Способ разрушения ледяного покрова

 

Изобретение относится к судостроению, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансными изгибно-гравитационными волнами. Изобретение направлено на повышение эффективности разрушения ледяного покрова. Технический результат достигается за счет создания подо льдом гидравлического удара посредством подачи воздуха под лед в район вершины первого за кормой судна гребня волн в момент начала разрушения ледяного покрова. 2 ил.

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, - 1993 г. - 44 с.).

Известно техническое решение (2. Козин В.М., Онищук А.В. "Модельные исследования волнообразования в сплошном ледяном покрове от движения подводного судна". - ПМТФ, Новосибирск. - Изд-во ВО "Наука". 1994. N 2. с. 78-81), в котором предлагается разрушать ледяной покров подводным судном путем возбуждения во льду изгибно-гравитационных волн при его движении с резонансной скоростью V_р, т.е. со скоростью, при которой амплитуда возбуждаемых ИГВ максимальна.

Недостатком метода является его ограниченная ледоразрушающая способность.

Сущность изобретения заключается в разработке способа увеличения амплитуды ИГВ.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении эффективности разрушения льда подводным судном резонансным способом.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные: ледяной покров разрушается подводным судном путем возбуждения во льду резонансных ИГВ.

Отличительные: подо льдом дополнительно создают гидравлический удар по льду снизу за счет подачи воздуха под лед в район вершины первого за кормой судна гребня волн в момент начала разрушения ледяного покрова.

Известно [2], что ИГВ, возбуждаемые во льду подводным судном, имеют максимальную амплитуду на первом за кормой судна гребне волн. В этом месте возникают наибольшие изгибные напряжения и лед разрушается более интенсивно. Если в этом месте на лед снизу подействовать дополнительным избыточным давлением, то степень разрушенности ледяного покрова возрастает. Такое дополнительное воздействие на лед можно осуществить за счет создания в этом районе гидравлического удара. Для этого под лед подается под давлением воздух, который за счет своей меньшей, чем у воды, плотности устремляется вверх и оттесняет воду ото льда в районе вершины ИГВ, т.е. под вершиной ИГВ будет образовываться воздушная подушка. Воздух в этой подушке будет находиться под давлением, равным давлению воды подо льдом в этом месте. В момент появления во льду сквозных трещин воздух из подушки устремиться через них наружу. В освободившееся подо льдом пространство устремятся массы прилегающей воды. Встретив местное гидравлическое сопротивление в виде трещины, массы воды вследствие меньшей, чем у воздуха, вязкости резко уменьшают свою скорость. Как известно (см. 3. Башта Т.М. и др. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. М.: Машиностроение. - 1982. - 424 с.), это приведет к гидроудару, т.е. к резкому увеличению давления подо льдом в районе вершины ИГВ. В результате возрастут амплитуда ИГВ и соответственно степень разрушенности ледяного покрова.

Способ осуществляется следующим образом. Под ледяным покровом на заданном заглублении начинают перемещать подводное судно с резонансной скоростью V_р. В момент начала трещинообразования, определяемого при помощи акустической станции судна по появлению характерного для разрушения льда шума, под ледяной покров из цистерн сжатого воздуха подается воздух в район вершины ИГВ. В результате под вершиной ИГВ будет образовываться воздушная подушка, которая в этом месте оттеснит воду ото льда. В момент раскрытия трещин на вершине ИГВ воздух из подушки устремится наружу. В освободившееся подо льдом пространство устремятся массы воды. При полном выходе воздуха из подушки движущаяся масса воды резко уменьшит свою скорость. Это приведет к гидроудару по льду снизу. В результате возрастут амплитуда ИГВ и степень разрушенности ледяного покрова.

Изобретение поясняется графически, где на фиг. 1 показана схема деформирования ледяного покрова от возбуждаемых ИГВ, а на фиг. 2 - от действия гидроудара.

Под ледяным покровом 1 на заданном заглублении H начинает движение подводное судно 2 с резонансной скоростью V_р. В момент начала трещинообразования, т.е. появление трещин 3, под лед подают сжатый воздух в район вершины первого за кормой судна гребня волн 4. В результате меньшей, чем у воды, плотности воздух оттеснит воду ото льда. Таким образом, под вершиной образуется воздушная подушка 5. В момент раскрытия трещины 6 на вершине ИГВ воздух из подушки устремится наружу. В освободившиеся пространство устремятся массы воды 7. При полном выходе воздуха массы воды 7 затормозятся, что вызовет гидравлический удар по льду снизу в районе вершины ИГВ. В результате возрастут амплитуда волны A и степень разрушенности ледяного покрова.

Формула изобретения

Способ разрушения ледяного покрова подводным судном путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн, отличающийся тем, что подо льдом дополнительно создают гидравлический удар по льду снизу за счет подачи воздуха под лед в район вершины первого за кормой судна гребня волн в момент начала разрушения ледяного покрова.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2