Изобретение относится к области ледотехники, в частности к средствам разрушения ледяного покрова.
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).
Недостаткам способа является недостаточная амплитуда ИГВ, возбуждаемых при движении СВП.
Сущность изобретения заключается в увеличении амплитуды ИГВ.
Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в увеличении толщины ледяного покрова, разрушаемого СВП.
Существенные признаки, характеризующие изобретение.
Ограничительные: способ разрушения ледяного покрова судном на воздушной подушке при его движении по льду с резонансной скоростью.
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, одновременно с этим судно вращают вокруг вертикальной оси с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн.
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 ωр, то амплитуда и, соответственно, ледоразрушающая способность ИГВ возрастут.
Также очевидно, что при вращении прямоугольной в плане нагрузки (СВП), т.е. отличной от круговой, вокруг вертикальной оси на поверхности жидкости или во флотирующей пластине неизбежно будут возникать волновые колебания. Если частота вращения СВП совпадет с ωр, то в ледяном покрове возникнет система резонансных ИГВ.
Интерференция систем резонансных ИГВ приведет к дальнейшему увеличению суммарных амплитуд ИГВ и, соответственно их ледоразрушающей способности.
Значение ωр можно определить по зависимости (2. Хейсин Д.Е. Динамика ледяного покрова. Л.: Гидрометеоиздат. - 1967. 217 с.) , где: g - ускорение свободного падения; Н - глубина водоема; ρл, h - плотность и толщина льда; D - цилиндрическая жесткость ледяной пластины.
Известно (3. Козин В.М., Земляк В.Л. Физические основы разрушения ледяного покрова резонансным методом. Комсомольск-на-Амуре: ИМиМ ДВО РАН; ПГУ 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.
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.
Способ осуществляется следующим образом.
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 ωр. Волновые системы окажутся когерентными и вследствие этого способными интерферировать друг с другом, т.е. периодически увеличивать их суммарные амплитуды и, соответственно, ледоразрушающую способность ИГВ.
Если и этого окажется недостаточно для разрушения ледяного покрова, то одновременно с вышеописанным маневрированием судно при помощи винто-рулевых устройств начинают вращать вокруг вертикальной оси с частотой ωр. В результате возникнет еще одна система резонансных ИГВ. Интерференция систем резонансных ИГВ приведет к увеличению суммарных амплитуд ИГВ и, соответственно, их ледоразрушающей способности.
Изобретение поясняется чертежом.
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 АВ=λр/2), перемещающейся с резонансной скоростью υр, сообщают дополнительные возвратно-поступательные перемещения с частотой ωр. Они вызовут возбуждение ИГВ 4 за счет возникновения в точках перегиба профиля ИГВ (А и В) максимального волнового сопротивления Rв, максимальной центробежной силы Rц в точке С и вращения судна 2 с частотой ωр. В результате интерференции ИГВ 3 и ИГВ 4 амплитуды суммарных волн будут периодически возрастать до ИГВ 5.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА | 2015 |
|
RU2601546C1 |
СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА | 2015 |
|
RU2603422C1 |
СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА | 2015 |
|
RU2603287C1 |
СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА | 2015 |
|
RU2601547C1 |
СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА | 2015 |
|
RU2601543C1 |
СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА | 2015 |
|
RU2589190C1 |
СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА | 2015 |
|
RU2601517C1 |
СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА | 2015 |
|
RU2601545C1 |
СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА | 2012 |
|
RU2506194C1 |
СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА | 2013 |
|
RU2531857C1 |
Изобретение относится к области ледотехники, в частности к средствам разрушения ледяного покрова. Способ разрушения ледяного покрова осуществляется судном на воздушной подушке при его движении по льду с резонансной скоростью. При этом 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, одновременно с этим судно вращают вокруг вертикальной оси с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн. Технический результат заключается в повышении эффективности разрушения ледяного покрова. 1 ил.
Способ разрушения ледяного покрова судном на воздушной подушке при его движении по льду с резонансной скоростью, отличающийся тем, что 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, одновременно с этим судно вращают вокруг вертикальной оси с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн.
СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА | 2001 |
|
RU2217344C2 |
Авторы
Даты
2016-11-10—Публикация
2015-07-20—Подача