СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА Российский патент 2020 года по МПК E02B15/02 B63B35/08 B63G8/00 

Изобретение относится к области судостроения, в частности, к подводным судам, плавающим в ледовых условиях и разрушающим ледяной покров резонансным методом при всплытии в сплошном льду.

Известен способ разрушения ледяного покрова резонансными изгибно-гравитационными волнами (ИГВ) определенной высоты, возбуждаемыми подводным судном (1. RU 2188903 С1), заключающийся в возбуждении во льду резонансных ИГВ при движении судна подо льдом с резонансной скоростью, причем во время движения судна над его корпусом формируют горизонтальный поток воды.

Недостатком такого способа является ограниченность высоты ИГВ, т.е. их ледоразрушающей способности, которая при резонансной скорости судна определяется заглублением и водоизмещением последнего [1].

Задачей заявляемого изобретения является повышение эффективности разрушения ледяного покрова.

Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в увеличении высоты ИГВ при неизменных резонансной скорости и величине заглубления судна.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные: способ разрушения ледяного покрова подводным судном, заключающийся в возбуждении во льду резонансных ИГВ при движении судна подо льдом с резонансной скоростью, причем во время движения судна над его корпусом формируют горизонтальный поток воды.

Отличительные: поток формируют периодически с частотой резонансных ИГВ и сохраняют в течение времени равному половине их периода.

Известно (2. Костюков А.А. Сопротивление воды движению судов. Л.: Судостроение. 1966. - 448 с.), что близость дна, т.е. мелководье, увеличивает высоту волн по сравнению с глубокой водой. Таким образом, если после возбуждения резонансных ИГВ подо льдом уменьшить глубину воды, то это вызовет соответствующее увеличение высоты ИГВ.

Также известно (3. Павленко Г.Е. Сопротивление воды движению судов. М.: Морской транспорт. 1956. - 507 с.), что всякий поток воды имеет турбулентность, создающую перемешивание воды и приводящую к интенсивному рассеиванию ее энергии. Поэтому, если на пути поступательно движущегося потока жидкости существует поперечный поток, то их взаимодействие будет сопровождаться еще большим перемешиванием и рассеиванием энергии, т.е. будет происходить уменьшение скоростей потоков. Таким образом, если подо льдом на некотором заглублении сформировать горизонтальный поток жидкости, т.е. поток со скоростью, параллельной поверхности ледяного покрова, то на пути воды, совершающей вертикальные колебания при возбуждении ИГВ, встретится препятствие в виде своеобразного жидкостного экрана. Наличие такого подледного экрана (течения) будет ограничивать перемещение частиц жидкости в пространстве между плоскостью потока и нижней поверхностью льда, т.е. приведет к превращению глубокой воды в мелководье.

Также известно (4. Козин В.М., Скрипачёв В.В. Колебания ледяного покрова под действием периодически изменяющейся нагрузки / ПМТФ - Новосибирск: изд-во СО РАН - 1992. №5), что периодическое приложение к ледяному покрову поперечной нагрузки с частотой равной частоте резонансных ИГВ приводит к значительному увеличению деформаций (амплитуды прогибов) льда по сравнению с ее стационарным приложением.

Способ осуществляется следующим образом.

Под ледяным покровом на безопасной глубине начинают перемещать судно с резонансной скоростью [1]. Если высота возбуждаемых при этом ИГВ окажется недостаточной для разрушения льда, то во время движения судна над его корпусом при помощи насосов, расположенных внутри судна, формирую горизонтальный поток воды по всей длине судна, т.е. создают подо льдом жидкий экран. Формирование экрана над корпусом обеспечит его максимальное приближение к ледяному покрову, т.е. минимальную глубину воды подо льдом. Уменьшение глубины приведет к трансформации ИГВ на глубокой воде в волны на мелководье, т.е. к росту их высоты [2] и увеличению эффективности разрушения ледяного покрова.

Если и это не приведет к разрушению ледяного покрова, то экран начинают формировать периодически с частотой резонансных ИГВ и сохранять в течение времени равному половине их периода. В результате периодического увеличения высоты ИГВ, т.е. давления под ее вершиной, произойдет возбуждение в ледяном покрове дополнительных резонансных ИГВ, в фазе накладывающихся на основные ИГВ. Возникнет благоприятная с точки зрения сущности изобретения интерференция этих волн (увеличение амплитуды суммарных ИГВ), что позволит достичь заявленный технический результат.

Изобретение поясняется графически, где: на фиг. 1 показан вид на судно и ледяной покров с боку; на фиг. 2 - вид на судно спереди.

Под ледяным покровом 1 на безопасной глубине Н начинают перемещать подводное судно 2 с резонансной скоростью ν_р. Если высота возбуждаемых при этом ИГВ 3 окажется недостаточной для разрушения льда 1, то над судном 2 формируют горизонтальный поток 4, что вызовет увеличение высоты ИГВ 5. Периодическое формирование потока 4 приведет к возбуждению дополнительных резонансных ИГВ, что увеличит их высоту до ИГВ 6 и повысит эффективность разрушения ледяного покрова 1.

Изобретение относится к ледокольным работам. Сущность изобретения: подводное судно 2 начинают перемещать подо льдом 1 на безопасной глубине с резонансной скоростью, возбуждая изгибно-гравитационные волны 3, при этом над судном 2 формируют горизонтальный поток 4, что вызовет уменьшение глубины воды подо льдом 1 и увеличение амплитуды указанных волн. Поток 4 формируют периодически с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн и сохраняют в течение времени, равного половине их периода, что значительно увеличит их амплитуду, т.е. их ледоразрушающую способность. Изобретение направлено на повышение эффективности разрушения льда. 1 ил.

Способ разрушения ледяного покрова подводным судном, заключающийся в возбуждении во льду резонансных изгибно-гравитационных волн при движении судна подо льдом с резонансной скоростью, причем во время движения судна над его корпусом формируют горизонтальный поток воды, отличающийся тем, что поток формируют периодически с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн и сохраняют в течение времени, равному половине их периода.