Способ разрушения ледяного покрова

 

Изобретение относится к судостроению, в частности к подводным судам, плавающим в ледовых условиях и разрушающим ледяной покров. Способ разрушения ледяного покрова подводным судном заключается в том, что во льду возбуждают резонансные изгибно-гравитационные волны при движении судна подо льдом с резонансной скоростью. Производят неоднократные повторные проходы судна под полем разрушаемого льда. Количество проходов ограничивают числом, превышение которого не приводит к увеличению гидростатического давления воды, измеренного в носовой оконечности судна. Достигается повышение безопасности всплытия подводного судна в ледовых условиях. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к судостроению, в частности к подводным судам, плавающим в ледовых условиях и разрушающим ледяной покров резонансным способом при всплытии в сплошном льду.

Уровень техники известен из способа разрушения ледяного покрова резонансными изгибно-гравитационными волнами (ИГВ), возбуждаемыми подводным судном (В.М.Козин, А.В.Онищук. Модельные исследования волнообразования в сплошном ледяном покрове от движения подводного судна. - ПМТФ, Новосибирск: Изд-во ВО “Наука”, 1994, №2, с.78-91), в котором предлагается разрушать ледяной покров подводным судном путем возбуждения изгибно-гравитационных волн при его движении с резонансной скоростью V_p, т.е. со скоростью, при которой амплитуда возбуждаемых ИГВ в сплошном льду максимальна.

Недостатком способа является низкая безопасность всплытия подводного судна в разрушенном ИГВ льду после прохода судна под сплошным льдом с резонансной скоростью.

Сущность изобретения заключается в увеличении степени разрушения ледяного покрова до максимально возможной при резонансном способе разрушения льда и определении момента ее наступления.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении безопасности всплытия подводного судна в ледовых условиях.

Существенные признаки, характеризующие изобретение:

ограничительные: способ разрушения ледяного покрова подводным судном путем возбуждения ИГВ при его движении с резонансной скоростью;

отличительные: в процессе движения производят неоднократные повторные проходы судна под полем разрушаемого льда, при этом количество проходов судна ограничивают числом, превышение которого не приводит к увеличению гидростатического давления, измеренного в носовой оконечности судна, а повторные проходы суднo осуществляет с критической скоростью.

Известно (Каштелян В.И., Позняк И.И., Рывлин А.Я. Сопротивление льда движению судна. - Л.: Судостроение, 1968, 240 с.), что повторные проходы судна по полю битого льда увеличивают степень его разрушения (уменьшают размеры обломков льда). При этом уменьшается ледовое сопротивление, а максимальные поперечные размеры льдин не превышают 3-5 толщины льда, т.е. битый лед превращается в мелкобитый, который перестает оказывать значительной сопротивление движению судна. Очевидно, что аналогичные процессы, т.е. измельчение обломков льда, будут сопровождать и повторные проходы подводного судна под ледяным покровом, разрушенным резонансными ИГВ от первого прохода.

Также известно (Хейсин Д.Е. Динамика ледяного покрова. - Л.: Гидрометеоиздат, 1967, 272 с.), что ИГВ при разрушении льда трансформируются в гравитационные, т.е. битый лед перестает влиять на скорость и частоту волн. При этом длина волн уменьшается, а амплитуда возрастает, поскольку амплитуда ИГВ формируется в пределах длины судна.

Известно и то (Способ разрушения ледяного покрова. Патент РФ К-и 2056320 С1 от 20.03.96), что при увеличении амплитуды волн в ледяном покрове гидростатическое давление воды, измеренное в носовой части судна, также увеличивается.

Способ осуществляется следующим образом.

Под ледяным покровом на безопасном заглублении, т.е. в непосредственной близости от нижней поверхности льда, начинает движение подводное судно с резонансной скоростью. Если степень разрушения (размеры обломков) льда от возбужденных резонансных ИГВ окажется недостаточной для безопасного всплытия (размеры льдин будут слишком велики) подводного судна в районе выполнения ледокольных работ, т.е. при всплытии судна крупнобитый лед может повредить элементы конструкции судна, то судно совершает повторные проходы подо льдом в месте предполагаемого всплытия (безопасные размеры льдин определяют путем предварительных соответствующих расчетов прочности судна при его всплытии в битом льду). При этом размеры обломков льда могут быть определены при помощи судовых приборов радиолокации. Скорость судна при повторных проходах должна равняться критической (горбовой), т.е. соответствующей максимальному волновому сопротивлению. Ее значение можно определить при помощи датчика гидростатического давления, расположенного в верхней части судна в месте наиболее вероятного расположения вершины ИГВ (максимальное значение давления будет соответствовать максимальному сопротивлению судна, т.е. максимальной амплитуде волн в битом льду). Большая кривизна профиля гравитационных волн по сравнению с кривизной ИГВ вызовет в обломках льда большие изгибные напряжения, что приведет к их измельчению, т.е. увеличению степени разрушения льда и амплитуды волн. После каждого повторного прохода судна производят сравнение показаний датчика гидростатического давления при этом проходе с предыдущим. Увеличение показаний датчика после каждого прохода будет указывать на то, что после очередного прохода судна степень разрушения льда возросла. Последующие проходы подо льдом в районе выполнения ледокольных работ (месте всплытия) осуществляют до тех пор, пока не будет обеспечена безопасность всплытия, т.е. размеры обломков льда не будут оказывать опасного воздействия на элементы конструкций судна при его всплытии. При этом после каждого прохода определяют степень разрушения льда путем сравнивания величин давления до очередного прохода и после него.

Если после очередного прохода судна с критической скоростью не произошло увеличения давления, то это значит, что степень разрушения льда достигла максимального значения (размеры обломков льда стали минимальными). После этого судно прекращает повторные проходы и всплывает в поле мелкобитого льда.

Схема реализации изобретения поясняется чертежом.

Под ледяным покровом 1 начинает движение судно 2 с резонансной скоростью V_p. После первого прохода возникнет полоса крупнобитого льда 3. Если размеры обломков льда 3 окажутся недопустимо большими, то судно 2 совершает повторные проходы подо льдом 3 с критической скоростью V_к. Причем после очередного прохода сравнивают показания давления датчика 4 при этом проходе с показаниями датчика при предыдущем проходе. Если после очередного прохода судна 2 под разрушенным льдом 3 показания датчика 4 окажутся одинаковыми, то это означает, что крупнобитый лед 3 превратился в мелкобитый 5 и дальнейшие проходы судна 2 прекращают. После этого судно 2 всплывает в поле мелкобитого льда 5.

Формула изобретения

1. Способ разрушения ледяного покрова подводным судном путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн при его движении подо льдом с резонансной скоростью, отличающийся тем, что производят неоднократные повторные проходы судна под полем разрушаемого льда, при этом количество проходов ограничивают числом, превышение которого не приводит к увеличению гидростатического давления воды, измеренного в носовой оконечности судна.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что повторные проходы судна осуществляют с критической скоростью.

РИСУНКИ

Рисунок 1