RU2729335C1 - Method of ice cover destruction - Google Patents

Abstract

FIELD: shipbuilding.

SUBSTANCE: invention relates to shipbuilding, particularly, to underwater vessels destroying ice cover during surfacing. Ice cover is proposed to be destroyed by submarine by its attachment to ice by means of anchor and rope. Available onboard ballast tanks are filled with outboard water. After that, propellers rotation is periodically started and terminated; at that, duration of rotation and its termination is performed during time equal to half of period of resonant flexural-gravity waves.

EFFECT: technical result consists in increase in thickness of breakable ice.

1 cl

Description

Изобретение относится к области ледотехники, в частности, к подводным судам, разрушающим ледяной покров при их всплытии в сплошном льду.The invention relates to the field of ice engineering, in particular, to submarines destroying the ice cover when surfacing in solid ice.

Известно техническое решение (1. RU 2570916 С1), в котором ледяной покров предлагается разрушать подводным судном посредством его прикрепления ко льду при помощи якоря и троса. Имеющиеся на судне балластные цистерны заполняют забортной водой, тем самым обеспечивая вертикальную нагрузку на лед за счет создания отрицательной силы плавучести. Кроме этого, дополнительную нагрузку на лед создают за счет вращения гребных винтов, т.е. увеличения силы натяжения троса.Known technical solution (1. RU 2570916 C1), in which the ice cover is proposed to be destroyed by a submarine by attaching it to the ice with an anchor and a cable. The ballast tanks available on the ship are filled with seawater, thereby providing a vertical load on the ice by creating a negative buoyancy force. In addition, an additional load on the ice is created due to the rotation of the propellers, i.e. increasing the cable tension.

Недостатком решения является его недостаточная эффективность, т.е. ограниченная толщина разрушаемого ледяного покрова.The disadvantage of this solution is its lack of efficiency, i.e. limited thickness of the breaking ice cover.

Сущность изобретения заключается в разработке способа, позволяющего увеличить прогибы льда.The essence of the invention lies in the development of a method to increase the deflections of the ice.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении его эффективности, т.е. увеличении толщины разрушаемого льда.The technical result obtained during the implementation of the invention consists in increasing its efficiency, i.e. increasing the thickness of the destroyed ice.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.Essential features characterizing the invention.

Ограничительные: способ разрушения ледяного покрова подводным судном посредством его прикрепления ко льду при помощи якоря и троса с последующим заполнением балластных цистерн забортной водой и вращения гребных винтов.Restrictive: a method of breaking the ice cover by a submarine by attaching it to the ice using an anchor and a cable, followed by filling the ballast tanks with seawater and rotating the propellers.

Отличительные: вращение винтов начинают и прекращают периодически, при этом продолжительность вращения и его прекращения осуществляют в течение времени, равном половине периода резонансных изгибно-гравитационных волн.Distinctive: the rotation of the screws begins and stops periodically, while the duration of rotation and its termination is carried out for a time equal to half the period of resonant flexural-gravitational waves.

Известно (2. Д.Е. Хейсин. Динамика ледяного покрова. - Л.: Гидрометеоиздат. 1967 - 218 с.), что приложение периодической нагрузки к ледяному покрову с периодом, равным периоду резонансных ИГВ, значительно увеличивает его деформации по сравнению с такой же по интенсивности нагрузкой, но приложенной стационарно. Объясняется это тем, что при такой нагрузке в ледяном покрове возникают резонансные ИГВ, т.е.волны с наибольшей амплитудой.It is known (2. D.E. Kheisin. Dynamics of ice cover. - L .: Gidrometeoizdat. 1967 - 218 p.) That the application of a periodic load to the ice cover with a period equal to the period of resonant IGW significantly increases its deformation in comparison with this the same intensity load, but applied stationary. This is explained by the fact that with such a load, resonant IGWs appear in the ice cover, i.e. waves with the highest amplitude.

Изобретение осуществляется следующим образом.The invention is carried out as follows.

В средней части судна выполняют контейнер, в который укладывают в сложенном состоянии якорь с тросом, при этом точка крепления троса к судну должна совпадать с центром величины объемного водоизмещения судна. В этом случае натяжение якорного троса при отсутствии хода у судна не вызовет ни крена, ни дифферента. При возникновении необходимости всплытия судно подвсплывает на безопасное заглубление и останавливается. Затем из контейнера в вертикальном направлении выстреливается, например, при помощи порохового заряда, якорь в сложенном состоянии. Для пробивания льда, т.е. для создания во льду лунки, может быть использована, например, струя кумулятивного заряда, установленного в головной части якоря. После выхода якоря из-подо льда его лапы автоматически раскрываются (по принципу раскрывающегося зонта) и он прикрепляется ко льду. Затем забортной водой заполняют балластные цистерны. Судно приобретет отрицательную плавучесть и начнет натягивать якорный трос, создавая при этом вертикальную нагрузку на лед. Совпадение направления действия этой нагрузки с направлением сил тяжести льда увеличивает его разрушаемую толщину. Диаметр раскрытия якоря должен быть больше длины рубки. В этом случае при последующем всплытии судна из-подо льда после частичного осушения балластных цистерн в образовавшейся майне рубка будет взаимодействовать только с битым льдом, который не будет оказывать значительное сопротивление при ее выходе из-подо льда. Если после заполнения балластных цистерн не произойдет разрушение ледяного покрова под якорем, то начинают вращать гребные винты. Якорный трос отклонится от первоначального вертикального положения и дополнительно натянется. Если после увеличения оборотов вращения до максимальных значений разрушения льда не произойдет, то вращение винтов начинают и прекращают периодически, при этом продолжительность вращения и его прекращения осуществляют в течение времени, равном половине периода резонансных ИГВ, величину которого можно определить по зависимостям из работы [2]. При таком режиме работы гребного винта будут возникать дополнительное натяжение троса (винт вращают) и его ослабление (вращение винта прекращают). Таким образом, в течение периода резонансных ИГВ ко льду будут прикладываться и сниматься дополнительная вертикальная нагрузка в такт с возбуждаемыми ИГВ, что вызовет резонансное увеличение их амплитуд и соответствующий рост изгибных напряжений в ледяном покрове, т.е. достичь заявленный технический результат.In the middle part of the vessel, a container is made, in which an anchor with a cable is laid in a folded state, while the point of attachment of the cable to the ship must coincide with the center of the volumetric displacement of the ship. In this case, the tension of the anchor cable in the absence of progress at the vessel will not cause either roll or trim. If there is a need to ascend, the vessel floats to a safe depth and stops. Then from the container in a vertical direction is fired, for example, with the help of a powder charge, the anchor in the folded state. For breaking through ice, i.e. to create a hole in the ice, for example, a shaped charge jet installed in the head of the anchor can be used. After the anchor comes out from under the ice, its legs open automatically (according to the principle of an opening umbrella) and it is attached to the ice. Then seawater is filled with ballast tanks. The vessel will acquire negative buoyancy and will begin to pull on the anchor line, thus creating a vertical load on the ice. The coincidence of the direction of action of this load with the direction of the gravity forces of ice increases its destructible thickness. The diameter of the anchor opening should be greater than the felling length. In this case, during the subsequent ascent of the vessel from under the ice after partial draining of the ballast tanks in the formed lane, the wheelhouse will interact only with broken ice, which will not offer significant resistance when it emerges from under the ice. If, after filling the ballast tanks, the destruction of the ice cover under the anchor does not occur, then the propellers begin to rotate. The anchor rope will deviate from the original vertical position and additionally stretch. If, after increasing the rotation speed to the maximum values of ice destruction does not occur, then the rotation of the screws begins and stops periodically, while the duration of rotation and its termination is carried out for a time equal to half the period of resonant IGW, the value of which can be determined from the dependences from [2] ... With this operating mode of the propeller, additional tension on the cable will appear (the propeller is rotated) and its weakening (the rotation of the propeller is stopped). Thus, during the period of resonant IGWs, an additional vertical load will be applied and removed to the ice in time with the excited IGWs, which will cause a resonant increase in their amplitudes and a corresponding increase in bending stresses in the ice cover, i.e. achieve the stated technical result.

Изобретение не нуждается в графическом пояснении.The invention does not need a graphic explanation.

Claims (1)

Способ разрушения ледяного покрова подводным судном посредством его прикрепления ко льду при помощи якоря и троса с последующими заполнением балластных цистерн забортной водой и вращением гребных винтов, отличающийся тем, что вращение винтов начинают и прекращают периодически, при этом продолжительность вращения и его прекращения осуществляют в течение времени, равного половине периода резонансных изгибно-гравитационных волн.A method of breaking the ice cover by a submarine by attaching it to the ice using an anchor and a cable, followed by filling the ballast tanks with sea water and rotating the propellers, characterized in that the rotation of the propellers starts and stops periodically, while the duration of rotation and its termination is carried out over time equal to half the period of resonant flexural-gravitational waves.