RU2143374C1

RU2143374C1 - Method of breaking ice cover

Info

Publication number: RU2143374C1
Application number: RU99107298A
Authority: RU
Inventors: В.М. Козин
Original assignee: Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН
Priority date: 1999-04-07
Filing date: 1999-04-07
Publication date: 1999-12-27

Abstract

FIELD: shipbuilding; submarine vessels breaking ice cover by resonance flexural gravitational waves. SUBSTANCE: method consists in reducing pressure under ice in area of trough of flexural gravitational wave by forming cavitation cavity in this area. EFFECT: enhanced efficiency of breaking ice cover. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансным методом (1. Козин В.М. "Резонансный метод разрушения ледяного покрова". Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук в форме научного доклада. - Владивосток, ИАПУ, - 1993 г. - 44с.). The invention relates to the field of shipbuilding, in particular to submarines, destroying the ice cover by the resonant method (1. Kozin V.M. "Resonance method of ice cover destruction." The dissertation for the degree of Doctor of Technical Sciences in the form of a scientific report. - Vladivostok, IAPU , - 1993 - 44 p.).

Известно техническое решение (2. Козин В.М., Онищук А.В. "Модельные исследование волнообразования в сплошном ледяном покрове от движения подводногго судна". - ПМТФ, Новосибирск, - Изд-во "Наука". - 1994. - N 2. - с. 78-81), в котором предлагается разрушать ледяной покров подводным судном путем возбуждения во льду изгибно-гравитационных волн при его движении с резонансной скоростью υ_p, т.е. со скоростью, при которой амплитуда возбуждаемых изгибно-гравитационных волн (ИГВ) максимальна.A technical solution is known (2. Kozin V.M., Onishchuk A.V. "Model study of wave formation in a continuous ice cover from the movement of an underwater vessel". - ПМТФ, Novosibirsk, - Publishing House "Science". - 1994. - N 2 - pp. 78-81), in which it is proposed to destroy the ice cover by an underwater vessel by excitation of flexural-gravitational waves in ice when it moves with a resonant speed υ _p , i.e. at a speed at which the amplitude of the excited flexural-gravitational waves (IGW) is maximum.

Недостатком метода является невозможность увеличения амплитуды ИГВ, т.е, его ледоразрушающей способности, при движении судна со скоростью υ_p.The disadvantage of this method is the impossibility of increasing the amplitude of IGV, i.e., its ice-breaking ability, when the vessel moves at a speed of υ _p .

Сущность изобретения заключается в разработке способа увеличения амплитуды ИГВ, возбуждаемых при поступательном движении подводного судна. The essence of the invention lies in the development of a method for increasing the amplitude of IGW excited during the translational motion of an underwater vessel.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении эффективности разрушения льда подводным судном резонансным способом. The technical result obtained by carrying out the invention is to increase the efficiency of ice destruction by an underwater vessel in a resonant manner.

Существенные признаки, характеризующие изобретение. The essential features characterizing the invention.

Ограничительные: ледяной покров разрушается подводным судном путем возбуждения во льду системы резонансных ИГВ. Restrictive: the ice cover is destroyed by an underwater vessel by exciting a system of resonant IGWs in ice.

Отличительные: в районе формирования над корпусом судна подошвы изгибно-гравитационной волны подо льдом в воде понижают давление посредством создания в этом месте кавитационной каверны. Distinctive: in the area of formation above the hull of the vessel, the soles of a flexural-gravitational wave under ice in water reduce pressure by creating a cavitation cavity in this place.

Известно (3. А.А.Лукашевич, А.Д.Перник, Г.А.Фирсов. Теория корабля. Судпромгиз. 1950-446 с.), что при движении тела в жидкости в определенных условиях (скорости набегающего потока, формы профиля тела и угле атаки) на его поверхности возникает кавитационный пузырь или кавитационная каверна. При наступлении второй стадии кавитации (суперкавитии) кавитационная каверна охватывает всю поверхность тела и распространяется за его пределы. Давление при этом в каверне понижается до давления насыщенных паров жидкости, величина которого не может уменьшится, как бы дальше ни возрастала скорость набегающего потока и не менялась геометрия тела. Таким образом, если под подошвой ИГВ в воде создать кавитационную каверну, то давление подо льдом в этом месте уменьшится до минимального. Очевидно, что в таких условиях под действием атмосферного давления прогиб льда, т.е. амплитуда ИГВ, возрастет. Соответственно возрастет эффективность разрушения льда подводным судном резонансным способом. It is known (3. A.A. Lukashevich, A.D. Pernik, G.A. Firsov. Theory of a ship. Sudpromgiz. 1950-446 p.) That when a body moves in a liquid under certain conditions (free-stream velocity, profile shape body and angle of attack) on its surface there is a cavitation bubble or cavitation cavity. When the second stage of cavitation (super cavitation) sets in, the cavitation cavity covers the entire surface of the body and spreads beyond it. The pressure in the cavity decreases to the pressure of saturated vapor of the liquid, the value of which cannot decrease, no matter how further the speed of the incoming flow increases and the geometry of the body does not change. Thus, if under the sole of the IHV in the water to create a cavitation cavity, then the pressure under the ice in this place will decrease to a minimum. Obviously, under such conditions, under the influence of atmospheric pressure, ice deflection, i.e. the amplitude of the IHV will increase. Accordingly, the efficiency of ice destruction by an underwater vessel in a resonant manner will increase.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Под ледяным покровом на заданном заглублении начинают перемещать подводное судно со скоростью υ_p для возбуждения системы резонансных ИГВ. Если амплитуда этих волн оказывается недостаточной для разрушения ледяного покрова, то в район формирования над корпусом судна подошвы ИГВ (как показывают исследования [2] , в этом месте прогиб льда наибольший) под лед на буксире помещают тело суперкавитирующего профиля и положительной плавучести. Последующая буксировка тела со скоростью судна приводит к появлению подо льдом кавитационной каверны. Положительная плавучесть тела прижимает его к нижней поверхности льда и обеспечивает соответствующее примыкание каверны к этой поверхности. Охват кавитационной каверной подошвы ИГВ приводит к понижению давления в этом месте до давления насыщенных паров жидкости, т.е. до минимально возможного. В свою очередь, это приведет к увеличению амплитуды ИГВ и соответствующему повышению эффективности льда.Under the ice cover at a given depth, a submarine begins to move at a speed of υ _p to excite a system of resonant IGWs. If the amplitude of these waves is insufficient to destroy the ice cover, then the body of the supercavitating profile and positive buoyancy is placed in tow under ice in the region of the formation of IGV soles above the hull of the IGV sole (as shown by studies [2], at this point the ice deflection is greatest). Subsequent towing of the body with the speed of the vessel leads to the appearance of a cavitation cavity under the ice. The positive buoyancy of the body presses it to the bottom surface of the ice and ensures the corresponding adjacency of the cavity to this surface. Coverage of the cavitational cavern sole of the IHV leads to a decrease in pressure in this place to the pressure of saturated liquid vapor, i.e. to the minimum possible. In turn, this will lead to an increase in the IGW amplitude and a corresponding increase in the efficiency of ice.

Изобретение поясняется графически, где на чертеже показана схема деформирования ледяного покрова ИГВ и кавитационной каверной. The invention is illustrated graphically, where the drawing shows a diagram of the deformation of the ice cover of the IHV and cavitation cavity.

Под ледяным покровом 1 на заданном заглублении H начинает движение подводное судно 2 со скоростью υ_p , которое возбуждает систему резонансных ИГВ 3 амплитудой А. На судне размещают тело 4 суперкавитирующей для скорости υ_p формы. Если амплитуда возбуждаемых волн 3 недостаточна для разрушения льда 1, то тело из положения 4 и перемещают в положение 5, в котором оно фиксируется при помощи своей положительной плавучести и буксира 6. Путем изменения длины буксира 6 тело помещают под подошву ИГВ. В свою очередь, место расположения подошвы ИГВ определяют, например, при помощи эхолота 7. Последующая буксировка тела в положении 5 со скоростью судна υ_p приводит к появлению подо льдом кавитационной каверны 8. В результате давление под подошвой волны понизится и амплитуда ИГВ 9 возрастает до A₁, что приведет к повышению эффективности разрушения ледяного покрова 1.Under the ice sheet 1 at a given depth H, the submarine 2 begins to move at a speed of υ _p , which excites a system of resonant IGW 3 of amplitude A. The body 4 is super-cavitating for a speed of υ _p shape. If the amplitude of the excited waves 3 is not enough to break the ice 1, then the body is moved from position 4 and moved to position 5, in which it is fixed with its positive buoyancy and tug 6. By changing the length of the tug 6, the body is placed under the foot of the IHV. In turn, the location of the IGV sole is determined, for example, using an echo sounder 7. Subsequent towing of the body at position 5 with the speed of the vessel υ _p leads to the appearance of a cavitation cavity 8 under the ice. As a result, the pressure under the sole of the wave decreases and the amplitude of the IGV 9 increases to A ₁ , which will increase the efficiency of the destruction of the ice cover 1.

Claims

A method of destroying ice cover by an underwater vessel by exciting a system of resonant flexural-gravitational waves in ice, characterized in that in the region where the soles of a flexural-gravitational wave are formed above the hull of the vessel under the ice in water, the pressure is reduced by creating a cavitation cavity in this place.