Способ разрушения ледяного покрова



Способ разрушения ледяного покрова
Способ разрушения ледяного покрова

Владельцы патента RU 2650292:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Амурский гуманитарно-педагогический государственный университет" (ФГБОУ ВО "АмГПГУ") (RU)
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Институт машиноведения и металлургии Дальневосточного отделения Российской академии наук" (ФГБУН "ИМиМ ДВО РАН") (RU)
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Приамурский государственный университет имени Шолом-Алейхема" (ФГБОУ ВО "ПГУ им. Шолом-Алейхема") (RU)

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, способным разрушать сплошной ледяной покров при их всплытии. Предложен способ разрушения ледяного покрова, заключающийся в прикреплении судна ко льду посредством якоря, троса и лебедки, расположенных в его кормовой части, затем при помощи лебедки к судну периодически прикладывают вертикальную нагрузку, т.е. обеспечивают килевую качку, с частотой, равной частоте резонансных изгибно-гравитационных волн, возбуждаемых в ледяном покрове импульсной нагрузкой, при этом ее величину, достаточную для разрушения льда, обеспечивают соответствующей скоростью вертикального перемещения, т.е. угловой скоростью вращения барабана лебедки. Технический результат заключается в увеличении толщины разрушаемого ледяного покрова. 1 ил.

 

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, способным разрушать сплошной ледяной покров при их всплытии.

Известно техническое решение (1. Козин В.М., Земляк В.Л. Всплытие подводных судов в ледовых условиях. - Комсомольск-на-Амуре: ИМиМ ДВО РАН, 2012. - 195 с. ISBN 978-7442-1551-7), в котором ледяной покров предлагается разрушать его носовой оконечностью посредством создания дифферента на корму с последующим осушением балластных цистерн, т.е. возникающей при этом положительной силой плавучести.

Недостатком решения является ограниченность толщины разрушаемого льда, зависящей от объема балластных цистерн судна.

Сущность изобретения заключается в разработке способа, позволяющего возникающую положительную силу плавучести прикладывать динамически, что, как общеизвестно, увеличит интенсивность нагружения ледяного покрова внешней нагрузкой. Кроме этого, предлагается создать дополнительную нагрузку на лед в зоне его контакта с носовой оконечностью судна благодаря возбуждению в ледяном покрове резонансных изгибно-гравитационных волн (ИГВ).

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

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные: ледяной покров разрушают подводным судном посредством создания у него дифферента на корму и осушения балластных цистерн.

Отличительные: судно посредством якоря, троса и лебедки, расположенных в его кормовой части, прикрепляют ко льду, а затем при помощи лебедки к судну периодически прикладывают вертикальную нагрузку, т.е. обеспечивают килевую качку, с частотой, равной частоте резонансных изгибно-гравитационных волн, возбуждаемых в ледяном покрове импульсной нагрузкой, при этом ее величину, достаточную для разрушения льда, обеспечивают соответствующей скоростью вертикального перемещения, т.е. угловой скоростью вращения барабана лебедки.

Известно (2. Хейсин Д.Е. Динамика ледяного покрова. - Д.: Гидрометеоиздат, 1967. - 216 с.), что периодическое приложение к ледяному покрову вертикальной нагрузки с частотой, равной частоте резонансных изгибно-гравитационных волн (ИГВ), приводит к резкому увеличению амплитуды прогибов льда и, соответственно, возникающих во льду изгибных напряжений.

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 судно с помощью предварительно установленных в кормовой оконечности якоря, троса и лебедки прикрепляют ко льду (трос и якорь в сложенном состоянии предварительно укладывают в контейнере, выполненном также в кормовой оконечности). Для этого из контейнера в вертикальном направлении выстреливаются, например, при помощи пороховых зарядов якорь в сложенном состоянии с прикрепленным к нему тросом. Для пробивания льда, т.е. создания во льду лунки, может быть использована, например, струя кумулятивного заряда, установленного в головной части якоря. После выхода якоря из-подо льда его лапы автоматически раскрываются (по принципу раскрывающегося зонта) и после устранения слабины у троса натяжным устройством, например лебедкой, судно с созданным дифферентом прикрепляют к ледяному покрову. Затем с помощью лебедки за счет натяжения и ослабления троса к судну периодически прикладывают вертикальную нагрузку, т.е. обеспечивают килевую качку, с частотой, равной частоте резонансных ИГВ, возбуждаемых в ледяном покрове импульсной нагрузкой. Это приведет к возбуждению в ледяном покрове ИГВ максимальной амплитуды [2]. т.е. к нагрузке на лед от сил плавучести судна добавятся изгибные напряжения от возбуждаемых ИГВ. Кроме этого при прохождении вершиной ИГВ места контакта судна со льдом их сила взаимодействия уменьшится, поэтому носовая оконечность судна начнет приподниматься вслед за льдом, т.е. судно получит вертикальные ускорение и скорость. Следующая за вершиной подошва ИГВ встретит на своем пути препятствие в виде перемещающейся по инерции вверх носовой оконечности судна. В результате, к указанным выше нагрузкам добавится ударное взаимодействие подошвы ИГВ с носом судна. При этом размах качки должен обеспечивать безопасность осуществления способа, т.е. исключать возможность касания рубкой ледяного покрова и опасного уменьшения устойчивости судна. Поскольку величина создаваемой вертикальной нагрузки, т.е. скорость вращения барабана лебедки напрямую влияет на сопротивление формы корпуса судна, а значит и на амплитуду возбуждаемых ИГВ, то ее выбирают в зависимости от толщины ледяного покрова, который необходимо разрушить. При выполнении вышеописанного будет достигнут заявленный технический результат.

Изобретение поясняется чертежом.

Судно 1 путем продувки балластных цистерн 2 приледняют к ледяному покрову 3 с дифферентом ψ. Предварительно в кормовой оконечности судна 1 выполняют контейнер 4, в который в сложенном состоянии укладывают якорь и трос, намотанный на барабан лебедки (на чертеже эта позиция не показана). После закрепления якоря 5 на льду 3 слабину троса 6 выбирают при помощи лебедки 7, что обеспечит прикрепление судна 1 к ледяному покрову 3 с углом дифферента ψ. Затем с помощью лебедки 7 судну 1 обеспечивают килевую качку с размахом ψ1, что приведет к возбуждению в ледяном покрове 3 ИГВ максимальной амплитуды 8, т.к. к нагрузке на лед от сил плавучести Р (кривая деформированного льда 9) добавятся изгибные напряжения от ИГВ 8 и от ударов носовой оконечностью судна 1 по льду 3 (на чертеже эта позиция не показана).

Способ разрушения ледяного покрова подводным судном посредством создания у него дифферента на корму и осушения балластных цистерн, отличающийся тем, что судно посредством якоря, троса и лебедки, расположенных в его кормовой части, прикрепляют ко льду, а затем при помощи лебедки к судну периодически прикладывают вертикальную нагрузку, т.е. обеспечивают килевую качку, с частотой, равной частоте резонансных изгибно-гравитационных волн, возбуждаемых в ледяном покрове импульсной нагрузкой, при этом ее величину, достаточную для разрушения льда, обеспечивают соответствующей скоростью вертикального перемещения, т.е. угловой скоростью вращения барабана лебедки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров. Предложено устройство для разрушения ледяного покрова, состоящее из подводного судна, снабженного якорем, диаметр раскрытия лап которого должен быть больше длины рубки, обеспечивающим при помощи троса прикрепление судна ко льду, и балластными цистернами, заполнение которых забортной водой обеспечивает возникновение отрицательной силы плавучести, достаточной для разрушения ледяного покрова заданной толщины.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров. Предложено устройство для разрушения ледяного покрова, состоящее из подводного судна, снабженного якорем, диаметр раскрытия лап которого должен быть больше длины рубки, обеспечивающим при помощи троса прикрепление судна ко льду, и балластными цистернами, заполнение которых забортной водой обеспечивает возникновение отрицательной силы плавучести, достаточной для разрушения ледяного покрова заданной толщины.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, способным разрушать сплошной ледяной покров при их всплытии. Предложен способ разрушения ледяного покрова, заключающийся в прикреплении судна ко льду посредством пары якорей и тросов с последующим заполнением балластных цистерн забортной водой и загружением периодическим знакопеременным дифферентующим моментом с интервалом времени, равным времени прохождения резонансными изгибно-гравитационными волнами расстояния между прикрепленными ко льду якорями.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, способным разрушать сплошной ледяной покров при их всплытии. Предложен способ разрушения ледяного покрова, заключающийся в прикреплении судна ко льду посредством пары якорей и тросов, последующем заполнении балластных цистерн забортной водой и создании положительной силы плавучести за счет заполнения емкости из эластичного материала, расположенной в средней части судна посередине между якорями, сжатым воздухом.

Изобретение относится к области морской техники и может быть использовано для поиска подводных объектов и наблюдения за подводной средой. Система освещения подводной обстановки (СОПО) состоит из пункта управления - надводного корабля и/или берегового поста, автономного необитаемого подводного аппарата (АНПА), канала управления и связи пункта управления с АНПА с приемо-передающими устройствами подсистемы звукоподводной связи и канала контроля подводного объекта гидролокатором АНПА.

Изобретение относится к области подводного кораблестроения, в частности к двухкорпусным подводным лодкам. Предложена подводная лодка с герметичным прочным и легким корпусами.

Изобретение относится к способам эксплуатации вооружения и военной техники, в частности к способам хранения и подготовки к пуску подводных аппаратов. Для эксплуатации подводных аппаратов на носитель загружают подводные аппараты (ПА) и размещают их на оборудованных для хранения местах.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам для подводно-технических работ. Предложено подводное судно для обслуживания подводных добычных комплексов на арктическом шельфе и других подводно-технических работ, выполненное в виде разделенной на отсеки двухкорпусной подводной лодки с ядерной энергетической установкой, балластно-уравнительной системой, гидроакустическим оборудованием, ангарами для выпуска и приема подводных аппаратов, водолазным комплексом, устройствами шлюзования.

Изобретение относится к области военно-морского флота, а именно к подводным судам-роботам. Движитель подводного судна включает в себя ласто- или крылоподобные гидродинамические элементы, которые расположены снаружи корпуса обтекаемой формы, и устройство, обеспечивающее поперечное перемещение этих элементов относительно омывающей их воды и расположенное внутри корпуса судна.

Изобретение относится к способу управления подводным аппаратом. Для управления подводным аппаратом измеряют текущие значения углов крена и дифферента подводного аппарата, с помощью программного устройства формируют сигналы управления движителями на основании вектора результирующей их тяги, который автоматически формируют с учетом текущих углов крена и дифферента, измеренных с помощью блока гироскопов на борту подводного аппарата, и информации программного устройства, определяющего пространственное перемещение подводного аппарата без учета текущих значений его углов крена и дифферента.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров. Предложено устройство для разрушения ледяного покрова, состоящее из подводного судна, снабженного якорем, диаметр раскрытия лап которого должен быть больше длины рубки, обеспечивающим при помощи троса прикрепление судна ко льду, и балластными цистернами, заполнение которых забортной водой обеспечивает возникновение отрицательной силы плавучести, достаточной для разрушения ледяного покрова заданной толщины.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров. Предложено устройство для разрушения ледяного покрова, состоящее из подводного судна, снабженного якорем, диаметр раскрытия лап которого должен быть больше длины рубки, обеспечивающим при помощи троса прикрепление судна ко льду, и балластными цистернами, заполнение которых забортной водой обеспечивает возникновение отрицательной силы плавучести, достаточной для разрушения ледяного покрова заданной толщины.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, способным разрушать сплошной ледяной покров при их всплытии. Предложен способ разрушения ледяного покрова, заключающийся в прикреплении судна ко льду посредством пары якорей и тросов с последующим заполнением балластных цистерн забортной водой и загружением периодическим знакопеременным дифферентующим моментом с интервалом времени, равным времени прохождения резонансными изгибно-гравитационными волнами расстояния между прикрепленными ко льду якорями.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, способным разрушать сплошной ледяной покров при их всплытии. Предложен способ разрушения ледяного покрова, заключающийся в прикреплении судна ко льду посредством пары якорей и тросов, последующем заполнении балластных цистерн забортной водой и создании положительной силы плавучести за счет заполнения емкости из эластичного материала, расположенной в средней части судна посередине между якорями, сжатым воздухом.

Изобретение относится к области водного транспорта, а именно к транспортированию грузов через покрытые льдом акватории. Предложен способ буксирования ледоколом каравана подводных лихтеров, характеризующийся тем, что буксирную линию в оконечности ледокола-буксировщика закрепляют ниже ватерлинии в его кормовой килевой части, а в оконечности буксирной линии прикрепляют работающий пассивно или активно в противоход ледоколу-буксировщику подводный беспилотный буксир, обеспечивающий натяжение для выравнивания в кильватер буксирной линии и возможность резкого снижения скорости движения, остановки или заднего хода.

Изобретение относится к области судостроения, а именно к морским судам, предназначенным для транспортировки генеральных грузов и отработанного ядерного топлива (ОЯТ) атомных электростанций.

Изобретение относится к области судостроения и касается вопроса, связанного с обеспечением нормальных условий эксплуатации ледостойких гидротехнических сооружений, в том числе ледостойких платформ на месте морской добычи полезных ископаемых в арктических условиях.

Изобретение относится к области судостроения и касается вопроса эксплуатации рыбопромыслового судна в тяжелых ледовых условиях. Предложено рыбопромысловое судно ледового плавания, включающее корпус с ледовыми обводами и ледовым усилением, размещенные в отсеках балластные цистерны с балластной системой и двигательно-движительный комплекс, причем носовая оконечность корпуса имеет форму бульба, содержащего в своей верхней части ребро, образованное в диаметральной плоскости и имеющее уклон вперед к плоскости ватерлинии, при этом судно дополнено водоналивными цистернами, размещенными в кормовой части корпуса судна в отсеках, расположенных кормовее размещения его штатных балластных цистерн.

Изобретение относится к ледокольным работам. Предложен способ разрушения ледяного покрова судном на сжатом пневмопотоке путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн при его движении, причем одновременно с поступательным движением судна создают дополнительную нагрузку на лед, направленную вниз, формирующую газодинамическую струю от нагнетания импеллером высокого давления, сопло которого расположено под днищем корпуса под углом в вертикальной плоскости к продольной оси судна и перпендикулярно - к горизонтальной, от закрепленных подвижных горизонтальных перегородок на оси вращения, расположенных в носовой и кормовой частях судна посредством одновременной дифферентовки судна на корму, при этом струю высокого давления выбирают достаточной для создания максимального дифферента судна на корму, возникающего от давления газодинамической струи при заданной высоте открытия подвижных горизонтальных перегородок, которые создают аэродинамическую подъемную силу на носовую часть судна.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к транспортным судам для круглогодичного прохода по Северному морскому пути и снабжению прибрежных территорий.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров. Предложено устройство для разрушения ледяного покрова, состоящее из подводного судна, снабженного якорем, диаметр раскрытия лап которого должен быть больше длины рубки, обеспечивающим при помощи троса прикрепление судна ко льду, и балластными цистернами, заполнение которых забортной водой обеспечивает возникновение отрицательной силы плавучести, достаточной для разрушения ледяного покрова заданной толщины. Точка крепления троса к подводному судну должна совпадать с центром величины объемного водоизмещения судна. Под ледяным покровом на якорном тросе установлен нагревательный элемент. Технический результат заключается в повышении эффективности разрушения ледяного покрова. 1 ил.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, способным разрушать сплошной ледяной покров при их всплытии. Предложен способ разрушения ледяного покрова, заключающийся в прикреплении судна ко льду посредством якоря, троса и лебедки, расположенных в его кормовой части, затем при помощи лебедки к судну периодически прикладывают вертикальную нагрузку, т.е. обеспечивают килевую качку, с частотой, равной частоте резонансных изгибно-гравитационных волн, возбуждаемых в ледяном покрове импульсной нагрузкой, при этом ее величину, достаточную для разрушения льда, обеспечивают соответствующей скоростью вертикального перемещения, т.е. угловой скоростью вращения барабана лебедки. Технический результат заключается в увеличении толщины разрушаемого ледяного покрова. 1 ил.

Наверх