Способ разрушения ледяного покрова

 

Изобретение относится к судостроению, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансными изгибно-гравитационными волнами. Изобретение направлено на повышение эффективности разрушения ледяного покрова. Технический результат достигается за счет увеличения амплитуды изгибно-гравитационных волн посредством понижения давления под подошвой волны за счет дифферентовки судна на корму. 2 ил.

Изобретение относится к судостроению, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансными изгибно-гравитационными волнами (1. Козин В. М. Резонансный метод разрушения ледяного покрова. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук в форме научного доклада. - Владивосток, ИАПУ ДВО РАН, 1993, 44 с).

Известно техническое решение (2. Козин В. М., Онищук А.В. Модельные исследования волнообразования в сплошном ледяном покрове от движения подводного судна/ПМТФ.- Новосибирск: Наука, 1994, N 2, c. 78-81), в котором предлагается разрушать ледяной покров подводным судном путем возбуждения во льду изгибно-гравитационных волн при его движении с резонансной скоростью v_р, т. е. со скоростью, при которой амплитуда возбуждаемых изгибно-гравитационных волн (ИГВ) максимальна.

Недостатком метода является невозможность увеличения амплитуды ИГВ, т.е. его ограниченная ледоразрушающая способность, при заданных параметрах судна и условиях плавания в ледовой обстановке.

Сущность изобретения заключается в разработке способа увеличения амплитуды ИГВ.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении эффективности разрушения льда подводным судном резонансным способом.

Существенные признаки, характеризующие изобретение: oграничительные - ледяной покров разрушается подводным судном путем возбуждения во льду резонансных ИГВ при его движении с резонансной скоростью; oтличительные - после возбуждения резонансных изгибно-гравитационных волн скорость судна снижают, судно дифферентуют на корму и вновь начинают перемещать его с резонансной скоростью в момент достижения первой за кормой судна подошвой волны середины корпуса судна.

Известно (3. Костюков А.А. Сопротивление воды движению судов.- Л.: Судостроение, 1996, 447 с.), что при обтекании тела жидкостью под углом атаки >0 вследствие циркуляционного движения жидкости вокруг него на верхней поверхности тела возникает область пониженного давления, а на нижней - область повышенного давления. При этом соответствующие равнодействующие гидродинамические силы прикладываются примерно посередине хорды профиля, т.е. тела. Таким образом, если движущееся судно имеет дифферент на корму (>0), то на верхней поверхности его корпуса будет возникать разряжение. Если эту область разряжения разместить под подошвой ИГВ, то за счет атмосферного давления прогиб льда (подошва волны) увеличится, т.е. ледоразрушающая способность ИГВ возрастает.

Способ осуществляется следующим образом.

Под ледяным покровом на заданном заглублении начинают перемещать подводное судно со скоростью v_р для возбуждения резонансных ИГВ. Если амплитуда этих волн оказывается недостаточной для разрушения ледяного покрова, то скорость судна снижают и придают ему дифферент на корму (>0). При снижении скорости судна ИГВ начнут его обгонять. В момент, когда первая за кормой судна подошва ИГВ (наиболее глубокая [2]) достигнет середины корпуса (этот момент можно определить при помощи, например, эхолота, установленного в средней части судна), скорость судна вновь увеличивают до резонансной и продолжают его дальнейшее движение с указанной скоростью. За счет дифферента на корму над корпусом судна возникнет область пониженного давления. При указанном маневрировании эта область будет расположена под подошвой волны, что вызовет увеличение прогиба льда. Соответственно возрастет амплитуда ИГВ и их ледоразрушающая способность.

Изобретение поясняется графически, где на фиг. 1 и 2 показана схема реализации предлагаемого решения.

Под ледяным покровом 1 (см. фиг. 1) на заданном заглублении H начинает движение со скоростью v_р подводное судно 2, которое возбуждает резонансные ИГВ-3 максимальной амплитуды A₁. Если амплитуда возбуждаемых волн 3 недостаточна для разрушения льда 1, то скорость судна 2 снижают и дифферентуют его на корму (см. фиг. 2). В момент, когда первая за кормой судна подошва ИГВ-4 достигнет середины корпуса (этот момент определяют при помощи эхолота 5, установленного посередине судна 2), скорость судна увеличивают до v_р и продолжают его дальнейшее движение с указанной скоростью. При дифференте на корму (>0) над корпусом судна возникает область пониженного давления 6. При описанном выше маневрировании эта область будет расположена под подошвой волны 7, что вызовет увеличение амплитуды волны до значения A₂ (A₂ > A₁). Соответственно возрастут изгибные напряжения в ледяном покрове и ледоразрушающая способность ИГВ.

Формула изобретения

Способ разрушения ледяного покрова подводным судном путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн при его движении с резонансной скоростью, отличающийся тем, что после возбуждения резонансных изгибно-гравитационных волн скорость судна снижают, судно дифферентуют на корму и вновь начинают перемещать его с резонансной скоростью в момент достижения первой за кормой судна подошвой волны середины корпуса судна.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2