RU2144481C1 - Method of breaking ice cover - Google Patents

Abstract

FIELD: shipbuilding vessels breaking ice cover by resonance flexural gravitational waves. SUBSTANCE: ice cover is broken by means of resonance flexural gravitational waves due to forming hydraulic impact under ice by means of abrupt braking of ship. EFFECT: enhanced efficiency of ice breaking. 1 dwg

Description

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. The invention relates to the field of shipbuilding, in particular to submarines sailing in ice conditions and destroying the ice cover in a resonant way when surfacing in solid ice.

Уровень техники известен из способа разрушения ледяного покрова резонансными изгибно-гравитационными волнами (ИГВ), возбуждаемыми подводным судном (1. В. М.Козин, А.В.Онищук "Модельные исследования волнообразования в сплошном ледяном покрове от движения подводного судна". - ПМТФ, Новосибирск. - Изд-во ВО "Наука". 1994. - N 2. с. 78-81), в котором предлагается разрушать ледяной покров подводным судном путем возбуждения изгибно-гравитационных волн при его движении с резонансной скоростью v_р, т.е. со скоростью, при которой амплитуда возбуждаемых ИГВ максимальна.The prior art is known from the method of ice cover destruction by resonant flexural-gravitational waves (IGW) excited by an underwater vessel (1. V.M. Kozin, A.V. Onishchuk "Model studies of wave formation in continuous ice cover from the movement of an underwater vessel." - ПМТФ , Novosibirsk. - VO Nauka Publishing House. 1994. - N 2. S. 78-81), which proposes to destroy the ice cover by an underwater vessel by excitation of flexural-gravitational waves when it moves with a resonant speed v _p , t. e. at the speed at which the amplitude of the excited IGV is maximum.

Недостатком способа является невозможность увеличения амплитуды ИГВ, т. е. ледоразрушающей способности судна при его движении с резонансной скоростью. The disadvantage of this method is the impossibility of increasing the amplitude of the IGV, i.e., the ice-breaking ability of the vessel when it moves at a resonant speed.

Сущность изобретения заключается в разработке способа увеличения амплитуды ИГВ. The essence of the invention lies in the development of a method of increasing the amplitude of IVG.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении эффективности разрушения льда подводным судном. The technical result obtained by carrying out the invention is to increase the efficiency of ice destruction by an underwater vessel.

Существенные признаки, характеризующие изобретение. The essential features characterizing the invention.

Ограничительные: ледяной покров разрушается подводным судном путем возбуждения во льду резонансных ИГВ. Restrictive: the ice cover is destroyed by an underwater vessel by excitation of resonant IGW in ice.

Отличительные: под ледяным покровом дополнительно создают гидравлический удар по льду снизу посредством торможения подводного судна. Distinctive: under the ice cover, they additionally create a hydraulic impact on the ice from below by braking the submarine.

Известно (см. Войткунский Я.И. Сопротивление воды движению судов. Л.: Судостроение. - 1988. - 288 с.), что при движении тела в жидкости за ним вследствие вязкостных свойств жидкости и из-за отрыва пограничного слоя образуется попутный поток, т.е. струя поступательно движущейся за телом жидкости. Скорость в этом потоке в районе кормовой оконечности тела примерно равна скорости тела. Если тело, т.е. подводное судно, резко затормозить, то попутный поток, продолжая свое поступательное движение по инерции, встретит на своем пути препятствие в виде остановившегося судна. Это приведет к скачкообразному уменьшению скорости попутного потока и, как известно из курса гидравлики (см. Башта Т.М. и др. Гидравлика, гидромашины и гидропроводы. М.: Машиностроение, - 1982. - 424 с.), - к гидроудару, т.е. резкому повышению давления в районе кормы судна. Наложение этого давления на давление на нижнюю поверхность ледяного покрова от волновых колебаний воды приведет к увеличению деформаций льда, т.е. амплитуды ИГВ. В результате ледоразрушающая способность судна возрастет. It is known (see Voitkunsky Y.I. Water resistance to ship traffic. L .: Shipbuilding. - 1988. - 288 p.) That when a body moves in a fluid behind it due to the viscous properties of the fluid and due to separation of the boundary layer, an associated flow , i.e. a jet of fluid moving behind the body. The speed in this stream at the aft end of the body is approximately equal to the speed of the body. If the body, i.e. submarine, sharply slow down, then the passing stream, continuing its progressive motion by inertia, will encounter an obstacle in the way in the form of a stopped ship. This will lead to an abrupt decrease in the velocity of the associated flow and, as is known from the course of hydraulics (see Bashta T.M. et al. Hydraulics, hydraulic machines and hydraulic pipes. M.: Mashinostroenie, - 1982. - 424 p.), - to hydraulic shock, those. a sharp increase in pressure in the stern of the vessel. The application of this pressure to the pressure on the lower surface of the ice sheet from wave oscillations of water will lead to an increase in ice deformations, i.e. the amplitudes of the IGV. As a result, the ice breaking capacity of the ship will increase.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Под ледяным покровом на заданном заглублении начинают перемещать подводное судно со скоростью v_р для возбуждения резонансных ИГВ. Если амплитуда этих волн оказывается недостаточной для разрушения ледяного покрова, то судно, например, за счет реверса гребных винтов резко останавливают. Попутный поток, сформировавшийся за судном при его поступательном движении, продолжая по инерции свое движение, встретит на своем пути препятствие в виде остановившегося судна. Это приведет к скачкообразному увеличению давления в районе кормы судна. Вследствие несжимаемости воды это давление мгновенно передастся на нижнюю поверхность ледяного покрова, что вызовет увеличение деформации льда, т.е. амплитуда ИГВ, а следовательно, и их ледоразрушающая способность возрастут.Under the ice cover at a given depth, a submarine begins to move at a speed of v _p to excite resonant IGWs. If the amplitude of these waves is insufficient to destroy the ice cover, then the vessel, for example, is sharply stopped due to the reverse of the propellers. A passing stream, formed behind the vessel during its forward movement, continuing its movement by inertia, will encounter an obstacle in the way in the form of a stopped vessel. This will lead to an abrupt increase in pressure in the stern of the vessel. Due to the incompressibility of water, this pressure will instantly be transferred to the lower surface of the ice sheet, which will cause an increase in ice deformation, i.e. the amplitude of the IHV, and hence their ice-breaking ability, will increase.

Изобретение поясняется графически, где на чертеже показана схема деформирования ледяного покрова от возбуждаемых ИГВ и действия гидроудара. The invention is illustrated graphically, where the drawing shows a diagram of the deformation of the ice cover from the excited IGV and the effects of water hammer.

Под ледяным покровом 1 на заданном заглублении H начинает движение подводное судно 2 со скоростью v_р, которое возбуждает систему резонансных ИГВ-3. Одновременно за судном вследствие вязкости воды образуется попутный поток 4.Under the ice cover 1 at a given depth H, the submarine 2 begins to move at a speed of v _p , which excites the system of resonant IGV-3. At the same time, a by-pass stream 4 is formed behind the vessel due to the viscosity of the water.

Если амплитуда возбуждаемых волн 3 недостаточна для разрушения льда 1, то судно 2 резко останавливают (например, за счет реверса гребного винта 5). Попутный поток 4, продолжая по инерции свое поступательное движение, встретит на своем пути препятствие в виде остановившегося судна 2. Скорость потока резко уменьшится, что приведет к появлению в районе кормы судна области повышенного давления 6. Поскольку воду при реальных скоростях эксплуатации судов можно считать несжимаемой, то это давление мгновенно передастся на нижнюю поверхность льда 1 и приведет к появлению волны вспучивания 7. Наложение этой волны 7 на ИГВ-3 приведет к увеличению суммарных деформаций льда, т.е. к увеличению амплитуды волн в районе кормы судна, профиль которой будет представлен кривой 8. Рост суммарной амплитуды ИГВ 8 приведет к увеличению эффективности разрушения ледяного покрова 1. If the amplitude of the excited waves 3 is insufficient to destroy the ice 1, then the vessel 2 is stopped abruptly (for example, due to the reverse of the propeller 5). Associated stream 4, continuing its inertial motion by inertia, will encounter an obstacle in the form of a stopped vessel 2. The flow velocity will sharply decrease, which will lead to the appearance of an area of increased pressure in the stern of the vessel 6. Since water can be considered incompressible at real vessel operating speeds , then this pressure will instantly be transferred to the lower surface of ice 1 and lead to the appearance of a wave of expansion 7. The superposition of this wave 7 on the IGV-3 will lead to an increase in the total ice deformations, i.e. to increase the amplitude of the waves in the area of the stern of the vessel, the profile of which will be represented by curve 8. The increase in the total amplitude of IGV 8 will increase the efficiency of destruction of the ice sheet 1.

Claims (1)

Способ разрушения ледяного покрова подводным судном путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн, отличающийся тем, что под ледяным покровом дополнительно создают гидравлический удар по льду снизу посредством торможения подводного судна. A method of destroying an ice sheet by an underwater vessel by exciting resonant flexural-gravitational waves in ice, characterized in that under the ice sheet an additional hydraulic shock is created on the ice from below by braking the submarine.