Способ разрушения ледяного покрова
Владельцы патента RU 2735190:
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Хабаровский федеральный исследовательский центр Дальневосточного отделения Российской академии наук (RU)
Изобретение относится к судоходству в ледовых условиях. Сущность изобретения заключается в возбуждении во льду изгибно-гравитационных волн при движении подводного судна подо льдом с резонансной скоростью. Во время движения судна его рубочные и кормовые горизонтальные рули периодически перекладывают на положительные и отрицательные углы атаки в противофазе относительно друг друга с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн. Возникающие при этом дифферентующие моменты погашают с помощью балластных цистерн. Достигается повышение эффективности разрушения ледяного покрова.
Изобретение относится к области судостроения, 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) определенной высоты, возбуждаемыми подводным судном при его движении подо льдом с резонансной скоростью, при этом во время движения судну придают положительную плавучесть и перекладывают рубочные и кормовые горизонтальные рули на отрицательные углы атаки для удержания судна на заданной глубине. Положительную плавучесть обеспечивают путем откачки воды из балластных цистерн. Поворотом рулей и балластом создают нулевую силу плавучести. Сопротивление воды движению судна возрастет, что увеличит высоту волн, т.е. повысит эффективность разрушения льда [1. RU 2194119 С2, 10.12.2002]. Техническое решение по патенту RU 2194119 принято заявителем и автором за прототип.
Недостатком способа является ограниченность высоты ИГВ, т.е. их ледоразрушающей способности, которая при резонансной скорости судна определяется заглублением и водоизмещением последнего [1].
Задачей заявляемого изобретения является повышение эффективности разрушения ледяного покрова.
Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в увеличении высоты ИГВ при не меняющихся резонансной скорости и величины заглубления судна.
Существенные признаки, характеризующие изобретение.
Ограничительные: способ разрушения ледяного покрова подводным судном, заключающийся в возбуждении во льду изгибно-гравитационных волн при его движении подо льдом с резонансной скоростью, при этом во время движения судну обеспечивают положительную плавучесть и перекладывают рубочные и кормовые горизонтальные рули на отрицательные углы атаки.
Отличительные: рубочные и кормовые горизонтальные рули периодически перекладывают на положительные и отрицательные углы атаки в противофазе относительно друг друга с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн, а возникающие при этом кренящие и дифферентующие моменты погашают с помощью балластных цистерн.
Известно [2. Д.Е. Хейсин. Динамика ледяного покрова. - Л.: Гидрометеоиздат, 1967. - 218 с.], что приложение периодической динамической нагрузки к ледяному покрову с частотой, равной частоте резонансных ИГВ, значительно увеличивает деформации ледяного покрова по сравнению с такой же по интенсивности нагрузкой, но приложенной стационарно. Объясняется это тем, что при таких воздействиях возникают резонансные ИГВ. Таким образом, если под ледяным покровом периодически создавать дополнительную область повышенного давления с частотой резонансных ИГВ, то это приведет к возбуждению в ледяном покрове дополнительных резонансных ИГВ. Для этого необходимо, чтобы период этих волн был равен периоду Т основных (от поступательного движения судна) резонансных ИГВ, величину которого можно определить по зависимости [2]:
где D - цилиндрическая жесткость ледяной пластины; ρл - плотность льда; h - толщина ледяного покрова; g - ускорение силы тяжести. В результате возникнет наиболее эффективная своеобразная дополнительная к основным ИГВ раскачка ледяного покрова.
Способ осуществляют следующим образом.
Под ледяным покровом на заданной глубине начинают перемещать подводное судно с резонансной скоростью. Если высота этих волн окажется недостаточной для разрушения ледяного покрова, то судну придают положительную плавучесть путем откачки воды из балластных цистерн. Одновременно с этим рубочные и кормовые горизонтальные рули судна поворачивают на отрицательные углы атаки (в этом случае их подъемная сила будет направлена вниз) до значений, когда сила плавучести судна станет равной нулю. После этого судно продолжают перемещать подо льдом с резонансной скоростью и на заданной глубине. Сопротивление воды его движению возрастет, что увеличит высоту возбуждаемых ИГВ, т.е. их ледоразрушающую способность. Если и это не приведет к разрушению ледяного покрова, то рубочные и кормовые горизонтальные рули периодически перекладывают на положительные и отрицательные углы атаки в противофазе относительно друг друга с частотой резонансных ИГВ, а возникающие при этом кренящие и дифферентующие моменты погашают с помощью балластных цистерн. Это приведет к возбуждению дополнительных резонансных ИГВ, накладывающихся на основные ИГВ. В результате интерференции этих волн их суммарная высота будет периодически возрастать, что повысит эффективность разрушения ледяного покрова.
Изобретение не нуждается в графическом пояснении.
Способ разрушения ледяного покрова подводным судном, заключающийся в возбуждении во льду изгибно-гравитационных волн при его движении подо льдом с резонансной скоростью, при этом во время движения судну обеспечивают положительную плавучесть и перекладывают рубочные и кормовые горизонтальные рули на отрицательные углы атаки, отличающийся тем, что рубочные и кормовые горизонтальные рули периодически перекладывают на положительные и отрицательные углы атаки в противофазе относительно друг друга с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн, а возникающие при этом кренящие и дифферентующие моменты погашают с помощью балластных цистерн.
