RU2149791C1

RU2149791C1 - Method of breaking ice cover

Info

Publication number: RU2149791C1
Application number: RU99110422A
Authority: RU
Inventors: В.М. Козин
Original assignee: Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН
Priority date: 1999-05-20
Filing date: 1999-05-20
Publication date: 2000-05-27

Abstract

FIELD: shipbuilding; submersible vessels breaking ice cover by resonance flexural gravitational waves. SUBSTANCE: method consists in increase of amplitude of flexural gravitational waves due to reduction of pressure under wave trough through trimming the ship by stern. EFFECT: enhanced efficiency of breaking ice cover. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к судостроению, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансными изгибно-гравитационными волнами (1. Козин В. М. Резонансный метод разрушения ледяного покрова. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук в форме научного доклада. - Владивосток, ИАПУ ДВО РАН, 1993, 44 с). The invention relates to shipbuilding, in particular to submarines that destroy the ice cover by resonant flexural-gravitational waves (1. Kozin V.M. Resonance method of ice cover destruction. Thesis for the degree of Doctor of Technical Sciences in the form of a scientific report. - Vladivostok, IAPA FEB RAS, 1993, 44 s).

Известно техническое решение (2. Козин В. М., Онищук А.В. Модельные исследования волнообразования в сплошном ледяном покрове от движения подводного судна/ПМТФ.- Новосибирск: Наука, 1994, N 2, c. 78-81), в котором предлагается разрушать ледяной покров подводным судном путем возбуждения во льду изгибно-гравитационных волн при его движении с резонансной скоростью v_р, 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 studies of wave formation in a continuous ice cover from the movement of a submarine / PMTF.- Novosibirsk: Nauka, 1994, N 2, p. 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 velocity v _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 ограниченная ледоразрушающая способность, при заданных параметрах судна и условиях плавания в ледовой обстановке. The disadvantage of this method is the impossibility of increasing the amplitude of the IHV, i.e. its limited ice-breaking ability, given the parameters of the vessel and sailing conditions in ice conditions.

Сущность изобретения заключается в разработке способа увеличения амплитуды ИГВ. The essence of the invention lies in the development of a method of increasing the amplitude of IVG.

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:
oграничительные - ледяной покров разрушается подводным судном путем возбуждения во льду резонансных ИГВ при его движении с резонансной скоростью;
oтличительные - после возбуждения резонансных изгибно-гравитационных волн скорость судна снижают, судно дифферентуют на корму и вновь начинают перемещать его с резонансной скоростью в момент достижения первой за кормой судна подошвой волны середины корпуса судна.The essential features characterizing the invention:
restrictive - the ice cover is destroyed by an underwater vessel by exciting resonant IGWs in ice when it moves at a resonant speed;
distinctive - after the excitation of resonant bending-gravitational waves, the vessel's speed is reduced, the vessel is trimmed to the stern and again it starts to move it at the resonant speed at the moment the first soles of the vessel reach the bottom of the middle of the hull.

Известно (3. Костюков А.А. Сопротивление воды движению судов.- Л.: Судостроение, 1996, 447 с.), что при обтекании тела жидкостью под углом атаки α>0 вследствие циркуляционного движения жидкости вокруг него на верхней поверхности тела возникает область пониженного давления, а на нижней - область повышенного давления. При этом соответствующие равнодействующие гидродинамические силы прикладываются примерно посередине хорды профиля, т.е. тела. Таким образом, если движущееся судно имеет дифферент на корму (α>0), то на верхней поверхности его корпуса будет возникать разряжение. Если эту область разряжения разместить под подошвой ИГВ, то за счет атмосферного давления прогиб льда (подошва волны) увеличится, т.е. ледоразрушающая способность ИГВ возрастает. It is known (3. Kostyukov A.A. Water resistance to the movement of ships.- L .: Sudostroenie, 1996, 447 pp.) That when a fluid flows around a body at an angle of attack α> 0, a region arises on the upper surface of the body due to the circulation movement of the fluid around it. low pressure, and on the bottom - the area of high pressure. In this case, the corresponding resultant hydrodynamic forces are applied approximately in the middle of the profile chord, i.e. body. Thus, if a moving vessel has a stern trim (α> 0), then a vacuum will occur on the upper surface of its hull. If this rarefaction region is placed under the IGV sole, then, due to atmospheric pressure, the ice deflection (the sole of the wave) will increase, i.e. ice-breaking ability of IHV is increasing.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Под ледяным покровом на заданном заглублении начинают перемещать подводное судно со скоростью v_р для возбуждения резонансных ИГВ. Если амплитуда этих волн оказывается недостаточной для разрушения ледяного покрова, то скорость судна снижают и придают ему дифферент на корму (α>0). При снижении скорости судна ИГВ начнут его обгонять. В момент, когда первая за кормой судна подошва ИГВ (наиболее глубокая [2]) достигнет середины корпуса (этот момент можно определить при помощи, например, эхолота, установленного в средней части судна), скорость судна вновь увеличивают до резонансной и продолжают его дальнейшее движение с указанной скоростью. За счет дифферента на корму над корпусом судна возникнет область пониженного давления. При указанном маневрировании эта область будет расположена под подошвой волны, что вызовет увеличение прогиба льда. Соответственно возрастет амплитуда ИГВ и их ледоразрушающая способность.Under the ice cover at a given depth, a submarine begins to move at a speed of v _p to excite resonant IGWs. If the amplitude of these waves is insufficient to destroy the ice cover, then the speed of the vessel is reduced and the trim on the stern is attached to it (α> 0). When the speed of the vessel decreases, the IGV will begin to overtake it. At the moment when the IGW sole first behind the stern of the vessel (the deepest [2]) reaches the middle of the hull (this moment can be determined using, for example, an echo sounder installed in the middle part of the vessel), the speed of the vessel is again increased to resonance and its further movement continues at the indicated speed. Due to the trim on the stern above the hull of the vessel, an area of reduced pressure will arise. With the indicated maneuvering, this area will be located under the bottom of the wave, which will cause an increase in the deflection of ice. Accordingly, the amplitude of the IHV and their ice-breaking ability will increase.

Изобретение поясняется графически, где на фиг. 1 и 2 показана схема реализации предлагаемого решения. The invention is illustrated graphically, where in FIG. 1 and 2 show the implementation scheme of the proposed solution.

Под ледяным покровом 1 (см. фиг. 1) на заданном заглублении H начинает движение со скоростью v_р подводное судно 2, которое возбуждает резонансные ИГВ-3 максимальной амплитуды A₁. Если амплитуда возбуждаемых волн 3 недостаточна для разрушения льда 1, то скорость судна 2 снижают и дифферентуют его на корму (см. фиг. 2). В момент, когда первая за кормой судна подошва ИГВ-4 достигнет середины корпуса (этот момент определяют при помощи эхолота 5, установленного посередине судна 2), скорость судна увеличивают до v_р и продолжают его дальнейшее движение с указанной скоростью. При дифференте на корму (α>0) над корпусом судна возникает область пониженного давления 6. При описанном выше маневрировании эта область будет расположена под подошвой волны 7, что вызовет увеличение амплитуды волны до значения A₂ (A₂ > A₁). Соответственно возрастут изгибные напряжения в ледяном покрове и ледоразрушающая способность ИГВ.Under the ice cover 1 (see Fig. 1) at a given deepening H, the submarine 2 begins to move at a speed v _p , which excites resonant IGV-3s of maximum amplitude A ₁ . If the amplitude of the excited waves 3 is insufficient to destroy the ice 1, then the speed of the vessel 2 is reduced and trimmed to the stern (see Fig. 2). At the moment when the first IGV-4 sole behind the stern of the vessel reaches the middle of the hull (this moment is determined using the echo sounder 5 installed in the middle of the vessel 2), the speed of the vessel is increased to v _p and its further movement at the indicated speed is continued. With a differential in the stern (α> 0), a reduced pressure region 6 appears above the hull of the vessel. With the maneuvering described above, this region will be located under the sole of wave 7, which will cause the wave amplitude to increase to the value of A ₂ (A ₂ > A ₁ ). Correspondingly, bending stresses in the ice cover and the ice-breaking ability of IGW will increase.

Claims

A method of destroying an ice sheet by an underwater vessel by exciting resonant flexural-gravitational waves in ice when it moves at a resonant speed, characterized in that, after exciting resonant flexural-gravitational waves are excited, the speed of the vessel is reduced, the vessel is trimmed aft and starts to move it again at a resonant speed of the moment the first soak of the vessel reaches the bottom of the wave in the middle of the hull