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 ледовых условиях и разрушающим ледяной покров резонансным методом (1. В.М. Козин. Резонансный метод разрушения ледяного покрова. Изобретения и эксперименты. М.: Академия Естествознания. 2007. 355 с. ISBN 978-5-91327-01 7-7, см. стр. 5-9).

Уровень техники известен из решения, в котором для разрушения ледяного покрова резонансным методом предлагается использовать многокорпусное судно, состоящее из двух подводных корпусов. Для повышения эффективности разрушения льда предложено соединять корпуса между собой с возможностью уменьшения расстояния между ними до минимально безопасного значения (2. RU 2784539 С1 - принят за прототип).

Недостатком решения является ограниченность его ледоразрушающей способности.

Задача изобретения заключается в увеличении высоты возбуждаемых судном изгибно-гравитационных волн (ИГВ).

Технический результат заключается в увеличении толщины разрушаемого ледяного покрова.

Существенные признаки, характеризующие изобретение

Ограничительные: способ разрушения ледяного покрова резонансным методом, реализуемым многокорпусным судном, состоящим из двух подводных корпусов, которые соединяют между собой с возможностью уменьшения расстояния между ними до минимально безопасного значения.

Отличительные: во время движения судна расстояние между корпусами уменьшают периодически с частотой резонансных ИГВ в течение времени, равном половине их периода.

Из [2] известно, что повышение эффективности разрушения льда происходит из-за понижения давления между корпусами при их сближении.

Также известно (3. 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 уменьшать давление между корпусами судна, 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 (областей с пониженным давлением), возбуждающих дополнительные ИГВ, равнялось половине периода Т основных резонансных ИГВ, величину которого можно определить по зависимости [3]:

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

В результате возникнет наиболее эффективная своеобразная дополнительная к основным ИГВ раскачка ледяного покрова, что приведет к увеличению изгибных напряжений в ледяном покрове.

Также при проведении модельных экспериментов установлено, что при движении моделей подводных судов подошва ИГВ (где возникает область с максимально пониженным давлением) формируется в пределах их длины (4. В.М. Козин, и др. Ледоразрушающая способность изгибно-гравитационных волн от движения объектов. Владивосток: Дальнаука. 2005. 191 с. ISBN 5-8044-0508-Х).

Изобретение осуществляется следующим образом.

Вначале под ледяным покровом начинают перемещать подводное многокорпусное судно с резонансной скоростью при параллельном (походном или эксплуатационном) расположении его корпусов относительно друг друга. Если разрушения льда при этом не происходит, то при помощи предварительно установленных на судне приводов корпуса сдвигают в горизонтальной плоскости до минимально безопасного значения. Между корпусами возникнет область пониженного давления. В результате к волновой нагрузке на ледяной покров от ИГВ добавится нагрузка от этой области, способствующая уменьшению силы поддержания льда и, как следствие этого, появлению во льду дополнительных изгибных напряжений. Если и это не приведет к разрушению льда, то во время движения судна расстояние между корпусами уменьшают периодически с частотой резонансных ИГВ в течение времени, равном половине их периода. В результате в ледяном покрове возникнут дополнительные резонансные ИГВ, которые, в фазе накладываясь на основные (от движения судна), вызовут их благоприятную, с точки зрения возрастания высоты волн, интерференцию. Это приведет к периодическому возбуждению ИГВ большей интенсивности (увеличению суммарной высоты ИГВ) т.е. к повышению эффективности разрушения ледяного покрова (увеличению толщины разрушаемого льда) - достижению заявленного технического результата.

Изобретение относится к судоходству в ледовых условиях. Предложен способ разрушения ледяного покрова, который заключается в возбуждении подводным многокорпусным судном в ледяном покрове резонансных изгибно-гравитационных волн. Два подводных корпуса многокорпусного судна соединяют между собой с возможностью изменения расстояния между ними. Во время движения судна при возникновении необходимости увеличения его ледоразрушающей способности расстояние между корпусами периодически с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн уменьшают до минимально безопасного значения в течение времени, равного половине их периода. Периодическое уменьшение давления между ними приведет к периодическому увеличению высоты возбуждаемых изгибно-гравитационных волн, т.е. их ледоразрушающей способности.

Способ разрушения ледяного покрова резонансным методом, реализуемым многокорпусным судном, состоящим из двух подводных корпусов, которые соединяют между собой с возможностью уменьшения расстояния между ними до минимально безопасного значения, отличающийся тем, что во время движения судна расстояние между корпусами уменьшают периодически с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн в течение времени, равного половине их периода.