Способ разрушения ледяного покрова

 

Изобретение относится к судостроению в частности к судам, разрушающим ледяной покров на мелководных участках. Судно перемещают в направлении ледяного покрова перпендикулярно его кромке со скоростью, соответствующей максимальному волновому сопротивлению. Для увеличения амплитуды поперечных волн носового сектора по бортам судна симметрично устанавливают пластины на расстоянии друг от друга, равном длине гравитационных волн, и не выше высоты волн. Первая пара пластин устанавливается в месте первого гребня носовой волны. Количество пар пластин равно числу длин волн, укладывающихся по длине судна. Пластины крепятся на вертикальных осях с возможностью поворота на определенный угол и перемещения вдоль бортов судна. Перед мелководным участком, не вступая в контакт со сплошным льдом, судно разворачивают на 180° и перемещают его в этом направлении. Изобретение направлено на повышение эффективности разрушения льда. 2 ил.

Изобретение относится к ледотехнике, в частности может использоваться для разрушения ледяного покрова.

Известен способ разрушения ледяного покрова, заключающийся в воздействии на сплошной ледяной покров гравитационными волнами от идущего вдоль кромки ледяного покрова судна, причем судно дополнительно подвергают искусственной качке. Ледяной покров разрушается путем взаимодействия основной и дополнительной корабельных систем волн ([1] - RU 2081025 C1, 10.06.1997).

Однако данный способ является малоэффективным для разрушения ледяного покрова.

Сущность изобретения заключается в увеличении амплитуды гравитационных волн, возбуждаемых при движении судна.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении эффективности разрушения ледяного покрова.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные: ледяной покров разрушают возбуждаемыми движущимся судном волнами.

Отличительные: судно перемещают в направлении ледяного покрова перпендикулярно его кромке со скоростью, соответствующей максимальному волновому сопротивлению, при этом для увеличения амплитуды поперечных волн носового сектора по бортам судна симметрично устанавливают пластины на расстоянии друг от друга, равном длине возбуждаемых гравитационных волн и имеющих протяженность по вертикали не менее высоты возбуждаемых волн, причем первая пара пластин устанавливается в месте первого гребня носовой волны, а количество пар пластин равно числу длин волн, укладывающихся по длине судна, при этом пластины крепятся на вертикальных осях с возможностью поворота на определенный угол и перемещения вдоль бортов судна; перед указанным мелководным участком, не вступая в контакт со сплошным льдом, судно разворачивают на 180^o и перемещают его в этом направлении.

Известно ([2] - Войткунский Я.И. Сопротивление движению судов. - Л.: Судостроение, 1988, 288 с.), что при движении судна на поверхности воды развивается система корабельных волн, состоящая из носового и кормового секторов. В свою очередь каждый сектор включает в себя поперечные и расходящиеся волны, скорость и длина которых, а также положение первого и последующих гребней зависят от скорости судна.

Поскольку сектор кормовых волн формируется за кормой судна, а расходящиеся волны носового сектора также после возникновения не взаимодействуют с корпусом судна, то изменять величину волнового сопротивления, а значит и интенсивность волнообразования, можно только за счет изменения параметров поперечных волн носового сектора. В связи с этим повысить эффективность разрушения ледяного покрова можно за счет увеличения амплитуды поперечных носовых волн, которые, возникнув в носовой оконечности, движутся вместе с судном, омывая его борта. Таким образом, если по бортам судна в местах расположения гребней поперечных волн установить пластины, которые можно поворачивать на вертикальных осях на определенный угол, т.е. ухудшить обтекаемость корпуса судна, то можно увеличить амплитуду поперечных гравитационных волн.

Способ осуществляется следующим образом. Перед началом ледокольных работ в зависимости от глубины волн определяется скорость судна , соответствующая максимальному волновому сопротивлению на мелководье [2]. В зависимости от этой скорости определяется длина возбуждаемых судном гравитационных волн = 2²/g [2]. После этого судно перемещают со скоростью , визуально определяют место расположения вершины первой гравитационной волны относительно корпуса судна, затем совмещают первую пару пластин, установленных по бортам судна, с местом расположения первой вершины поперечных гравитационных волн. Последующие пары устанавливаются по бортам судна на расстоянии друг от друга и от первой пары пластин, равном . Затем их поворачивают на угол вокруг вертикальных осей. Величина определяется запасом мощности силовой установки судна, так как с увеличением волновое сопротивление возрастает. Таким образом увеличивают до значения, при котором полностью используется мощность силовой установки на скорости судна, равной . После этого судно с повернутыми на угол пластинами разгоняют до скорости , соответствующей максимальному волновому сопротивлению, и направляют перпендикулярно кромке ледяного покрова. Не доходя до мелководного участка и не вступая в контакт со сплошным льдом, судно разворачивают на 180^o. После такого маневра на ледяной покров начинают воздействовать нагрузки: от волнообразования, вызванного корпусом судна и повернутыми пластинами; от волн бокового дрейфа; от струй работающего гребного винта. В результате во льду появляются изгибные напряжения, при достаточном уровне которых происходит разрушение льда.

Изобретение поясняется графически, где на фиг. 1 показана схема волнообразования и установки пластин, а на фиг. 2 - схема маневрирования судна при выполнении ледокольных работ.

При движении судна 1 на поверхности воды 2 возникают гравитационные волны 3, при этом в носу судна образуется носовой сектор волн 4, а в корме - кормовой сектор 5 [2]. Эти сектора в свою очередь состоят из расходящихся 6 и поперечных 7 волн. Поскольку сектор кормовых волн 5 формируется за кормой судна, а расходящиеся волны 6 носового сектора 4 после их возникновения не воздействуют с корпусом судна, то изменять величину волнового сопротивления, а значит и интенсивность волнообразования можно только за счет изменения параметров поперечных волн 7 носового сектора 4. Для увеличения амплитуды поперечных волн 7 носового сектора 4 по бортам судна 1 симметрично устанавливают пластины 8 на расстоянии друг от друга, равном длине возбуждаемых волн и имеющих протяженность по вертикали h не менее высоты возбуждаемых волн a. Первая пара пластин 9 устанавливается в месте первого гребня 10 носовых волн 3. Количество пар пластин 8 равно числу длин волн, укладывающихся по длине судна (на приведенном чертеже их четыре). Пластины крепятся на вертикальных осях 11 с возможностью поворота на угол и перемещения вдоль бортов судна (например, в положение 12).

Формула изобретения

Способ разрушения ледяного покрова преимущественно на мелководном участке, заключающийся в том, что сплошной ледяной покров разрушают возбуждаемыми движущимся судном волнами, отличающийся тем, что судно перемещают в направлении ледяного покрова перпендикулярно его кромке со скоростью, соответствующей максимальному волновому сопротивлению, при этом для увеличения амплитуды поперечных волн носового сектора по бортам судна симметрично устанавливают пластины на расстоянии друг от друга, равном длине возбуждаемых гравитационных волн, и имеющие протяженность по вертикали не менее высоты возбуждаемых волн, причем первая пара пластин устанавливается в месте первого гребня носовой волны, а количество пар пластин равно числу длин волн, укладывающихся по длине судна, при этом пластины крепятся на вертикальных осях с возможностью поворота на определенный угол и перемещения вдоль бортов судна, перед указанным мелководным участком, не вступая в контакт со сплошным льдом, судно разворачивают на 180^o и перемещают его в этом направлении.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2