Способ разрушения ледяного покрова на мелководье
Владельцы патента RU 2725458:
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Институт машиноведения и металлургии Дальневосточного отделения Российской академии наук" (RU)
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Приамурский государственный университет имени Шолом-Алейхема" (RU)
Изобретение относится к ледотехнике, в частности к выполнению ледокольных работ судами на воздушной подушке. Предложен способ разрушения ледяного покрова на мелководье, который заключается в одновременном перемещении в одном и том же направлении двух судов на воздушной подушке вдоль кромки льда в непосредственной близости друг к другу и к кромке льда. Первое судно перемещают по сплошному льду с резонансной скоростью, а второе - по свободной воде с критической скоростью позади первого. Расстояние между ними должно обеспечивать наложение максимального по высоте гребня гравитационной волны от второго судна на первую, т.е. самую глубокую, подошву изгибно-гравитационной волны от первого судна, что увеличит ее глубину за счет веса влившейся на лед воды. Повышается эффективность разрушения ледяного покрова резонансным методом. 2 ил.
Изобретение относится к ледотехнике и может быть использовано для выполнения ледокольных работ с помощью амфибийных судов на воздушной подушке (СВП).
Известен способ (1. RU 2457975 С1, 10.08.2012) разрушения ледяного покрова на мелководье, заключающийся в перемещении двух СВП вдоль кромки льда. при этом первое судно перемещают по свободной воде, а второе - по сплошному льду позади первого на расстоянии от него, равном четверти длины резонансной изгибно-гравитационной волны (ИГВ).
Недостатком этого способа является его недостаточная ледоразрушающая способность.
Сущность изобретения заключается в создании вертикальной нагрузки на лед в районе первой за кормой судна подошвы ИГВ, т.е. в месте возникновения максимальных изгибных напряжений.
Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в увеличении толщины разрушаемого льда.
Существенные признаки, характеризующие изобретение.
Ограничительные: способ разрушения ледяного покрова на мелководье, заключающийся в одновременном перемещении в одном и том же направлении на расстоянии друг от друга двух судов на воздушной подушке вдоль кромки льда в непосредственной близости друг к другу и к кромке льда.
Отличительные: первое судно перемещают по сплошному льду с резонансной скоростью, а второе по - свободной воде с критической скоростью позади первого, при этом расстояние между ними в направлении движения должно обеспечивать наложение максимального по высоте гребня гравитационной волны от второго судна на первую подошву изгибно-гравитационной волны от первого судна.
Известно (2. Козин В.М., Земляк В.Л. Физические основы разрушения ледяного покрова резонансным методом - Комсомольск-на-Амуре: ИМиМ ДВО РАН. 2013, 250 с.), что процесс разрушения ледяного покрова СВП резонансным методом начинается под судном, а окончательная фаза наступает за кормой, т.е. в месте формирования первой, т.е. самой глубокой подошвы ИГВ.
Известно (3. Павленко Г.Е. Сопротивление воды движению судов. М.: Морской транспорт, 1956, - 508 с.), что на мелководье при критической скорости судна υк, равной (q - ускорение силы тяжести, Н - глубина водоема), расходящиеся и поперечные волны совмещаются, образуя одну ярко выраженную поперечную волну максимальной амплитуды и движущуюся впереди судна.
Также известно (3. Хейсин Д.Е. Динамика ледяного покрова. Л.: Гидрометеоиздат.1967. - 216 с.), что на мелководье скорость резонансных ИГВ υp в ледяном покрове также равна . Таким образом, в условиях мелкой воды, т.е. в речных условиях, резонансная и критическая скорости равны друг другу.
Изобретение осуществляется следующим образом. Если при движении одного СВП с резонансной скоростью по кромке ледяного покрова разрушения льда не происходит, т.е. его массы оказывается не достаточно для возбуждения ИГВ необходимой амплитуды, то на ледяной покров выводят второе СВП. Первое СВП перемещают по кромке ледяного покрова и вблизи нее с резонансной скоростью, а второе по свободной воде - с критической, т.е. равной резонансной, скоростью параллельным курсом. Расстояние между ними в направлении движения судов должно обеспечивать наложение максимального по высоте гребня гравитационной волны от второго судна на первую т.е. самую глубокую, подошву ИГВ от первого судна. Это расстояние определяется визуально в процессе выполнения ледокольных работ или предварительно на основе модельного эксперимента в опытовом бассейне ввиду сложности возникающих и взаимодействующих волновых колебаний. При таком взаимном расположении судов гребень гравитационной волны будет накладываться на подошву ИГВ, что будет приводить к заливанию водой подошвы ИГВ за первым судном. От веса влившейся воды вертикальная нагрузка на ледяной покров возрастет, что увеличит ледоразрушающую способность ИГВ, т.е. позволит достичь заявленный технический результат.
Изобретение поясняется графически, где: на фиг. 1 показан вид на расположение СВП сверху; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1.
По ледяному покрову 1 вдоль его кромки 2 перемещают первое СВП 3 с резонансной скоростью vp. Позади него по свободной воде 4 перемещают второе СВП 5 с критической скоростью vк (фиг.1). Расстояние L между судами должно обеспечивать наложение гребня гравитационной волны 6 на подошву ИГВ 7 (фиг. 1, 2).
Способ разрушения ледяного покрова на мелководье, заключающийся в одновременном перемещении в одном и том же направлении на расстоянии друг от друга двух судов на воздушной подушке вдоль кромки льда в непосредственной близости друг к другу и к кромке льда, отличающийся тем, что первое судно перемещают по сплошному льду с резонансной скоростью, а второе по свободной воде с критической скоростью позади первого, при этом расстояние между ними в направлении движения должно обеспечивать наложение максимального по высоте гребня гравитационной волны от второго судна на первую подошву изгибно-гравитационной волны от первого судна.
