Способ разрушения ледяного покрова Российский патент 2024 года по МПК E02B15/02 B63B35/08 

Изобретение относится к ледотехнике, в частности, к разрушению ледяного покрова водоизмещающими судами.

Известен способ разрушения ледяного покрова, заключающийся в воздействии на него гравитационными волнами, возбуждаемыми идущим вдоль кромки ледяного покрова судном. Между кромкой льда и соответствующим, т.е. прилегающим к ней, бортом судна создают область пониженного давления (1. RU 2277491), принятый заявителем за прототип.

Недостатком способа является ограниченная толщина разрушаемого льда.

Технический результат изобретения заключается в повышении ледоразрушающей способности судна за счет увеличения высоты создаваемых гравитационных и изгибно-гравитационных волн. (именно увеличение высоты или амплитуды гравитационных и изгибно-гравитационных волн является техническим результатом, а следствие в повышении ледоразрушающей способности судна).

Он достигается тем, что в способе разрушения ледяного покрова, заключающемся в воздействии на сплошной ледяной покров гравитационными волнами от идущего вдоль кромки ледяного покрова судна, между кромкой льда и соответствующим бортом судна периодически создают область пониженного давления в течение времени, равного половине периода резонансных изгибно-гравитационных волн (ИГВ) в ледяном покрове.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные: способ разрушения ледяного покрова, заключающийся в воздействии на него гравитационными волнами, возбуждаемыми идущим вдоль кромки ледяного покрова судном, между кромкой льда и соответствующим, т.е. прилегающим к ней бортом судна создают область пониженного давления.

Отличительные: область пониженного давления создают периодически в течение времени, равного половине периода резонансных ИГВ в ледяном покрове.

Известно (2. Войткунский Я.И. Сопротивление движению судов. - Л.: Судостроение, 1988. - 288 с.), что при движении судна на поверхности воды развивается система корабельных волн, в формировании которых участвуют не только области повышенных давлений, формирующихся в носовой и кормовой оконечностях судна, но и область пониженного давления, возникающая в его средней (миделевой) части, т.е. в месте наибольшей ширины корпуса.

Также известно (3. Рывлин А.Н., Хейсин Д.Е. Испытание судов во льдах. Л.: Судостроение, 1980), что гравитационные волны, возбуждаемые судном при его движении вдоль свободной кромки ледяного покрова, трансформируются в изгибно-гравитационные (ИГВ), при достаточной интенсивности которых последние приводят к разрушению льда. Очевидно, что для повышения интенсивности (высоты) ИГВ можно либо повысить давления в носу или корме, либо понизить давление в средней части судна, т.к. чем больше будет градиент давлений в этих частях судна, тем больше будет интенсивность возбуждаемых как гравитационных, так и трансформируемых ИГВ. Таким образом, если понизить давление в средней части судна, то это повысит высоту как гравитационных, так и ИГВ.

Известно (4. Д.Е. Хейсин. Динамика ледяного покрова. Л.: Гидрометеоиздат, 1967. 218 с.), 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 вблизи кромки ледяного покрова периодически создавать область пониженного давления с частотой резонансных ИГВ, то это приведет к возбуждению в кромке ледяного покрова резонансных ИГВ. Для достижения их максимальной высоты необходимо, чтобы время воздействия области пониженного давления на кромку льда равнялось половине периода Τ резонансных ИГВ, величину которого можно определить по зависимости [4]:

T=2π ,

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

Способ поясняется чертежом и осуществляется следующим образом.

Вдоль кромки 1 ледяного покрова 2 начинают перемещать судно 3 с максимально возможной для него скоростью v на минимально безопасном к ней приближении L. Если максимальная высота возбуждаемых при этом гравитационных волн и, соответственно, трансформируемых ИГВ окажется недостаточной для разрушения ледяного покрова 2, то судно 3 разворачивают на курсовой угол α (угол дрейфа) и продолжают его движение в положении 4 вдоль кромки 1. Для разворота судна на угол α и удержания его поступательного движения вдоль кромки льда используют известные штатные рулевое и подруливающие устройства. При таком движении судна, т.е. при наличии угла атаки α по отношению к вектору скорости v набегающего потока на соответствующем борту судна, в соответствии с общеизвестными законами аэрогидродинамики возникнет область пониженного давления 5, что повысит интенсивность возбуждаемых ИГВ. Если и этого окажется не достаточно для разрушения ледяного покрова, то область пониженного давления создают периодически путем периодического разворота судна на угол α на время, равное половине периода резонансных ИГВ в ледяном покрове. В результате ледоразрушающая способность судна возрастет, что позволит достичь заявленного технического результата.

Изобретение относится к ледотехнике, в частности к разрушению ледяного покрова водоизмещающими судами. Способ разрушения ледяного покрова заключается в воздействии на него гравитационными волнами, возбуждаемыми идущим вдоль кромки 1 ледяного покрова 2 судном 3. Между кромкой 1 льда и соответствующим, т.е. прилегающим к ней, бортом судна 3 периодически создают область пониженного давления 5 в течение времени, равного половине периода резонансных изгибно-гравитационных волн в ледяном покрове 2. Область пониженного давления 5 создают периодически путем периодического разворота судна 3 на курсовой угол α на время, равное половине периода резонансных изгибно-гравитационных волн в ледяном покрове 2. Технический результат заключается в повышении ледоразрушающей способности судна. 1 ил.

Способ разрушения ледяного покрова, заключающийся в воздействии на него гравитационными волнами, возбуждаемыми идущим вдоль кромки ледяного покрова судном, между кромкой льда и соответствующим, т.е. прилегающим к ней, бортом судна создают область пониженного давления, отличающийся тем, что область пониженного давления создают периодически путем периодического разворота судна на курсовой угол α на время, равное половине периода резонансных изгибно-гравитационных волн в ледяном покрове.