RU2732521C1 - Method of ice cover destruction - Google Patents

Method of ice cover destruction Download PDF

Info

Publication number
RU2732521C1
RU2732521C1 RU2020109824A RU2020109824A RU2732521C1 RU 2732521 C1 RU2732521 C1 RU 2732521C1 RU 2020109824 A RU2020109824 A RU 2020109824A RU 2020109824 A RU2020109824 A RU 2020109824A RU 2732521 C1 RU2732521 C1 RU 2732521C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ice
ship
ice cover
vessel
cable
Prior art date
Application number
RU2020109824A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Михайлович Козин
Виталий Леонидович Земляк
Алексей Сергеевич Васильев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Приамурский государственный университет имени Шолом-Алейхема"
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Хабаровский федеральный исследовательский центр Дальневосточного отделения Российской академии наук"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Приамурский государственный университет имени Шолом-Алейхема", Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Хабаровский федеральный исследовательский центр Дальневосточного отделения Российской академии наук" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Приамурский государственный университет имени Шолом-Алейхема"
Priority to RU2020109824A priority Critical patent/RU2732521C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2732521C1 publication Critical patent/RU2732521C1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/08Ice-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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Laying Of Electric Cables Or Lines Outside (AREA)

Abstract

FIELD: shipbuilding.SUBSTANCE: invention relates to the field of shipbuilding, in particular to submarine vessels capable of destroying the continuous ice cover upon their ascent. Disclosed is method of ice cover destruction, consisting in attachment of underwater vessel to ice by means of anchor and rope with subsequent filling of ballast tanks with outboard water, wherein ship by means of thrust devices installed in the ends of ship provide rotation around vertical main axis of inertia and simultaneously impart transverse roll with frequency of resonant flexural-gravity waves, note here that rope is attached to ship at point located on its rotational axis while swivel is arranged therein.EFFECT: technical result consists in improvement of efficiency of ice breaking.1 cl

Description

Изобретение относится к области судостроения, в частности, к подводным судам, способным разрушать сплошной ледяной покров при их всплытии. Известно техническое решение (1. RU 2651329 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, а затем осушают периодически с частотой, равной частоте резонансных ИГВ, возбуждаемых в ледяном покрове динамическими нагрузками (2. Д.Е. Хейсин. Динамика ледяного покрова. - Л.: Гидрометеоиздат. 1967 - 218 с.), при этом длину троса выбирают из условий обеспечения прекращения погружения судна в момент достижения им максимальной вертикальной скорости.The invention relates to the field of shipbuilding, in particular, to submarine vessels capable of destroying continuous ice cover when they surface. Known technical solution (1. RU 2651329 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 and then drained periodically with a frequency equal to the frequency of resonant IGWs excited in the ice cover by dynamic loads (2. DE Kheisin. Ice cover dynamics. - L .: Gidrometeoizdat. 1967 - 218 s.) , while the length of the cable is selected from the conditions for ensuring the termination of the diving of the vessel at the moment it reaches its maximum vertical speed.

Недостатками решения являются недостаточная толщина разрушаемого льда и опасность маневрирования при его осуществлении.The disadvantages of this solution are the insufficient thickness of the destroyed ice and the danger of maneuvering during its implementation.

Сущность изобретения заключается в разработке способа увеличения ледоразрушающей способности и обеспечения безопасности эксплуатации судна.The essence of the invention lies in the development of a method for increasing the ice breaking capacity and ensuring the safety of the operation of the vessel.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в увеличении толщины разрушаемого ледяного покрова и повышении безопасности эксплуатации судна при его реализации.The technical result obtained during the implementation of the invention consists in increasing the thickness of the destroyed ice cover and increasing the safety of the ship during its implementation.

Существенные признаки, характеризующие изобретениеEssential features characterizing the invention

Ограничительные: способ разрушения ледяного покрова, заключающийся в прикреплении подводного судна ко льду посредством якоря и троса с последующим заполнением балластных цистерн забортной водой.Restrictive: a method of breaking the ice cover, which consists in attaching a submarine to the ice by means of an anchor and a cable, followed by filling the ballast tanks with sea water.

Отличительные: судну посредством предварительно установленных в оконечностях судна подруливающих устройств обеспечивают вращение вокруг вертикальной главной центральной оси инерции и одновременно сообщают поперечную качку с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн, при этом трос прикрепляют к судну в точке, расположенной на оси его вращения, а в самом тросе предусмотрен вертлюг.Distinctive: the ship, by means of thrusters pre-installed at the ends of the ship, provide rotation around the vertical main central axis of inertia and at the same time impart a shear roll at the frequency of resonant flexural gravity waves, while the cable is attached to the ship at a point located on the axis of its rotation, and at the the cable has a swivel.

Общеизвестно, что при качке корабля на поверхности воды неизбежно возбуждается система гравитационных волн. Поскольку природа возникновения этих волн и ИГВ в ледяном покрове одинакова (они возникают благодаря внешним динамическим нагрузкам и силам тяжести), то и при поперечной качке подводного судна вблизи ледяного покрова с резонансной частотой во льду будут возникать резонансные ИГВ.It is well known that when a ship rolls on the surface of the water, a system of gravitational waves is inevitably excited. Since the nature of the occurrence of these waves and IGW in the ice cover is the same (they arise due to external dynamic loads and gravity forces), then during the lateral roll of the submarine near the ice cover with a resonant frequency, resonant IGW will appear in the ice.

Также известно [2], что приложение периодической нагрузки к ледяному покрову с частотой, равной частоте резонансных ИГВ, значительно увеличивает его деформации по сравнению с такой же по интенсивности нагрузкой, но приложенной стационарно. Объясняется это тем, что при таком режиме в ледяном покрове возникают резонансные ИГВ, т.е. волны с наибольшей амплитудой.It is also known [2] that the application of a periodic load to the ice cover with a frequency equal to the frequency of the resonant IGW significantly increases its deformation in comparison with the load of the same intensity, but applied stationary. This is explained by the fact that in such a regime resonant IGWs appear in the ice cover, i.e. waves with the greatest amplitude.

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

В средней части судна выполняют контейнер, в котором укладывают в сложенном состоянии якорь с тросом. При возникновении необходимости всплытия судно подвсплывает на безопасное заглубление и останавливается. Затем из контейнера в вертикальном направлении выстреливается, например, при помощи пороховых зарядов якорь в сложенном состоянии с прикрепленным к нему тросом. 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 цистерны главного балласта. Судно приобретет отрицательную плавучесть и начнет натягивать якорный трос, создавая вертикальную нагрузку на лед. Если при этом ледяной покров не разрушится, то судну посредством предварительно установленных в оконечностях судна подруливающих устройств обеспечивают вращение вокруг вертикальной главной центральной оси инерции, что обеспечит его устойчивое вращение (ось вращения не будет отклоняться от вертикали, т.е. энергозатраты на вращение будут минимальными, а вертикальная составляющая силы натяжения троса - максимальной). Параметры подруливающих устройств, обеспечивающих такой режим, определяются предварительно путем проведения соответствующих экспериментов. Вращение осуществляют с максимально возможной угловой скоростью, т.е. при полном использовании мощности подруливающих устройств. Предусмотренный в тросе вертлюг не допустит его скручивания, при этом трос прикрепляют к судну в точке, расположенной на оси его вращения, что также будет способствовать обеспечению устойчивости вращения судна (недопущению отклонения троса от вертикального положения). Неизбежно возникающие при этом за счет увлекаемых корпусом судна во вращательное движение масс воды ее центробежные силы инерции вызовут появление подо льдом области пониженного давления с максимумом разряжения на оси вращения судна, т.е. под установленным якорем. Понижение давления вызовет соответствующий рост изгибных напряжений в ледяном покрове. Если и это не вызовет разрушение ледяного покрова, то судну, например при помощи подруливающих устройств, сообщают поперечную качку с частотой резонансных ИГВ. Очевидно, что поперечная раскачка судна с резонансной частотой вследствие возбуждения ИГВ максимальной амплитуды приведет к дополнительному периодическому росту изгибных напряжений в ледяном покрове, что позволит достичь заявленный технический результат.In the middle of the ship, a container is made, in which an anchor with a cable is laid in a folded state. 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 powder charges, an anchor in a folded state with a cable attached to it. 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 the main ballast tanks are filled with seawater. The vessel will acquire negative buoyancy and will begin to pull on the anchor line, creating a vertical load on the ice. If at the same time the ice cover does not collapse, then the vessel, by means of thrusters pre-installed at the ends of the vessel, is provided with rotation around the vertical main central axis of inertia, which will ensure its stable rotation (the axis of rotation will not deviate from the vertical, i.e. the energy consumption for rotation will be minimal , and the vertical component of the cable tension force is maximum). The parameters of the thrusters providing such a mode are determined in advance by conducting appropriate experiments. Rotation is carried out with the maximum possible angular velocity, i.e. with full use of the power of the thrusters. The swivel provided in the cable will prevent it from twisting, while the cable is attached to the vessel at a point located on the axis of its rotation, which will also help to ensure the stability of the rotation of the vessel (preventing the cable from deviating from the vertical position). The centrifugal forces of inertia inevitably arising in this case due to the water masses carried away by the hull in the rotational motion of the water masses will cause the appearance under the ice of an area of low pressure with a maximum vacuum on the axis of rotation of the vessel, under the installed anchor. A decrease in pressure will cause a corresponding increase in bending stresses in the ice cover. If this does not cause the destruction of the ice cover, then the vessel, for example with the help of thrusters, is imparted a roll with the frequency of the resonant IGW. Obviously, the transverse swinging of the vessel with a resonant frequency due to the excitation of the IGW of the maximum amplitude will lead to an additional periodic increase in bending stresses in the ice cover, which will make it possible to achieve the claimed technical result.

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

Claims (1)

Способ разрушения ледяного покрова, заключающийся в прикреплении подводного судна ко льду посредством якоря и троса с последующим заполнением балластных цистерн забортной водой, отличающийся тем, что судну посредством предварительно установленных в оконечностях судна подруливающих устройств обеспечивают вращение вокруг вертикальной главной центральной оси инерции и одновременно сообщают поперечную качку с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн, при этом трос прикрепляют к судну в точке, расположенной на оси его вращения, а в самом тросе предусмотрен вертлюг.A method of breaking the ice cover, which consists in attaching a submarine to the ice by means of an anchor and a cable, followed by filling the ballast tanks with sea water, characterized in that the vessel, by means of thrusters pre-installed at the ends of the vessel, provides rotation around the vertical main central axis of inertia and simultaneously reports a roll with the frequency of resonant flexural-gravitational waves, while the cable is attached to the vessel at a point located on the axis of its rotation, and a swivel is provided in the cable itself.
RU2020109824A 2020-03-05 2020-03-05 Method of ice cover destruction RU2732521C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020109824A RU2732521C1 (en) 2020-03-05 2020-03-05 Method of ice cover destruction

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020109824A RU2732521C1 (en) 2020-03-05 2020-03-05 Method of ice cover destruction

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2732521C1 true RU2732521C1 (en) 2020-09-18

Family

ID=72516480

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020109824A RU2732521C1 (en) 2020-03-05 2020-03-05 Method of ice cover destruction

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2732521C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2249074C1 (en) * 2004-03-18 2005-03-27 Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН Method of breaking ice cover
RU2570916C1 (en) * 2014-09-03 2015-12-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Приамурский государственный университет имени Шолом-Алейхема" (ФГБОУ ВПО "ПГУ им. Шолом-Алейхема") Method of breaking ice cover
RU2650292C1 (en) * 2016-10-24 2018-04-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Приамурский государственный университет имени Шолом-Алейхема" (ФГБОУ ВО "ПГУ им. Шолом-Алейхема") Method of breaking ice cover
RU2651329C1 (en) * 2016-10-24 2018-04-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Приамурский государственный университет имени Шолом-Алейхема" (ФГБОУ ВО "ПГУ им. Шолом-Алейхема") Method of breaking ice cover

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2249074C1 (en) * 2004-03-18 2005-03-27 Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН Method of breaking ice cover
RU2570916C1 (en) * 2014-09-03 2015-12-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Приамурский государственный университет имени Шолом-Алейхема" (ФГБОУ ВПО "ПГУ им. Шолом-Алейхема") Method of breaking ice cover
RU2650292C1 (en) * 2016-10-24 2018-04-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Приамурский государственный университет имени Шолом-Алейхема" (ФГБОУ ВО "ПГУ им. Шолом-Алейхема") Method of breaking ice cover
RU2651329C1 (en) * 2016-10-24 2018-04-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Приамурский государственный университет имени Шолом-Алейхема" (ФГБОУ ВО "ПГУ им. Шолом-Алейхема") Method of breaking ice cover

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2651329C1 (en) Method of breaking ice cover
US6877456B2 (en) Apparatus and method for protecting ships and harbors from attack by vessels
RU2570916C1 (en) Method of breaking ice cover
RU2650292C1 (en) Method of breaking ice cover
US8564150B2 (en) Wave power plant
US3063397A (en) Sub-surface craft
RU2651321C1 (en) Device for breaking down ice cover
RU2249074C1 (en) Method of breaking ice cover
RU2732521C1 (en) Method of ice cover destruction
RU2650288C1 (en) Method of breaking ice cover
RU2737010C1 (en) Method of ice cover destruction
RU2735518C1 (en) Method of ice cover destruction
RU2736180C1 (en) Method of ice cover destruction
RU2737009C1 (en) Method of ice cover destruction
RU2736191C1 (en) Method of ice cover destruction
RU2732145C1 (en) Method of ice cover destruction
RU2252894C1 (en) Method of breaking ice cover
CN209064330U (en) A kind of lifeboat with propulsion device
RU2735556C1 (en) Method of ice cover destruction
RU2729335C1 (en) Method of ice cover destruction
RU2730783C1 (en) Device for destruction of ice cover
RU2740609C1 (en) Method of ice cover destruction
RU2650290C1 (en) Device for breaking down ice cover
RU2735222C1 (en) Method of ice cover destruction
RU2735221C1 (en) Method of ice cover destruction