Способ разрушения ледяного покрова

 

Изобретение относится к средствам, обеспечивающим навигацию в замерзающих бассейнах. Сущность изобретения: способ заключается в возбуждении изгибно-гравитационных волн при движении судна по льду с резонансной скоростью, определяемой в процессе движения судна. Скорость определяют по максимальному увеличению давления в воздушной подушке судна. Изобретение повышает эффективность воздействия на ледяное образование. 1 ил.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к судам на воздушной подушке (СВП), разрушающим ледяной покров резонансным методом, т. е. путем возбуждения резонансных изгибно-гравитационных волн (Козин В.М. Резонансный метод разрушения ледяного покрова. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук в форме научного доклада. - Владивосток, ИАПУ, 1993 г., с. 44) [1].

Уровень техники известен из способа разрушения ледяного покрова резонансными изгибно-гравитационными волнами (ИГВ), возбуждаемыми СВП (Зуев В.А. Средства продления навигации на внутренних водных путях. - Л.: Судостроение, 1986 г., с. 208) [2].

Известный способ осуществляется следующим образом. СВП выводят на ледяной покров и перемещают по льду с резонансной скоростью V_p, т.е. со скоростью, при которой амплитуда возбуждаемых изгибно-гравитационных волн (ИГВ) максимальна. Величина V_p при этом определяется по максимальному дифференту судна на корму.

Недостатком способа является неточное определение V_p, т.к. в результате взаимодействия гибкого ограждения судна с опорной поверхностью, т.е. ледяным покровом, нарушением центровки судна в процессе его эксплуатации, максимальный дифферент у судна может появиться при скоростях, отличных от V_p.

Сущность изобретения заключается в разработке более точного способа определения V_p.

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

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные: движение судна на воздушной подушке по льду с резонансной скоростью, определяемой в процессе движения судна.

Отличительные: резонансную скорость определяют по максимальному увеличению давления в воздушной подушке судна.

Общеизвестно, что разворот распределенной нагрузки из горизонтального в вертикальное положение сопровождается возрастанием ее интенсивности до максимального значения, т.к. при этом проекция ее площади распределения на горизонтальную поверхность уменьшается от максимального значения до нуля. Действительно, сила давления Р=S_вп (где - давление распределенной нагрузки; S_вп - площадь проекции распределения воздушной подушки (ВП) на горизонтальную плоскость).

Также известно, что локализация распределенной нагрузки, т.е. уменьшение ее площади распределения, приводит к увеличению интенсивности ИГВ [1]. Поскольку СВП при резонансном способе разрушения льда находится в точке перегиба (пучности) профиля ИГВ, то по увеличению угла наклона ВП можно судить об интенсивности возбуждаемых ИГВ. В свою очередь, угол опорной поверхности, по которой движется СВП, определяет его волновое сопротивление [2], т.е. интенсивность ИГВ и их ледоразрушающую способность.

Из вышесказанного следует, что по углу наклона ВП, т.е. проекции ее площади на горизонтальную поверхность, а значит, по интенсивности давления в ВП можно оценивать степень приближения скорости судна V к V_p. По мере приближения V к V_p кривизна профиля ИГВ, т.е. опорной поверхности, возрастает, что приводит к уменьшению проекции площади ВП на горизонтальную плоскость. При V=V_p проекция площади S_вп уменьшится до минимального значения. Соответственно давление в ВП возрастает до максимума. Таким образом, по возрастанию давления в ВП можно определить скорость, при которой амплитуда ИГВ максимальна.

Способ осуществляется следующим образом.

Судно выходит на лед и начинает движение по ледяному покрову с постепенно возрастающей от нуля скоростью V. По мере движения СВП в ледяном покрове возникнут и начнут развиваться ИГВ. При V=V_p амплитуда ИГВ достигнет максимальных значений, т.е. гибкое ограждение независимо от корпуса СВП наклонится на максимальный угол, а проекция его площади уменьшится до минимума. В результате давление в ВП возрастет до максимального значения. В этот момент увеличение скорости СВП прекращают и его дальнейшие движение осуществляют с таким образом найденной скоростью. Эта скорость и будет соответствовать более точно определенной резонансной, что повысит эффективность разрушения льда.

Изобретение поясняется чертежом.

Судно 1 выходит на лед 2 с постепенно возрастающей от нуля скоростью V. По мере движения СВП в ледяном покрове 2 возникнут ИГВ 3. При V=V_p амплитуда ИГВ достигнет максимальных значений, соответствующих максимальному углу волнового склона 4 ИГВ, а площадь гибкого ограждения от S*_вп уменьшится до S_вп. При неизменной массе СВП это вызовет увеличение давления в ВП до максимального значения. В этот момент увеличение скорости прекращают. Найденное таким образом значение V будет соответствовать V_p.

Формула изобретения

Способ разрушения ледяного покрова судном на воздушной подушке, заключающийся в возбуждении изгибно-гравитационных волн при движении судна по льду с резонансной скоростью, определяемой в процессе движения судна, отличающийся тем, что упомянутую скорость определяют по максимальному увеличению давления в воздушной подушке судна.

РИСУНКИ

Рисунок 1