Способ разрушения ледяного покрова

Изобретение относится к ледотехнике, в частности, к выполнению ледокольных работ судами на воздушной подушке. Во время морского отлива судно на воздушной подушке движется с резонансной скоростью вдоль береговой линии на расстоянии от кромки примерзшего к берегу льда и возбуждает во льду резонансные изгибно-гравитационные волны, при этом судну сообщают поперечные периодические перемещения с амплитудой, не превышающей половину длины волны статического прогиба льда, и частотой, равной частоте резонансных изгибно-гравитационных волн. Технический результат заключается в повышении эффективности разрушения ледяного покрова. 2 ил.

 

Изобретение относится к области ледотехники и может быть использовано, и частности, для выполнения ледокольных работ суднами на воздушной подушке (СВП), разрушающими ледяной покров резонансным методом (1. Козин В.М. Резонансный метод разрушения ледяного покрова. Изобретения и эксперименты. М.: Издательство «Академия Естествознания», 2007. - 355 с.).

Известно техническое решение (2. RU 2211169С2, 05.10.2000), в котором предлагается разрушать ледяной покров во время морского прилива СВП, перемещая его сначала вдоль береговой линии на расстоянии от кромки примерзшего льда, равном полудлине волны статического прогиба ледяного покрова, затем с резонансной скоростью вдоль свободной кромки.

Недостатком способа является ограниченная ледоразрушающая способность.

Изобретение направлено на повышение ее эффективности.

Поставленная техническая задача решается путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн (ИГВ) при движении СВП с резонансной скоростью вблизи вдоль береговой линии во время морского отлива на расстоянии от кромки льда, примерзшего к берегу, равном полудлине волны статического прогиба ледяного покрова, при этом судну сообщают поперечные перемещения с амплитудой, не превышающей половину длины волны статического прогиба, и с частотой, равной частоте резонансных ИГВ. Поперечные перемещения, т.е. движение бортом к берегу и от него, и сопутствующий крен приведут к возбуждению дополнительной системы резонансных ИГВ. Эти волны при приближении к берегу, т.е. при выходе на ярко выраженное мелководье, будут трансформироваться: длина волны будет уменьшаться, а высота волны - увеличиваться. В результате наложение этой волновой системы на систему ИГВ от поступательного движения СВП вдоль береговой линии приведет к увеличению высоты суммарных ИГВ, что увеличит их ледоразрушающую способность. Периодические перемещения судна с амплитудой, не превышающей половину длины волны статического прогиба, т.е. в пределах чаши волны статического прогиба ледяного покрова от веса СВП, будут способствовать генерации более интенсивных дополнительных ИГВ, так как смещение от подошвы к вершине волны будет сопровождаться появлением у судна знакопеременного максимального крена. Как известно (3. Бенуа Ю.Ю. и др. Основы теории судов на воздушной подушке. - Л.: Судостроение, 1970. - 456 с.), что появление у судна дифферента приводит к увеличению его волнового сопротивления, т.е. увеличению амплитуды возбуждаемых волн. Очевидно, что аналогичные явления будут происходить и при наличии у судна крена при его движении лагом, т.е. бортом. Таким образом вышеописанное маневрирование СВП повысит его ледоразрушающую способность.

Сущность изобретения заключается в увеличении высоты суммарных изгибно-гравитационных волн.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные: способ разрушения ледяного покрова судном на воздушной подушке путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн при его движении с резонансной скоростью вблизи вдоль береговой линии во время морского отлива на расстоянии от кромки примерзшего к берегу моря, равном полудлине волны статического прогиба ледяного покрова.

Отличительные: одновременно с поступательным движением судну сообщают поперечные периодические перемещения с амплитудой, не превышающей половину длины волны статического прогиба льда, и частотой, равной частоте резонансных ИГВ.

Изобретение осуществляется следующим образом.

По ледяному покрову при отливе вдоль береговой линии на расстоянии от кромки льда, примерзшего к берегу, равном полудлине волны статического прогиба льда

$${\lambda }_{ст}=2{\pi }^4\sqrt{\frac{D}{\rho g}}$$

(где D - цилиндрическая жесткость ледяной пластины, ρ - плотность воды, g - ускорение силы тяжести) (4. Хейсин Д.Е. Динамика ледяного покрова. - Л.: Гидрометеоиздат, 1967), начинают перемещать СВП с резонансной скоростью. Если разрушения льда не произойдет, то одновременно с поступательным движением судну сообщают поперечные периодические перемещения с амплитудой, не превышающей половину длины волны статического прогиба льда, и частотой, равной частоте резонансных ИГВ

$${\omega }_p=\frac{1}{\pi \sqrt{2}}{\left[\frac{{\rho }_{в}{g}^5}{D}\right]}^{1/8}\left[4\right]$$ .

Это приведет к возбуждению дополнительной системы резонансных ИГВ, что повысит ледоразрушающую способность СВП.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана схема деформирования ледяного покрова при поступательном движении СВП, а на фиг.2 - при поступательном и поперечном перемещениях судна.

По ледяному покрову 1 перемещают СВП 2 на расстоянии от кромки льда 3, равном половине длины волны статического прогиба льда 4, сообщая ему одновременно поперечные периодические перемещения ±S (фиг.1), что вызовет появление у судна знакопеременного максимального крена ±Θ_max (фиг.2), что приведет к соответствующему увеличению толщины разрушаемого льда 1.

Способ разрушения ледяного покрова судном на воздушной подушке путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн при его движении с резонансной скоростью вблизи вдоль береговой линии во время морского отлива на расстоянии от кромки примерзшего к берегу моря, равном полудлине волны статического прогиба ледяного покрова, отличающийся тем, что одновременно с поступательным движением судну сообщают поперечные периодические перемещения с амплитудой, не превышающей половину длины волны статического прогиба льда, и частотой, равной частоте резонансных изгибно-гравитационных волн.