Спocoб разрушения ледянoгo пoкрoва
Автoры:
Кoзин Виктoр Михайлoвич, Пoгoрелoва Алекcандра Владимирoвна, Чижиумoв Сергей Деoмидoвич, Савунoв Макcим Алекcандрoвич, Кoзин Михаил Викторович, Земляк Виталий Леонидович, Смольников Макcим Федорович
Изобретение отноcитcя к cудоcтроению и водному транcпорту каcаетcя технологии разрушения ледяного покрова. Споcоб разрушения ледяного покрова заключаетcя в движении подводного cудна c резонанcной cкороcтью вдоль одной из кромок разводья, ширина которого не превышает диаметр корпуcа судна. Асимметрия расположения судна относительно центра разводья в начале его движения приводит к трещинообразованию в кромке разводья, вдоль которой движется судно. Изобретение позволяет повысить эффективность разрушения ледяного покрова. 2 ил.
Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, плавающим в ледовых условиях и разрушающим ледяной покров резонансным способом.
Уровень техники известен из способа разрушения ледяного покрова подводным судном, заключающегося в том, что судно перемещают под ледяным покровом с резонансной скоростью, соответствующей максимальной амплитуде изгибно-гравитационных волн (ИГВ) (1. Патент РФ N 2056320, кл. В63В 35/08, 1993).
Недостатком способа является ограниченность амплитуд ИГВ, т.е. ледоразрушающей способности судна при его движении с резонансной скоростью.
Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении эффективности разрушения льда подводным судном.
Существенные признаки, характеризующие изобретение.
Ограничительные: ледяной покров разрушают подводным судном путем возбуждения во льду резонансных ИГВ.
Отличительные: подводное судно перемещают под одной из кромок разводья, ширина которого не превышает диаметр корпуса судна.
Известно (2. Зуев В.А. Средства продления навигации на внутренних водных путях. - Л.: Судостроение. 1986. - 208 с.), что полубесконечная пластина имеет значительно меньшую несущую способность, чем бесконечная, поскольку у нее отсутствует контакт обломков на берегах трещин.
Это было подтверждено в процессе испытаний обобщенной модели существующего подводного судна в масштабе 1:100 с относительным удлинением корпуса L/B=8, соответствующего натурному подводному судну с полным подводным водоизмещением D=12000 т. Эксперименты проводились в ледовом бассейне размерами L×В×Н=8,0×3,0×2,1 м, который представлял канал, выпиленный в ледяном покрове толщиной 0,82 м замерзшего озера. Буксировки осуществлялись при относительном заглублении модели h/L от 0,2 до 0,3 со скоростью 1,8 м/с, которая была близка к резонансной [2]. При проведении экспериментов в поле сплошного льда имитировали трещину шириной 0,001 м и разводья шириной 0,03; 0,06; 0,09 и 0,12 м. В результате испытаний было установлено, что максимальный разрушающий эффект наблюдался при прохождении модели вдоль кромок ледяного покрова, имеющих разводье шириной 0,06 м, что составляло около 40% от диаметра корпуса модели. При этом во льду появлялись не только магистральные трещины, перпендикулярные направлению движения, но и происходило измельчение обломков льда. Эффективность разрушения ледяного покрова дополнительно возрастала, если буксировку модели осуществляли не по центру разводья, а смещали под одну из его кромок. В результате начиналось трещинообразование именно в этой кромке, а затем ее более интенсивное разрушение по сравнению с движением по центру разводья, т.к. энергия возбуждаемых ИГВ начинала излучаться в направлении ослабленной трещинами кромки разводья, т.е. в направлении наименьшего пути сопротивления (как при осуществлении направленных взрывов).
Способ осуществляется следующим образом.
Под ледяным покровом на безопасном заглублении начинают перемещать подводное судно с резонансной скоростью для возбуждения ИГВ с наибольшей амплитудой. Если амплитуда этих волн окажется недостаточной для разрушения ледяного покрова, то с помощью штатных судовых приборов, например ледоэхолотов, в ледяном покрове обнаруживают разводье, ширина которого меньше диаметра корпуса судна. Затем начинают движение судна под одной из кромок разводья вдоль нее. За счет смещения траектории движения судна относительно центра разводья в первую очередь трещины начнут возникать в кромке, под которой перемещается судно. Ослабление несущей способности кромки за счет трещинообразования приведет к ее более интенсивному разрушению по сравнению с противоположной кромкой, т.к. энергия возбуждаемых ИГВ будет излучаться по пути наименьшего сопротивления их развитию.
Изобретение поясняется чертежами, где: на фиг.1 показаны профили ИГВ при движении суда вдоль кромки льда; на фиг.2 - вид на разводье сверху.
Под ледяным покровом 1 начинают перемещать подводное судно 2 с резонансной скоростью p. Если амплитуда возбуждаемых при этом ИГВ 3 окажется недостаточной для разрушения льда, то в ледяном покрове обнаруживают разводье, ширина которого В меньше диаметра корпуса D. Судно 2 начинают перемещать под одной из кромок разводья, при этом траектория движения 5 должна оставаться параллельной кромкам разводья 4. Асимметрия в начале движения судна приведет к образованию трещин 6 в той кромке разводья, под которой движется судно. Эффективность разрушения льда увеличится, что обеспечит достижение заявленного технического результата.
