Способ разрушения ледяного покрова

 

Изобретение относится к ледокольным работам. Сущность изобретения: возбуждают во льду резонансные изгибно-гравитационные волны при движении судна на воздушной подушке. В процессе движения создают дополнительную периодическую вертикальную нагрузку на лед от упора воздушных винтов посредством периодической, с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн дифферентовки судна на нос. Изобретение позволяет повысить эффективность воздействия на ледяной покров. 1 ил.

Изобретение относится к области ледотехники, в частности к амфибийным судам на воздушной подушке (СВП), разрушающим ледяной покров резонансным методом.

Известно техническое решение (Козин В.М. Резонансный метод разрушения ледяного покрова. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук в форме научного доклада. - Владивосток: ИАПУ, - 1993. - 44 с.), в котором предлагается разрушать ледяной покров СВП путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн (ИГВ), т.е. волн максимальной амплитуды.

Недостатком способа является ограниченная ледоразрушающая способность этих судов.

Сущность изобретения заключается в разработке увеличения амплитуды ИГВ.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в увеличении толщины льда, разрушаемого резонансным методом.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные: ледяной покров разрушается судном на воздушной подушке путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн при его движении.

Отличительные: в процессе движения создают дополнительную периодическую вертикальную нагрузку на лед от упора воздушных винтов посредством периодической с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн дифферентовки судна на нос.

Известно (С. М. Тарг. Краткий курс теоретической механики. - М.: Высшая школа. - 1998. - 415 с.), что вектор , направленный под углом к горизонтальной плоскости, может быть разложен на вертикальную и горизонтальную составляющие. Таким образом, если упор воздушных винтов СВП направить под углом к горизонтальной плоскости, то его вертикальную составляющую можно использовать для увеличения силы давления на лед. Для этого судно следует дифферентовать на нос. В результате нагрузка на лед возрастет, что увеличит амплитуду и соответственно ледоразрушающую способность ИГВ.

Также известно (Хейсин Д.Е. Динамика ледяного покрова. - Л.: Гидрометеиздат. - 1967. - 217 с.), что периодическое приложение ко льду вертикальной силы с частотой резонансных ИГВ приведет к возбуждению в ледяном покрове дополнительной системы резонансных ИГВ.

Таким образом, если наряду с поступательным движением СВП на него подействовать периодической вертикальной нагрузкой, то в ледяном покрове разовьются основная и дополнительная системы ИГВ. При совпадении частоты периодической нагрузки с частотой резонансных ИГВ взаимодействие этих волновых систем приведет к возбуждению суммарных ИГВ наибольшей амплитуды.

Способ осуществляется следующем образом.

По ледяному покрову начинают перемещать СВП с резонансной скоростью. Если амплитуда возбуждаемых при этом основных ИГВ окажется недостаточной для разрушения льда, то судно, например, за счет его дифферентовочной системы периодически с частотой резонансных ИГВ дифферентуют на нос, т.е. угол дифферента периодически изменяют от 0 до +ψ. Это приведет к динамическому приложению вертикальной составляющей упора воздушных винтов и соответствующему возбуждению дополнительных резонансных ИГВ. Взаимодействие основных и дополнительных ИГВ приведет к росту амплитуды суммарных ИГВ и, как следствие, к увеличению толщины разрушаемого льда.

Изобретение поясняется чертежом. По ледяному покрову 1 начинают перемещать СВП 2 с резонансной скоростью v_p. Если амплитуда возбуждаемых ИГВ 3 окажется недостаточной для разрушения льда 1, то судно за счет перекачки балласта периодически с частотой резонансных ИГВ ω_p дифферентуют на нос, т.е. угол дифферента периодически изменяют от 0 до ψ. В результате упор Р воздушных винтов 4 будет также периодически наклоняться на угол ϕ к горизонтальной плоскости. Это приведет к периодическому появлению вертикальной составляющей P_z упора Р и возбуждению дополнительных резонансных ИГВ 5. Взаимодействие ИГВ 3 и ИГВ 5 приведет к росту суммарных ИГВ 6 и соответствующему увеличению толщины разрушаемого льда 1.

Формула изобретения

Способ разрушения ледяного покрова судном на воздушной подушке путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн при его движении, отличающийся тем, что в процессе движения создают дополнительную периодическую вертикальную нагрузку на лед от упора воздушных винтов посредством периодической, частотой резонансных изгибно-гравитационных волн дифферентовки судна на нос.

РИСУНКИ

Рисунок 1