Способ разрушения ледяного покрова

Способ разрушения ледяного покрова

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к ледотехнике, в частности к амфибийным судам на воздушной подушке (СВП), разрушающим ледяной покров резонансным методом, т.е. путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн (ИГВ) (1. Козин В.М. Резонансный метод разрушения ледяного покрова. Изобретения и эксперименты. - М.: Издательство Академия Естествознания. - 2007. - 355 с. ISBN 978-5-91327-017-7).

Известно техническое решение (2. Жесткая В.Д., Козин В.М. Исследование возможностей разрушения ледяного покрова амфибийными судами на воздушной подушке резонансным методом. Владивосток: Дальнаука. - 2003. - 161 с. ISBN 5-8044-0384-2), в котором предлагается разрушать ледяной покров следующим образом. После того, как за судном разовьются волновые колебания льда, скорость СВП снижают так, что идущий за кормой первый гребень волны опережает судно, и оно начинает как бы скатываться на подошву волны. В момент, когда судно получит максимальный дифферент на корму, его скорость вновь повышают до прежней величины. При таком маневрировании амплитуда колебаний ИГВ возрастает, т.к. волновое движение ледяного покрова получит дополнительную энергию в такт с уже развившимся процессом, т.е. эффективность разрушения ледяного покрова возрастет.

Недостатком решения является невысокое повышение эффективности резонансного метода разрушения льда.

Сущность изобретения заключается в разработке способа увеличения амплитуды ИГВ.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в увеличении толщины ледяного покрова, разрушаемого СВП резонансным методом.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные: ледяной покров разрушают судном на воздушной подушке при поступательном движении по льду с резонансной скоростью.

Отличительные: одновременно с поступательным движением судно на резонансной скорости совершает циркуляцию в течение времени, равного периоду резонансных изгибно-гравитационных волн.

Общеизвестно, что при набегании волн на препятствия в виде, например, островков, волноломов и пр. их энергия теряется. Аналогичные процессы будут происходить и при опережении судна первым гребнем ИГВ. Кроме этого для развития ИГВ максимальной амплитуды, как следует из кривых профиля ИГВ [2], требуется время, соизмеримое с их резонансным периодом. Очевидно, что при реализации известного решения его будет недостаточно.

Предлагаемое решение исключает эти недостатки, т.к. при совершении циркуляции судно уходит от области возбуждения наиболее интенсивных ИГВ, а движение судна на циркуляции в течение периода резонансных ИГВ обеспечит возбуждение дополнительной системы ИГВ большей, чем в известном решении, амплитуды и его расположение, так же, как и в способе-аналоге, в точке перегиба профиля второго гребня ИГВ. Дифферент судна возрастет с большей, чем у аналога, степени. Одновременно с этим в эту область подойдут волны, возникшие при циркуляции и способные дополнительно увеличить амплитуду ИГВ.

Способ осуществляется следующим образом.

По ледяному покрову начинают перемещать СВП с резонансной скоростью. Если амплитуда возбуждаемых ИГВ окажется недостаточной для его разрушения, то судно одновременно с поступательным движением на резонансной скорости начинает совершать циркуляцию в течение времени, равного периоду τ_р резонансных ИГВ (3. Хейсин Д.Е. Динамика ледяного покрова. - Л.: Гидрометеоиздат, 1967. - 216 с.):

где g - ускорение силы тяжести; Н - глубина воды; - цилиндрическая жесткость ледяной пластины; Е - модуль упругости льда; ρ₁, h - плотность и толщина льда. При совершении циркуляции, т.е. движении по окружности, в ледяном покрове возникает дополнительная система резонансных ИГВ, которая через время τ_р наложится в такт на основную, т.е. на ИГВ, возбужденную от поступательного движения СВП. В результате амплитуда суммарных ИГВ возрастает, что позволит достичь заявленный технический результат.

Изобретение поясняется графически, где на фиг. 1 показан вид сверху на ледяной покров; на фиг. 2 - профили возбуждаемых ИГВ.

По ледяному покрову 1 начинают перемещать СВП 2 с резонансной скоростью υ_р (фиг. 1, 2). Если амплитуда возбуждаемых ИГВ 3 окажется недостаточной для разрушения льда 1 (фиг. 2), то судно на резонансной скорости υ_р в течение времени τ_р начинает совершать циркуляцию 4 (фиг. 1), возбуждая дополнительные резонансные ИГВ 5 (фиг. 2). Через время τ_р СВП 2 займет положение 6 (фиг. 2). В результате амплитуда суммарных ИГВ 7 возрастет. Росту амплитуды будут способствовать и волны 8 (фиг. 1), возникающие при циркуляции СВП (профили этих ИГВ на фиг. 2 не показаны).

Способ разрушения ледяного покрова судном на воздушной подушке при его поступательном движении по льду с резонансной скоростью, отличающийся тем, что одновременно с поступательным движением судно на резонансной скорости совершает циркуляцию в течение времени, равного периоду резонансных изгибно-гравитационных волн.