Способ разрушения ледяного покрова
Владельцы патента RU 2730654:
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 (СВП). Способ разрушения ледяного покрова резонансным методом заключается в одновременном перемещении фронтом в одном и том же направлении двух СВП в непосредственной близости друг к другу. Между судами за счет периодического изменения давления в их воздушных подушках (ВП) возбуждают дополнительные стоячие изгибно-гравитационные волны (ИГВ) с их резонансной частотой. После первого прохода суда разворачивают на 180 градусов и повторно перемещают с резонансной скоростью, сохраняя прежний режим движения, по частично разрушенным участкам льда. Возбуждение дополнительной к основной от поступательного движения судов волновой системы увеличит амплитуду суммарных ИГВ и, соответственно, их ледоразрушающую способность.
Изобретение относится к ледотехнике и может быть использовано для выполнения ледокольных работ резонансным методом (1. Козин В.М. Резонансный метод разрушения ледяного покрова. Изобретения и эксперименты. М.: Изд-во «Академия Естествознания». 2007. - 355 с.) с помощью амфибийных СВП.
Известно (2. Козин В.М., Земляк В.Л., Рогожникова Е.Г. и др. Экспериментально-теоретические исследования зависимости параметров распространяющихся в плавающей пластине изгибно-гравитационных волн от условий их возбуждения / Приамурск. гос. ун-т им. Шолом-Алейхема, Амурск. гум. - пед. гос. ун-т, Ин-т машиновед. и металлургии ДВО РАН. - Новосибирск: Изд-во СО РАН. 2016.-222 с.), что при одновременном движении двух СВП фронтом, т.е. расположенных на линии, перпендикулярной курсу их следования, в непосредственной близости друг к другу, ледоразрушающая способность возбуждаемых судами ИГВ за счет их интерференции возрастает.
Недостатком этого решения является не достаточно высокое повышение эффективности, т.е. увеличение толщины разрушаемого ледяного покрова.
Сущность изобретения заключается в повышении эффективности разрушения ледяного покрова резонансным методом за счет увеличения амплитуды возбуждаемых ИГВ.
Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в увеличении толщины разрушаемого льда.
Существенные признаки, характеризующие изобретение.
Ограничительные: способ разрушения ледяного покрова резонансным методом, заключающийся в одновременном перемещении фронтом в одном и том же направлении двух судов на воздушной подушке в непосредственной близости друг к другу.
Отличительные: между судами за счет периодического изменения давления в их воздушных подушках возбуждают стоячие изгибно-гравитационные волны с их резонансной частотой, при этом после первого прохода суда разворачивают на 180 градусов и повторно перемещают с резонансной скоростью, сохраняя прежний режим движения, по частично разрушенным участкам льда.
Известно (3. Хейсин Д.Е. Динамика ледяного покрова. Л.: Гидрометеоиздат.1967. - 216 с.), что от действия периодически изменяющейся вертикальной нагрузки в ледяном покрове возникают ИГВ, резонансная частота которых совпадает с резонансной частотой ИГВ, возбуждаемых при поступательном движении СВП (4. Козин В.М., Скрипачев В.В. Колебания ледяного покрова под действием периодически изменяющейся нагрузки / ПМТФ. Изд.: Наука СО РАН. - 1992. №5, стр. 141-146).
Также известно (4. Козин В.М., Земляк В.Л. Физические основы разрушения ледяного покрова резонансным методом / Комсомольск-на-Амуре: ИМиМ ДВО РАН. 2013, 250 с), что наличие во льду свободной кромки значительно уменьшает его несущую способность, т.к. при ее наличии ледяной покров легче раскачать до предельных амплитуд.
Общеизвестно, что стоячие волны возникают при встречном движении и взаимодействии волн одинаковой амплитуды и частоты.
Изобретение осуществляется следующим образом. Если при движении фронтом в одном и том же направлении двух СВП, одинаковых по массо-габаритным параметрам ( с равными весами и давлением в ВП), т.е. способных возбуждать ИГВ с одинаковыми параметрами, в непосредственной близости друг к другу (минимальное безопасное расстояние между судами регламентируется соответствующей документацией) с резонансной скоростью разрушения льда не произойдет, т.е. их массы окажется не достаточно для возбуждения ИГВ необходимой амплитуды, то давление в ВП судов начинают периодически изменять с частотой резонансных ИГВ [1]. В результате в ледяном покрове возникнут дополнительные (стоячие) ИГВ максимальной амплитуды, которые, накладываясь на основные ИГВ от поступательного движения судов, будут периодически увеличивать амплитуду суммарных ИГВ, т.е. их ледоразрушающую способность, в местах периодического возникновения ИГВ максимальной амплитуды. Таким образом, в сплошном ледяном покрове будут образовываться участки с разрушенным (битым) льдом, ослабляющие прочность ледяного покрова в целом из-за появления во льду свободных кромок. После первого прохода суда разворачивают на 180 градусов и повторно перемещают с резонансной скоростью, сохраняя прежний режим движения, по частично разрушенным участкам льда. Размеры разрушенных областей ледяного покрова увеличатся, что в конечном итоге позволит достичь заявленный технический результат.
Изобретение не нуждается в графическом пояснении.
Способ разрушения ледяного покрова резонансным методом, заключающийся в одновременном перемещении фронтом в одном и том же направлении двух судов на воздушной подушке в непосредственной близости друг к другу, отличающийся тем, что между судами за счет периодического изменения давления в их воздушных подушках возбуждают стоячие изгибно-гравитационные волны с их резонансной частотой, при этом после первого прохода суда разворачивают на 180 градусов и повторно перемещают с резонансной скоростью, сохраняя прежний режим движения, по частично разрушенным участкам льда.
