СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА Российский патент 2005 года по МПК B63B35/08 

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.

Уровень техники известен из способа разрушения ледяного покрова резонансными изгибно-гравитационными волнами (ИГВ), возбуждаемыми подводным судном (1. В.М.Козин, А.В.Онищук "Модельные исследования волнообразования в сплошном ледяном покрове от движения подводного судна". - ПМТФ, Новосибирск. - Изд-во ВО "Наука". 1994. - №2. С.78-91), в котором предлагается разрушать ледяной покров подводным судном путем возбуждения изгибно-гравитационных волн при его движении с резонансной скоростью Vp, т.е. со скоростью, при которой амплитуда возбуждаемых ИГВ в сплошном льду максимальна.

Недостатком способа является низкая безопасность всплытия подводного судна в разрушенном ИГВ льду после прохода судна под сплошным льдом с резонансной скоростью.

Сущность изобретения заключается в разработке способа определения степени разрушения ледяного покрова после ее увеличения путем неоднократных проходов судна подо льдом.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении безопасности всплытия подводного судна в ледовых условиях.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные: ледяной покров разрушают подводным судном путем возбуждения ИГВ при его движении.

Отличительные: в процессе разрушения льда судно совершает подо льдом неоднократные проходы, количество которых определяется необходимой для безопасного всплытия судна степенью разрушения льда, при этом степень разрушения определяют по максимальной силе упора гребного винта судна.

Известно (2. Каштелян В.И., Позняк И.И., Рывлин А.Я. Сопротивление льда движению судна. - Л.: Судостроение, 1968 г. - 240 с.), что повторные проходы судна по полю битого льда увеличивают степень его разрушения (уменьшают размеры обломков льда). При этом уменьшается ледовое сопротивление, а максимальные поперечные размеры льдин не превышают 3-5 толщины льда, т.е. битый лед превращается в мелкобитый, который перестает оказывать значительное сопротивление движению судна. Очевидно, что аналогичные процессы, т.е. измельчение обломков льда, будут сопровождать и повторные проходы подводного судна под ледяным покровом, разрушенным резонансными ИГВ от первого прохода.

Также известно (3. Хейсин Д.Е. Динамика ледяного покрова. - Л.: Гидрометеоиздат, 1967. - 272 с.), что ИГВ при разрушении льда трансформируются в гравитационные, т.е. битый лед перестает влиять на скорость и частоту волн. При этом длина волн уменьшается, а амплитуда возрастает.

Известно и то (4. Войткунский Я.И. Сопротивление движению судов. Л.: Судостроение, 1988, 273с.), что при скорости судна, соответствующей максимальной амплитуде возбуждаемых им гравитационных волн, сопротивление воды достигает наибольшего значения. Для движения с такой скоростью необходимо соответствующее увеличение упора гребного винта. Таким образом, по силе упора винта можно оценивать интенсивность (амплитуду) гравитационных волн и, соответственно, степень разрушения ледяного покрова.

Способ осуществляется следующим образом.

Под ледяным покровом на безопасном заглублении, т.е. в непосредственной близости от нижней поверхности льда начинает движение подводное судно с резонансной скоростью. Если степень разрушения (размеры обломков) льда от возбужденных резонансных ИГВ окажется недостаточной для безопасного всплытия (размеры льдин будут слишком велики) подводного судна в районе выполнения ледокольных работ, т.е. при всплытии судна крупнобитый лед может повредить элементы конструкции судна, то судно совершает повторные проходы подо льдом в месте предполагаемого всплытия (безопасные размеры льдин определяют путем предварительных соответствующих расчетов прочности судна при его всплытии в битом льду). При этом размеры обломков льда могут быть определены при помощи судовых приборов радиолокации. Скорость судна при повторных проходах должна равняться горбовой, т.е. соответствующей максимальному волновому сопротивлению. Ее значение можно определить при помощи датчиков гидростатического давления, расположенных в верхней части судна в месте наиболее вероятного расположения вершины ИГВ (максимальное значение давления будет соответствовать максимальному сопротивлению судна, т.е. максимальной амплитуде волн в битом льду). Большая кривизна профиля гравитационных волн по сравнению с кривизной ИГВ вызовет в обломках льда большие изгибные напряжения, что приведет к их измельчению, т.е. увеличению степени разрушения льда, амплитуды волн и увеличению упора гребного винта судна. С целью измерения величины упора предварительно в упорный подшипник вала винта устанавливают упоромер. При увеличении показаний упоромера после каждого прохода будет указывать на то, что после очередного прохода судна степень разрушения льда возросла. Соответствие величины упора винта размерам обломков льда устанавливается путем предварительных тарировочных проходов судна под полями битого льда различной степени разрушения. Повторные проходы подо льдом в районе выполнения ледокольных работ (месте всплытия) осуществляют до тех пор, пока не будет обеспечена безопасность всплытия, т.е. размеры обломков льда не будут оказывать опасного воздействия на элементы конструкций судна при его всплытии, а сила упора достигнет максимального значения. При этом после каждого прохода определяют степень разрушения льда.

Если после очередного прохода судна не произошло увеличения упора винта, то это значит, что степень разрушения льда достигла максимального значения (размеры обломков льда стали минимальными). После этого судно прекращает повторные проходы и всплывает в поле мелкобитого льда.

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. В процессе разрушения судно совершает подо льдом в месте всплытия неоднократные проходы, количество которых определяется необходимой для безопасного всплытия судна степенью разрушения льда. Степень разрушения определяют по максимальной силе упора гребного винта судна. Достигается повышение безопасности всплытия подводного судна в ледовых условиях.

Способ разрушения ледяного покрова подводным судном путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн при его движении, отличающийся тем, что в процессе разрушения судно совершает подо льдом в месте всплытия неоднократные проходы, количество которых определяется необходимой для безопасного всплытия судна степенью разрушения льда, при этом степень разрушения определяют по максимальной силе упора гребного винта судна.