RU2266843C1

RU2266843C1 - Method of breaking ice cover

Info

Publication number: RU2266843C1
Application number: RU2004110100/11A
Authority: RU
Inventors: В.М. Козин (RU); В.М. Козин; А.В. Онищук (RU); А.В. Онищук
Original assignee: Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН
Priority date: 2004-04-02
Filing date: 2004-04-02
Publication date: 2005-12-27
Also published as: RU2004110100A

Abstract

FIELD: shipbuilding; method of breaking ice cover.

SUBSTANCE: proposed method includes deceleration of submarine vessel running at resonance speed near edge of thick ice. Impact wave and reflected impact wave are applied on flexural gravitational waves at maximum total amplitude.

EFFECT: enhanced efficiency of breaking ice cover.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, плавающим во льдах и разрушающим ледяной покров резонансным способом.The invention relates to the field of shipbuilding, in particular to submarines floating in ice and destroying ice cover in a resonant manner.

Уровень техники известен из способа разрушения ледяного покрова, при котором подводное судно перемещают под ледяным покровом с резонансной скоростью, соответствующей максимальной амплитуде изгибно-гравитационных волн (ИГВ) (1. Патент РФ N 2144481, кл. В 63 В 35/08, 1999 г.).The prior art is known from a method of breaking ice cover, in which a submarine is moved under the ice cover with a resonant speed corresponding to the maximum amplitude of the bending-gravitational waves (IGW) (1. RF patent N 2144481, CL 63 63/08, 1999 .).

Недостатком способа является невозможность увеличения амплитуды ИГВ, т.е. ледоразрушающей способности судна при его движении с резонансной скоростью.The disadvantage of this method is the impossibility of increasing the amplitude of the IHV, i.e. ice-destroying ability of the vessel when it moves at a resonant speed.

Сущность изобретения заключается в разработке способа увеличения амплитуды ИГВ.The essence of the invention lies in the development of a method of increasing the amplitude of IVG.

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.

Ограничительные: ледяной покров разрушается подводным судном путем возбуждения во льду резонансных ИГВ, и под ледяным покровом создают гидравлический удар по льду снизу посредством торможения подводного судна.Restrictive: the ice cover is destroyed by an underwater vessel by excitation of resonant IHV in ice, and under the ice cover a hydraulic shock is created on the ice from below by braking the submarine.

Отличительные: подводное судно затормаживают возле кромки более толстого льда для наложения отраженной ударной волны на отраженные волны и ИГВ с максимальной суммарной амплитудой.Distinctive: the submarine is braked near the edge of thicker ice for applying a reflected shock wave to the reflected waves and IGW with the maximum total amplitude.

Известно (см. 2. Богородский В.В., Гаврило В.П. Лед. - Л.: Гидрометеоиздат, 1980, 384 с.), что в натурных условиях в ледяном покрове всегда существуют разводья, т.е. ледяной покров представляет собой совокупность смерзшихся по кромкам ледяных полей конечной протяженности и различной толщины, при этом ледяные поля малой толщины граничат с более толстыми. Соответственно, если ледяное поле малой толщины граничит с более толстым льдом, то на границе ледяных полей за счет различия в толщинах образуется уступ, от которого может отражаться волна.It is known (see 2. Bogorodsky VV, Gavrilo VP Led. - L .: Gidrometeoizdat, 1980, 384 pp.) That under natural conditions in the ice cover there are always stains, i.e. ice cover is a set of ice fields frozen on the edges of finite length and various thicknesses, while ice fields of small thickness border on thicker ones. Accordingly, if an ice field of small thickness borders on thicker ice, then a ledge is formed on the border of ice fields due to differences in thicknesses, from which a wave can be reflected.

Известно (см. 3. Войткунский Я.И. Сопротивление воды движению судов. - Л.: Судостроение, 1988, 288 с.), что при движении тела в жидкости за ним вследствие вязкостных свойств жидкости и из-за отрыва пограничного слоя образуется попутный поток, т.е. струя поступательно движущейся за телом жидкости. Скорость в этом потоке в районе кормовой оконечности тела примерно равна скорости тела.It is known (see 3. Voitkunsky Y.I. Water resistance to ship traffic. - L .: Sudostroenie, 1988, 288 pp.) That when a body moves in a fluid behind it due to the viscous properties of the fluid and due to separation of the boundary layer, associated flow i.e. a jet of fluid moving behind the body. The speed in this stream at the aft end of the body is approximately equal to the speed of the body.

Если тело, т.е. подводное судно, резко затормозить, то попутный поток, продолжая свое поступательное движение по инерции, встретит на своем пути препятствие в виде остановившегося судна. Это приведет к скачкообразному уменьшению скорости попутного потока и, как известно из гидравлики (см. 4. Башта Т.М. и др. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. - М.: Машиностроение. - 1982, 424 с.), - к гидроудару, т.е. резкому повышению давления в районе кормы судна, и формированию ударной волны, направленной, в частности, и в сторону ледяного покрова.If the body, i.e. submarine, sharply slow down, then the passing stream, continuing its progressive motion by inertia, will meet an obstacle in the way in the form of a stopped ship. This will lead to an abrupt decrease in the flow rate and, as is known from hydraulics (see 4. Bashta T.M. et al. Hydraulics, hydraulic machines and hydraulic drives. - M.: Mechanical Engineering. - 1982, 424 p.), - to hydraulic shock , i.e. a sharp increase in pressure in the area of the stern of the vessel, and the formation of a shock wave directed, in particular, towards the ice sheet.

Создание гидроудара под ледяным покровом возле кромки более толстого льда приведет к отражению ударной волны от комки толстого льда и ее наложению на деформации льда, вызванные торможением судна. Таким образом, эффективность гидроудара по ледяному покрову в разводье возле кромки более толстого льда возрастет.The creation of a hydroblow under the ice cover near the edge of thicker ice will lead to the reflection of the shock wave from the lump of thick ice and its superposition on the ice deformations caused by the braking of the vessel. Thus, the efficiency of hydroblow on the ice cover in the recess near the edge of thicker ice will increase.

Наложение ударной волны и отраженной ударной волны на ИГВ приведет к увеличению деформаций льда. В результате такого комбинированного воздействия на ледяной покров ледоразрушающая способность судна возрастет.The superposition of a shock wave and a reflected shock wave on the IGW will lead to an increase in ice deformations. As a result of this combined effect on the ice cover, the ice-breaking capacity of the vessel will increase.

Способ осуществляется следующим образом. Под ледяным покровом на заданном заглублении начинают перемещать подводное судно с резонансной скоростью для возбуждения ИГВ наибольшей амплитуды. Если амплитуда этих волн окажется недостаточной для разрушения ледяного покрова, то судно находит разводье и продолжает движение вдоль кромки более толстого льда. В том случае, когда разрушение льда не достигается, подводное судно затормаживают, что приводит к формированию в жидкости ударной волны от торможения судна и отраженной ударной волны от кромки более толстого льда. За счет суммирования амплитуд изгибно-гравитационной, ударной и отраженной ударной волн деформации ледяного покрова увеличатся, что приведет к его разрушению.The method is as follows. Under the ice cover at a given depth, they begin to move the submarine at a resonant speed to excite IGV of the greatest amplitude. If the amplitude of these waves is insufficient to destroy the ice cover, then the vessel finds a recess and continues to move along the edge of the thicker ice. In the case when the destruction of ice is not achieved, the submarine is braked, which leads to the formation in the liquid of a shock wave from the braking of the vessel and the reflected shock wave from the edge of thicker ice. By summing the amplitudes of the flexural-gravitational, shock and reflected shock waves, the deformation of the ice cover will increase, which will lead to its destruction.

Изобретение поясняется графически, где на фиг.1 показана схема воздействия волн на ледяной покров при торможении подводного судна вблизи кромки более толстого льда.The invention is illustrated graphically, in which Fig. 1 shows a diagram of the effect of waves on the ice cover during braking of a submarine near the edge of thicker ice.

На фиг.2 представлена схема процесса наложения ИГВ, ударной и отраженной ударной волн при торможении подводного судна возле кромки более толстого льда.Figure 2 presents a diagram of the process of applying IGV, shock and reflected shock waves when braking a submarine near the edge of thicker ice.

Под ледяным покровом 1 на заданном заглублении Н начинают перемещать подводное судно 2 с резонансной скоростью v_p. За корпусом судна формируется попутный поток 3. Если амплитуда возбуждаемых ИГВ 4 окажется недостаточной для разрушения льда, то подводное судно продолжает свое движение вдоль кромки более толстого льда 7. Если разрушение льда не происходит, то судно затормаживают, что приводит к формированию ударной волны 5. При отражении ударной волны 5 от кромки льда 7 возникает отраженная волна 6. Наложение ударной волны 5 и отраженной ударной волны 6 на ИГВ 4 приведет к росту ее амплитуды, вследствие чего ее ледоразрушающая способность увеличится, что приведет к разрушению ледяного покрова и повышению эффективности разрушения льда подводным судном.Under the ice cover 1 at a given depth H begin to move the submarine 2 with a resonant speed v _p . A downstream stream 3 is formed behind the hull of the vessel 3. If the amplitude of the excited IGW 4 is not enough to destroy the ice, then the submarine continues its movement along the edge of the thicker ice 7. If the ice does not break, the vessel slows down, which leads to the formation of shock wave 5. When the shock wave 5 is reflected from the ice edge 7, a reflected wave 6 occurs. The superposition of the shock wave 5 and the reflected shock wave 6 on the IGW 4 will increase its amplitude, as a result of which its ice-breaking ability will increase, which will increase goes to the destruction of the ice cover and increase the efficiency of ice destruction by an underwater vessel.

Claims

A method of destroying an ice sheet by exciting resonant flexural-gravitational waves in ice and creating a hydraulic shock from below the cover of the ice by braking the submarine, characterized in that the submarine is braked near the edge of thicker ice to apply the shock wave and the reflected shock wave to the gravitational waves with a maximum total amplitude.