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 льда. Технический результат достигается за счет увеличения скорости судна до максимальной, после чего его разворачивают на 180° и продолжают движение в обратном направлении с резонансной скоростью. 1 ил.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансным методом (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 г., 44 с.).

Известно техническое решение (2. В.М. Козин, А.В. Онищук "Модельные исследования 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 ледоразрушающей способности, при движении судна со скоростью V_р.

Сущность изобретения заключается в разработке способа увеличения амплитуды ИГВ, возбуждаемых при поступательном движении подводного судна.

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

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные: разрушение ледяного покрова подводным судном заключается в возбуждении во льду изгибно-гравитационных волн при движении судна с резонансной скоростью.

Отличительные: скорость судна увеличивают до максимальной, после чего его разворачивают на 180^o и продолжают движение в обратном направлении с резонансной скоростью.

Известно (3. Войткунский Я.И. Сопротивление движению судов. Л.: Судостроение. - 1988.- 288 с.), что на интенсивность волнообразования от идущего судна (амплитуду возбуждаемых волн) определяющим образом влияет перераспределение гидродинамических давлений, возникающих на его корпусе. Так, с ростом скорости разница давлений в носу и корме увеличивается, что при определенном значении скорости волновая составляющая сопротивления достигает наибольшего значения. При этом наибольший прирост волнового сопротивления происходит на мелководье и при наличии встречного течения. Поскольку закономерности возникновения волнообразования на поверхностях границ раздела "вода - воздух" и "вода - ледяной покров - воздух", т.е. на границах раздела сред по плотностям идентичны (см. Хейсин Д.Е. Динамика ледяного покрова. - Л. : Гидрометеоиздат. - 1967. - 277 с.), то движение подводного судна вблизи ледяного покрова имеет аналогию с движением водоизменяющего судна на мелководье, что подтверждает анализ исследований работы [1]. Очевидно, что качественная картина не изменится и при наличии подо льдом течения, т.е. его наличие будет способствовать возрастанию волнового сопротивления (росту амплитуды ИГВ) при встречном движении подводного судна.

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 окажется недостаточной для разрушения ледяного покрова, то скорость судна за счет максимального использования его мощности увеличивают до наибольшего значения. За корпусом судна в этом случае формируется попутный поток наибольшей интенсивности [3], т.е. подо льдом возникает своеобразное подледное течение в направлении движения судна. Благодаря силам инерции и незначительной вязкости воды протяженность подледного течения в продольном направлении сохраняет значительную величину. После сформированного таким образом подо льдом потока воды (течения) судно разворачивают на 180^o и начинают перемещать его в противоположном направлении навстречу сформированному потоку с резонансной скоростью. Наличие встречного потока приведет к перераспределению гидродинамических давлений по длине корпуса судна и соответствующему возрастанию амплитуды ИГВ. Увеличение амплитуды ИГВ вызовет рост кривизны профиля волн, т.е. увеличение их ледоразрушающей способности.

Изобретение поясняется чертежом, показывающим схему его реализации.

Под ледяным покровом 1 на заданном заглублении Н начинают перемещать подводное судно 2 со скоростью V_р для возбуждения резонансных ИГВ 3. Если амплитуда этих волн окажется недостаточной для разрушения ледяного покрова 1, то скорость судна 2 увеличивают до V_max. За корпусом судна сформируется попутный поток 4, т.е подо льдом возникает своеобразное подледное течение 4'. Затем судно разворачивают на 180^o и начинают его перемещать в противоположном направлении (позиция 5) со скоростью V_р. Наличие встречного потока 4' приведет к возрастанию амплитуды ИГВ, профиль которых показан позицией 6.

Формула изобретения

Способ разрушения ледяного покрова подводным судном, заключающийся в возбуждении во льду изгибно-гравитационных волн при движении судна с резонансной скоростью, отличающийся тем, что скорость судна увеличивают до максимальной, после чего его разворачивают на 180^o и продолжают движение в обратном направлении с резонансной скоростью.

РИСУНКИ

Рисунок 1