Способ разрушения ледяного покрова

Изобретение относится к области ледотехники, в частности к выполнению ледокольных работ судами на воздушной подушке. Предложен способ разрушения ледяного покрова, который заключается в поступательном одновременном перемещении двух одинаковых по техническим характеристикам судов фронтом с резонансной скоростью. Одновременно с поступательным перемещением в выбранном направлении параллельным курсом судам сообщают бортовую качку в противофазе относительно друг друга, но с одинаковой частотой, равной частоте резонансных изгибно-гравитационных волн. Достигается повышение эффективности разрушения ледяного покрова.

 

Изобретение относится к области ледотехники, в частности к выполнению ледокольных работ судами на воздушной подушке (СВП) резонансным методом (1. Козин В.М. Резонансный метод разрушения ледяного покрова. Изобретения и эксперименты. М: Издательство: «Академия Естествознания», 2007. - 355 с.).

Известно, что для обеспечения возможности разрушения ледяного покрова резонансным методом в тех случаях, когда параметры одного судна оказываются не достаточными для разрушения льда заданной толщины, то можно использовать парное движение СВП (2. Козин В.М. и др. Повышение эффективности резонансного метода разрушения ледяного покрова при парном движении судов на воздушной подушке. // ПМТФ. 2017. Т. 58, №2. С. 188-192).

Недостатком способа является его ограниченная ледоразрушающая способность.

Сущность изобретения заключается в повышении интенсивности волнообразования, т.е. увеличения их высоты, за счет создания благоприятной интерференции возбуждаемых в ледяном покрове основных изгибно - гравитационных волн (ИГВ) от поступательного движения судов, и дополнительных ИГВ, одновременно возбуждаемых при их бортовой качке.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в увеличении толщины разрушаемого льда.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные: способ разрушения ледяного покрова двумя судами на воздушной подушке при их движении фронтом с резонансной скоростью.

Отличительные: одновременно с поступательным перемещением в выбранном направлении параллельным курсом судам сообщают бортовую качку в противофазе относительно друг друга, но с одинаковой частотой, равной частоте резонансных изгибно - гравитационных волн, при этом по техническим характеристикам суда должны быть одинаковыми.

Также известно (3.https://www.chem-astu.ru/chair/study/physics-part1/?p=140 - дата обращения 19.04.2019). что стоячие волны возникают в результате интерференции двух гармонических волн одинаковой частоты и амплитуды, распространяющихся во встречных направлениях. При этих условиях наложение волновых систем друг на друга (суперпозиции) приводит к возникновению стоячих волн, максимальная амплитуда которых вдвое больше амплитуды каждой из интерферирующих волн.

Общеизвестно, что при качке корабля вследствие возникновения в воде изменяющихся областей давлений на поверхности воды неизбежно возбуждаются гравитационные волны. Поскольку природа происхождения ИГВ, являющихся комбинацией изгибных волн в пластине и гравитационных волн в воде, одинакова (они возникают благодаря весомости воды и льда, т.е. их силам тяжести), то при качке СВП, находящемся на ледяном покрове, во льду также будут возникать ИГВ.

Способ осуществляется следующим образом.

По ледяному покрову по прямолинейной траектории начинают перемещать с резонансной скоростью [1] два СВП, движущихся фронтом [2] на минимально безопасном расстоянии друг от друга (это расстояние регламентируется соответствующей документацией), при этом по техническим характеристикам суда на воздушной подушке должны быть одинаковыми.

Если разрушения льда не произойдет, то судам сообщают бортовую качку в противофазе относительно друг друга, но с одинаковой частотой, равной частоте резонансных ИГВ (см. 4. Хейсин Д.Е. Динамика ледяного покрова / Л.: Гидрометеоиздат.1967. 216 с.). Это приведет к возбуждению между судами дополнительной системы резонансных ИГВ, распространяющихся во встречных направлениях. Поскольку эти волны будут когерентными и иметь одинаковую амплитуду, то между судами возникнут стоячие волны с их удвоенной амплитудой. Наложение этих дополнительных волн на основные от движения СВП фронтом приведет к периодическому сложению их амплитуд. В результате высота суммарных ИГВ, а значит, и максимальные изгибные напряжения во льду возрастут, что позволит достичь заявленный технический результат.

Изобретение не нуждается в графическом пояснении.

Способ разрушения ледяного покрова двумя судами на воздушной подушке при их движении фронтом с резонансной скоростью, отличающийся тем, что одновременно с поступательным перемещением в выбранном направлении параллельным курсом судам сообщают бортовую качку в противофазе относительно друг друга, но с одинаковой частотой, равной частоте резонансных изгибно-гравитационных волн, при этом по техническим характеристикам суда должны быть одинаковыми.