Способ разрушения ледяного покрова

Изобретение относится к судостроению, в частности к подводным судам, плавающим в ледовых условиях и разрушающим ледяной покров путем гидродинамического на него воздействия при их всплытии в сплошном льду. Способ разрушения ледяного покрова подводным судном заключается в том, что судно останавливают и максимально приближают к нижней поверхности ледяного покрова на безопасное заглубление, а затем вращают вокруг вертикальной оси, совпадающей с вертикальной главной центральной осью инерции судна. Достигается повышение эффективности разрушения ледяного покрова. 2 ил.

 

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, плавающим в ледовых условиях и разрушающим ледяной покров путем гидродинамического на него воздействия при их всплытии в сплошном льду.

Уровень техники известен из решения, предназначенного для разрушения ледяного покрова подводным судном (1. Козин В.М., Онищук А.В. Модельные исследования волнообразования в сплошном ледяном покрове от движения подводного судна // ПМТФ. 1994. №2. С. 78-91), в котором предлагается разрушать ледяной покров подводным судном путем возбуждения изгибно-гравитационных волн (ИГВ) при его движении с резонансной скоростью Vp, т.е. скоростью, при которой амплитуда возбуждаемых ИГВ в сплошном льду максимальна.

Недостатком решения проблемы является невозможность его использования для разрушения льда на ограниченных в разводьях по площади участках относительно тонкого и ровного ледяного покрова, т.к. для возбуждения ИГВ максимальной амплитуды требуется определенные время и протяженность ледяного покрова.

Сущность изобретения заключается в разработке способа увеличения деформации ледяного покрова при его ограниченных площадях, т.е. в разводьях.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении эффективности разрушения относительно тонкого ледяного покрова, формирующегося в разводьях, т.е. на ограниченных по площади участках льда, возникающих в более толстом паковом льду при его подвижках.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные: способ разрушения ледяного покрова подводным судном.

Отличительные: судно останавливают и максимально приближают к нижней поверхности ледяного покрова на безопасное заглубление, а затем вращают вокруг вертикальной оси, совпадающей с вертикальной главной центральной осью инерции судна.

Из работы [1] известно, что для возбуждения подводным судном резонансных ИГВ, способных разрушить ледяной покров, требуется движение судна с резонансной скоростью в течение определенного времени, достаточного для достижения максимальной амплитуды ИГВ. Очевидно, что для выполнения этого условия необходимы соответствующие размеры акватории. В арктических условиях многолетний паковый лед, толщина которого достигает более 5 м, невозможно разрушить даже самыми крупными подводными судами путем возбуждения резонансных ИГВ. Поэтому известный способ [1] может быть реализован в разводьях достаточной протяженности и покрытых льдом гораздо меньшей толщины (разводья возникают в паковых льдах в результате ветро-волновых воздействий, волн цунами, приливно-отливных течений и пр.). Как правило, протяженность этих разводий велика, а время их существования ограничено из-за подвижек льда, что при их возникновении в течение года не позволяет нарости ледовым перемычкам до большой толщины. Поэтому при соответствующей ледовой разведке решение [1] становится работоспособным.

Также известно, что в условиях Арктики и Антарктики, как и в условиях берегового шельфа, из-за тех же ветро-волновых нагрузок происходят подвижки и разворот массивных участков ледяных полей. В результате этого между ними возникают пространства воды, чистые ото льда, где намерзает ледяной покров тонкий по отношению к паковому льду. Такие участки бывают ограниченными по размерам в плане, что и не позволяет эффективно использовать известный способ для разрушения льда, т.к. на ограниченных площадях развить ИГВ максимальной амплитуды невозможно.

Для достижения заявленного технического результата и предлагается способ, который поясняется чертежами и осуществляется следующим образом.

Под ледяным покровом 1 в его разводье на безопасном заглублении H₁ начинают перемещать подводное судно 2 с резонансной скоростью Vp. Если амплитуда возбуждаемых при этом резонансных ИГВ 3 оказывается недостаточной для разрушения льда 1, то судно возвращают к центру разводья 4 (его предварительно определяют с помощью судовых эхолотов) и останавливают. Рубку из обычного, т.е. выступающего из корпуса судна положения 5, перемещают внутрь корпуса (позиция 6 на фиг.1), а вертикальный кормовой руль 7 с его стабилизатором 8 поворачивают до горизонтального положения 9 (см. фиг.2). Затем судно приближают к нижней поверхности ледяного покрова 1 на минимально безопасное расстояние Н₂<Н₁ (см. фиг.1, 2). Это, как известно из [1], повысит эффективность гидродинамического воздействия на лед от движущегося судна, т.е. увеличит деформации ледяного покрова. После этого с помощью подруливающих устройств 10, предварительно установленных на судне, например струйных рулей, установленных в носу и корме судна и ориентированных к диаметральной плоскости судна в противоположные направления с таким расчетом, чтобы при их включении судно начинало вращение вокруг вертикальной оси с угловой скоростью ω, совпадающей с вертикальной главной центральной осью инерции судна 11 (см. фиг.1, 2), место положения которой с учетом присоединенных масс воды предварительно определяют либо расчетом, либо с помощью модельного эксперимента в опытном бассейне. Такое расположение струйных рулей, как это следует из курса гидромеханики, позволит судну сохранить свое неизменное положение в горизонтальной плоскости относительно оси вращения.

В свою очередь известно (RU 2170687 С1, 15.03.2000), что при вращательном движении тела в районе оси вращения возникает область разряжения 12, при достаточной степени которой в ледяном покрове возникнут впадина 13 и соответствующие изгибные напряжения. При достижении судном достаточной угловой скорости вращения вокруг вертикальной оси ω за счет достижения соответствующих центробежных сил 14 область разрежения и изгибные напряжения достигнут предельного значения и ледяной покров 1 разрушится за счет собственного веса 15. После этого судно всплывет в поле битого льда 14 (см. фиг.2).

Способ разрушения ледяного покрова подводным судном, отличающийся тем, что судно останавливают и максимально приближают к нижней поверхности ледяного покрова на безопасное заглубление, а затем вращают вокруг вертикальной оси, совпадающей с вертикальной главной центральной осью инерции судна.