RU2163212C1

RU2163212C1 - Method of breaking ice cover

Info

Publication number: RU2163212C1
Application number: RU99116179A
Authority: RU
Inventors: В.М. Козин; А.В. Онищук
Original assignee: Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН
Priority date: 1999-07-23
Filing date: 1999-07-23
Publication date: 2001-02-20

Abstract

FIELD: shipbuilding; ships running in ice and breaking ice by resonance flexural gravitational waves. SUBSTANCE: submersible ship runs under ice at safe depth of submergence at speed ensuring continuous break of ice due to rarefaction on ship's hull. Speed is determined and maintained by minimum hydrostatic pressure with the aid of pressure pickup mounted in central portion of ship's hull. EFFECT: enhanced efficiency of breaking ice. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к судостроению, в частности к подводным судам, плавающим во льдах и разрушающим ледяной покров. The invention relates to shipbuilding, in particular to submarines floating in ice and destroying ice cover.

Уровень техники известен из способа разрушения ледяного покрова резонансными изгибно-гравитационными волнами (ИГВ), возбуждаемыми подводным судном (Козин В. М. , Онищук А.В. "Модельные исследования волнообразования в сплошном ледяном покрове от движения подводного судна". - ПМТФ, Новосибирск. - Изд-во ВО "Наука", 1994. - N 2, с. 78-81), в котором предлагается разрушать ледяной покров подводным судном путем возбуждения изгибно-гравитационных волн при его движении с резонансной скоростью, т.е. со скоростью, при которой амплитуда возбуждаемых ИГВ максимальна. The prior art is known from the method of ice cover destruction by resonant flexural-gravitational waves (IGW) excited by an underwater vessel (Kozin V. M., Onishchuk A. "Model studies of wave formation in a continuous ice sheet from the movement of an underwater vessel." - ПМТФ, Novosibirsk . - Publishing House of VO "Nauka", 1994. - N 2, pp. 78-81), which proposes to destroy the ice cover by an underwater vessel by excitation of flexural-gravitational waves when it moves at a resonant speed, i.e. at the speed at which the amplitude of the excited IGV is maximum.

Недостатком способа является высокая (резонансная) скорость при его реализации, что сопровождается большими энергозатратами и риском повреждения верхних строений судна при выполнении ледокольных работ вблизи торосов или замерзших разводьях, ограниченных размеров в паковых льдах. The disadvantage of this method is the high (resonant) speed when it is implemented, which is accompanied by high energy consumption and the risk of damage to the upper structures of the vessel when performing icebreaking operations near hummocks or frozen streaks of limited size in pack ice.

Сущность изобретения заключается в разработке способа разрушения ледяного покрова при движении подо льдом судна со скоростью, меньшей резонансной. The essence of the invention lies in the development of a method of destruction of the ice cover when moving under the ice of a vessel at a speed less than the resonant.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в уменьшении энергозатрат при разрушении льда и снижении риска повреждения корпуса судна. The technical result obtained by carrying out the invention is to reduce energy consumption during the destruction of ice and reduce the risk of damage to the hull.

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. Restrictive: the ice cover is destroyed by an underwater vessel by exciting resonant IGWs in ice during its movement.

Отличительные: регистрируют степень разряжения, возникающего на корпусе судна, при помощи датчика давления, затем скорость судна постепенно увеличивают, при достижении судном скорости, обеспечивающей разрушение льда за счет максимального разряжения, возникающего на корпусе судна, дальнейшее увеличение скорости прекращают. Distinctive: register the degree of rarefaction that occurs on the ship's hull using a pressure sensor, then the speed of the ship is gradually increased, when the ship reaches a speed that ensures the destruction of ice due to the maximum discharge that occurs on the ship's hull, a further increase in speed is stopped.

Известно (см. 1. Войткунский Я.И. Сопротивление движению судов. - Л.: Судостроение, 1988.- 288 с.), что при движении тела в жидкости в средней его части возникает область пониженного давления. При этом максимальное разряжение возникает при скорости тела, значительно меньшей скорости, соответствующей возбуждению поверхностных волн наибольшей амплитуды. Таким образом, если подводное судно перемещать подо льдом со скоростью, соответствующей максимальному разряжению, то это приведет к деформации и разрушению ледяного покрова при скорости судна, существенно меньшей резонансной, т.е. скорости, при которой амплитуда ИГВ максимальна. It is known (see 1. Ya.I. Voitkunsky, Resistance to the movement of ships. - L .: Sudostroenie, 1988.- 288 pp.) That when a body moves in a liquid in its middle part, a region of low pressure arises. In this case, the maximum vacuum occurs at a body velocity much lower than the velocity corresponding to the excitation of surface waves of the greatest amplitude. Thus, if a submarine is moved under ice at a speed corresponding to the maximum discharge, this will lead to deformation and destruction of the ice sheet at a vessel speed substantially lower than resonance, i.e. the speed at which the amplitude of the IGV is maximum.

Для определения и поддержания скорости движения подводного судна, соответствующей максимальному разряжению, можно использовать датчик гидростатического давления. Место установки датчика давления зависит от особенностей распределения давлений по корпусу подводного судна при его движении под поверхностью воды при отсутствии волнового сопротивления [1]. При этом в носовой и кормовой оконечностях происходит повышение давления в жидкости и его понижение в центральной части корпуса. Если датчик давления расположить в центральной части корпуса, то по его показаниям можно определить степень разряжения, возникающего на корпусе судна. To determine and maintain the speed of the submarine, corresponding to the maximum discharge, you can use the hydrostatic pressure sensor. The installation location of the pressure sensor depends on the characteristics of the pressure distribution over the hull of the submarine when it moves below the surface of the water in the absence of wave resistance [1]. At the same time, in the bow and stern extremities there is an increase in pressure in the liquid and its decrease in the central part of the body. If the pressure sensor is located in the central part of the hull, then by its readings it is possible to determine the degree of vacuum occurring on the ship's hull.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Под ледяным покровом на заданном заглублении начинают перемещать подводное судно с минимальной скоростью и одновременной регистрации давления при помощи датчика, установленного в центральной части корпуса судна. После этого скорость подводного судна постепенно увеличивают. По мере увеличения скорости давление в жидкости начнет падать. При достижении максимального разряжения дальнейшее увеличение скорости прекращают и продолжают перемещать судно с найденной таким образом скоростью. При этом прогибы льда резко увеличатся, и начнется разрушение ледяного покрова. Under the ice cover at a given depth, they begin to move the submarine at a minimum speed and simultaneously record the pressure using a sensor installed in the central part of the hull. After that, the speed of the submarine is gradually increased. As speed increases, fluid pressure will begin to drop. When the maximum vacuum is reached, a further increase in speed is stopped and the ship continues to move at the speed thus found. In this case, the deflection of ice will increase sharply, and the destruction of the ice cover will begin.

Предлагаемое изобретение поясняется графически. На фиг. 1 показана схема распределения давлений по корпусу подводного судна при отсутствии волнового сопротивления [1]. The invention is illustrated graphically. In FIG. 1 shows a diagram of the distribution of pressures over the hull of a submarine in the absence of wave resistance [1].

На фиг. 2 представлена схема процесса разрушения ледяного покрова за счет разряжения, возникающего на корпусе подводного судна. In FIG. 2 shows a diagram of the process of destruction of the ice cover due to the discharge that occurs on the hull of the submarine.

Под ледяным покровом 1 на безопасной глубине H перемещают подводное судно 2. В центральной части корпуса устанавливают датчик давления 3, по показаниям которого судят о величине разряжения. При скорости движения подводного судна, соответствующей максимальному разряжению на корпусе, увеличение скорости прекращают и продолжают движение с найденной таким образом скоростью. Вследствие чего прогиб льда 4 над судном резко увеличится и начнется его разрушение (сплошной лед 4 превратится в поле битого льда 5). Under the ice cover 1, a submarine 2 is moved at a safe depth H. In the central part of the hull, a pressure sensor 3 is installed, according to the readings of which a vacuum value is judged. When the speed of the submarine, corresponding to the maximum discharge on the hull, the increase in speed is stopped and the movement continues with the speed thus found. As a result, the deflection of ice 4 above the vessel will increase sharply and its destruction will begin (solid ice 4 will turn into a field of broken ice 5).

Claims

A method of destroying ice cover by an underwater vessel by exciting resonant flexural-gravitational waves in ice during its movement, characterized in that the degree of rarefaction occurring on the ship’s hull is recorded using a pressure sensor, then the ship’s speed is gradually increased when the ship achieves destruction speed ice due to the maximum vacuum occurring on the hull, a further increase in speed is stopped.