RU2679526C1

RU2679526C1 - Device for breaking down ice cover

Info

Publication number: RU2679526C1
Application number: RU2018104926A
Authority: RU
Inventors: Виктор Михайлович Козин; Виталий Леонидович Земляк; Александра Владимировна Погорелова; Михаил Васильевич Канделя; Алексей Сергеевич Васильев; Сергей Владимирович Радионов; Вероника Павловна Назарова
Priority date: 2018-02-08
Filing date: 2018-02-08
Publication date: 2019-02-11

Abstract

FIELD: ship building.SUBSTANCE: invention relates to shipbuilding, particularly to submarine vehicles which break up ice cover using a resonance method. Proposed device for the destruction of the ice cover, which is an underwater vessel that can move under the ice at a resonant speed and excite resonant flexural-gravity waves. Surface turbulators of the boundary layer in the form of belts are installed on the surface of the vessel with the ability to periodically advance, and then embed in the hull with a frequency equal to the frequency of resonant flexural-gravity waves, and be in the extended or recessed positions for a time equal to half the period of these waves.EFFECT: increased efficiency of ice destruction is achieved.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, плавающим в ледовых условиях и разрушающим ледяной покров резонансным методом 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 by the resonance method 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). На поверхности корпуса судна установлены турбулизаторы пограничного слоя в виде поясков с возможностью их выдвижения из корпуса судна (1. RU 2236975 С1).A device for the destruction of the ice cover, which is an underwater vessel moving under the ice and exciting resonant bending-gravitational waves (IGW). On the surface of the ship’s hull, boundary layer turbulators are installed in the form of belts with the possibility of their extension from the ship’s hull (1. RU 2236975 C1).

Недостатком устройства является ограниченность высоты возбуждаемых ИГВ, т.е. их ледоразрушающей способности.The disadvantage of this device is the limited height of the excited IHV, i.e. their ice-breaking ability.

Задачей изобретения является увеличение высоты ИГВ.The objective of the invention is to increase the height of the IHV.

Технический результат заключается в повышении эффективности разрушения ледяного покрова, т.е. высоты ИГВ.The technical result consists in increasing the efficiency of the destruction of the ice cover, i.e. IHV heights.

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 ИГВ, на поверхности корпуса судна установлены турбулизаторы пограничного слоя в виде поясков с возможностью их выдвижения из корпуса судна.Restrictive: a device for destroying the ice cover, which is an underwater vessel capable of moving under the ice at a resonant speed and exciting resonant IGWs; boundary layer turbulators in the form of belts are installed on the surface of the vessel’s hull with the possibility of their extension from the vessel’s hull.

Отличительные: пояски выполнены с возможностью периодически выдвигаться, а затем утапливаться в корпусе судна с частотой равной частоте резонансных ИГВ и находиться в выдвинутом или утопленном положении в течение времени равному половине периода этих волн.Distinctive: the belts are made with the possibility of periodically extending, and then recessed in the ship’s hull with a frequency equal to the frequency of the resonant IGW and be in the extended or recessed position for a time equal to half the period of these waves.

Известно (2. Войткунский Я.И. Сопротивление движению судов. -Л.: Судостроение. 1998. - 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 по 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. Voitkunsky Y.I. Resistance to movement of ships. -L .: Shipbuilding. 1998. - 288 p.) 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 over 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. Козин В.М., Скрипачев В.В. Колебания ледяного покрова под действием периодически изменяющейся нагрузки / ПМТФ - Новосибирск: издательство СО РАН - 1992. №5), что периодическое приложение к ледяному покрову поперечной нагрузки с частотой равной частоте резонансных ИГВ приводит к значительному увеличению деформаций (амплитуды прогибов) льда по сравнению с ее стационарным приложением.It is also known (3. Kozin VM, Skripachev VV Fluctuations of the ice cover under the action of a periodically changing load / PMTF - Novosibirsk: publishing house of the SB RAS - 1992. No. 5) that a periodic application of a transverse load to the ice sheet with a frequency equal to the frequency of resonant IGWs leads to a significant increase in deformations (amplitude of deflections) of ice in comparison with its stationary application.

Изобретение осуществляется следующим образом.The invention is as follows.

Под ледяным покровом начинают перемещать подводное судно с резонансной скоростью [1]. 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.Under the ice cover, a submarine begins to move at a resonant speed [1]. 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. IHV heights.

Если и это не приводит к разрушению ледяного покрова, то пояски начинают периодически выдвигать и утапливать в корпусе судна с частотой, равной частоте резонансных ИГВ. В результате периодическое изменение сопротивления воды движению судна приведет к возбуждению в ледяном покрове дополнительных резонансных ИГВ, в фазе накладывающихся на основные ИГВ. Возникнет благоприятная с точки зрения сущности изобретения интерференция этих волн (увеличение амплитуды суммарных ИГВ), что позволит достичь заявленный технический результат.If this does not lead to the destruction of the ice cover, then the belts begin to periodically push and sink in the hull with a frequency equal to the frequency of resonant IGWs. As a result, a periodic change in the resistance of water to the vessel’s movement will lead to the excitation in the ice sheet of additional resonant IGWs, in phase superimposed on the main IGW. There will be interference, favorable from the point of view of the essence of the invention, of these waves (an increase in the amplitude of the total IGW), which will achieve the claimed technical result.

Реализация изобретения поясняется чертежом.The implementation of the invention is illustrated in the drawing.

Под ледяным покровом 1 начинает движение подводное судно 2 с резонансной скоростью Vp. Если высота возбуждаемых ИГВ 3 окажется недостаточной для разрушения льда, то пояски 4 выдвигают периодически и утапливают. В результате амплитуда ИГВ 4 возрастет до ИГВ 5.Under the ice cover 1 begins the movement of the submarine 2 with a resonant speed Vp. If the height of the excited IGV 3 is insufficient to break the ice, then the belts 4 are extended periodically and recessed. As a result, the amplitude of IGV 4 will increase to IGV 5.

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, boundary layer turbulators in the form of belts are installed on the surface of the vessel’s hull with the possibility of their extension from the vessel’s hull, characterized in that the belts made with the ability to periodically extend and then sink in the hull with a frequency equal to the frequency of the bending-gravitational waves, and be in extended or recessed th position in a time equal to half the period of these waves.