Способ разрушения ледяного покрова

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 и троса с последующим заполнением балластных цистерн забортной водой. Затем посредством предварительно установленных в оконечностях судна подруливающих устройств судну обеспечивают вращение вокруг вертикальной главной центральной оси инерции и одновременно сообщают килевую качку с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн (ИГВ), при этом трос прикрепляют к судну в точке, расположенной на оси его вращения, а в самом тросе предусмотрен вертлюг. Технический результат заключается в повышении эффективности разрушения ледяного покрова.

 

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, способным разрушать сплошной ледяной покров при их всплытии. Известно техническое решение (1. RU 2651329 С1), в котором ледяной покров предлагается разрушать подводным судном посредством его прикрепления ко льду при помощи якоря и троса. Имеющиеся на судне балластные цистерны заполняют, а затем осушают периодически с частотой, равной частоте резонансных ИГВ, возбуждаемых в ледяном покрове динамическими нагрузками (2. Д.Е. Хейсин. Динамика ледяного покрова. - Л.: Гидрометеоиздат. 1967 - 218 с.), при этом длину троса выбирают из условий обеспечения прекращения погружения судна в момент достижения им максимальной вертикальной скорости.. Недостатками решения являются недостаточная толщина разрушаемого льда и опасность маневрирования при его осуществлении.

Сущность изобретения заключается в разработке способа увеличения ледоразрушающей способности и обеспечения безопасности эксплуатации судна.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в увеличении толщины разрушаемого ледяного покрова и повышении безопасности эксплуатации судна при его реализации.

Существенные признаки, характеризующие изобретение

Ограничительные: способ разрушения ледяного покрова, заключающийся в прикреплении подводного судна ко льду посредством якоря и троса с последующим заполнением балластных цистерн забортной водой.

Отличительные: судну посредством предварительно установленных в оконечностях судна подруливающих устройств обеспечивают вращение вокруг вертикальной главной центральной оси инерции и одновременно сообщают килевую качку с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн, при этом трос прикрепляют к судну в точке, расположенной на оси его вращения, а в самом тросе предусмотрен вертлюг.

Общеизвестно, что при качке корабля на поверхности воды неизбежно возбуждается система гравитационных волн. Поскольку природа возникновения этих волн и ИГВ в ледяном покрове одинакова (они возникают благодаря внешним динамическим нагрузкам и силам тяжести), то и при килевой качке подводного судна вблизи ледяного покрова с резонансной частотой во льду будут возникать резонансные ИГВ.

Также известно [2], что приложение периодической нагрузки к ледяному покрову с частотой, равной частоте резонансных ИГВ, значительно увеличивает его деформации по сравнению с такой же по интенсивности нагрузкой, но приложенной стационарно. Объясняется это тем, что при такой нагрузке в ледяном покрове возникают резонансные ИГВ, т.е. волны с наибольшей амплитудой.

Изобретение осуществляется следующим образом.

В средней части судна выполняют контейнер, в котором укладывают в сложенном состоянии якорь с тросом. При возникновении необходимости всплытия судно подвсплывает на безопасное заглубление и останавливается. Затем из контейнера в вертикальном направлении выстреливается, например, при помощи пороховых зарядов якорь в сложенном состоянии с прикрепленным к нему тросом. Для пробивания льда, т.е. для 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 он прикрепляется ко льду. Затем забортной водой заполняют цистерны главного балласта. Судно приобретет отрицательную плавучесть и начнет натягивать якорный трос, создавая вертикальную нагрузку на лед.

Если при этом ледяной покров не разрушится, то судну посредством предварительно установленных в оконечностях судна подруливающих устройств обеспечивают вращение вокруг вертикальной главной центральной оси инерции, что обеспечит его устойчивое вращение (ось вращения не будет отклоняться от вертикали, т.е. энергозатраты на вращение будут минимальными, а вертикальная составляющая силы натяжения троса - максимальной). Параметры подруливающих устройств, обеспечивающих такой режим, определяются предварительно путем проведения соответствующих экспериментов или расчетов. Вращение осуществляют с максимально возможной угловой скоростью, т.е. при полном использовании мощности подруливающих устройств. Предусмотренный в тросе вертлюг не допустит его скручивания, при этом трос прикрепляют к судну в точке, расположенной на оси его вращения, что также будет способствовать обеспечению устойчивости вращения судна (недопущению отклонения троса от вертикального положения). Неизбежно возникающие при этом за счет увлекаемых корпусом судна во вращательное движение масс воды ее центробежные силы инерции вызовут появление подо льдом области пониженного давления с максимумом разряжения на оси вращения судна, т.е. под установленным якорем. Понижение давления вызовет соответствующий рост изгибных напряжений в ледяном покрове. Если и это не вызовет разрушение ледяного покрова, то судну, например при помощи цистерн вспомогательного балласта или горизонтальных рулей, сообщают килевую качку с частотой резонансных ИГВ. Очевидно, что килевая раскачка судна с резонансной частотой вследствие возбуждения ИГВ максимальной амплитуды приведет к дополнительному периодическому росту изгибных напряжений в ледяном покрове, что позволит достичь заявленный технический результат.

Изобретение не нуждается в графическом пояснении.

Способ разрушения ледяного покрова, заключающийся в прикреплении подводного судна ко льду посредством якоря и троса с последующим заполнением балластных цистерн забортной водой, отличающийся тем, что судну посредством предварительно установленных в оконечностях судна подруливающих устройств обеспечивают вращение вокруг вертикальной главной центральной оси инерции и сообщают килевую качку с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн, при этом трос прикрепляют к судну в точке, расположенной на оси его вращения, а в самом тросе предусмотрен вертлюг.