Способ разрушения ледяного покрова
Изобретение относится к судостроению, а именно к способам разрушения ледяного покрова. Способ разрушения ледяного покрова заключается в торможении подводного судна, двигающегося вблизи кромки толстого льда с резонансной скоростью. При этом ударная волна и отраженная ударная волна совместно накладываются на изгибно-гравитационные волны с максимальной суммарной амплитудой. Технический результат заключается в повышении эффективности разрушения ледяного покрова. 2 ил.
Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, плавающим во льдах и разрушающим ледяной покров резонансным способом.
Уровень техники известен из способа разрушения ледяного покрова, при котором подводное судно перемещают под ледяным покровом с резонансной скоростью, соответствующей максимальной амплитуде изгибно-гравитационных волн (ИГВ) (1. Патент РФ N 2144481, кл. В 63 В 35/08, 1999 г.).
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 изобретение.
Ограничительные: ледяной покров разрушается подводным судном путем возбуждения во льду резонансных ИГВ, и под ледяным покровом создают гидравлический удар по льду снизу посредством торможения подводного судна.
Отличительные: подводное судно затормаживают возле кромки более толстого льда для наложения отраженной ударной волны на отраженные волны и ИГВ с максимальной суммарной амплитудой.
Известно (см. 2. Богородский В.В., Гаврило В.П. Лед. - Л.: Гидрометеоиздат, 1980, 384 с.), что в натурных условиях в ледяном покрове всегда существуют разводья, т.е. ледяной покров представляет собой совокупность смерзшихся по кромкам ледяных полей конечной протяженности и различной толщины, при этом ледяные поля малой толщины граничат с более толстыми. Соответственно, если ледяное поле малой толщины граничит с более толстым льдом, то на границе ледяных полей за счет различия в толщинах образуется уступ, от которого может отражаться волна.
Известно (см. 3. Войткунский Я.И. Сопротивление воды движению судов. - Л.: Судостроение, 1988, 288 с.), что при движении тела в жидкости за ним вследствие вязкостных свойств жидкости и из-за отрыва пограничного слоя образуется попутный поток, т.е. струя поступательно движущейся за телом жидкости. Скорость в этом потоке в районе кормовой оконечности тела примерно равна скорости тела.
Если тело, т.е. подводное судно, резко затормозить, то попутный поток, продолжая свое поступательное движение по инерции, встретит на своем пути препятствие в виде остановившегося судна. Это приведет к скачкообразному уменьшению скорости попутного потока и, как известно из гидравлики (см. 4. Башта Т.М. и др. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. - М.: Машиностроение. - 1982, 424 с.), - к гидроудару, т.е. резкому повышению давления в районе кормы судна, и формированию ударной волны, направленной, в частности, и в сторону ледяного покрова.
Создание гидроудара под ледяным покровом возле кромки более толстого льда приведет к отражению ударной волны от комки толстого льда и ее наложению на деформации льда, вызванные торможением судна. Таким образом, эффективность гидроудара по ледяному покрову в разводье возле кромки более толстого льда возрастет.
Наложение ударной волны и отраженной ударной волны на ИГВ приведет к увеличению деформаций льда. В результате такого комбинированного воздействия на ледяной покров ледоразрушающая способность судна возрастет.
Способ осуществляется следующим образом. Под ледяным покровом на заданном заглублении начинают перемещать подводное судно с резонансной скоростью для возбуждения ИГВ наибольшей амплитуды. Если амплитуда этих волн окажется недостаточной для разрушения ледяного покрова, то судно находит разводье и продолжает движение вдоль кромки более толстого льда. В том случае, когда разрушение льда не достигается, подводное судно затормаживают, что приводит к формированию в жидкости ударной волны от торможения судна и отраженной ударной волны от кромки более толстого льда. За счет суммирования амплитуд изгибно-гравитационной, ударной и отраженной ударной волн деформации ледяного покрова увеличатся, что приведет к его разрушению.
Изобретение поясняется графически, где на фиг.1 показана схема воздействия волн на ледяной покров при торможении подводного судна вблизи кромки более толстого льда.
На фиг.2 представлена схема процесса наложения ИГВ, ударной и отраженной ударной волн при торможении подводного судна возле кромки более толстого льда.
Под ледяным покровом 1 на заданном заглублении Н начинают перемещать подводное судно 2 с резонансной скоростью vp. За корпусом судна формируется попутный поток 3. Если амплитуда возбуждаемых ИГВ 4 окажется недостаточной для разрушения льда, то подводное судно продолжает свое движение вдоль кромки более толстого льда 7. Если разрушение льда не происходит, то судно затормаживают, что приводит к формированию ударной волны 5. При отражении ударной волны 5 от кромки льда 7 возникает отраженная волна 6. Наложение ударной волны 5 и отраженной ударной волны 6 на ИГВ 4 приведет к росту ее амплитуды, вследствие чего ее ледоразрушающая способность увеличится, что приведет к разрушению ледяного покрова и повышению эффективности разрушения льда подводным судном.
Способ разрушения ледяного покрова путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн и создания под покровом гидравлического удара по льду снизу посредством торможения подводного судна, отличающийся тем, что подводное судно затормаживают возле кромки более толстого льда для наложения ударной волны и отраженной ударной волны на изгибно-гравитационные волны с максимальной суммарной амплитудой.
