Способ разрушения ледяного покрова

 

Изобретение относится к судоходству. Способ осуществляют следующим образом: возбуждают во льду 1 резонансные изгибно-гравитационные волны (3) подводным судном 2 при движении с резонансной скоростью. После возбуждения резонансных изгибно-гравитационных волн 3 скорость судна 2 снижают и вновь начинают перемещать его с резонансной скоростью в момент достижения первой за кормой 7 судна подошвы 4 волны места расположения его гребного винта 5, которому периодически с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн уменьшают, а затем увеличивают число оборотов. Изобретение позволяет повысить эффективность воздействия на ледяной покров. 1 ил.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансными изгибно-гравитационными волнами (1. Козин В.М. Резонансный метод разрушения ледяного покрова. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук в форме научного доклада. - Владивосток, ИАПУ ДВО РАН, 1993г., 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: Наука, 1994. 2. С.78-91), в котором предлагается разрушать ледяной покров подводным судном путем возбуждения во льду изгибно-гравитационных волн при его движении с резонансной скоростью v_p, т.е. со скоростью, при которой амплитуда возбуждаемых изгибно-гравитационных волн (ИГВ) максимальна.

Недостатком метода является невозможность увеличения амплитуды ИГВ, т.е. его ограничительная ледоразрушающая способность, при заданных параметрах судна и условиях плавания в ледовой обстановке.

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 изобретения.

Ограничительные: ледяной покров разрушается подводным судном путем возбуждения во льду резонансных ИГВ при его движении с резонансной скоростью.

Отличительные: после возбуждения резонансных изгибно-гравитационных волн скорость судна снижают и вновь начинают перемещать его с резонансной скоростью в момент достижения первой за кормой судна подошвы волны места расположения его гребного винта, которому периодически с частотой резонансных ИГВ уменьшают, а затем увеличивают число оборотов.

Известно (3. Лукашевич А.А., Перник А.Д., Фирсов Г.А. Теория корабля. - 1950. - 447 с. ), что в месте расположения гребного винта, а именно перед ним, в связи с появлением силы засасывания возникает область разрежения. Если эту область расположить под подошвой ИГВ и заставить ее пульсировать, т. е. периодически изменять в ней степень разрежения за счет уменьшения с последующим увеличением числа оборотов гребного винта, то это будет способствовать возрастанию амплитуды ИГВ от движения судна и возбуждению в ледяном покрове дополнительной системы ИГВ от пульсации давления в области разрежения, что увеличит ледоразрушающую способность результирующих ИГВ.

Способ осуществляется следующим образом.

Под ледяным покровом на заданном заглублении начинают перемещать подводное судно со скоростью v_р для возбуждения резонансных ИГВ. Если амплитуда этих волн окажется недостаточной для разрушения ледяного покрова, то скорость судна снижают. При снижении скорости судна ИГВ начнут его обгонять. В момент, когда первая за кормой судна подошва ИГВ (наиболее глубокая [2]) достигнет места расположения гребного винта (этот момент можно определить при помощи, например, эхолота, установленного в кормовой части судна), скорость судна вновь увеличивают до резонансной и продолжают его дальнейшее движение с указанной скоростью. За счет такого расположения гребного винта под подошвой ИГВ возникнет область пониженного давления, что вызовет увеличение прогиба льда. Затем число оборотов гребного винта периодически с частотой резонансных ИГВ уменьшают, а затем увеличивают до значений выше средних, при которых обеспечивается резонансная скорость судна. Такое изменение числа оборотов гребного винта приведет к возникновению подо льдом области пониженного давления, пульсирующего с частотой резонансных ИГВ. В результате в ледяном покрове возникнет система дополнительных резонансных ИГВ. Поскольку источник этих волн находится под подошвой ИГВ, то основные и дополнительные ИГВ будут взаимодействовать без сдвига по фазе. Таким образом, в ледяном покрове будет периодически происходить суммирование амплитуд этих волн, что повысит ледоразрушающую способность результирующих ИГВ.

Схема реализации изобретения поясняется чертежом.

Под ледяным покровом 1 на заданном заглублении Н начинает движение со скоростью v_p подводное судно 2, которое возбуждает резонансные ИГВ-3 максимальной амплитуды А₁. Если амплитуда возбуждаемых волн 3 недостаточна для разрушения льда 1, то скорость судна 2 снижают и вновь увеличивают до резонансной в момент, когда первая за кормой судна подошва ИГВ-4 достигнет места расположения гребного винта 5 (этот момент определяют при помощи эхолота 6, установленного в корме судна 7). Этот момент показан на чертеже позицией 7. За счет такого расположения гребного винта 5 под подошвой ИГВ 4 в корме судна 7 возникает область пониженного давления 8, что вызовет увеличение амплитуды волны до значения А₂(A₂>A₁). Затем число оборотов гребного винта 5 периодически с частотой резонансных ИГВ уменьшают, а затем увеличивают, сохраняя при этом среднюю скорость судна равной резонансной _р. Такое изменение числа оборотов гребного винта 5 приведет к пульсации давления в области 8 и возбуждению системы дополнительных ИГВ, сложение которых с ИГВ амплитудой А₂ вызовет дополнительное увеличение амплитуды до А₃>А₂. Соответственно, возрастут изгибные напряжения в ледяном покрове и ледоразрушающая способность ИГВ.

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 скорость судна снижают и вновь начинают перемещать его с резонансной скоростью в момент достижения первой за кормой судна подошвы волны места расположения его гребного винта, которому периодически с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн уменьшают, а затем увеличивают число оборотов.

РИСУНКИ

Рисунок 1