Способ разрушения ледяного покрова



Способ разрушения ледяного покрова
Способ разрушения ледяного покрова

 


Владельцы патента RU 2601543:

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 "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" (ФГБУН "ИМиМ ДВО РАН") (RU)
Земляк Виталий Леонидович (RU)

Изобретение относится к области ледотехники, в частности к средствам разрушения ледяного покрова. Способ разрушения ледяного покрова осуществляется судном на воздушной подушке при его движении по льду с резонансной скоростью. При этом после возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн судну в пределах перемещающейся за ним с резонансной скоростью первой впадины волн сообщают дополнительные периодические возвратно-поступательные перемещения в направлении его движения с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн. При этом перемещения обеспечивают максимальными в пределах впадины волн, т.е. равными половине их длины, а судно при выполнении перемещений разворачивают на 90° по отношению к направлению его первоначального движения. Технический результат заключается в повышении эффективности разрушения ледяного покрова. 1 ил.

 

Изобретение относится к области ледотехники, в частности к средствам разрушения ледяного покрова.

Из уровня техники известно использование судов на воздушной подушке (СВП) для разрушения ледяного покрова резонансным способом, т.е. путем возбуждения в ледяном покрове резонансных изгибно-гравитационных волн (ИГВ) при движении судна по льду с резонансной скоростью (1. Козин В.М. Резонансный метод разрушения ледяного покрова. Изобретения и эксперименты. - М.: Издательство «Академия Естествознания». 2007. - 355 С. ISBN 987-5-91327-017-7).

Недостаткам способа является недостаточная амплитуда ИГВ, возбуждаемых при движении СВП.

Сущность изобретения заключается в увеличении амплитуды ИГВ.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в увеличении толщины ледяного покрова, разрушаемого СВП.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные: способ разрушения ледяного покрова судном на воздушной подушке при его движении по льду с резонансной скоростью.

Отличительные: после возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн судну в пределах перемещающейся за ним с резонансной скоростью первой впадины волн сообщают дополнительные периодические возвратно-поступательные перемещения в направлении его движения с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн, при этом перемещения обеспечивают максимальными в пределах впадины волн, т.е. равными половине их длины, а судно при выполнении перемещений разворачивают на 90° по отношению к направлению его первоначального движения.

Общеизвестно, что, если на волновую (основную) систему подействовать периодическими (дополнительными) возмущениями с ее частотой, то в результате интерференции колебаний произойдет увеличение амплитуды волн основной системы. Таким образом, если после возбуждения системы резонансных ИГВ к ледяному покрову приложить дополнительную периодическую динамическую нагрузку с частотой, равной частоте резонансных ИГВ ωp, то амплитуда и, соответственно, ледоразрушающая способность ИГВ возрастут.

Значение ωp можно определить по зависимости (2. Хейсин Д.Е. Динамика ледяного покрова. - Л.: Гидрометеоиздат. - 1967. 217 с.) , где g - ускорение свободного падения; H - глубина водоема; ρл, h - плотность и толщина льда; D - цилиндрическая жесткость ледяной пластины.

Известно, что при увеличении ширины судна B, т.е. уменьшении его удлинения L/B (где L - длинна судна) при неизменных остальных параметрах (водоизмещения, давления в воздушной подушке, мощности силовой установки и др.), волновое сопротивление СВП при его движении на чистой воде возрастает (3. Бенуа Ю.Ю., Дьяченко В.К., Колызаев Б.А. и др. Основы теории судов на воздушной подушке. - Л.: Судостроение, 1971). Из работы [2] следует, что при движении нагрузки по ледяному покрову в последнем возникает система ИГВ, близкая к корабельной, т.е. гравитационным волнам. Это позволяет сделать вывод об общности закономерностей возбуждения волн движущейся нагрузкой как на чистой воде, так и при наличии на ее поверхности флотирующей пластины, а именно: уменьшение удлинения судна (разворот его на 90°) увеличит амплитуду возбуждаемых ИГВ, т.е. их ледоразрушающую способность.

Известно (4. Козин В.М., Земляк В.Л. Физические основы разрушения ледяного покрова резонансным методом. Комсомольск-на-Амуре: ИМиМ ДВО РАН; ПТУ им. Шолом-Алехейма; АмГПГУ. - 2013, 250 С.), что максимальные деформации (глубина впадины ИГВ), а значит и изгибные напряжения в ледяном покрове, возникают в месте возникновения первой за СВП впадины ИГВ. Поэтому для более эффективного увеличения амплитуды ИГВ дополнительную периодическую нагрузку следует прикладывать именно в этом месте.

Очевидно, что характер дополнительной динамической нагрузки может быть самым разнообразным. В нашем случае рациональным может оказаться предлагаемое возвратно-поступательное движение СВП. В этом случае за счет максимального увеличения волнового сопротивления СВП в точках перегиба профиля ИГВ, т.е. возникновения у судна максимального дифферента, и возникновения центробежных сил на подошве ИГВ будут возникать благоприятные условия для увеличения их амплитуды.

Способ осуществляется следующим образом.

По ледяному покрову начинают перемещать СВП с резонансной скоростью. Если амплитуда возбуждаемых ИГВ окажется недостаточной для разрушения ледяного покрова, то после возбуждения во льду резонансных ИГВ (ИГВ максимальной амплитуды), перемещающихся с резонансной скоростью, судну начинают сообщать дополнительные возвратно-поступательные перемещения. Эти перемещения сообщают в направлении первоначального движения судна максимальными в пределах первой впадины ИГВ, перемещающихся за СВП, т.е. равными половине их длины [2] и периодически с частотой резонансных ИГВ. Выполнение этих условий обеспечит возбуждение дополнительной системы ИГВ, частота которых будет равна частоте основных резонансных ИГВ ωp. Волновые системы окажутся когерентными и, вследствие этого способными интерферировать друг с другом, т.е. периодически увеличивать их суммарные амплитуды и, соответственно, ледоразрушающую способность ИГВ.

Если и после этого амплитуда возбуждаемых ИГВ окажется недостаточной для разрушения ледяного покрова, то судно при помощи винторулевых устройств разворачивают на 90° по отношению к направлению его первоначального движения и повторяют маневрирование по вышеописанной схеме.

Изобретение поясняется чертежом.

По ледяному покрову 1 начинают перемещать СВП 2 с резонансной скоростью υp. Если амплитуда возбуждаемых ИГВ 3 окажется недостаточной для разрушения льда 1, то судну в пределах впадины ИГВ (расстояние AB=λp/2), перемещающейся с резонансной скоростью υp, сообщают дополнительные возвратно-поступательные перемещения с частотой ωp, предварительно развернув его на 90°. Это вызовет возбуждение ИГВ 4 за счет возникновения в точках перегиба профиля ИГВ (A и B) максимального волнового сопротивления Rв, а также максимальной центробежной силы Rц в точке C. В результате интерференции ИГВ 3 и ИГВ 4 амплитуды суммарных волн будут периодически возрастать до ИГВ 5.

Способ разрушения ледяного покрова судном на воздушной подушке при его движении по льду с резонансной скоростью, отличающийся тем, что после возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн судну в пределах перемещающейся за ним с резонансной скоростью первой впадины волн сообщают дополнительные периодические возвратно-поступательные перемещения в направлении его движения с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн, при этом перемещения обеспечивают максимальными в пределах впадины волн, т.е. равными половине их длины, а судно при выполнении перемещений разворачивают на 90° по отношению к направлению его первоначального движения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области ледотехники, в частности к средствам разрушения ледяного покрова. Способ разрушения ледяного покрова осуществляется судном на воздушной подушке при его движении по льду с резонансной скоростью.
Изобретение относится к проведению предупредительных работ для предотвращения заторообразования на участке реки и может быть использовано для разупрочнения ледяного покрова в местах подводных коммуникаций, в частности над подводными переходами магистральных газопроводов и нефтепроводов, а также на акваториях с морскими объектами хозяйственной деятельности.
Изобретение относится к средствам защиты гидротехнических сооружений от давления льда. Способ включает периодический выпуск смеси газов порциями в нижние слои воды акватории, а в качестве смеси газов используют углеводородные соединения с окислителем, например метан, пропан, ацетилен, мелкодиспергированные нефтепродукты, вместе с кислородом или газом его содержащим, например воздухом.

Изобретение относится к области ледотехники, в частности к средствам разрушения ледяного покрова. Способ разрушения ледяного покрова осуществляется судном на воздушной подушке при его движении по льду с резонансной скоростью.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к ледокольным и ледоочистным судам. Ледокольно-ледоочистное судно 1 содержит ледоразводящий клин, состоящий из рабочих днищ 2R, 2L с бортами 3R, 3L.

Изобретение относится к освобождению русел рек от льда и может применяться для ослабления ледового монолита. Способ ослабления ледового монолита рек предусматривает подачу воды из нижних слоев потока на уровень раздела сред «вода - лед».

Изобретение относится к области добычи полезных ископаемых континентального шельфа замерзающих морей и предназначено для защиты опор стационарных морских инженерных сооружений от внешнего ледового воздействия.

Изобретение относится к области эксплуатации гидротехнических сооружений и может быть применено для предотвращения обледенения подводной части сооружений в водоемах.

Изобретение относится к озерному рыбоводству и может быть использовано для создания и поддержания незамерзающей зоны акватории (майны) в заморных рыбных водоемах, обогащения кислородом воздуха естественных и искусственных водоемов.
Изобретение относится к устройствам для защиты гидротехнических сооружений, расположенных на мелководном континентальном шельфе от воздействия ледовых полей. Технический результат заключается в повышении эффективности защиты гидротехнического сооружения от льда.

Изобретение относится к области ледотехники, в частности к средствам разрушения ледяного покрова. Способ разрушения ледяного покрова осуществляется судном на воздушной подушке при его движении по льду с резонансной скоростью.
Изобретение относится к области судостроения, в частности к надводным научно-исследовательским судам. Предложено научно-исследовательское ледокольное судно для проведения сейсморазведки по 3D технологии вне зависимости от ледовых условий, имеющее корпус, в котором размещается сейсмическое оборудование, а также шахту для выпуска и укладки на дно донной сейсмической косы.

Изобретение относится к способу разборки и/или сборки подводной секции выдвижного подруливающего устройства плавающего судна. Для разборки и/или сборки подводной секции выдвижного подруливающего устройства плавающего судна к подводной секции снизу прикрепляют с возможностью отсоединения поддерживающую люльку и поднимают подруливающее устройство с обеспечением, по меньшей мере, частичного введения подводной секции внутрь шахты, которая образована в дне судна.

Изобретение относится к полупогружному плавучему основанию для морских работ, которое пригодно для работы в льдистых водах и в свободных ото льда водах. Плавучее основание содержит рабочую палубу, по меньшей мере один нижний корпус, по существу вертикальную соединительную конструкцию между нижним корпусом и рабочей палубой, балластную систему.
Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при сейсморазведке подводных месторождений нефти и газа в арктических морях. Предложено судно с конструкцией, объединяющей преимущества надводного корабля и преимущества многоцелевой подводной станции в части применения гидроакустических излучателей и буксируемых в толще воды подо льдом сейсмокос для 3D технологии сейсморазведки.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансным методом. Устройство для разрушения ледяного покрова состоит из подводного судна, способного при движении под ледяным покровом возбуждать в нем резонансные изгибно-гравитационные волны.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансным методом. Устройство для разрушения ледяного покрова состоит из подводного судна, способного при движении под ледяным покровом возбуждать в нем резонансные изгибно-гравитационные волны.

Изобретение относится к области ледотехники, в частности к средствам разрушения ледяного покрова. Способ разрушения ледяного покрова осуществляется судном на воздушной подушке при его движении по льду с резонансной скоростью.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансным методом. Устройство для разрушения ледяного покрова состоит из подводного судна, способного при движении под ледяным покровом возбуждать в нем резонансные изгибно-гравитационные волны.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансным методом. Устройство для разрушения ледяного покрова состоит из подводного судна, способного при движении под ледяным покровом возбуждать в нем резонансные изгибно-гравитационные волны.

Изобретение относится к области ледотехники, в частности к средствам разрушения ледяного покрова. Способ разрушения ледяного покрова осуществляется судном на воздушной подушке при его движении по льду с резонансной скоростью.
Наверх