RU2194119C2 - Method of breaking ice cover - Google Patents

Abstract

FIELD: navigation under ice conditions. SUBSTANCE: submarine ship runs under ice at resonance speed exciting flexural gravitational waves; ship has positive buoyancy at this time and fairwater diving planes and aft planes are put to negative angles of attack for holding ship at preset depth. Positive buoyancy is imparted through discharge of ballast from main ballast tanks, regulating tanks, emergency tanks, compensating tanks. Buoyancy force is brought to zero by turning the planes and by ballast, as a result, resistance of water to ship's motion increases, thus increasing height of waves and enhancing efficiency of ice breaking. EFFECT: enhanced efficiency.

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) определенной высоты, возбуждаемыми подводным судном [1. В.М.Козин, А.В.Онищук. Модельные исследования волнообразования в сплошном ледяном покрове от движения подводного судна. - ПМТФ, Новосибирск, ВО "Наука", 1994, 2, 78-81]. The prior art is known from the method of ice cover destruction by resonant flexural-gravitational waves (IGW) of a certain height, excited by an underwater vessel [1. V.M. Kozin, A.V. Onischuk. Model studies of wave formation in a continuous ice cover from the movement of a submarine. - PMTF, Novosibirsk, VO "Nauka", 1994, 2, 78-81].

Известный способ осуществляется следующим образом. Судно всплывает на безопасную глубину и движется подо льдом с резонансной скоростью V_p, т.е. со скоростью, при которой высота возбуждаемых ИГВ максимальна.The known method is as follows. The vessel floats to a safe depth and moves under the ice with a resonant speed V _p , i.e. at the speed at which the height of the excited IGV is maximum.

Недостатком способа является ограниченность высоты ИГВ, т.е. их ледоразрушающей способности, которая при резонансной скорости судна определяется заглублением и водоизмещением последнего [1]. The disadvantage of this method is the limited height of the IHV, i.e. their ice-breaking capacity, which at the resonant speed of the vessel is determined by the depth and displacement of the latter [1].

Задачей заявляемого изобретения является повышение эффективности разрушения ледяного покрова. The task of the invention is to increase the effectiveness of the destruction of the ice cover.

Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в увеличении высоты ИГВ при не меняющихся резонансной скорости и величины заглубления судна. The technical result achieved in the process of solving the problem is to increase the height of the IHV at a constant resonant speed and depth of the ship.

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

Ограничительные: ледяной покров разрушается подводным судном путем возбуждения во льду ИГВ при движении судна подо льдом с резонансной скоростью. Restrictive: the ice cover is destroyed by an underwater vessel by excitation of IGW in ice when the vessel moves under ice at a resonant speed.

Отличительные: во время движения судна ему придают положительную плавучесть и перекладывают рубочные и кормовые горизонтальные рули на отрицательные углы атаки для удержания судна на заданной глубине. Distinctive: while the vessel is moving, it is given positive buoyancy and the horizontal and stern horizontal rudders are shifted to negative angles of attack to keep the vessel at a given depth.

Известно [2. А.А.Костюков. Сопротивление воды движению судов. Л.: Судостроение, 1966, 448 с. ] , что с ростом угла атаки сопротивление крыла (горизонтального руля) возрастает. Поэтому, если для удержания подводного судна на заданной глубине приходится перекладывать горизонтальные рули на положительные или отрицательные углы атаки α, то это приведет к увеличению сопротивления как рулей, так и судна в целом. При движении подводного судна вблизи поверхности воды увеличение сопротивления произойдет в основном за счет волновой составляющей, т.к. при увеличении углов атаки в местах расположения рулей будут возникать области с возрастающим повышенным давлением, которые в свою очередь, являясь причиной волнообразования [2], будут способствовать увеличению высоты возбуждаемых волн. Одновременно с перекладкой рулей на углы атаки α на них начнет действовать соответствующая подъемная сила [2], которая приведет к вертикальному перемещению судна, т.е. к изменению заданной глубины его погружения. Для компенсации этой силы может быть использована сила плавучести, зависящая от количества принятого балласта на судно. Таким образом, изменяя силу плавучести судна и удерживая его на заданной глубине посредством перекладки горизонтальных рулей на углы атаки, можно добиться увеличения высоты ИГВ и повышения эффективности разрушения ледяного покрова. It is known [2. A.A. Kostyukov. Water resistance to ship traffic. L .: Shipbuilding, 1966, 448 p. ] that with increasing angle of attack, the resistance of the wing (horizontal rudder) increases. Therefore, if to keep the submarine at a given depth, you have to shift the horizontal rudders to positive or negative angles of attack α, then this will lead to an increase in the resistance of both the rudders and the ship as a whole. When a submarine moves near the surface of the water, an increase in resistance will occur mainly due to the wave component, because with an increase in the angle of attack at the rudder locations, areas with increasing increased pressure will arise, which, in turn, being the cause of wave formation [2], will increase the height of the excited waves. At the same time as the rudders are shifted to the angles of attack α, the corresponding lifting force [2] will begin to act on them, which will lead to vertical movement of the vessel, i.e. to a change in the set depth of his dive. To compensate for this force, a buoyancy force can be used, depending on the amount of ballast received on the vessel. Thus, by changing the buoyancy of the vessel and holding it at a given depth by shifting the horizontal rudders to the angles of attack, it is possible to increase the height of the IHV and increase the efficiency of ice cover destruction.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

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 балласта, например, из цистерн главного балласта, из уравнительных цистерн, цистерн быстрого погружения, из цистерн замещения и т.п. 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 (архимедова сила) 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 и соответственно повысит эффективность разрушения ледяного покрова. Under the ice cover at a given depth, a submarine begins to move at a resonant speed. If the height of these waves is insufficient to destroy the ice cover, the vessel is given positive buoyancy by pumping ballast, for example, from main ballast tanks, from equalization tanks, quick-dip tanks, from replacement tanks, etc. At the same time, the cutting and stern horizontal rudders of the vessel are turned to negative angles of attack (in this case, their lifting force will be directed downward) to the values when the buoyancy force of the vessel (Archimedean force) becomes zero. After that, the vessel continues to move under the ice at a resonant speed and at a given depth. The resistance of water to its movement will increase, which will increase the height of the excited IGW and, accordingly, increase the efficiency of ice cover destruction.

Claims (1)

Способ разрушения ледяного покрова подводным судном, заключающийся в возбуждении во льду изгибно-гравитационных волн при движении судна подо льдом с резонансной скоростью, отличающийся тем, что во время движения судна ему придают положительную плавучесть и перекладывают рубочные и кормовые горизонтальные рули на отрицательные углы атаки для удержания судна на заданной глубине. The method of destruction of the ice cover by an underwater vessel, which consists in the excitation of flexural-gravitational waves in ice when the vessel moves under ice at a resonant speed, characterized in that during the movement of the vessel it is given positive buoyancy and horizontal and stern rudders are shifted to negative angles of attack to hold vessel at a given depth.