wave formation in continuous ice cover from the movement of underwater ship ". - PMTF, Novosibirsk, VO" Nauka ", 1994, No. 2, p. 78-81).

Известное устройство работает следующим образом. Судно всплывает на безопасную глубину и движется подо льдом с резонансной скоростью υ_p, т.е. со скоростью, при которой высота возбуждаемых ИГВ максимальна.The known device operates as follows. The vessel floats to a safe depth and moves under the ice with a resonant speed υ _p , i.e. at the speed at which the height of the excited IGV is maximum.

Недостатком устройства является ограниченность высоты возбуждаемых ИГВ, т.е. их ледоразрушающей способности, которая при резонансной скорости судна определяется заглублением и водоизмещением последнего [1].The disadvantage of this device is the limited height of the excited IHV, i.e. their ice-breaking ability, which at the resonant speed of the vessel is determined by the depth and displacement of the latter [1].

Технический результат заключается в повышении эффективности разрушения ледяного покрова.The technical result is to increase the efficiency of the destruction of the ice cover.

Задачей изобретения является увеличение высоты ИГВ при не меняющихся резонансной скорости и величины заглубления судна.The objective of the invention is to increase the height of the IHV at a constant resonant speed and the depth of the vessel.

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

Ограничительные: устройство для разрушения ледяного покрова, представляющее собой подводное судно, движущееся подо льдом с резонансной скоростью и возбуждающее резонансные изгибно-гравитационные волны.Restrictive: a device for the destruction of ice cover, which is an underwater vessel moving under ice with a resonant speed and exciting resonant bending-gravitational waves.

Отличительные: в носовой оконечности судна в вертикальной плоскости, перпендикулярной диаметральной плоскости судна, по всему периметру его корпуса установлены насосы, способные откачивать воду, находящуюся в пространстве между легким и прочным корпусами в радиальном по отношению к оси симметрии прочного корпуса судна направлении за борт.Distinctive: in the bow of the vessel in a vertical plane perpendicular to the diametrical plane of the vessel, pumps are installed around the entire perimeter of its hull, capable of pumping water located in the space between the light and strong hulls in a direction radial overboard relative to the axis of symmetry of the strong hull of the ship.

Известно (2. 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.It is known (2. Voitkunsky Y.I. Resistance to the movement of ships. - L .: Sudostroenie, 1988, 288 p.) That with increasing hydrodynamic pressure in the bow of the vessel, its wave resistance increases, which leads to an increase in the height of the excited waves, including including IGV. In turn, this leads to an increase in the curvature of the IGV profile and a corresponding increase in bending stresses in the ice cover, i.e. increase the ice-breaking ability of IGV.

Для повышения давления в носовой оконечности и предлагается использование заявляемого устройства, позволяющего 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 (3. Л.Г.Лойцянский. Механика жидкости и газа. М.: Наука. - 1978. - 736 с.), неизбежно приведет к искривлению линии 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 (см. [2]), гидродинамическую завесу (гидродинамическую "стену"), можно дополнительно повысить давление в этом месте судна.To increase the pressure in the nasal tip, it is proposed to use the inventive device, which allows it to create a kind of hydrodynamic veil in the bow of the vessel, i.e. to form a fluid flow, the direction of the velocities in which will be oriented transverse to the direction of the speeds of the incoming flow, i.e. the direction of movement of the vessel. And this, as you know (3. L.G. Loytsyansky. Mechanics of liquid and gas. M.: Science. - 1978. - 736 p.), Will inevitably lead to a curvature of the streamline. In turn, the deviation of the real fluid particles from their original direction of motion is accompanied by a change in pressure in the fluid flow (if, when the particles deviate, their velocity decreases, then the pressure increases and vice versa). Thus, by forming a hydrodynamic curtain (hydrodynamic "wall") at the fore end of the vessel, where a pressure region always appears (see [2]), it is possible to further increase the pressure at this point in the vessel.

Устройство поясняется графически, где на фиг.1 показан боковой вид устройства в целом, на фиг.2 - его сечение по плоскости установки насосов.The device is illustrated graphically, where in Fig.1 shows a side view of the device as a whole, in Fig.2 - its cross section along the plane of installation of the pumps.

Изобретение осуществляется следующим образом.The invention is as follows.

Под ледяным покровом 1 начинают перемещать подводное судно 2 с резонансной скоростью υ_p. Если высота возбуждаемых при этом ИГВ 3 окажется недостаточной для разрушения льда, то во время движения судна включают 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). В результате в носовой оконечности судна 2 сформируется гидродинамическая завеса или стена 9 (см. фиг.1, 2), что приведет к возникновению области повышенного давления 10 (см. фиг.1). В свою очередь, это приведет к увеличению высоты ИГВ 3 до высоты ИГВ 11, т.е. к повышению эффективности разрушения льда и, соответственно, к достижению заявленного технического результата.Under the ice cover 1 begin to move the submarine 2 with a resonant speed υ _p . If the height of the IGV 3 excited in this case is insufficient to break the ice, then during the movement of the vessel include pumps 4, pre-installed on the vessel according to the above scheme (see figure 1, 2). Pumps 4 begin to pump water from the space 5, located between the light 6 and durable 7 hulls of the vessel 2, in radial directions 8 (see figure 2). As a result, a hydrodynamic curtain or wall 9 will be formed in the bow of the vessel 2 (see FIGS. 1, 2), which will lead to the appearance of a high pressure region 10 (see FIG. 1). In turn, this will lead to an increase in the height of IGV 3 to the height of IGV 11, i.e. to increase the efficiency of ice destruction and, accordingly, to achieve the claimed technical result.

Claims

A device for destroying the ice cover, which is an underwater vessel moving under ice with a resonant speed and exciting resonant bending-gravitational waves, characterized in that pumps are installed in the bow of the vessel in a vertical plane perpendicular to the vessel’s diametrical plane, capable of pumping water located in the space between the light and strong hulls of the vessel in the direction beyond the boron radial with respect to the axis of symmetry of the solid hull of the vessel .