RU2149792C1

RU2149792C1 - Method of breaking ice cover

Info

Publication number: RU2149792C1
Application number: RU99110423A
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 through increase of pressure under wave crest due to trimming the ship by bow. EFFECT: enhanced efficiency of ice breaking. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области судостроения, 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 г., 44 с). The invention relates to the field of shipbuilding, in particular to submarines destroying 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, IAPU FEB RAS, 1993, 44 s).

Известно техническое решение (2. Козин В.М., Онишук А.В. Модельные исследования волнообразования в сплошном ледяном покрове от движения подводного судна / ПМТФ, Новосибирск: Наука, 1994. N2. С.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 VM, Onishuk AV Model studies of wave formation in continuous ice cover from the movement of a submarine / ПМТФ, Novosibirsk: Nauka, 1994. N2. S.78-81), in which it is proposed to destroy ice cover by an underwater vessel by excitation of flexural-gravitational waves in ice when it moves with a resonant speed 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. The essential features characterizing the invention.

Ограничительные: ледяной покров разрушается подводным судном путем возбуждения во льду резонансных ИГВ при его движении с резонансной скоростью. Restrictive: the ice cover is destroyed by an underwater vessel by excitation of resonant IGWs in ice when it moves at a resonant speed.

Отличительные: после возбуждения резонансных изгибно-гравитационных волн скорость судна снижают, судно дифферентуют на нос и вновь начинают перемещать его с резонансной скоростью в момент достижения первым за кормой судна гребнем волны середины корпуса судна. Distinctive: after the excitation of resonant bending-gravitational waves, the speed of the vessel is reduced, the vessel is trimmed on the bow and again it starts to move it at a resonant speed when the wave crest of the vessel’s hull is first behind the stern of the vessel.

Известно (3.Костюков А.А.Сопротивление воды движению судов. Л.: Судостроение, 1996. 447с.), 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 и наоборот. При этом соответствующие равнодействующие гидродинамические силы прикладываются примерно посередине хорды профиля, т.е. тела. Таким образом, если движущееся судно имеет дифферент на нос (α < 0), то на верхней поверхности его корпуса будет возникать область повышенного давления. Если эту область разместить под вершиной ИГВ, то выгиб льда (вершина волны) возрастет, т.е. возрастет ледоразрушающая способность ИГВ. It is known (3.Kostyukov A.A. Water resistance to ship traffic. L .: Sudostroenie, 1996. 447 p.) That when a fluid flows around a body at an angle of attack α> 0, a low pressure region appears on the upper surface of the body due to the circulation of the fluid around it , and on the bottom - the area of high pressure and vice versa. In this case, the corresponding resultant hydrodynamic forces are applied approximately in the middle of the profile chord, i.e. body. Thus, if the moving vessel has a bow trim (α <0), then an area of high pressure will appear on the upper surface of its hull. If this region is placed under the summit of the IGV, then the ice deflection (the top of the wave) will increase, i.e. the ice-breaking ability of IGV will increase.

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 нос (α < 0). При снижении скорости судна ИГВ начнут его обгонять. В момент, когда первый за кормой гребень ИГВ (он самый высокий [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 нос над корпусом судна возникнет область повышенного давления. При указанном маневрировании эта область будет расположена под вершиной волны, что вызовет увеличение выгиба 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 bow 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 first crest of the IHV behind the stern (it is the highest [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 resonant and its further movement continues at the indicated speed. Due to the trim on the bow above the hull of the vessel, an area of increased pressure will arise. With the indicated maneuvering, this area will be located below the top 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 фиг. 2 показана схема реализации предлагаемого решения. The invention is illustrated graphically, where in FIG. 1 and FIG. 2 shows a diagram of the implementation 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-З максимальной амплитуды A₁. Если амплитуда возбуждаемых волн 3 недостаточна для разрушения льда 1, то скорость судна 2 снижают и дифферентуют его на нос (см. фиг. 2). В момент, когда первая за кормой судна вершина 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 нос (α < 0) над корпусом судна возникает область повышенного давления 6. При описанном выше маневрировании эта область будет расположена под вершиной 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 on the nose (see Fig. 2). At the moment when the first IGV-4 peak 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 nose differential (α <0), an increased pressure region 6 appears above the hull of the vessel. With the maneuvering described above, this region will be located under the apex of wave 7, which will cause an increase in the wave amplitude to the value 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, it is trimmed onto the bow, and it again begins to move it at a resonant speed of the moment the first crest of the ship reaches the wave crest in the middle of the hull