RU2293039C2

RU2293039C2 - Device for breaking ice cover

Info

Publication number: RU2293039C2
Application number: RU2005113012/11A
Authority: RU
Inventors: Виктор Михайлович Козин (RU); Виктор Михайлович Козин
Original assignee: Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН
Priority date: 2005-04-28
Filing date: 2005-04-28
Publication date: 2007-02-10
Also published as: RU2005113012A

Abstract

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

SUBSTANCE: proposed device includes submarine ship running under ice at resonance velocity. Submarine ship is provided with hair coat on her upper surface at point of arising of first trough of flexural gravitational waves.

EFFECT: enhanced efficiency of ice breaking.

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 resonance method (1. Kozin V.M. Resonance method of ice cover destruction. The dissertation for the degree of Doctor of Technical Sciences in the form of a scientific report. - Vladivostok, IAPA FEB RAS , 1993, 44 pp.).

Из технического уровня не выявлено ближайшего аналога, однако известно техническое решение, характеризующее общий уровень техники заявляемого изобретения.The closest analogue has not been identified from the technical level, however, a technical solution is known that characterizes the general level of technology of the claimed invention.

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.

Устройство для разрушения ледяного покрова, состоящее из подводного судна, способного двигаться подо льдом с резонансной скоростью, и содержащее на верхней поверхности корпуса судна волосяное покрытие, расположенное в месте возникновения первой впадины ИГВ.Device for breaking ice cover, consisting of an underwater vessel capable of moving under ice at a resonant speed, and containing on the upper surface of the hull of the vessel a hair covering located at the place of occurrence of the first depression of the IHV.

Известно (3. Войткунский Я.И. Сопротивление движению судов. Л.: Судостроение. 1988. - 87 с.), что практически на всей судовой поверхности при движении судна формируется турбулентный пограничный слой. Если же на каком-либо участке поверхности ламинизировать режим обтекания, 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 способов перевода турбулентного режима в ламинарный является нанесение на корпус судна податливаемого к деформациям покрытия (см. [3]). К таковым относят и волосяное, т.е. покрытие, аналогичное волосяному покрову водоплавающих животных и позволяющее благодаря ему перемещаться им в водной среде с относительно небольшими энергозатратами. Это происходит за счет легкой деформируемости волосяного покрытия, т.е. его способности поглощать энергию, затрачиваемую на вихреобразование, и ламиниризировать режим течения в пограничном слое обтекаемого тела.It is known (3. Voitkunsky Y.I. Resistance to ship traffic. L .: Shipbuilding. 1988. - 87 pp.) That a turbulent boundary layer is formed on almost the entire surface of the ship’s surface when the ship moves. If, however, the flow regime is to be laminated at any part of the surface, this will lead to an increase in the velocity of fluid particles in this part, which, in turn, in accordance with Bernoulli’s law, will lead to a decrease in pressure at this place. One of the ways to transfer the turbulent regime to the laminar one is to apply a coating that is flexible to deformations on the ship’s hull (see [3]). These include hair, i.e. a coating similar to the hair of aquatic animals and allowing it to move through them in an aqueous environment with relatively low energy consumption. This is due to the easy deformability of the hair covering, i.e. its ability to absorb energy spent on vortex formation and to laminate the flow regime in the boundary layer of a streamlined body.

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 волосяное покрытие. При движении судна с V_p возникнут резонансные ИГВ, первая впадина которых окажется над участком судовой поверхности с волосяным покрытием. Движение судна с V_p будет неизбежно сопровождаться формированием турбулентного пограничного слоя по всей его поверхности, кроме участка, покрытого волосяным слоем. В этом месте частицы жидкости начнут двигаться с большей средней скоростью (возрастет полнота эпюры скоростей в пограничном слое), что приведет к понижению давления и, соответственно, увеличению глубины впадины ИГВ, т.е. высоты 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 likely location of the first depression of the IHV establish a hair covering. When the vessel moves with V _p, resonant IGWs will appear, the first depression of which will be above the area of the ship’s surface with a hair covering. The movement of the vessel with V _p will inevitably be accompanied by the formation of a turbulent boundary layer over its entire surface, except for the area covered with a hair layer. At this point, the fluid particles will begin to move at a higher average speed (the completeness of the velocity plot in the boundary layer will increase), which will lead to a decrease in pressure and, accordingly, an increase in the depth of the IGW depression, i.e. IHV heights. 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 волосяное покрытие 3. При движении судна со скоростью V_p первая впадина ИГВ 4 окажется над покрытием 3. В результате амплитуда ИГВ 4 будет больше по сравнению с амплитудой ИГВ 5, возбуждаемых известным устройством [2], что позволит достичь заявленный технический результат.In the bow 1 of vessel 2, a hair covering 3 is installed. When the vessel moves at a speed of V _{p, the} first depression of IGV 4 will be above the coating 3. As a result, the amplitude of IGV 4 will be larger compared to the amplitude of IGV 5 excited by a known device [2], which will allow achieve the claimed technical result.

Claims

Device for breaking ice cover, consisting of an underwater vessel capable of moving under ice at a resonant speed, and containing on the upper surface of the hull of the vessel a hair covering located at the site of the first depression of the bending-gravitational waves.