Способ разрушения ледяного покрова

 

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансными изгибно-гравитационными волнами. Изобретение направлено на повышение эффективности разрушения льда. Технический результат достигается за счет перемещения подводного судна вдоль кромки более толстого льда на расстоянии от нее, обеспечивающем наложение отраженных от кромки льда носовых волн на кормовые волны с максимальной суммарной амплитудой. Максимальную суммарную амплитуду определяют и поддерживают по минимуму гидростатического давления с помощью датчика давления, расположенного в кормовой оконечности. 3 ил.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, плавающим в ледовых условиях и разрушающим ледяной покров резонансным способом.

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) (патент РФ N 2056320 кл. B 63 B 35/08, 1993 ).

Недостатком способа является невозможность увеличения амплитуды ИГВ, т. е. ледоразрушающей способности судна при его движении с резонансной скоростью.

Сущность изобретения заключается в разработке способа увеличения амплитуды ИГВ.

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

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

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

Отличительные: подводное судно перемещают вдоль кромки более толстого льда на расстоянии от нее, обеспечивающем наложение отраженных от кромки льда носовых волн на кормовые волны с максимальной суммарной амплитудой.

Известно (см. 1.Богородский В.В., Гаврило В.П. Лед.- Л: Гидрометеоиздат, 1980, 384 с. ), что в натурных условиях 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, на границе ледяных полей за счет различия в толщинах образуется уступ, от которого могут отражаться волны, возбуждаемые движением судна. При движении подводного судна вдоль кромки ледяных полей носовая система волн будет отражаться от уступа и накладываться на кормовую систему волн. За счет суммирования амплитуд кормовых и отраженных носовых волн можно повысить эффективность разрушения льда. Для этого подводное судно должно перемещаться с резонансной скоростью под ледяным полем меньшей толщины вдоль кромки более толстого льда, но его траектория движения должна отстоять от кромки на расстоянии, обеспечивающем наложение отраженных волн на кормовые волны с максимальной суммарной амплитудой.

По показаниям датчика давления можно контролировать процесс наложения волн. Работа датчика давления основана на использовании особенности распределения давлений по корпусу подводного судна при его движении под поверхностью воды (см. Войткунский Я.И. Сопротивление движению судов. - Л: Судостроение, 1988. - 288 с.). При этом в носовой части происходит повышение давления и понижение в кормовой (фиг. 3). Таким образом, по величине гидростатического давления на поверхности корпуса судна можно судить об амплитуде возбуждаемых волн. Если датчик давления расположить в кормовой оконечности, то по его показаниям можно контролировать процесс наложения волн, поскольку наложение волн происходит в районе кормовой оконечности судна.

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 оказывается недостаточной для разрушения ледяного покрова, то судно должно изменить траекторию движения и сблизиться с кромкой ледяных полей. При движении судна вдоль кромки более толстого льда амплитуда суммарных возбуждаемых волн будет изменяться за счет наложения отраженных от кромки носовых волн на кормовые волны. Процесс наложения волн будет контролироваться с помощью датчика гидростатического давления, расположенного в кормовой оконечности судна. Минимальные значения гидростатического давления будут свидетельствовать о наложении отраженных от кромки носовых волн на кормовые волны с максимальной суммарной амплитудой. При этом деформации льда возрастут, что приведет к разрушению льда.

Изобретение поясняется графически, где на фиг.1 показана схема интерференционной волновой картины при движении подводного судна вдоль кромки льда.

На фиг.2 представлена схема процесса наложения отраженных от кромки носовых волн на кормовые волны при движении подводного судна вдоль кромки льда.

На фиг. 3 показана схема распределения давлений по корпусу подводного судна при возбуждении волн.

Под ледяным покровом 1 на безопасной глубине погружения H начинают перемещать подводное судно 2 с резонансной скоростью v_р. Если амплитуда возбуждаемых ИГВ 3 оказывается недостаточной для разрушения ледяного покрова, то судну 2 изменяют траекторию и сближают с кромкой ледяных полей 4 на расстояние L. При этом траектория движения судна 5 должна оставаться параллельной кромке 4. Сближение траектории движения судна и кромки ледяных полей приведет к наложению отраженных носовых и кормовых волн. В результате в районе кормы судна будут суммарные ИГВ 6. В зависимости от расстояния L амплитуда этих волн будет либо увеличиваться либо уменьшаться. Процесс наложения носовых и кормовых волн контролируют при помощи датчика гидростатического давления 7, расположенного в кормовой оконечности судна 2. В момент, когда датчик 7 покажет минимальное значение, дальнейшее сближение судна с кромкой 4 прекращают и продолжают движение судна параллельно кромке на найденном таким образом расстоянии L. В этом случае подошва отраженных носовых волн належится на подошву кормовых волн, что приведет к появлению за корпусом судна ИГВ 6 с максимальной суммарной амплитудой. В свою очередь это приведет к возрастанию изгибных напряжений и соответствующему повышению эффективности разрушения льда подводным судном.

Формула изобретения

Способ разрушения ледяного покрова путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн, отличающийся тем, что подводное судно перемещают вдоль кромки более толстого льда на расстоянии от нее, обеспечивающем наложение отраженных от кромки льда носовых волн на кормовые волны с максимальной суммарной амплитудой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3