СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА Российский патент 2023 года по МПК B63B35/08 

Изобретение относится к судоходству в ледовых условиях, в частности к подводным судам, плавающим в условиях сплошного ледяного покрова и разрушающим его резонансным методом (1. В.М. Козин. Резонансный метод разрушения ледяного покрова. Изобретения и эксперименты. М.: Академия Естествознания. 2007. 355 с. ISBN 978-5-91327-017-7, см. с. 5-9).

Уровень техники известен из способа разрушения ледяного покрова подводным судном, заключающегося в возбуждении изгибно-гравитационных волн (ИГВ) во льду при его движении подо льдом с резонансной скоростью. Одновременно с движением судна под ледяным покровом при помощи ультразвукового излучателя, выдвигаемого из корпуса судна, производят дегазацию воды в области, находящейся в непосредственной близости от ледяного покрова (2. RU 2250855 - принят за прототип).

Недостатком способа является ограниченность высоты ИГВ, т.е. их ледоразрушающей способности.

Задачей заявляемого изобретения является увеличение высоты возбуждаемых ИГВ.

Технический результат заключается в повышении эффективности разрушения ледяного покрова, т.е. в увеличении толщины разрушаемого льда.

Существенные признаки, характеризующие изобретение

Ограничительные: способ разрушения ледяного покрова подводным судном, заключающийся в возбуждении во льду изгибно-гравитационных волн при движении судна подо льдом с резонансной скоростью, одновременно с движением судна под ледяным покровом при помощи ультразвукового излучателя, выдвигаемого из корпуса судна, производят дегазацию воды в области, находящейся в непосредственной близости от ледяного покрова.

Отличительные: излучатель располагают под впадиной ИГВ, формирующейся над судном, а дегазацию воды производят периодически с частотой резонансных ИГВ в течение времени, равного половине их периода.

Известно (3. Агранат Б.А., Дубровин М.Н., Хавский Н.Н. Основы физики и техники ультразвука. М.: Высшая школа. - 1987. - 235 с.), что при воздействии ультразвука на жидкость имеет место дегазационный эффект. Образовавшиеся газовые пузырьки коагулируют и, достигая определенных размеров, всплывают. Если подействовать на подледную область воды ультразвуковым излучением, то вследствие дегазации и коагуляции под ледяным покровом будут формироваться газовые полости. При движении подводного судна с резонансной скоростью газовые полости будут увеличивать податливость (деформируемость) упругого основания, на которое опирается ледяной покров, а значит, и высоту ИГВ.

Также известно (4. Д.Е. Хейсин. Динамика ледяного покрова. - Л.: Гидрометеоиздат. 1967. - 218 с., см. с. 136), что периодическое приложение нагрузки к ледяному покрову с частотой резонансных ИГВ значительно увеличивает его деформации по сравнению с такой же по интенсивности нагрузкой, но приложенной стационарно. Объясняется это тем, что при таких воздействиях возникают резонансные ИГВ. Таким образом, если периодически с частотой резонансных ИГВ увеличивать податливость упругого основания, т.е. уменьшать его силы поддержания (Архимедовы силы плавучести), вследствие формирования под ледяным покровом газовых полостей, то это приведет к возбуждению в ледяном покрове дополнительных к основным (от поступательного движения судна) резонансных ИГВ. Очевидно, что для их благоприятной интерференции с основными ИГВ, т.е. достижения максимального периодического возрастания высоты суммарных ИГВ, необходимо, чтобы время воздействия сил, возбуждающих дополнительные ИГВ, равнялось половине периода Т основных резонансных ИГВ, величину которого можно определить по зависимости [4]:

где: D - цилиндрическая жесткость ледяной пластины; ρ_л - плотность льда: h - толщина ледяного покрова; g - ускорение силы тяжести.

Известно и то (5. Козин В.М., Онищук А.В., Марьин Б.Н. и др. Ледоразрушающая способность изгибно-гравитационных волн от движения объектов. Владивосток: Дальнаука. 2005. 191 с. ISBN 5-8044-0508-Х, см. с. 148), что максимальная по глубине впадина ИГВ, возбуждаемых подводным судном, формируется в пределах его длины, т.е. над судном.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Под ледяным покровом начинают перемещать судно с резонансной скоростью [1]. Вследствие этого в ледяном покрове в направлении его движения начнут распространяться ИГВ. Одновременно с движением судна при помощи ультразвукового излучателя, выдвигаемого из корпуса судна, производят дегазацию воды в области, находящейся в непосредственной близости от ледяного покрова и под максимальной по глубине впадиной, формирующейся над судном. Образующиеся подо льдом газовые полости приведут к увеличению высоты ИГВ. Если это не приведет к разрушению льда, то дегазацию воды производят периодически с частотой резонансных ИГВ в течение времени, равного половине их периода. Это приведет к возбуждению дополнительной системы резонансных ИГВ и максимальному периодическому возрастанию высоты суммарных ИГВ. В результате возникнет наиболее эффективная, своеобразная дополнительная к основным ИГВ раскачка ледяного покрова и, как следствие этого, эффективность разрушения ледяного покрова возрастет.

Изобретение относится к судоходству в ледовых условиях, в частности к подводным судам, плавающим в условиях сплошного ледяного покрова и разрушающим его резонансным методом. Одновременно с движением судна под ледяным покровом при помощи ультразвукового излучателя, выдвигаемого из корпуса судна, производят дегазацию воды в области, находящейся в непосредственной близости от ледяного покрова. Излучатель располагают под впадиной изгибно-гравитационной волны, формирующейся над судном, а дегазацию воды производят периодически с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн в течение времени, равного половине их периода. Достигается повышение эффективности разрушения льда.

Способ разрушения ледяного покрова подводным судном, заключающийся в возбуждении во льду изгибно-гравитационных волн при движении судна подо льдом с резонансной скоростью, одновременно с движением судна под ледяным покровом при помощи ультразвукового излучателя, выдвигаемого из корпуса судна, производят дегазацию воды в области, находящейся в непосредственной близости от ледяного покрова, отличающийся тем, что излучатель располагают под впадиной изгибно-гравитационной волны, формирующейся над судном, а дегазацию воды производят периодически с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн в течение времени, равного половине их периода.