СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА Российский патент 2023 года по МПК E02B15/02 B63B35/08 

Изобретение относится к судоходству в ледовых условиях, в частности к подводным судам, плавающим под сплошным ледяным покровом 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. Во время движения судна под ледяным покровом, например, из горизонтальных рубочных рулей начинают размещать и затем буксировать подо льдом пленку с большим удельным весом (2. RU 2188898 - принят за прототип).

Недостатком способа является ограниченность высоты возбуждаемых 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 ИГВ при движении судна подо льдом с резонансной скоростью, во время движения судна под ледяным покровом с помощью горизонтальных рубочных рулей размещают и затем буксируют судном пленку с большим удельным весом Отличительные: пленке во время движения периодически с частотой резонансных ИГВ из горизонтального положения придают вертикальное на время, равное половине их периода.

Известно (3. А.А. Костюков. Сопротивление воды движению судов. Л.: Судостроение. 1966. 448 с.), что при волнообразовании частицы воды движутся по замкнутым круговым орбитам, т.е. наряду с горизонтальными перемещениями совершают и вертикальные колебания. Поэтому, если на пути вертикальных перемещений частиц установить препятствие в виде горизонтальной пленки с большим удельным весом, то за счет инерционных свойств последней будет происходить гашение волновых колебаний жидкости вблизи такой пленки. Таким образом, поведение частиц воды в таких условиях будет в определенной степени аналогичным поведению частиц у дна бассейна, т.е. наличие под ледяным покровом пленки с большим удельным весом будет определенным образом уменьшать глубину воды подо льдом. В свою очередь, это увеличит высоту волн по сравнению с волнами на глубокой воде [3], т.е. когда ИГВ возбуждаются при отсутствии пленки.

Так же 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 изменять (увеличивать, а затем уменьшать) волновое сопротивление, то это приведет к возбуждению в ледяном покрове дополнительных к основным (от поступательного движения тела) 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.

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

Способ осуществляется следующим образом.

Под ледяным покровом начинают перемещать подводное судно с резонансной скорость [1]. Если высота возбуждаемых при этом ИГВ окажется недостаточной для разрушения льда, то во время движения судна из его верхней части, например из горизонтальных рубочных рулей, начинают размещать и затем буксировать подо льдом пленку с большим удельным весом. При таком весе пленка станет более жесткой для динамических нагрузок. Пленке при этом придают горизонтальное положение, что позволяет своеобразным образом уменьшить глубину воды под ледяным покровом, т.е. обеспечить возбуждение ИГВ в условиях мелководья. Во время движения благодаря специальным конструктивным элементам, установленным на горизонтальных рубочных рулях, пленке периодически с частотой резонансных ИГВ придают вертикальное положение на время, равное половине их периода. Это обеспечит периодическое возбуждение ИГВ в условиях глубокой воды. Периодическое изменение глубины воды приведет к возбуждению системы дополнительных ИГВ, которая, накладываясь на основную, возникающую при движении судна с резонансной скоростью, вызовет периодическое увеличение высоты суммарных ИГВ, что позволит достичь заявленный технический результат.

Изобретения поясняется графически, где показаны: на фиг. 1 - вид на судно сбоку при горизонтальном положении пленки; на фиг. 2 - вид на судно сбоку при вертикальном положении пленки.

Под ледяным покровом 1 начинают перемещать подводное судно 2 с резонансной скоростью V_p. Если высота возбуждаемых при этом ИГВ 3 окажется недостаточной для разрушения льда 1, то из горизонтальных рубочных рулей 4 размещают и буксируют подо льдом 1 пленку 5 в горизонтальном положении (фиг. 1, вид А). Если и это не вызовет разрушения льда, то во время движения благодаря специальным конструктивным элементам, установленным на горизонтальных рубочных рулях 4 (на чертеже не показаны), пленке периодически с частотой резонансных ИГВ придают вертикальное положение, например, путем ее складывания по ширине вдвое, т.е. поворачивания на 90° против часовой стрелки ее правой части из положения 6 в положение 7 и левой части - по часовой стрелке из положения 8 в положение 9 (фиг. 2, сечение В - В, где стрелками указаны направления поворотов). Это обеспечит придание ее правой и левой частям, а значит, и всей поверхности пленки вертикального положения 10 (фиг. 2). Периодическое изменение ее положения приведет к возбуждению системы дополнительных ИГВ 11, которая, накладываясь на основную ИГВ 3, вызовет периодическое увеличение суммарной высоты волн до ИГВ 12 (фиг. 1).

Изобретение относится к судоходству в ледовых условиях, в частности к подводным судам, плавающим в условиях сплошного ледяного покрова и разрушающим его резонансным методом. При его реализации в процессе движения судна 2 под ледяным покровом с помощью горизонтальных рубочных рулей 4 размещают и затем буксируют судном 2 пленку с большим удельным весом. Во время движения судна 2 пленке периодически с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн из горизонтального положения придают вертикальное положение 10 на время, равное половине их периода. Достигается увеличение эффективности разрушения льда. 2 ил.

Способ разрушения ледяного покрова подводным судном, заключающийся в возбуждении во льду изгибно-гравитационных волн при движении судна подо льдом с резонансной скоростью, во время движения судна под ледяным покровом с помощью горизонтальных рубочных рулей размещают и затем буксируют судном пленку с большим удельным весом, отличающийся тем, что пленке во время движения периодически с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн из горизонтального положения придают вертикальное на время, равное половине их периода.