Способ разрушения ледяного покрова
Владельцы патента RU 2679524:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Приамурский государственный университет имени Шолом-Алейхема" (RU)
Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, плавающим в ледовых условиях и разрушающим ледяной покров резонансным методом при всплытии в сплошном льду. Предложен способ разрушения ледяного покрова подводным судном, который заключается в возбуждении изгибно-гравитационных волн при движении судна подо льдом с резонансной скоростью. Во время движения судна на его верхней поверхности в кормовой оконечности и наиболее вероятном месте формирования вершины изгибно-гравитационной волны периодически создают, а затем устраняют электромагнитную силу, направленную противоположно движению судна, с частотой, равной частоте резонансных изгибно-гравитационных волн, в течение времени, равного половине их периода. Достигается повышение эффективности разрушения ледяного покрова. 1 ил.
Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, плавающим в ледовых условиях и разрушающим ледяной покров резонансным методом при всплытии в сплошном льду. (1. Козин В.М. Резонансный метод разрушения ледяного покрова. Изобретения и эксперименты. - М.: Издательство «Академия Естествознания». 2007. - 355 с. ISBN 978-5-91327-017-7).
Известно техническое решение (2. RU2250854), в котором предложен способ разрушения ледяного покрова подводным судном, заключающийся в возбуждении изгибно-гравитационных волн (ИГВ) при движении судна подо льдом с резонансной скоростью, во время движения судна на его верхней поверхности в кормовой оконечности в наиболее вероятном месте формирования вершины ИГВ создают электромагнитную силу, направленную противоположно движению судна.
Недостатком способа является ограниченность высоты ИГВ, т.е. их ледоразрушающей способности, которая при резонансной скорости судна определяется заглублением и водоизмещением последнего [1].
Задачей заявляемого изобретения является увеличение высоты ИГВ при не меняющихся резонансной скорости и величине заглубления судна.
Технический результат заключается в повышении эффективности разрушения ледяного покрова.
Существенные признаки, характеризующие изобретение.
Ограничительные: ледяной покров разрушается подводным судном путем возбуждения во льду ИГВ при движении судна подо льдом с резонансной скоростью, во время движения судна на его верхней поверхности в кормовой оконечности в наиболее вероятном месте формирования вершины ИГВ создают электромагнитную силу, направленную противоположно движению судна.
Отличительные: электромагнитную силу периодически устраняют с частотой, равной частоте резонансных ИГВ, в течение времени, равного половине их периода.
Известно [1], что зарождение системы ИГВ происходит непосредственно над его источником (подводным судном). Поэтому вносимые в поток возмущения в области генерации ИГВ окажут прямое воздействие на процесс их развития. Поскольку первая вершина прогрессивных ИГВ формируется над корпусом судна [1] (в кормовой оконечности) в определенном месте, то появляется возможность воздействовать на реакцию упругого основания (воды) от деформирования ледяного покрова в пределах длины судна. Очевидно, что это воздействие должно быть направлено на увеличение силы давления воды в районе вершины ИГВ, т.к. ее увеличение в этом месте вызовет увеличение высоты вершины и соответствующий рост изгибных напряжений в ледяной пластине. В свою очередь, это повысит эффективность разрушения льда подводным судном.
Также известно (3. З.В. Богданова. К вопросу о снижении сопротивления трения транспортных судов. Труды ЦНИИМФ. - М.: Транспорт.- 1964, вып. 54, с. 72-88), что путем использования принципов магнитной гидродинамики можно увеличить сопротивление воды движению.
Также известно (4. Козин В.М., Скрипачев В.В. Колебания ледяного покрова под действием периодически изменяющейся нагрузки / ПМТФ -Новосибирск: издательство СО РАН. - 1992. №5), что периодическое приложение к ледяному покрову поперечной нагрузки с частотой равной частоте резонансных ИГВ приводит к значительному увеличению деформаций (амплитуд прогибов) льда по сравнению с ее стационарным приложением.
Способ осуществляется следующим образом.
Под ледяным покровом начинают перемещать подводное судно с резонансной скоростью [1]. Если высота возбуждаемых при этом ИГВ окажется недостаточной для разрушения льда, то во время движения судна включают электромагнит, предварительно установленный на верхней поверхности судна в наиболее вероятном месте формирования вершины ИГВ, т.е. в его кормовой оконечности. Возникающую при этом электромагнитную объемную силу ориентируют в сторону противоположную движению судна, что увеличит сопротивление воды в месте установки электромагнита, т.е. под вершиной ИГВ. В свою очередь, это приведет к повышению давления в этом месте (См. 5. Войткукнский Я.И. Сопротивления движения судов. - Л.: Судостроение. - 1988. -287 с.) и увеличению высоты ИГВ. В результате увеличатся изгибные напряжения в ледяном покрове.
Если и это не приведет к разрушению ледяного покрова, то электромагнитную силу устраняют периодически с частотой равной частоте резонансных ИГВ в течение времени равному половине их периода. В результате периодическое увеличение давления воды под вершиной ИГВ приведет к возбуждению в ледяном покрове дополнительных резонансных ИГВ, в фазе накладывающихся на основные, т.е. возбуждаемые от движения судна, ИГВ. Возникнет благоприятная с точки зрения сущности изобретения интерференция этих волн (увеличение амплитуды суммарных ИГВ), что позволит достичь заявленный технический результат.
Изобретение поясняется чертежом.
Под ледяным покровом 1 начинают перемещать подводное судно 2 с резонансной скоростью Vp. Если высота возбуждаемых ИГВ 3 окажется недостаточной для разрушения льда 1, то периодически включают и отключают электромагнит 4. В результате высота ИГВ 3 возрастет до высоты ИГВ 5, что повысит эффективность разрушения льда 1.
Способ разрушения ледяного покрова подводным судном, заключающийся в возбуждении изгибно-гравитационных волн при движении судна подо льдом с резонансной скоростью, во время движения судна на его верхней поверхности в кормовой оконечности в наиболее вероятном месте формирования вершины изгибно-гравитационной волны создают электромагнитную силу, направленную противоположно движению судна, отличающийся тем, что электромагнитную силу периодически устраняют с частотой, равной частоте резонансных изгибно-гравитационных волн, в течение времени, равного половине их периода.
