Способ разрушения ледяного покрова

Способ разрушения ледяного покрова

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к судостроению, в частности к амфибийным судам на воздушной подушке (СВП), разрушающим ледяной покров резонансным методом (1. Козин В.М. Резонансный метод разрушения ледяного покрова. Изобретения и эксперименты. М.: издательство «Академия Естествознания», 2007. - 355 с.).

Известно (2. Богородский В.В., Гаврило В.П., Недошивин О.А. Разрушение льда. Методы, технические средства. Л.: Гидрометеоиздат. - 1983. - 232 с.), что для разрушения ледяных пластин возможно применение водомета, т.е. гидропушки.

Наиболее близким аналогом является решение, в котором предложено разрушать ледяной покров СВП путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн (ИГВ) при его движении с одновременным созданием на лед дополнительной периодической нагрузки, возникающей от периодической дифферентировки судна с частотой резонансных ИГВ (3. RU 2188894 C2, 10.09.2002).

Недостатком этого способа является его ограниченная ледоразрушающая способность.

Сущность изобретения заключается в разработке способа увеличения амплитуды возбуждаемых ИГВ.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в увеличении толщины льда, разрушаемого резонансным методом.

Существенные признаки, характеризующие изобретение

Ограничительные: способ разрушения ледяного покрова судном на воздушной подушке путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн при его движении.

Отличительные: в процессе движения на лед создают дополнительную периодическую нагрузку с помощью гидропушки, выстреливающей в направлении движения судна порции воды с частотой, равной частоте резонансных изгибно-гравитационных волн и на расстояние, равное ¾ длины резонансных изгибно-гравитационных волн от места нахождения судна, при этом массу порции воды выбирают достаточной для создания максимально безопасного дифферента судна на корму, возникающего от выстрела гидропушки при заданной высоте ее установки на судне.

Также известно (4. Хейсин Д.Е. Динамика ледяного покрова. - Л.: Гидрометеоиздат.1967. - 217 с), что периодическое приложение ко льду вертикальной нагрузки с частотой резонансных ИГВ ω ( , где ρ_в - плотность воды; g - ускорение силы тяжести; D - цилиндрическая жесткость ледяной пластины) приведет к возбуждению в ледяном покрове дополнительной системы резонансных ИГВ. Если периодическую дополнительную нагрузку прикладывать в такт с основными ИГВ, возбуждаемыми во льду движущимся СВП, то произойдет сложение амплитуд основных и дополнительных ИГВ.

Известно (5. RU 2057048, C1 от 27.03.1996), что дополнительные ИГВ можно возбуждать путем создания у СВП периодического дифферента с частотой резонансных ИГВ.

Также известно (6. Жесткая В.Д., Козин В.М. Исследования возможностей разрушения ледяного покрова амфибийными судами на воздушной подушке резонансным методом. Владивосток: Дальнаука. 2003. - 161 с), что появление у СВП дифферента на корму увеличивает его ледоразрушающую способность. Она также возрастает при применении теплового удара по льду [1].

Изобретение осуществляется следующим образом.

По ледяному покрову начинают перемещать СВП с резонансной скоростью v_p.Если амплитуда возбуждаемых ИГВ окажется недостаточной для разрушения льда, то судно смещают относительно профиля ИГВ так, чтобы его центр масс оказался над точкой перегиба профиля, т.е. узлом ИГВ. В этом случае судно получит максимальный дифферент на корму (его можно определить при помощи штатного судового дифферентометра), что увеличит его волновое сопротивление и, соответственно, амплитуду ИГВ. В таком положении СВП будет находиться на расстоянии от первой впадины ИГВ впереди судна, равном ¾ длины резонансной ИГВ (см. [3]).

Затем в процессе движения судна на лед создают дополнительную нагрузку с помощью гидропушки, предварительно установленной на судне и выстреливающей в направлении движения СВП порции воды с частотой, равной частоте резонансных ИГВ ω, на расстояние, равное ¾λ_р. Такое расстояние и частота выстрелов обеспечат гидроудары по первой впадине ИГВ, возбуждаемых от движения СВП, которые приведут к возникновению дополнительной системы резонансных ИГВ. Ее наложение в такт с основной, т.е. возбуждаемой от движения СВП, приведет к их благоприятной интерференции - сложению их амплитуд. Поскольку температура воды выше температуры льда, то по впадине ИГВ одновременно также будут наноситься и тепловые удары, ослабляющие прочность льда, а значит дополнительно увеличивающие суммарную амплитуду ИГВ. Периодичность выстрелов гидропушки приведет к появлению у судна дополнительного знакопеременного дифферента, что также будет способствовать росту амплитуды ИГВ. При этом массу порции воды выбирают достаточной для создания максимально безопасного суммарного дифферента судна на корму, т.е. исключающего касание корпуса СВП со льдом кормовой частью, с учетом высоты установки гидропушки на судне.

Изобретение поясняется графически, где на чертеже приведена схема его реализации.

По ледяному покрову 1 начинают перемещать СВП 2 с резонансной скоростью v_p. Если высота возбуждаемых ИГВ 3 окажется недостаточной для разрушения льда 1, то судно 2 смещают так, чтобы его центр масс оказался над узлом ИГВ 4. Затем на лед создают дополнительную нагрузку 5 от периодических выстрелов гидропушкой 6 порции воды с частотой ω на расстоянии (3/4)λ_р. Это приведет к возрастанию амплитуды до ИГВ 7. Периодичность выстрелов гидропушки приведет к появлению у судна знакопеременного дифферента ±М_диф. В результате суммарная амплитуда волн возрастает до ИГВ 8, что позволит достичь заявленный технический результат.

Способ разрушения ледяного покрова судном на воздушной подушке путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн при его движении, отличающийся тем, что в процессе движения на лед создают дополнительную периодическую нагрузку с помощью гидропушки, выстреливающей в направлении движения судна порции воды с частотой, равной частоте резонансных изгибно-гравитационных волн, и на расстояние, равное ³/₄ длины резонансных изгибно-гравитационных волн от места нахождения судна, при этом массу порции воды выбирают достаточной для создания максимально безопасного дифферента судна на корму, возникающего от выстрела гидропушки при заданной высоте ее установки на судне.