Способ разрушения ледяного покрова

 

Изобретение относится к ледокольным работам. Сущность изобретения: подводным судном (2) возбуждают во льду (1) резонансные изгибно-гравитационные волны (3) при его движении с резонансной скоростью. После возбуждения резонансных изгибно-гравитационных волн судно останавливают и сообщают ему вертикальные колебания с частотой возбужденных изгибно-гравитационных волн в фазе с колебаниями ледяного покрова. Изобретение позволяет увеличить толщину разрушаемого льда. 1 ил.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, плавающим в ледовых условиях и разрушающим ледяной покров резонансными изгибно-гравитационными волнами (ИГВ).

Уровень техники известен из способа разрушения ледяного покрова резонансными ИГВ, возбуждаемыми подводным судном (1. Козин В.М., Онищук А.В. "Модельные исследования волнообразования в сплошном ледяном покрове от движения подводного судна". - ПМТФ, Новосибирск. - Изд-во ВО "Наука". 1994. - 2. с. 78-91), в котором предлагается разрушать ледяной покров подводным судном путем возбуждения изгибно-гравитационных волн при его движении с резонансной скоростью v_p, т. е. со скоростью, при которой амплитуда возбуждаемых ИГВ максимальна.

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 изобретения.

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

Отличительные: после возбуждения резонансных ИГВ судно останавливают и сообщают ему вертикальные колебания с частотой возбужденных ИГВ в фазе с колебаниями ледяного покрова.

Известно (2. Войткунский Я. И. Сопротивление движению судов. Л.: Судостроение. - 1998. - 288 с. ), что при обтекании судна потоком воды со стороны набегающего потока возникает область повышенного давления, а за судном - область пониженного давления. Используя эту закономерность, можно благодаря соответствующему маневрированию судна создавать область повышенного давления под вершиной ИГВ и область пониженного давления - под подошвой ИГВ. Для этого необходимо после возбуждения в ледяном покрове резонансных ИГВ, которые по инерции и вследствие малости вязкостных сил в воде будут некоторое время сохранять свои параметры, остановить судно. Затем под колебающимся ледяным покровом создают знакопеременную область избыточного давления за счет сообщения судну вертикальных колебаний с частотой возбужденных ИГВ в фазе с колебаниями ледяного покрова. В этом случае в момент прохождения над судном вершины ИГВ оно должно перемещаться вверх, а при прохождении подошвы ИГВ - вниз. При этом, как известно из [2], в первом случае над судном будет возникать область повышенного давления, а во втором - область пониженного давления. Таким образом, к повышенному давлению под вершиной ИГВ добавится повышенное давление, возникающее от движения судна вверх, а пониженное давление под подошвой ИГВ еще больше понизится при движении судна вниз. В результате произойдет увеличение амплитуды ИГВ.

Способ осуществляется следующим образом.

Под ледяным покровом на заданном заглублении начинают перемещать подводное судно со скоростью v_p для возбуждения резонансных ИГВ. Если амплитуда этих волн оказывается недостаточной для разрушения ледяного покрова, то судно, например, за счет реверса гребных винтов резко останавливают. При этом ИГВ по инерции продолжат свое движение и начнут обгонять остановившееся судно. В момент (определяемый при помощи судовых эхолотов), когда первая за кормой судна подошва ИГВ окажется над ним, судно перемещают (погружают) вниз, а при прохождении над ним вершины ИГВ - вверх за счет, например, заполнения и последующего осушения цистерн быстрого погружения, т.е. сообщают судну вертикальные колебания с частотой возбужденных ИГВ в фазе с колебаниями ледяного покрова. Это приведет к появлению подо льдом знакопеременной области избыточного давления, которая будет накладываться на поле давлений подо льдом от возбужденных ИГВ таким образом, что будет происходить их суммирование. В результате амплитуда ИГВ возрастет, что увеличит эффективность разрушения льда подводным судном.

На чертеже показана схема реализации изобретения.

Под ледяным покровом 1 на заданном заглублении H начинает движение подводное судно 2 со скоростью v_p, которое возбуждает систему резонансных ИГВ-3. Если амплитуда этих волн окажется недостаточной для разрушения ледяного покрова, то судно останавливают. В момент (определяемый при помощи эхолотов 4), когда первая за кормой судна подошва ИГВ 5 окажется над судном (позиция 6), судно перемещают вниз, а при прохождении над ним вершины ИГВ (позиция 7) - вверх, т.е. сообщают судну вертикальные колебания с частотой ИГВ. В результате амплитуда ИГВ 8 возрастет.

Формула изобретения

Способ разрушения ледяного покрова подводным судном путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн при его движении с резонансной скоростью, отличающийся тем, что после возбуждения резонансных изгибно-гравитационных волн судно останавливают и сообщают ему вертикальные колебания с частотой возбужденных изгибно-гравитационных волн в фазе с колебаниями ледяного покрова.

РИСУНКИ

Рисунок 1