L международная выставка-презентация
научных, технических, учебно-методических и литературно-художественных изданий
СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА
| Название | СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА |
|---|---|
| Разработчик (Авторы) | Козин В.М., Земляк В.Л., Погорелова А.В., Баурин Н.О., Кожаев А.В., Матюшина А.А., Чижиумов С.Д. |
| Вид объекта патентного права | Изобретение |
| Регистрационный номер | 2651329 |
| Дата регистрации | 19.04.2018 |
| Правообладатель | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Приамурский государственный университет имени Шолом-Алейхема" (ФГБОУ ВО "ПГУ им. Шолом-Алейхема") , Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Амурский гуманитарно-педагогический государственный университет" (ФГБОУ ВО "АмГПГУ") , Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Институт машиноведения и металлургии Дальневосточного отделения Российской академии наук" (ФГБУН "ИМиМ ДВО РАН") |
| Область применения (класс МПК) | B63B 35/08 (2006.01) B63G 8/00 (2006.01) |
Описание изобретения
Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, способным разрушать сплошной ледяной покров при их всплытии. Предложен способ разрушения ледяного покрова, заключающийся в прикреплении судна ко льду посредством якоря и троса с последующим периодическим заполнением балластных цистерн забортной водой, их осушением с частотой, равной частоте резонансных изгибно-гравитационных волн, возбуждаемых в ледяном покрове динамическими нагрузками, при этом длину троса выбирают из условий обеспечения прекращения погружения судна в момент достижения им максимальной вертикальной скорости. Технический результат заключается в увеличении толщины разрушаемого ледяного покрова. 1 ил.
Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, способным разрушать сплошной ледяной покров при их всплытии. Известно техническое решение (1. Патент RU 2570916), в котором ледяной покров предлагается разрушать подводным судном посредством его прикрепления ко льду при помощи якоря и троса. Затем разрушающую лед нагрузку создают за счет заполнения балластных цистерн судна забортной водой, а также вращения гребных винтов судна.
Недостатком решения являются недостаточная толщина разрушаемого льда, зависящая от емкости балластных цистерн, т.е. возникающей отрицательной силой плавучести при их заполнении, а ее увеличение (за счет вращения гребных винтов) может привести к опасному подвсплытию судна (вертикальному перемещению вверх) и его соударению со льдом.
Сущность изобретения заключается в разработке способа увеличения ледоразрушающей способности и безопасности эксплуатации судна при его осуществлении.
Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в увеличении толщины разрушаемого ледяного покрова и повышении безопасности эксплуатации судна при его реализации.
Существенные признаки, характеризующие изобретение
Ограничительные: судно прикрепляют ко льду при помощи якоря и троса с последующим периодическим заполнением балластных цистерн забортной водой.
Отличительные: цистерны заполняют, а затем осушают периодически с частотой, равной частоте резонансных изгибно-гравитационных волн, возбуждаемых в ледяном покрове динамическими нагрузками, при этом длину троса выбирают из условий обеспечения прекращения погружения судна в момент достижения им максимальной вертикальной скорости.
Изобретение осуществляется следующим образом.
В средней части судна выполняют контейнер, в котором укладывают в сложенном состоянии якорь с тросом, при этом точка крепления троса к судну должна совпадать с центром величины объемного водоизмещения судна. В этом случае натяжение якорного троса не вызовет ни крена, ни дифферента судна. При возникновении необходимости всплытия судно подвсплывает на безопасное заглубление и останавливается. Затем из контейнера в вертикальном направлении выстреливается, например, при помощи пороховых зарядов якорь в сложенном состоянии с прикрепленным к нему тросом. Для пробивания льда, т.е. для создания во льду лунки, может быть использована, например, струя кумулятивного заряда, установленного в головной части якоря. После выхода якоря из-подо льда его лапы автоматически раскрываются (по принципу раскрывающегося зонта) и после натяжения, т.е. устранения слабины троса, он прикрепляется ко льду. Затем забортной водой заполняют цистерны главного балласта. Судно приобретает отрицательную плавучесть и начинает натягивать якорный трос, создавая вертикальную нагрузку на лед. Если при этом ледяной покров не разрушится, то цистерны главного балласта начинают периодически наполнять и осушать с частотой, равной частое резонансных изгибно-гравитационных волн (ИГВ), (2. Козин В.М. Резонансный метод разрушения ледяного покрова. Изобретения и эксперименты. - М.: Изд-во «Академия Естествознания», 2007. - 355 с. ISBN 978-5-91327-017-7). В результате судно начнет перемещаться в вертикальном направлении. При таких перемещениях между нижней поверхностью ледяного покрова и верхней частью судна в воде, как очевидно, будет возникать область повышенного (судно перемещается вверх) или область пониженного (судно перемещается вниз) давления. Это приведет к возбуждению в ледяном покрове резонансных ИГВ, т.е. к резкому возрастанию их суммарной амплитуды и появлению во льду дополнительных нагрузок. Кроме этого, при погружении судна и соответствующем выборе длины троса необходимо обеспечить мгновенную остановку судна при достижении им максимальной скорости погружения. Этот вызовет динамический удар по льду в такт с возникшей от изменения давлений подо льдом ИГВ, т.е. к увеличению ее амплитуды и разрушению льда.
Диаметр раскрытия якоря должен быть больше длины рубки, тогда при последующем всплытии судна из-подо льда после частичного осушения балластных цистерн в образовавшейся майне рубка будет взаимодействовать только с битым льдом, который не будет оказывать значительного сопротивления при ее выходе из-подо льда. В результате будет достигнут заявленный технический результат.
Изобретение поясняется графически, где на чертеже показан вид на судно сбоку.
В средней части судна 1 выполняют контейнер, в который укладывают в сложенном состоянии якорь с тросом (эта позиция не показана). При возникновении необходимости всплытия судно 1 подвсплывает на безопасное заглубление H. После выхода якоря 2 из-подо льда 3 его лапы 4 раскрываются до диаметра d, который больше длины рубки l. Затем балластные цистерны 5 заполняют водой до тех пор, пока не произойдет разрушение ледяного покрова 3 под якорем 2 с лапами 4 за счет натяжения якорного троса 6, возникающего от создания отрицательной силы плавучести D. Точка крепления троса 6 «О» совпадает с центром величины объемного водоизмещения судна «С». Если при этом не произойдет разрушения ледяного покрова 3, то цистерны 5 начинают наполнять и осушать периодически с частотой резонансных ИГВ. В результате между нижней поверхностью ледяного покрова 3 и верхней частью судна 1 будет возникать область повышенного давления 7 (судно перемещается вверх) или область пониженного давления 8 (судно перемещается вниз). Это приведет соответственно к формированию вершины 9 и подошвы 10 возбуждаемых ИГВ. В момент остановки погружения судна 1 в якорном тросе 6 возникнет дополнительное к отрицательной силе плавучести D усилие Р. В результате суммарная нагрузка на ледяной покров 3 возрастет.
Формула изобретения
Способ разрушения ледяного покрова подводным судном посредством его прикрепления ко льду при помощи якоря и троса с последующим заполнением балластных цистерн забортной водой, отличающийся тем, что цистерны заполняют, а затем осушают периодически с частотой, равной частоте резонансных изгибно-гравитационных волн, возбуждаемых в ледяном покрове динамическими нагрузками, при этом длину троса выбирают из условий обеспечения прекращения погружения судна в момент достижения им максимальной вертикальной скорости.
Медаль Альфреда Нобеля