RU2171201C1 - Method of breaking ice cover - Google Patents

Abstract

FIELD: shipbuilding; submarine ships breaking ice cover by resonance flexural gravitational waves. SUBSTANCE: method consists in turning the ship through 180 deg. at continued aft running at resonance speed forming hydraulic impact under ice due to braking the ship. EFFECT: enhanced efficiency of ice breaking. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансным методом (1. Козин В.М. Резонансный метод разрушения ледяного покрова. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук в форме научного доклада. - Владивосток, ИАПУ ДВО РАН, 1993 г., 44 с.). The invention relates to the field of shipbuilding, in particular to submarines, destroying the ice cover by the resonant method (1. Kozin V.M. Resonance method of ice cover destruction. Thesis for the degree of Doctor of Technical Sciences in the form of a scientific report. - Vladivostok, IAPA FEB RAS , 1993, 44 pp.).

Известно техническое решение (2. Козин В.М., Онищук А.В. Модельные исследования волнообразования в сплошном ледяном покрове от движения подводного судна / ПМТФ, Новосибирск: Наука, 1994, N 2, с. 78-81), в котором предлагается разрушать ледяной покров подводным судном путем возбуждения во льду изгибно-гравитационных волн при его движении с резонансной скоростью v_p, т. е. со скоростью, при которой амплитуда возбуждения изгибно-гравитационных волн (ИГВ) максимальна.A technical solution is known (2. Kozin VM, Onishchuk AV Model studies of wave formation in continuous ice cover from the movement of a submarine / ПМТФ, Novosibirsk: Nauka, 1994, N 2, pp. 78-81), which proposes to destroy the ice cover by an underwater vessel by excitation of flexural-gravitational waves in ice when it moves with a resonant speed v _p , i.e., at a speed at which the excitation amplitude of flexural-gravitational waves (IGW) is maximum.

Недостатком метода является невозможность увеличения амплитуды ИГВ, т.е. его ледоразрушающей способности, при движении судна со скоростью v_p.The disadvantage of this method is the impossibility of increasing the amplitude of the IHV, i.e. its ice-breaking ability when the vessel is moving at a speed of v _p .

Сущность изобретения заключается в разработке способа увеличения амплитуды ИГВ, возбуждаемых при поступательном движении подводного судна. The essence of the invention lies in the development of a method of increasing the amplitude of IGV excited during the translational motion of an underwater vessel.

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

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

Ограничительные: покров разрушается подводным судном путем возбуждения во льду резонансных ИГВ от его поступательного движения. Restrictive: the cover is destroyed by an underwater vessel by exciting resonant IGWs in ice from its translational motion in ice.

Отличительные: судно разворачивают кормой вперед (на 180^o по курсу) и сохраняют его дальнейшее движение с резонансной скоростью с последующим созданием под ледяным покровом гидравлического удара посредством торможения подводного судна.Distinctive: the vessel is turned stern forward (180 ^o in the course) and its further movement is maintained at a resonant speed, followed by the creation of a hydraulic shock under the ice cover by braking the submarine.

Известно (3. Войткунский Я.И. Сопротивление движению судов. Л.: Судостроение. - 1988. - 288 с.), что оптимальная форма обтекаемого тела определяется направлением набегающего потока. Это означает, что при развороте тела на 180^o обтекаемость его формы ухудшается. Так же известно [3], что при движении тела в жидкости за ним вследствие вязкостных свойств жидкости и из-за отрыва пограничного слоя, возникающего вследствие несовершенства формы тела, 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. Очевидно, что мощность гидроудара будет зависеть от ширины струи и скорости воды в попутном потоке. Поэтому торможение судна с плохообтекаемой формой (при движении кормой вперед) создаст больший гидроудар, чем при обычном движении носом вперед. Кроме того, гребной винт при своей работе отбрасывает воду назад, т.е. в противоположном к попутному потоку направлении. Если его расположить впереди судна, развернув судно на 180^o, то его противодействие попутному потоку, возникающему сразу за судном, уменьшится и скорость воды в попутном потоке возрастет. Таким образом, торможение судна, движущегося кормой вперед, приведет к большему возрастанию давления за судном, чем при движении вперед носом. 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 (3. Voitkunsky Y.I. Resistance to the movement of ships. L .: Shipbuilding. - 1988. - 288 pp.) That the optimal shape of the streamlined body is determined by the direction of the incoming flow. This means that when the body is rotated 180 ^o streamlining its shape deteriorates. It is also known [3] that when a body moves in a liquid behind it due to the viscous properties of the liquid and due to separation of the boundary layer arising due to imperfections in the shape of the body, an associated flow is formed, 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.: Mechanical Engineering. - 1982. - 424 p.), - to hydraulic shock, those. a sharp increase in pressure in the stern of the vessel. Obviously, the power of the water hammer will depend on the width of the stream and the speed of the water in the associated stream. Therefore, the braking of a vessel with a poorly streamlined shape (when moving stern forward) will create a greater water hammer than with a normal forward bow movement. In addition, the propeller throws water back during its operation, i.e. in the opposite direction to the incident flow. If it is positioned in front of the vessel, turning the vessel 180 ^o , then its opposition to the associated flow that occurs immediately behind the vessel will decrease and the water velocity in the associated flow will increase. Thus, the braking of a ship moving aft forward will lead to a greater increase in pressure behind the vessel than when moving forward with bow. 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_p, для возбуждения резонансных ИГВ. Если амплитуда этих волн оказывается недостаточной для разрушения ледяного покрова, то судно разворачивают на 180^o и продолжают его движение кормой вперед с резонансной скоростью. Если и этого оказывается недостаточным для разрушения льда, то судно при помощи 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 за судном. Вследствие несжимаемости воды это давление мгновенно передастся на нижнюю поверхность ледяного покрова, что вызовет увеличение деформаций 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 sheet, the vessel is turned 180 ^o and continue to move stern forward with a resonant speed. If even this turns out to be insufficient for breaking the ice, the ship is abruptly stopped with the help of 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 behind the vessel. Due to the incompressibility of water, this pressure will instantly be transferred to the lower surface of the ice cover, which will cause an increase in ice deformations, i.e., the amplitude of IGW, and hence their ice-breaking ability, will increase.

Изобретение поясняется чертежом, показывающим схему его реализации. The invention is illustrated by a drawing showing a diagram of its implementation.

Под ледяным покровом 1 на заданном заглублении Н начинает движение подводное судно 2 со скоростью v_p, которое возбуждает систему резонансных ИГВ-3.Under the ice cover 1 at a given depth H, the submarine 2 begins to move at a speed of v _p , which excites a system of resonant IGV-3.

Если амплитуда возбуждаемых волн 3 недостаточна для разрушения льда 1, то судно 2 разворачивают на 180^o и продолжают его движение кормой вперед с резонансной скоростью v_p. При этом за судном образуется попутный поток 5, а вследствие ухудшения обтекаемости корпуса в ледяном покрове возникнут резонансные ИГВ 6. Если амплитуда ИГВ 6 также окажется недостаточной для разрушения льда 1, то судно 2 при помощи гребного винта 7 останавливают. Попутный поток 5, затормозившись от удара с остановившимся судном 4, вызовет появление области повышенного давления 8 и соответствующей волны вспучивания 9. Наложение этой волны 9 на ИГВ 6 приведет к увеличению суммарных деформаций льда, т.е. к увеличению амплитуды волн за судном, профиль которой будет представлен кривой 10. Рост суммарной амплитуды ИГВ 10 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 rotated 180 ^o and continue to move stern forward with a resonant speed v _p . At the same time, an associated stream 5 is formed behind the vessel, and resonant IHVs will appear in the ice cover as a result of worsening streamlined hull 6. If the amplitude of IHV 6 is also insufficient to destroy ice 1, then the vessel 2 is stopped using the propeller 7. The passing stream 5, having braked from the impact with the vessel 4 stopped, will cause the appearance of a high pressure region 8 and the corresponding wave of expansion 9. The superposition of this wave 9 on the IGV 6 will lead to an increase in the total ice deformations, i.e. to an increase in the amplitude of waves behind the vessel, the profile of which will be represented by curve 10. An increase in the total amplitude of IGV 10 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 от его поступательного движения, отличающийся тем, что судно разворачивают кормой вперед на 180^o и сохраняют его дальнейшее движение с резонансной скоростью с последующим созданием под ледяным покровом гидравлического удара посредством торможения подводного судна.A method of destroying an ice sheet by an underwater vessel by exciting resonant flexural-gravitational waves in ice from its translational motion, characterized in that the vessel is rotated aft by 180 ^° and maintains its further movement at a resonant speed, with subsequent creation of a hydraulic shock under the ice sheet by braking the underwater vessel.