Способ разрушения ледяного покрова

 

Изобретение относится к области судостроения, 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 растягивающих напряжений в ледяном покрове при неизменных параметрах изгибно-гравитационных волн путем создания теплового удара. Создают тепловой удар посредством подачи под лед переохлажденной жидкости в место формирования за корпусом судна первого гребня волны. 1 ил.

Изобретение относится к области судостроения, 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, - 1993 г. - 44 с.).

Известно техническое решение (2. Козин В.М., Онищук А.В. "Модельное исследование волнообразования в сплошном ледяном покрове от движения подводного судна". - ПМТФ, Новосибирск, - Изд-во "Наука". - 1994. - N 2. - с. 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 растягивающих напряжений на верхней поверхности ледяного покрова при его деформировании ИГВ.

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

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные: ледяной покров разрушается подводным судном путем возбуждения во льду системы резонансных ИГВ.

Отличительные: на нижней поверхности ледяного покрова в месте формирования за корпусом судна первого гребня волны создают тепловой удар посредством подачи под лед переохлажденной жидкости.

Известно (3. Богородский В.В., Гаврило В.П. Лед. Физические свойства, Современные методы гляциологии. Л.: Гидрометоиздат. - 1980. - 383 с.), что при понижении температуры модуль упругости льда увеличивается. При выгибе льда от воздействия ИГВ (на вершине волны) и охлаждении его нижней поверхности это приведет к смещению нейтральной оси от ледяной пластины вниз, т.е. к ее нижней поверхности. Такое смещение нейтральной оси при неизменных параметрах ИГВ (тепловое воздействие носит локальный характер) вызовет увеличение растягивающих деформаций, а значит и растягивающих напряжений, возникающих на верхней поверхности ледяной пластины на вершине ИГВ. Таким образом, 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 под нижнюю поверхность льда в место формирования за кормой судна первого гребня ИГВ, т.е. в место наибольшего выбига льда [2], подают переохлажденную жидкость (например, сжиженный газ). Создание в этом месте локального теплового удара практически не уменьшит параметры ИГВ, но изменит в районе теплового воздействия физико-механические характеристики льда. Это приведет к смещению нейтральной оси от ледяной пластины и приведет к соответствующему увеличению максимальных растягивающих напряжений на верхней поверхности ледяного покрова. В результате ледоразрушающая способность возбуждаемых ИГВ возрастет.

Изобретение поясняется графически, где на чертеже показана схема реализации предлагаемого решения.

Под ледяным покровом 1 на заданном заглублении H начинает движение со скоростью V_р подводное судно 2, которое возбуждает резонансные ИГВ-3. Если амплитуда возбуждаемых волн 3 недостаточна для разрушения льда 1, то под нижнюю поверхность льда в место формирования за корпусом судна первого гребня волны 4 подают переохлажденную жидкость 5. Локальный тепловой удар в области 4 изменяет физико-механические характеристики льда в этом месте, что приводит к перераспределению деформаций и увеличению растягивающих напряжений на вершине ИГВ-3.

Формула изобретения

Способ разрушения ледяного покрова подводным судном путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн, отличающийся тем, что на нижней поверхности льда в месте формирования за корпусом судна первого гребня изгибно-гравитационной волны создают тепловой удар посредством подачи под лед переохлажденной жидкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1