Способ разрушения ледяного покрова
Владельцы патента RU 2793005:
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Хабаровский федеральный исследовательский центр Дальневосточного отделения Российской академии наук (RU)
Изобретение относится к судоходству в ледовых условиях, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансными изгибно-гравитационными волнами. Предложен способ разрушения льда, при реализации которого под первым за кормой судна гребнем волны размещают и буксируют со скоростью судна тело с положительной плавучестью. В процессе буксировки телу сообщают зигзагообразное движение в горизонтальной плоскости. Технический результат заключается в увеличении толщины разрушаемого ледяного покрова. 1 ил.
Изобретение относится к судоходству в ледовых условиях, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансным методом, т.е. путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн (ИГВ) (1. В.М. Козин. Резонансный метод разрушения ледяного покрова. Изобретения и эксперименты. М.: Академия Естествознания. 2007. 355 с. ISBN 978-5-91327-017-7, см. с.5-9).
Известно (2. В.М. Козин, В.Л. Земляк. Физические основы разрушения ледяного покрова резонансным методом. Комсомольск-на-Амуре: АмГПГУ, ПГУ им. Шолом-Алейхема: 2013, 257 с. ISBN 978-5-85094-519-0 (см. с. 48), что при зигзагообразном движении судна на воздушной подушке по ледяному покрову (при воздействии на лед нагрузки, приложенной ко льду сверху) интенсивность его разрушения возбуждаемыми ИГВ возрастает. Очевидно, что к аналогичному результату приведет и воздействие на лед ИГВ, возбуждаемых от движения нагрузки, приложенной снизу (от ИГВ, возбуждаемых при движении подо льдом тела с положительной плавучестью).
Также известно техническое решение (3. RU 2149795 - принято за прототип), в котором предложен способ разрушения ледяного покрова подводным судном путем возбуждения во льду резонансных ИГВ, т.е. резонансным методом. При его осуществлении одновременно с движением судна под первым гребнем волны, возникающей за кормой судна, размещают и буксируют со скоростью судна тело с положительной плавучестью.
Недостатком решения является ограниченная возможность увеличения амплитуды ИГВ, т.е. его ледоразрушающей способности.
Задача изобретения заключается в разработке способа увеличения амплитуды возбуждаемых ИГВ.
Технический результат заключается в увеличении амплитуды возбуждаемых ИГВ, что увеличит толщину разрушаемого льда.
Существенные признаки, характеризующие изобретение.
Ограничительные: способ разрушения ледяного покрова подводным судном путем возбуждения во льду резонансных ИГВ, при этом под первым за кормой судна гребнем волны размещают и буксируют со скоростью судна тело с положительной плавучестью,
Отличительные: в процессе буксировки телу в горизонтальной плоскости сообщают зигзагообразное движение.
Способ осуществляется следующим образом.
Под ледяным покровом на заданном заглублении начинают перемещать подводное судно с резонансной скоростью. Если амплитуда возбуждаемых при этом ИГВ оказывается недостаточной для разрушения ледяного покрова, то в процессе движения судна под ледяным покровом размещают и буксируют тело с положительной плавучестью (например, эластичную емкость, заполненную воздухом). При помощи буксира его располагают под первым за кормой судна гребнем волны, высота которого максимальна по сравнению с другими гребнями (4. В.М. Козин и др. Экспериментально-теоретические исследования зависимости параметров распространяющихся в плавающей пластине изгибно-гравитационных волн от условий их возбуждения. Новосибирск: Изд-во СО РАН. 2016, 222 с. ISBN 978-5-7962-1504-9). Сила выталкивания воды (архимедова сила), действующая на тело, будет увеличивать высоту гребня, т. е. амплитуду ИГВ, за кормой судна. В зависимости от толщины льда объем тела увеличивают путем подкачки в него сжатого воздуха до тех пор, пока высота гребня не достигнет предельного значения. Если этого окажется не достаточно для разрушения льда, то в процессе буксировки телу, например, при помощи рулевого устройства (на рис. не показан) сообщают боковые смещения, т.е. перемещения в горизонтальной плоскости, что обеспечит ему зигзагообразное движение, например, в виде синусоидальной траектории (на фиг. не показано). Это вызовет дополнительное увеличение амплитуды возбуждаемых ИГВ, т.е. их ледоразрушающей способности [2], и позволит достичь заявленный технический результат.
Изобретение поясняется графически.
Под ледяным покровом 1 на заданном заглублении H начинает движение подводное судно 2 с резонансной скоростью vp. Если амплитуда возбуждаемых при этом ИГВ 3 окажется недостаточной для разрушения льда, то в процессе движения судна под ледяным покровом размещают и буксируют тело с положительной плавучестью 4 (эластичную емкость, заполненную воздухом). При помощи буксира 5 тело 4 располагают под первым за кормой судна гребнем волны. Для этого при помощи эхолотов 6, размещенных по длине судна, определяют профиль волны и соответствующую длину буксира 5. Сила выталкивания F, действующая на тело 4, будет увеличивать высоту гребня, т.е. амплитуду ИГВ, за кормой судна. В зависимости от толщины льда объем тела 4 увеличивают путем подкачки в него сжатого воздуха через шланг, закрепленный на буксире 5 (на фиг. не показан). Если и этого окажется не достаточно для разрушения льда, то в процессе буксировки телу 4, например, при помощи рулевого устройства (на фиг. не показан) сообщают зигзагообразное движение (на фиг. не показано). В результате амплитуда ИГВ 3 возрастет до амплитуды ИГВ 7.
Способ разрушения ледяного покрова подводным судном путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн, при этом под первым за кормой судна гребнем волны размещают и буксируют со скоростью судна тело с положительной плавучестью, отличающийся тем, что в процессе буксировки телу в горизонтальной плоскости сообщают зигзагообразное движение.
