Способ разрушения ледяного покрова

 

Изобретение относится к ледокольным работам. Сущность изобретения: подводное судно (2), сдифферентованное на нос, начинают перемещать подо льдом (1) на безопасной глубине с резонансной скоростью, возбуждая изгибно-гравитационные волны (3), при этом во время движения судна (2) дополнительно повышают давление под первым (5) за кормой судна гребнем волны посредством направления под гребень масс (4) воды, отбрасываемых гребным винтом (6) судна. Данные операции способа приводят к возбуждению дополнительных ИГВ (7), интерференция которых с основными ИГВ (3) увеличит амплитуду результирующих ИГВ (8). Массы (4) воды отбрасывают гребным винтом (6) периодически с частотой, равной частоте резонансных изгибно-гравитационных волн, для этого винт (6) периодически включают/отключают. Изобретение направлено на повышение эффективности разрушения льда. 1 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 ДВО РАН, 1993 г., 44 с.).

Известно техническое решение (2. Козин В.М. Способ разрушения ледяного покрова. Патент RU 2149704 С1 от 16.06.1999 г.), в котором предлагается разрушить 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, и повышения давления под первым за кормой судна гребнем волны посредством направления под гребень масс воды, отбрасываемых гребным винтом судна.

Недостатком способа является невозможность увеличения амплитуды ИГВ, т. е. их ледоразрушающей способности, при осуществлении вышеописанного способа.

Сущность изобретения заключается в разработке способа увеличения амплитуды ИГВ, возбуждаемых при поступательном движении подводного судна.

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 при его движении и повышения давления под первым за кормой судна гребнем волны посредством направления под гребень масс воды, отбрасываемых гребным винтом судна.

Отличительные: массы воды отбрасывают гребным винтом периодически с частотой, равной частоте резонансных ИГВ.

Известно (3. Хейсин Д.Е. Динамика ледяного покрова. Л.: Гидрометеоиздат. - 1967. - 273 с.), что периодическое приложение неизменной по модулю нагрузки с частотой, равной частоте резонансных ИГВ, вызывает существенный рост деформаций ледяного покрова по сравнению с ее статическим приложением. В способе-прототипе дополнительная нагрузка на лед от повышения давления за счет направления под гребень ИГВ масс воды, отбрасываемых гребным винтом, носит статический характер. Для этого судно дефферентуют на нос. Струя воды, отбрасываемая гребным винтом, ударяясь о нижнюю поверхность льда, потеряет свою скорость. При этом ее кинетическая энергия частично превратится в потенциальную энергию повышенного давления. Увеличение давления под гребнем волны вызовет рост ее высоты, т.е. амплитуда ИГВ за кормой судна возрастет. В свою очередь это приведет к росту изгибных напряжений и повышению эффективности разрушения льда подводным судном резонансным способом. Если эту нагрузку заставить пульсировать с резонансной частотой [3], то это приведет к возбуждению дополнительных резонансных ИГВ, амплитуда которых превысит деформации льда от статического приложения той же нагрузки [3]. Таким образом, периодическое приложение повышенного давления под первым за кормой судна гребнем волны (имеющим наибольшую высоту [1]) с частотой, равной частоте резонансных ИГВ, возбудит в ледяном покрове систему дополнительных резонансных ИГВ. Наложение основных резонансных ИГВ (от движения подводного судна с дифферентом на нос и резонансной скоростью) на дополнительные резонансные ИГВ (от периодического отбрасывания масс воды гребным винтом) вызовет периодическое возрастание амплитуды суммарных ИГВ, т.е. их ледоразрушающей способности и соответствующей эффективности разрушения льда.

Способ осуществляется следующим образом.

Под ледяным покровом на заданном заглублении начинает движение сдифференцированное на нос подводное судно с резонансной скоростью. Если амплитуда возбуждаемых при этом ИГВ оказывается недостаточной для разрушения ледяного покрова, то массы воды, направляемые под первый за кормой судна гребень ИГВ, начинают отбрасывать периодически за счет включения и отключения гребного винта судна с частотой, равной частоте резонансных ИГВ, сохраняя при этом резонансную скорость судна. Это приводит к возбуждению дополнительных резонансных ИГВ, интерференция которых с основными резонансными ИГВ периодически увеличивает амплитуду результирующих ИГВ, повышающих эффективность разрушения льда.

Реализация изобретения поясняется чертежом.

Под ледяным покровом 1 начинает движение подводное судно 2 с резонансной скоростью v_p и сдифферентованное на нос. Если амплитуда возбуждаемых при таком движении судна ИГВ 3 окажется недостаточной для разрушения ледяного покрова 1, то массы воды 4, направляемые под первый за кормой гребень волны 5, начинают отбрасывать периодически за счет включения и отключения гребного винта 6 с частотой резонансных ИГВ, сохраняя при этом поступательную скорость судна v_p. Это приводит к возбуждению дополнительных ИГВ 7, интерференция которых с основными ИГВ 3 увеличит амплитуду результирующих ИГВ 8.

Формула изобретения

Способ разрушения ледяного покрова подводным судном путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн при его движении и повышения давления под первым за кормой судна гребнем волны посредством направления под гребень масс воды, отбрасываемых гребным винтом судна, отличающийся тем, что массы воды отбрасывают гребным винтом периодически с частотой, равной частоте резонансных изгибно-гравитационных волн.

РИСУНКИ

Рисунок 1