RU2353542C1

RU2353542C1 - Device for breaking down ice cover

Info

Publication number: RU2353542C1
Application number: RU2007144690/11A
Authority: RU
Inventors: Виктор Михайлович Козин (RU); Виктор Михайлович Козин; Сергей Демидович Чижиумов (RU); Сергей Демидович Чижиумов; Александра Владимировна Погорелова (RU); Александра Владимировна Погорелова; Максим Александрович Савунов (RU); Максим Александрович Савунов; Михаил Викторович Козин (RU); Михаил Викторович Козин; Виталий Леонидович Земляк (RU); Виталий Леонидович Земляк; Мурат Раджавович Джабраилов (RU); Мурат Раджавович Джабраилов
Priority date: 2007-11-30
Filing date: 2007-11-30
Publication date: 2009-04-27

Abstract

FIELD: shipbuilding.

SUBSTANCE: invention relates to shipbuilding, particularly, to submarines, which break up ice cover with the resonance method. Device for breaking up ice cover is a submarine, capable of moving under ice with resonance speed and generating resonance bending-gravitational waves. On the surface of the body of the vessel on its fore end is installed a boundary layer trip in the form of a protractile from the body frame of end plates.

EFFECT: possibility to increase the effectiveness of breaking down ice cover by reducing costs and generating resonance bending-gravitational waves with amplitude, enough for breaking down ice cover.

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, способное двигаться подо льдом с резонансной скоростью и возбуждать резонансные изгибно-гравитационные волны (ИГВ), при этом на поверхности корпуса судна установлены турбулизаторы пограничного слоя в виде поясков с возможностью их выдвижения из корпуса для регулирования его степени турбулентности ([1]. RU 2236979 С1 от 27.09.2004, Бюл. №27).A device is known for destroying the ice cover, which is an underwater vessel capable of moving under ice at a resonant speed and generating resonant bending-gravitational waves (IGW), while on the surface of the hull of the vessel there are boundary layer turbulators in the form of belts with the possibility of their extension from the hull for regulation of its degree of turbulence ([1]. RU 2236979 C1 from 09.27.2004, Bull. No. 27).

Известное устройство работает следующим образом. Под ледяным покровом начинают перемещать подводное судно с резонансной скоростью. Если высота возбуждаемых ИГВ окажется недостаточной для разрушения льда, то во время движения судна повышают степень турбулентности его пограничного слоя. Для этого на его верхней поверхности выдвигают предварительно установленные турбулизаторы, выполненные в виде выдвигаемых поясков. В обычном режиме движения судна пояски утоплены в корпус и не оказывают воздействия на пограничный слой судна. При необходимости всплытия судна из-под сплошного льда пояски выдвигают на определенную величину, что вызовет увеличение степени турбулентности пограничного слоя и соответствующее увеличение сопротивления воды движению судна, т.е. высоты ИГВ и их ледоразрушающей способности.The known device operates as follows. Under the ice cover, a submarine begins to move at a resonant speed. If the height of the excited IGW turns out to be insufficient for the destruction of ice, then during the movement of the vessel the degree of turbulence of its boundary layer is increased. To do this, on its upper surface put forward pre-installed turbulators, made in the form of extendable belts. In the normal mode of movement of the vessel, the belts are sunk into the hull and do not affect the boundary layer of the vessel. If necessary, the vessel emerges from under the ice, the belts extend by a certain amount, which will cause an increase in the degree of turbulence of the boundary layer and a corresponding increase in the resistance of water to the movement of the vessel, i.e. IGV heights and their ice-breaking ability.

Недостатком устройства является его конструктивная сложность.The disadvantage of this device is its structural complexity.

Задачей изобретения является упрощение конструкции турбулизаторов.The objective of the invention is to simplify the design of turbulators.

Технический результат заключается в повышении эффективности разрушения ледяного покрова за счет снижения затрат на возбуждение ИГВ с амплитудой, достаточной для разрушения льда.The technical result consists in increasing the efficiency of the destruction of the ice cover by reducing the cost of exciting the IHV with an amplitude sufficient to destroy the ice.

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

Ограничительные: устройство для разрушения ледяного покрова, представляющее собой подводное судно, способное двигаться подо льдом с резонансной скоростью и возбуждать резонансные изгибно-гравитационные волны, при этом на поверхности корпуса судна для регулирования степени турбулентности пограничного слоя установлены турбулизаторы.Restrictive: a device for destroying the ice cover, which is an underwater vessel capable of moving under ice with a resonant speed and exciting resonant bending-gravitational waves, while turbulizers are installed on the surface of the vessel’s hull to control the degree of boundary layer turbulence.

Отличительные: турбулизаторы выполнены в виде выдвигающейся из носовой оконечности судна торцевой шайбы.Distinctive: turbulators are made in the form of an end washer that extends from the bow of the vessel.

Известно ([2]. Войткунский Я.И. Сопротивление движению судов. - Л.: Судостроение. 1988. - 288 с), что с ростом степени турбулентности пограничного слоя судна увеличивается вязкостное сопротивление, в частности сопротивление формы. В свою очередь, сопротивление формы влияет на распределение давления воды на поверхности корпуса судна, которое определяет величину волнового сопротивления, т.е. высоту возбуждаемых волн (см. [2] на с.116). Таким образом, если на поверхности судового корпуса установить турбулизаторы, которые будут увеличивать возмущения, поступающие в пограничный слой, то это приведет к возрастанию как полного, так и волнового сопротивлений, т.е. к росту амплитуды возбуждаемых волн.It is known ([2]. Ya.I. Voitkunsky. Resistance to the movement of ships. - L .: Shipbuilding. 1988. - 288 s) that with an increase in the degree of turbulence of the boundary layer of a vessel, viscosity resistance, in particular, shape resistance, increases. In turn, the shape resistance affects the distribution of water pressure on the surface of the hull, which determines the magnitude of the wave resistance, i.e. the height of the excited waves (see [2] on p.116). Thus, if turbulators are installed on the surface of the ship’s hull, which increase the perturbations entering the boundary layer, this will lead to an increase in both the total and wave impedances, i.e. to an increase in the amplitude of the excited waves.

Также известно ([3]. Павленко Г.Е. Сопротивление воды движению судов. М.: Изд-во Морской транспорт, - 1956. - 507 с.), что одной из причин перехода ламинарного режима обтекания корпуса судна в турбулентный являются начальные ([3], стр.23) или искусственные ([3], стр.47) возмущения набегающего потока, которые не затухают и не возвращают его снова в ламинарный.It is also known ([3]. Pavlenko G.E. Water resistance to ship traffic. M: Publishing House Maritime Transport, 1956. - 507 pp.), That one of the reasons for the transition of the laminar flow regime around the hull to turbulent is the initial ( [3], p.23) or artificial ([3], p.47) disturbances of the oncoming flow, which do not fade and do not return it again to the laminar one.

Изобретение осуществляется следующим образом. Под ледяным покровом начинают перемещать подводное судно с резонансной скоростью. Если высота возбуждаемых при этом ИГВ окажется недостаточной для разрушения льда, то во время движения судна повышают степень турбулентности его пограничного слоя. Для этого при помощи устройств, предварительно установленных в носовой оконечности судна, из его корпуса выдвигают торцевую шайбу (торообразное тело). Поскольку цилиндрическая форма поперечного сечения шайбы является плохообтекаемой [2, 3], то это приведет к добавочным, т.е. предварительным, возмущениям набегающего потока и станет дополнительным источником для перехода ламинарного режима в турбулентный [3]. Для повышения степени турбулентности увеличивают выдвиг (расстояние от носовой оконечности до шайбы) торцевой шайбы, т.к. это будет способствовать увеличению интенсивности предначального движения, т.к. для развития любого динамического процесса для его выхода на установившийся режим требуется определенное время, которое в данном случае зависит от выдвига ([3], стр.23). Это приведет к снижению нижнего числа Рейнольдса Re посредством искусственных возмущений ([3], стр.47). Увеличение степени турбулентности (пульсации скоростей) вызовет увеличение сопротивления воды движению судна и соответствующее увеличение высоты ИГВ при их неизменной длине, т.е. кривизны профиля ИГВ и их ледоразрушающей способности.The invention is as follows. Under the ice cover, a submarine begins to move at a resonant speed. If the height of the IGW excited at the same time is insufficient to destroy the ice, then during the movement of the vessel the degree of turbulence of its boundary layer is increased. To do this, using devices previously installed in the bow of the vessel, an end washer (toroidal body) is advanced from its hull. Since the cylindrical cross-sectional shape of the washer is poorly streamlined [2, 3], this will lead to additional ones, i.e. preliminary, disturbances of the oncoming flow and will become an additional source for the transition of the laminar regime to turbulent [3]. To increase the degree of turbulence, the extension (the distance from the nasal tip to the washer) of the end washer is increased, because this will increase the intensity of the initial movement, as for the development of any dynamic process, for it to reach a steady state, a certain time is required, which in this case depends on the extension ([3], p.23). This will lead to a decrease in the lower Reynolds number Re by means of artificial disturbances ([3], p. 47). An increase in the degree of turbulence (velocity pulsation) will cause an increase in the resistance of the water to the vessel’s movement and a corresponding increase in the height of the IGW with their constant length, i.e. the curvature of the IGV profile and their ice-breaking ability.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан вид устройства сбоку; на фиг.2 - вид устройства спереди.The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a side view of the device; figure 2 is a front view of the device.

Под ледяным покровом 1 начинают перемещать подводное судно 2 с резонансной скоростью ν_p. Если высота возбуждаемых при этом ИГВ 3 окажется недостаточной для разрушения льда, то при помощи устройства 4 выдвигают торцевую шайбу 5. При этом величина ее выдвига L будет влиять на увеличение высоты ИГВ 6. Если высота ИГВ 6 окажется недостаточной для разрушения ледяного покрова 1, то величину выдвига L увеличивают, а движение судна 2 возобновляют.Under the ice cover 1 begin to move the submarine 2 with a resonant speed ν _p . If the height of the IGV 3 excited in this case is insufficient to break the ice, then using the device 4 the end washer 5 is put forward. Moreover, its extension L will affect the increase in the height of the IGV 6. If the height of the IGV 6 is insufficient to destroy the ice cover 1, then the amount of extension L is increased, and the movement of the vessel 2 is resumed.

Claims

A device for destroying the ice cover, which is an underwater vessel capable of moving under ice with a resonant speed and exciting resonant flexural-gravitational waves, with turbulators installed on the surface of the hull to control the degree of boundary layer turbulence, characterized in that the turbulators are made in the form of retractable from the bow of the hull of the vessel end washer.