Способ разрушения ледяного покрова
Владельцы патента RU 2551322:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Приамурский государственный университет имени Шолом-Алейхема" (ФГБОУ ВПО "ПГУ им. Шолом-Алейхема") (RU)
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения и металлургии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИМиМ ДВО РАН) (RU)
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Амурский гуманитарно-педагогический государственный университет" (ФГБОУ ВПО "АмГПГУ") (RU)
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "КнАГТУ") (RU)
Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров при всплытии посредством нагружения льда снизу за счет создания силы плавучести. Способ осуществляется посредством создания у судна дифферента на корму и силы плавучести за счет осушения балластных цистерн. При этом судну создают дополнительную силу плавучести, которую периодически изменяют с частотой, равной собственной частоте резонансных изгибно-гравитационных волн, возбуждаемых в ледяном покрове импульсной нагрузкой. Технический результат заключается в повышении эффективности разрушения льда подводным судном. 4 ил
Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров при всплытии посредством нагружения льда снизу за счет создания силы плавучести.
Известно техническое решение (1. Карлинский С.Л. Концепция безопасности подледного плавания // Технический отчет. ФГУП ЦКБ МТ «РУБИН» БЛИЦ. 11.55-07, 2007. 57 с), в котором предполагается разрушать сплошной лед корпусом за счет создания дифферента на корму и осушения балластных цистерн судна.
Недостатком решения является ограниченность толщины разрушаемого льда, определяемой запасом плавучести подводного судна, т.е. объемом балластных цистерн.
Сущность изобретения заключается в разработке способа увеличения нагрузки на лед снизу за счет создания у судна дополнительной силы плавучести и обеспечения периодичности ее воздействия.
Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении эффективности разрушения льда подводным судном.
Существенные признаки, характеризующие изобретение
Ограничительные: способ разрушения ледяного покрова подводным судном посредством создания у судна дифферента на корму и силы плавучести за счет осушения балластных цистерн.
Отличительные: судну создают дополнительную силу плавучести, которую периодически изменяют с частотой, равной собственной частоте резонансных изгибно-гравитационных волн, возбуждаемых в ледяном покрове импульсной нагрузкой.
Известно (2. Козин В.М. Скрипачев В.В. Колебания ледяного покрова под действием периодически изменяющейся нагрузки. / Журнал прикладной механики и технической физики. - Новосибирск: Изд-во СО РАН. - 1992. №5), что периодическое приложение к ледяному покрову поперечной нагрузки с частотой, равной собственной частоте возбуждаемых изгибно-гравитационных волн (ИГВ), приводит к значительному увеличению деформаций (амплитуды прогибов) по сравнению с ее статическим приложением.
Изобретение осуществляется следующим образом.
При возникновении необходимости всплытия в сплошном льду судно без хода приледняют с дифферентом на корму и начинают продувать балластные цистерны. Если их объем, т.е. запас плавучести, окажется недостаточным для разрушения ледяного покрова верхней палубой носовой оконечности, то судну создают дополнительную силу плавучести, например, за счет подачи сжатого воздуха под предварительно установленные по бортам в носовой оконечности и герметично прикрепленные к легкому корпусу упругие (например, резиновые) пластины. Это приведет к возникновению за пределами корпуса судна емкостей, т.е. дополнительной силы плавучести. При этом необходимо, чтобы центры величины этих емкостей располагались выше центра тяжести судна. Это увеличит как поперечную, так и продольную остойчивость судна. Если этого окажется недостаточно для разрушения ледяного покрова, то эти емкости начинают периодически вентилировать и заполнять сжатым воздухом с частотой, равной собственной частоте ИГВ [2], что приведет к генерации резонансных ИГВ, т.е. увеличит амплитуды прогибов, а значит и изгибные напряжения во льду. В результате будет достигнут заявленный технический результат.
Изобретение поясняется графически, где на фиг. 1 показан боковой вид на судно при всплытии известным способом; на фиг. 2 - сечение по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - боковой вид на судно при всплытии предложенным способом; на фиг. 4 - сечение по В-В на фиг. 3.
Судно 1 с дифферентом на корму φ приледняют к ледяному покрову 2 и начинают продувать балластные цистерны (на чертеже не показаны). Если их объем недостаточен для разрушения ледяного покрова 2 верхней прочной палубой 3 за счет сил плавучести γVб (где γ - удельный вес воды, Vб - объем балластных цистерн) (см. фиг. 1, 2, 4), т.е. образования статических волн вспучивания 5 (фиг. 1-4), то судну создают дополнительную силу плавучести 2γVe (где Ve - объем возникших емкостей 4) путем подачи в них сжатого воздуха через отверстия 6 (фиг. 2, 4). Это приведет к увеличению волны вспучивания до деформаций во льду 7 (фиг. 3, 4). Для дальнейшего увеличения деформаций льда, т.е. для возбуждения резонансных ИГВ 8, объем емкостей 4 начинают изменять с резонансной частотой ИГВ (фиг. 3, 4).
Способ разрушения ледяного покрова подводным судном посредством создания у судна дифферента на корму и силы плавучести за счет осушения балластных цистерн, отличающийся тем, что судну создают дополнительную силу плавучести, которую периодически изменяют с частотой, равной собственной частоте резонансных изгибно-гравитационных волн, возбуждаемых в ледяном покрове импульсной нагрузкой.
