Способ разрушения ледяного покрова

 

Изобретение относится к судостроению, в частности к подводным судам, плавающим в ледовых условиях и разрушающим ледяной покров резонансным способом при всплытии в сплошном льду. Способ разрушения ледяного покрова заключается в возбуждении во льду резонансных изгибно-гравитационных волн при его движении подо льдом с резонансной скоростью и совершении повторных проходов. Судно перемещают в непосредственной близости от нижней поверхности льда. Скорость его при повторных проходах должна равняться горбовой, т.е. соответствовать максимальному волновому сопротивлению. После очередного прохода оценивают безопасность всплытия путем определения при помощи приборов, например радиолокационных, степени разрушения льда, о которой судят по длине волны, которую измеряют путем замеров расстояний от палубы судна до разрушенного льда. Достигается повышение безопасности всплытия подводных судов. 1 ил.

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

Уровень техники известен из способа разрушения ледяного покрова резонансными изгибно-гравитационными волнами (ИГВ), возбуждаемыми подводным судном (1. В.М. Козин, А.В. Онищук. 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 изгибно-гравитационных волн при его движении с резонансной скоростью Vp, т.е. со скоростью, при которой амплитуда возбуждаемых ИГВ в сплошном льду максимальна.

Известно (2. Каштелян В.И., Позняк И.И., Рывлин А.Я. Сопротивление льда движению судна. - Л.: Судостроение, 1968, - 240 с.), что повторные проходы судна по полю битого льда увеличивают степень его разрушения (уменьшают размеры обломков льда). При этом уменьшается ледовое сопротивление, а максимальные поперечные размеры льдин не превышают 3-5 толщины льда, т.е. битый лед превращается в мелкобитый, который перестает оказывать значительное сопротивление движению судна. Очевидно, что аналогичные процессы, т.е. измельчение обломков льда, будут сопровождать и повторные проходы подводного судна под ледяным покровом, разрушенным резонансными ИГВ от первого прохода.

Также известно (3. Хейсин Д.Е. Динамика ледяного покрова. - Л.: Гидрометеоиздат, 1967, - 272 с.), что ИГВ при разрушении льда трансформируются в гравитационные, т. е. битый лед перестает влиять на скорость и длину волн. При этом длина волн уменьшается, а амплитуда возрастает. Очевидно, что, чем больше степень разрушения льда, тем меньше будет длина волн в битом льду.

В качестве наиболее близкого аналога для составления совокупности существенных признаков выбран патент RU 2154000 С1, заключающийся в способе разрушения ледяного покрова подводным судном путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн при его движении с резонансной скоростью и совершении подо льдом последующих неоднократных проходов с целью увеличения степени разрушения льда в месте предполагаемого всплытия судна.

Недостатком способа является низкая безопасность всплытия подводного судна в разрушенном ИГВ льду после проходов судна подо льдом, т.к. при его осуществлении невозможно определить степень разрушения льда.

Сущность изобретения заключается в разработке способа определения степени разрушения ледяного покрова после ее увеличения путем неоднократных проходов судна подо льдом.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении безопасности всплытия подводного судна в ледовых условиях.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные: способ разрушения ледяного покрова подводным судном, заключающийся в возбуждении во льду резонансных изгибно-гравитационных волн при его движении подо льдом с резонансной скоростью и совершении повторных проходов.

Отличительные: судно перемещают в непосредственной близости от нижней поверхности льда, при этом скорость его при повторных проходах должна равняться горбовой, т.е. соответствовать максимальному волновому сопротивлению, а после очередного прохода оценивают безопасность всплытия путем определения при помощи приборов, например радиолокационных, степени разрушения льда, о которой судят по длине волны, которую измеряют путем замеров расстояний от палубы судна до разрушенного льда.

Способ осуществляется следующим образом.

Под ледяным покровом на безопасном заглублении, т.е. в непосредственной близости от нижней поверхности льда начинает движение подводное судно с резонансной скоростью. Если степень разрушения (размеры обломков) льда от возбужденных резонансных ИГВ окажется недостаточной для безопасного всплытия (размеры льдин будут слишком велики) подводного судна в районе выполнения ледокольных работ, т.е. при всплытии судна крупнобитый лед может повредить элементы конструкции судна, то судно совершает повторные проходы подо льдом в месте предполагаемого всплытия (безопасные размеры льдин определяют путем предварительных соответствующих расчетов прочности судна при его всплытии в битом льду). При этом размеры обломков льда могут быть определены при помощи судовых приборов радиолокации. Скорость судна при повторных проходах должна равняться горбовой, т.е. соответствующей максимальному волновому сопротивлению. Ее значение можно определить при помощи датчиков гидростатического давления, расположенных в верхней части судна в месте наиболее вероятного расположения вершины ИГВ (максимальное значение давления будет соответствовать максимальному сопротивлению судна, т.е. максимальной амплитуде волн в битом льду). Большая кривизна профиля гравитационных волн по сравнению с кривизной ИГВ вызовет в обломках льда большие изгибные напряжения, что приведет к их измельчению, т.е. увеличению степени разрушения льда и уменьшению длины волн. Одновременно с началом повторных проходов судна включают предварительно установленные на верхней палубе по всей длине судна радиолокационные приборы, с помощью которых определяют расстояния от мест установки приборов до нижней поверхности обломков льда, т.е. определяют профиль волны в битом льду над судном и соответственно ее длину. Уменьшение длины волны после каждого прохода будет указывать на то, что после очередного прохода судна степень разрушения льда возросла. Соответствие длины волны размерам обломков льда устанавливается путем предварительных тарировочных проходов судна под полями битого льда различной степени разрушения. Повторные проходы подо льдом в районе выполнения ледокольных работ (месте всплытия) осуществляют до тех пор, пока не будет обеспечена безопасность всплытия, т.е. размеры обломков льда не будут оказывать опасного воздействия на элементы конструкций судна при его всплытии. При этом после каждого прохода определяют степень разрушения льда.

Если после очередного прохода судна не произошло уменьшения длины волны, то это значит, что степень разрушения льда достигла максимального значения (размеры обломков льда стали минимальными). После этого судно прекращает повторные проходы и всплывает в поле мелкобитого льда.

Схема реализации изобретения поясняется чертежом.

Под ледяным покровом 1 начинает движение судно 2. На верхней палубе судна устанавливают радиолокационные приборы 3. По мере измельчения льда 4 от повторных проходов судна 2 и развития волн их длина λ₁ будет уменьшаться и при наибольшей степени разрушения битого льда 4 достигнет своего минимального значения λ₂. После этого судно всплывет в поле мелкобитого льда 5.

Формула изобретения

Способ разрушения ледяного покрова подводным судном, заключающийся в возбуждении во льду резонансных изгибно-гравитационных волн при его движении подо льдом с резонансной скоростью и совершении повторных проходов, отличающийся тем, что судно перемещают в непосредственной близости от нижней поверхности льда, при этом скорость его при повторных проходах должна равняться горбовой, т.е. соответствовать максимальному волновому сопротивлению, а после очередного прохода оценивают безопасность всплытия путем определения при помощи приборов, например, радиолокационных, степени разрушения льда, о которой судят по волне, которую измеряют путем замеров расстояний от палубы судна до разрушенного льда.

РИСУНКИ

Рисунок 1