RU2601543C1 - Method for sheet ice breaking - Google Patents
Method for sheet ice breaking Download PDFInfo
- Publication number
- RU2601543C1 RU2601543C1 RU2015129824/11A RU2015129824A RU2601543C1 RU 2601543 C1 RU2601543 C1 RU 2601543C1 RU 2015129824/11 A RU2015129824/11 A RU 2015129824/11A RU 2015129824 A RU2015129824 A RU 2015129824A RU 2601543 C1 RU2601543 C1 RU 2601543C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ice
- waves
- resonant
- vessel
- movement
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
- B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
- B63B35/08—Ice-breakers or other vessels or floating structures for operation in ice-infested waters; Ice-breakers, or other vessels or floating structures having equipment specially adapted therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60V—AIR-CUSHION VEHICLES
- B60V3/00—Land vehicles, waterborne vessels, or aircraft, adapted or modified to travel on air cushions
- B60V3/06—Waterborne vessels
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
- E02B15/00—Cleaning or keeping clear the surface of open water; Apparatus therefor
- E02B15/02—Cleaning or keeping clear the surface of open water; Apparatus therefor from ice otherwise than according to E02B1/003
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области ледотехники, в частности к средствам разрушения ледяного покрова.The invention relates to the field of ice engineering, in particular to means for breaking the ice sheet.
Из уровня техники известно использование судов на воздушной подушке (СВП) для разрушения ледяного покрова резонансным способом, т.е. путем возбуждения в ледяном покрове резонансных изгибно-гравитационных волн (ИГВ) при движении судна по льду с резонансной скоростью (1. Козин В.М. Резонансный метод разрушения ледяного покрова. Изобретения и эксперименты. - М.: Издательство «Академия Естествознания». 2007. - 355 С. ISBN 987-5-91327-017-7).It is known from the prior art to use hovercraft (SVP) for breaking the ice sheet in a resonant manner, i.e. by excitation in the ice sheet of resonant flexural-gravitational waves (IGW) when the vessel moves on ice with a resonant speed (1. Kozin VM Resonance method of ice cover destruction. Inventions and experiments. - M.: Academy of Natural Sciences Publishing House. 2007 .- 355 S. ISBN 987-5-91327-017-7).
Недостаткам способа является недостаточная амплитуда ИГВ, возбуждаемых при движении СВП.The disadvantages of the method is the insufficient amplitude of the IHV excited by the movement of the SVP.
Сущность изобретения заключается в увеличении амплитуды ИГВ.The invention consists in increasing the amplitude of the IHV.
Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в увеличении толщины ледяного покрова, разрушаемого СВП.The technical result obtained by carrying out the invention is to increase the thickness of the ice sheet destroyed by the SVP.
Существенные признаки, характеризующие изобретение.The essential features characterizing the invention.
Ограничительные: способ разрушения ледяного покрова судном на воздушной подушке при его движении по льду с резонансной скоростью.Restrictive: a method of destroying the ice cover of an hovercraft when it moves on ice at a resonant speed.
Отличительные: после возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн судну в пределах перемещающейся за ним с резонансной скоростью первой впадины волн сообщают дополнительные периодические возвратно-поступательные перемещения в направлении его движения с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн, при этом перемещения обеспечивают максимальными в пределах впадины волн, т.е. равными половине их длины, а судно при выполнении перемещений разворачивают на 90° по отношению к направлению его первоначального движения.Distinctive: after resonant bending-gravitational waves are excited in ice, the vessel within the limits of the first trough of the waves moving behind it with the resonant speed of the waves is informed by additional periodic reciprocating movements in the direction of its movement with the frequency of the resonant bending-gravitational waves, while providing maximum movements within the trough waves, i.e. equal to half their length, and the vessel, when moving, is deployed 90 ° with respect to the direction of its initial movement.
Общеизвестно, что, если на волновую (основную) систему подействовать периодическими (дополнительными) возмущениями с ее частотой, то в результате интерференции колебаний произойдет увеличение амплитуды волн основной системы. Таким образом, если после возбуждения системы резонансных ИГВ к ледяному покрову приложить дополнительную периодическую динамическую нагрузку с частотой, равной частоте резонансных ИГВ ωp, то амплитуда и, соответственно, ледоразрушающая способность ИГВ возрастут.It is well known that if the wave (main) system is affected by periodic (additional) perturbations with its frequency, then as a result of interference of oscillations, the amplitude of the waves of the main system will increase. Thus, if, after the excitation of the system of resonant IHVs, an additional periodic dynamic load is applied to the ice cover with a frequency equal to the frequency of the resonant IHVs ω p , then the amplitude and, accordingly, the ice-breaking ability of the IHVs will increase.
Значение ωp можно определить по зависимости (2. Хейсин Д.Е. Динамика ледяного покрова. - Л.: Гидрометеоиздат. - 1967. 217 с.) , где g - ускорение свободного падения; H - глубина водоема; ρл, h - плотность и толщина льда; D - цилиндрическая жесткость ледяной пластины.The value of ω p can be determined by the dependence (2. Kheisin DE The dynamics of the ice cover. - L.: Gidrometeoizdat. - 1967. 217 p.) where g is the acceleration of gravity; H is the depth of the reservoir; ρ l , h - density and thickness of ice; D is the cylindrical stiffness of the ice plate.
Известно, что при увеличении ширины судна B, т.е. уменьшении его удлинения L/B (где L - длинна судна) при неизменных остальных параметрах (водоизмещения, давления в воздушной подушке, мощности силовой установки и др.), волновое сопротивление СВП при его движении на чистой воде возрастает (3. Бенуа Ю.Ю., Дьяченко В.К., Колызаев Б.А. и др. Основы теории судов на воздушной подушке. - Л.: Судостроение, 1971). Из работы [2] следует, что при движении нагрузки по ледяному покрову в последнем возникает система ИГВ, близкая к корабельной, т.е. гравитационным волнам. Это позволяет сделать вывод об общности закономерностей возбуждения волн движущейся нагрузкой как на чистой воде, так и при наличии на ее поверхности флотирующей пластины, а именно: уменьшение удлинения судна (разворот его на 90°) увеличит амплитуду возбуждаемых ИГВ, т.е. их ледоразрушающую способность.It is known that with an increase in the width of the vessel B, i.e. the decrease in its elongation L / B (where L is the length of the vessel) with the remaining parameters unchanged (displacement, pressure in the air cushion, power of the power plant, etc.), the wave resistance of the SVP increases when it moves in clean water (3. Benois Yu.Yu. ., Dyachenko V.K., Kolyzaev B.A. et al. Fundamentals of the theory of hovercraft. - L.: Shipbuilding, 1971). It follows from [2] that when the load moves along the ice cover in the latter, the IGV system arises, which is close to the ship, i.e. gravitational waves. This allows us to conclude that the laws governing the excitation of waves by a moving load both in pure water and in the presence of a floating plate on its surface, are common, namely: a decrease in the vessel elongation (turning it 90 °) will increase the amplitude of the excited IGW, i.e. their ice-breaking ability.
Известно (4. Козин В.М., Земляк В.Л. Физические основы разрушения ледяного покрова резонансным методом. Комсомольск-на-Амуре: ИМиМ ДВО РАН; ПТУ им. Шолом-Алехейма; АмГПГУ. - 2013, 250 С.), что максимальные деформации (глубина впадины ИГВ), а значит и изгибные напряжения в ледяном покрове, возникают в месте возникновения первой за СВП впадины ИГВ. Поэтому для более эффективного увеличения амплитуды ИГВ дополнительную периодическую нагрузку следует прикладывать именно в этом месте.It is known (4. Kozin V.M., Zemlyak V.L. Physical basis for ice sheet destruction by the resonance method. Komsomolsk-on-Amur: IMiM FEB RAS; PTU named after Sholom-Alekheim; AmGPGU. - 2013, 250 S.), that the maximum deformations (the depth of the IGV depression), and hence the bending stresses in the ice cover, occur at the place of occurrence of the first IGV depression behind the SVP. Therefore, for a more effective increase in the amplitude of IGW, an additional periodic load should be applied in this place.
Очевидно, что характер дополнительной динамической нагрузки может быть самым разнообразным. В нашем случае рациональным может оказаться предлагаемое возвратно-поступательное движение СВП. В этом случае за счет максимального увеличения волнового сопротивления СВП в точках перегиба профиля ИГВ, т.е. возникновения у судна максимального дифферента, и возникновения центробежных сил на подошве ИГВ будут возникать благоприятные условия для увеличения их амплитуды.Obviously, the nature of the additional dynamic load can be very diverse. In our case, the proposed reciprocating motion of the SVP may be rational. In this case, due to the maximum increase in the wave resistance of the SVP at the inflection points of the IGV profile, i.e. the appearance of the maximum trim on the vessel, and the appearance of centrifugal forces on the sole of the IHV, favorable conditions will arise for increasing their amplitude.
Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.
По ледяному покрову начинают перемещать СВП с резонансной скоростью. Если амплитуда возбуждаемых ИГВ окажется недостаточной для разрушения ледяного покрова, то после возбуждения во льду резонансных ИГВ (ИГВ максимальной амплитуды), перемещающихся с резонансной скоростью, судну начинают сообщать дополнительные возвратно-поступательные перемещения. Эти перемещения сообщают в направлении первоначального движения судна максимальными в пределах первой впадины ИГВ, перемещающихся за СВП, т.е. равными половине их длины [2] и периодически с частотой резонансных ИГВ. Выполнение этих условий обеспечит возбуждение дополнительной системы ИГВ, частота которых будет равна частоте основных резонансных ИГВ ωp. Волновые системы окажутся когерентными и, вследствие этого способными интерферировать друг с другом, т.е. периодически увеличивать их суммарные амплитуды и, соответственно, ледоразрушающую способность ИГВ.SVPs begin to move along the ice cover at a resonant speed. If the amplitude of the excited IGW turns out to be insufficient to destroy the ice cover, then after excitation in the ice of resonant IGW (IGW of maximum amplitude) moving with resonant speed, additional reciprocating movements begin to inform the vessel. These movements are reported in the direction of the initial movement of the vessel as maximum within the first depression of the IHV moving behind the SVP, i.e. equal to half their length [2] and periodically with a frequency of resonant IHV. The fulfillment of these conditions will ensure the excitation of an additional system of IGV, the frequency of which will be equal to the frequency of the main resonant IGV ω p . The wave systems will turn out to be coherent and, as a result, capable of interfering with each other, i.e. periodically increase their total amplitudes and, accordingly, the ice-breaking ability of IGV.
Если и после этого амплитуда возбуждаемых ИГВ окажется недостаточной для разрушения ледяного покрова, то судно при помощи винторулевых устройств разворачивают на 90° по отношению к направлению его первоначального движения и повторяют маневрирование по вышеописанной схеме.If even after this the amplitude of the excited IGW turns out to be insufficient to destroy the ice cover, then the vessel using rotorcraft is turned 90 ° in relation to the direction of its initial movement and the maneuvering is repeated according to the above-described scheme.
Изобретение поясняется чертежом.The invention is illustrated in the drawing.
По ледяному покрову 1 начинают перемещать СВП 2 с резонансной скоростью υp. Если амплитуда возбуждаемых ИГВ 3 окажется недостаточной для разрушения льда 1, то судну в пределах впадины ИГВ (расстояние AB=λp/2), перемещающейся с резонансной скоростью υp, сообщают дополнительные возвратно-поступательные перемещения с частотой ωp, предварительно развернув его на 90°. Это вызовет возбуждение ИГВ 4 за счет возникновения в точках перегиба профиля ИГВ (A и B) максимального волнового сопротивления Rв, а также максимальной центробежной силы Rц в точке C. В результате интерференции ИГВ 3 и ИГВ 4 амплитуды суммарных волн будут периодически возрастать до ИГВ 5.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015129824/11A RU2601543C1 (en) | 2015-07-20 | 2015-07-20 | Method for sheet ice breaking |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015129824/11A RU2601543C1 (en) | 2015-07-20 | 2015-07-20 | Method for sheet ice breaking |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2601543C1 true RU2601543C1 (en) | 2016-11-10 |
Family
ID=57278221
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015129824/11A RU2601543C1 (en) | 2015-07-20 | 2015-07-20 | Method for sheet ice breaking |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2601543C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2217344C2 (en) * | 2001-06-05 | 2003-11-27 | Государственное учреждение Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН | Method of breaking ice cover |
RU2249073C1 (en) * | 2004-03-18 | 2005-03-27 | Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН | Method of breaking ice cover |
CN102465512A (en) * | 2010-11-18 | 2012-05-23 | 沈阳理工大学 | Method for icebreaking by wave drag resonance formed by running of hovercraft |
RU2531857C1 (en) * | 2013-09-05 | 2014-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Приамурский государственный университет имени Шолом-Алейхема" (ФГБОУ ВПО "ПГУ им. Шолом-Алейхема") | Method of ice cover destruction |
-
2015
- 2015-07-20 RU RU2015129824/11A patent/RU2601543C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2217344C2 (en) * | 2001-06-05 | 2003-11-27 | Государственное учреждение Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН | Method of breaking ice cover |
RU2249073C1 (en) * | 2004-03-18 | 2005-03-27 | Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН | Method of breaking ice cover |
CN102465512A (en) * | 2010-11-18 | 2012-05-23 | 沈阳理工大学 | Method for icebreaking by wave drag resonance formed by running of hovercraft |
RU2531857C1 (en) * | 2013-09-05 | 2014-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Приамурский государственный университет имени Шолом-Алейхема" (ФГБОУ ВПО "ПГУ им. Шолом-Алейхема") | Method of ice cover destruction |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2531857C1 (en) | Method of ice cover destruction | |
RU2457975C1 (en) | Method of ice breaking in shallow water | |
JP2013181496A (en) | Wave power generation device, and method of controlling the same | |
RU2601543C1 (en) | Method for sheet ice breaking | |
RU2603422C1 (en) | Method for sheet ice breaking | |
RU2613658C1 (en) | System for demolishing of floe | |
RU2603287C1 (en) | Method for sheet ice breaking | |
RU2601517C1 (en) | Method of breaking ice | |
RU2601545C1 (en) | Method of breaking ice | |
RU2589190C1 (en) | Method of ice breaking | |
RU2601546C1 (en) | Method of breaking ice | |
RU2601544C1 (en) | Method of breaking ice | |
RU2674635C1 (en) | Device for breaking down ice cover | |
RU2601547C1 (en) | Method of breaking ice | |
RU2506195C1 (en) | Method of breaking ice cover | |
JP5543625B2 (en) | Wave power generator and control method thereof | |
RU2679526C1 (en) | Device for breaking down ice cover | |
RU2507104C2 (en) | Method of breaking ice cover | |
RU2730654C1 (en) | Method of ice cover destruction | |
RU2679524C1 (en) | Ice cover breaking method | |
RU2725564C1 (en) | Method of ice cover destruction | |
RU2719744C1 (en) | Device for destruction of ice cover | |
RU2723587C1 (en) | Method of ice cover destruction | |
RU2725869C1 (en) | Method of ice cover destruction | |
RU2710031C1 (en) | Method of ice cover destruction |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170721 |