RU2457975C1 - Method of ice breaking in shallow water - Google Patents

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to ice breaking, particularly, with the help of air-cushion ships. Proposed method comprises displacing air-cushion ship along ice cover edges. Two ships move along ice cover edges. One of said ship moves in free water while another ship moves in ice field, behind the first one, at distance equal to quarter the length of resonance bending-gravity wave.

EFFECT: higher efficiency of ice breaking.

2 dwg

Description

Изобретение относится к ледотехнике и может быть использовано для выполнения ледокольных работ с помощью амфибийных судов на воздушной подушке (СВП).The invention relates to ice engineering and can be used to perform icebreaking operations using amphibious hovercraft (SVP).

Известен способ разрушения ледяного покрова, осуществляемый путем движения СВП по свободной воде в непосредственной близости и вдоль кромки сплошного ледяного покрова, а затем по ней. Такое маневрирование создает дополнительно к волновой нагрузку на лед от веса судна, что увеличивает деформации ледяного покрова и облегчает процесс его разрушения (1. Козин В.М., Новолодский И.Д. Способ разрушения ледяного покрова А.С. СССР №1781968 А1).A known method of destruction of the ice cover, carried out by the movement of the SVP on free water in the immediate vicinity and along the edge of a continuous ice cover, and then along it. Such maneuvering creates, in addition to the wave load on ice from the weight of the vessel, which increases the deformation of the ice cover and facilitates the process of its destruction (1. Kozin VM, Novolodsky ID Method of destruction of the ice cover of the AS USSR No. 1781968 A1) .

Недостатками этого способа являются:The disadvantages of this method are:

- быстрая затухаемость гравитационных волн вследствие их трансформации в изгибно-гравитационные и отражение от кромки льда, что требует для поддержания их максимальной интенсивности частого повторения маневров;- fast attenuation of gravitational waves due to their transformation into flexural-gravitational waves and reflection from the ice edge, which requires frequent repetition of maneuvers to maintain their maximum intensity;

- сход с кромки и выход на нее приводит к быстрому изнашиванию гибкого ограждения СВП;- the descent from the edge and exit to it leads to rapid wear of the flexible fencing of the SVP;

- нестационарность режимов движения СВП при маневрировании повышает расход топлива;- non-stationary motion modes of the SVP during maneuvering increases fuel consumption;

- плохая управляемость СВП на низких резонансных скоростях усложняет их маневрирование около кромки льда, т.е. требует использования энергоемких подруливающих устройств;- poor controllability of the SVP at low resonant speeds complicates their maneuvering near the ice edge, i.e. requires the use of energy-intensive thrusters;

- при выходе и сходе СВП с кромки льда для последующего движения судна вдоль нее и развития гравитационных и изгибно-гравитационных волн (ИГВ) максимальной амплитуды необходимо затрачивать определенное время, в течение которого неизбежно происходит гашение тех или иных колебаний, т.к. подкачка энергии в колеблющуюся систему «лед-вода» в эти периоды не происходит (судно движется не с максимальным волновым сопротивлением, которое определяет его ледоразрушающую способность).- at the exit and exit of the SVP from the ice edge for the subsequent movement of the vessel along it and the development of gravitational and flexural-gravitational waves (IGW) of maximum amplitude, it is necessary to spend a certain time during which the damping of certain vibrations inevitably occurs, because energy is not pumped into the oscillating ice-water system during these periods (the vessel does not move with maximum wave resistance, which determines its ice-breaking ability).

Сущность изобретения заключается в повышении эффективности разрушения ледяного покрова резонансным методом за счет использования в условиях мелководья равенства скорости судна, при которой на свободной воде возбуждаются волны наибольшей амплитуды, т.е. горбовой скорости, резонансной скорости при движении судна по сплошному льду.The essence of the invention is to increase the efficiency of ice cover destruction by the resonance method due to the use of equal speed of the vessel in shallow water conditions at which waves of the greatest amplitude are excited in free water, i.e. hump speed, resonant speed when the ship is moving on solid ice.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в увеличении нагрузки на лед за счет благоприятной интерференции (суммирования максимальных амплитуд) двух волновых систем: гравитационной, возникающей при движении судна по свободной воде, и изгибно-гравитационной, возникающей при движении судна по ледяному покрову.The technical result obtained by the implementation of the invention is to increase the load on ice due to favorable interference (summing the maximum amplitudes) of two wave systems: gravitational, which occurs when the vessel moves through free water, and flexural-gravitational, which occurs when the vessel moves along the ice cover.

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

Ограничительные: перемещение СВП вдоль кромки льда.Restrictive: moving SVP along the ice edge.

Отличительные: перемещение двух СВП, при этом первое судно перемещают по свободной воде, а второе - по сплошному льду сзади первого на расстоянии от него, равном четверти длины резонансной изгибно-гравитационной волны.Distinctive: the movement of two SVP, while the first vessel is moved in free water, and the second - on solid ice behind the first at a distance from it, equal to a quarter of the length of the resonant flexural-gravitational wave.

Известно (1. Павленко Г.Е. Сопротивление воды движению судов. М.: Морской транспорт, 1956, - 508 с.), что на мелководье при критической скорости судна υ_к, равной

(q - ускорение силы тяжести, Н - глубина водоема), т.е. горбовой скорости, амплитуда возбуждаемых волн становится максимальной.It is known (1. Pavlenko G.E. Water resistance to the movement of ships. M: Sea transport, 1956, - 508 pp.), That in shallow water at a critical speed of the vessel υ _к equal to

(q is the acceleration of gravity, N is the depth of the reservoir), i.e. hump velocity, the amplitude of the excited waves becomes maximum.

Также известно (2. Хейсин Д.Е. Динамика ледяного покрова. Л.: Гидрометеоиздат.1967. - 216 с.), что на мелководье скорость резонансных ИГВ υ_p в ледяном покрове также равна

, а длина этих волн равна

, где D - цилиндрическая жесткость ледяной пластины, ρ_л - плотность льда, h - толщина льда.It is also known (2. Kheisin D.E. Dynamics of ice cover. L .: Gidrometeoizdat. 1967. - 216 p.) That in shallow water the speed of resonant IGW υ _p in the ice cover is also equal

, and the length of these waves is

where D is the cylindrical stiffness of the ice plate, ρ _l is the density of ice, h is the thickness of the ice.

Известно и то (3. Козин В.М. Резонансный метод разрушения ледяного покрова. Изобретения и эксперименты. М.: Изд-во «Академия Естествознания». 2007. - 355 с.), что при выполнении ледокольных работ двумя СВП наиболее эффективным режимом является движение фронтом.It is also known (3. Kozin VM The resonant method of ice cover destruction. Inventions and experiments. M: Publishing House Academy of Natural Sciences. 2007. - 355 p.) That when performing icebreaking operations with two SVPs, the most effective mode is the movement of the front.

Поскольку вода является более податливой средой, чем ледяной покров, то движение СВП по свободной воде вдоль кромки льда, а не по льду возбуждает ИГВ большей амплитуды (4. Жесткая В.Д., Козин В.М. Исследования возможностей разрушения ледяного покрова амфибийными судами на воздушной подушке. Владивосток: Дальнаука. 2003. - 161 с.).Since water is a more malleable medium than ice cover, the movement of SVP along free water along the ice edge, and not on ice, excites IGWs of a larger amplitude (4. Zhestkaya V.D., Kozin V.M. Studies of the possibilities of ice cover destruction by amphibious vessels on an air cushion. Vladivostok: Dalnauka. 2003. - 161 p.).

Изобретение осуществляется следующим образом. Если при движении одного СВП с резонансной скоростью вдоль кромки ледяного покрова разрушения льда не происходит, т.е. его массы оказывается не достаточно для возбуждения ИГВ необходимой амплитуды, то на ледяной покров выводят второе СВП. Первое СВП перемещают по свободной воде с критической (горбовой) скоростью вдоль кромки льда в непосредственной близости от нее, а второе - по кромке ледяного покрова параллельным курсом также вблизи нее с резонансной скоростью. Поскольку в условиях мелководья эти скорости равны друг другу, то возникнет благоприятная интерференция возбуждаемых гравитационных и изгибно-гравитационных волн. Для достижения суммарных ИГВ наибольшей амплитуды второе СВП перемещают сзади от первого на расстоянии от него, равном λ_p/4. Такое отставание второго СВП обеспечит его расположение в пучности ИГВ, возникающих от движения первого судна. В этом случае волновое сопротивление второго СВП станет максимальным и соответственно амплитуда суммарных ИГВ - наибольшей, что позволит достичь заявленный технический результат.The invention is as follows. If during the movement of one SVP with a resonant speed along the edge of the ice sheet, ice does not break, i.e. its mass is not enough to excite the IGW of the required amplitude, then the second SVP is brought to the ice sheet. The first SVP is moved along free water at a critical (hump) speed along the edge of the ice in the immediate vicinity of it, and the second along the edge of the ice sheet in a parallel direction also near it with a resonant speed. Since in the conditions of shallow water these velocities are equal to each other, favorable interference will arise between the excited gravitational and flexural-gravitational waves. To achieve total IHV of the maximum amplitude, the second SVP is moved behind the first one at a distance from it equal to λ _p / 4. Such a lag of the second SVP will ensure its location in the antinodes of the IHV arising from the movement of the first vessel. In this case, the wave impedance of the second SVP will become maximum and, accordingly, the amplitude of the total IHV will be the largest, which will achieve the claimed technical result.

Изобретение поясняется графически, где: на фиг.1 показан вид на расположение СВП сверху; на фиг.2 - сечение по А-А на фиг.1.The invention is illustrated graphically, where: in Fig.1 shows a view of the location of the SVP from above; figure 2 is a section along aa in figure 1.

По свободной воде 1 перемещают первое СВП 2 вдоль кромки 3 ледяного покрова 4 с критической скоростью υ_к (см. фиг.1). Вслед за ним с резонансной скоростью υ_p перемещают сзади от первого второе СВП 5 на расстоянии от него, равном λ_p/4 (см. фиг.1, 2).In free water 1 move the first SVP 2 along the edge 3 of the ice sheet 4 with a critical speed υ _to (see figure 1). Following him with a resonant speed υ _p move behind the first second second SVP 5 at a distance from it equal to λ _p / 4 (see figure 1, 2).

Claims (1)

Способ разрушения ледяного покрова на мелководье, заключающийся в перемещении судна на воздушной подушке вдоль кромки льда, отличающийся тем, что вдоль кромки льда перемещают два судна, при этом первое судно перемещают по свободной воде, а второе - по сплошному льду сзади первого на расстоянии от него, равном четверти длины резонансной изгибно-гравитационной волны. The method of destroying the ice cover in shallow water, which consists in moving the hovercraft along the ice edge, characterized in that two vessels move along the ice edge, the first vessel moving in free water and the second in solid ice behind the first one at a distance from it equal to a quarter of the length of the resonant bending-gravitational wave.

Images