RU2175293C1

RU2175293C1 - Method of breaking ice cover

Info

Publication number: RU2175293C1
Application number: RU2000106502A
Authority: RU
Inventors: В.М. Козин
Original assignee: Государственное учреждение Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН
Priority date: 2000-03-15
Filing date: 2000-03-15
Publication date: 2001-10-27

Abstract

FIELD: shipbuilding; submarine ships breaking ice cover by resonance flexural gravitational waves. SUBSTANCE: method consists in increase of ship's speed to maximum followed by turning her through 180 deg and continuing motion in opposite direction at resonance speed. EFFECT: enhanced efficiency of ice breaking. 2 cl, 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 ДВО РАН, 1993 г., 44 с.). The invention relates to the field of shipbuilding, in particular to submarines that destroy 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, IAPA FEB RAS , 1993, 44 pp.).

Известно техническое решение (2. В.М. Козин, А.В. Онищук "Модельные исследования волнообразования в сплошном ледяном покрове от движения подводного 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 V_р, т.е. со скоростью, при которой амплитуда возбуждаемых изгибно-гравитационных волн (ИГВ) максимальна.A technical solution is known (2. V.M. Kozin, A.V. Onishchuk "Model studies of wave formation in continuous ice cover from the movement of a submarine". - ПМТФ, Novosibirsk: Publishing House "Science", 1994. -N 2, p. 78-81), in which it is proposed to destroy the ice cover by an underwater vessel by exciting bending 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 ледоразрушающей способности, при движении судна со скоростью V_р.The disadvantage of this method is the impossibility of increasing the amplitude of the IHV, i.e. its ice-breaking ability when the vessel is moving at a speed of V _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 of increasing the amplitude of IGV 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: разрушение ледяного покрова подводным судном заключается в возбуждении во льду изгибно-гравитационных волн при движении судна с резонансной скоростью. Restrictive: the destruction of the ice cover by an underwater vessel consists in the excitation of flexural-gravitational waves in ice when the vessel moves at a resonant speed.

Отличительные: скорость судна увеличивают до максимальной, после чего его разворачивают на 180^o и продолжают движение в обратном направлении с резонансной скоростью.Distinctive: the speed of the vessel is increased to maximum, after which it is rotated 180 ^o and continue to move in the opposite direction with a resonant speed.

Известно (3. Войткунский Я.И. Сопротивление движению судов. Л.: Судостроение. - 1988.- 288 с.), что на интенсивность волнообразования от идущего судна (амплитуду возбуждаемых волн) определяющим образом влияет перераспределение гидродинамических давлений, возникающих на его корпусе. Так, с ростом скорости разница давлений в носу и корме увеличивается, что при определенном значении скорости волновая составляющая сопротивления достигает наибольшего значения. При этом наибольший прирост волнового сопротивления происходит на мелководье и при наличии встречного течения. Поскольку закономерности возникновения волнообразования на поверхностях границ раздела "вода - воздух" и "вода - ледяной покров - воздух", т.е. на границах раздела сред по плотностям идентичны (см. Хейсин Д.Е. Динамика ледяного покрова. - Л. : Гидрометеоиздат. - 1967. - 277 с.), то движение подводного судна вблизи ледяного покрова имеет аналогию с движением водоизменяющего судна на мелководье, что подтверждает анализ исследований работы [1]. Очевидно, что качественная картина не изменится и при наличии подо льдом течения, т.е. его наличие будет способствовать возрастанию волнового сопротивления (росту амплитуды ИГВ) при встречном движении подводного судна. It is known (3. Voitkunsky Y.I. Resistance to ship traffic. L .: Shipbuilding. - 1988.- 288 p.) That the intensity of wave formation from a running vessel (amplitude of excited waves) is determined by the redistribution of hydrodynamic pressures arising on its hull . So, with increasing speed, the pressure difference in the bow and stern increases, which at a certain value of the speed, the wave component of the resistance reaches its maximum value. In this case, the greatest increase in wave resistance occurs in shallow water and in the presence of a counter current. Since the laws of wave formation on the surfaces of the "water - air" and "water - ice sheet - air" interfaces, i.e. at the interfaces between the media, the densities are identical (see Kheisin D.E. Dynamics of the ice cover. - L.: Gidrometeoizdat. - 1967. - 277 p.), then the movement of the submarine near the ice cover has an analogy with the movement of a changing vessel in shallow water, which confirms the analysis of studies [1]. Obviously, the qualitative picture will not change if there is a current under the ice, i.e. its presence will contribute to an increase in wave resistance (an increase in the amplitude of IGW) during the oncoming movement of the submarine.

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 окажется недостаточной для разрушения ледяного покрова, то скорость судна за счет максимального использования его мощности увеличивают до наибольшего значения. За корпусом судна в этом случае формируется попутный поток наибольшей интенсивности [3], т.е. подо льдом возникает своеобразное подледное течение в направлении движения судна. Благодаря силам инерции и незначительной вязкости воды протяженность подледного течения в продольном направлении сохраняет значительную величину. После сформированного таким образом подо льдом потока воды (течения) судно разворачивают на 180^o и начинают перемещать его в противоположном направлении навстречу сформированному потоку с резонансной скоростью. Наличие встречного потока приведет к перераспределению гидродинамических давлений по длине корпуса судна и соответствующему возрастанию амплитуды ИГВ. Увеличение амплитуды ИГВ вызовет рост кривизны профиля волн, т.е. увеличение их ледоразрушающей способности.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 due to the maximum use of its power is increased to the highest value. Behind the hull in this case, the associated flow of the highest intensity is formed [3], i.e. under the ice there is a kind of icy current in the direction of movement of the vessel. Due to the inertia forces and low viscosity of the water, the extent of the under-ice flow in the longitudinal direction remains significant. After the stream of water (current) formed in this way under the ice, the vessel is turned 180 ^° and begins to move it in the opposite direction towards the formed stream with a resonant speed. The presence of an oncoming flow will lead to a redistribution of hydrodynamic pressures along the length of the hull and a corresponding increase in the amplitude of the IGW. An increase in the IGW amplitude will cause an increase in the curvature of the wave profile, i.e. increase in their ice-breaking ability.

Изобретение поясняется чертежом, показывающим схему его реализации. The invention is illustrated by a drawing showing a diagram of its implementation.

Под ледяным покровом 1 на заданном заглублении Н начинают перемещать подводное судно 2 со скоростью V_р для возбуждения резонансных ИГВ 3. Если амплитуда этих волн окажется недостаточной для разрушения ледяного покрова 1, то скорость судна 2 увеличивают до V_max. За корпусом судна сформируется попутный поток 4, т.е подо льдом возникает своеобразное подледное течение 4'. Затем судно разворачивают на 180^o и начинают его перемещать в противоположном направлении (позиция 5) со скоростью V_р. Наличие встречного потока 4' приведет к возрастанию амплитуды ИГВ, профиль которых показан позицией 6.Under the ice sheet 1 at a given depth H, the submarine 2 begins to move at a speed of V _p to excite resonant IGW 3. If the amplitude of these waves is insufficient to destroy the ice sheet 1, then the speed of the vessel 2 is increased to V _max . A passing stream 4 is formed behind the hull of the vessel, i.e., a peculiar under-ice flow 4 'arises under the ice. Then the vessel is rotated 180 ^o and begin to move it in the opposite direction (position 5) with a speed of V _p . The presence of oncoming flow 4 'will lead to an increase in the amplitude of the IGW, the profile of which is shown at 6.

Claims

The method of destruction of the ice cover by an underwater vessel, which consists in the excitation of flexural-gravitational waves in ice when the vessel moves at a resonant speed, characterized in that the speed of the vessel is increased to maximum, after which it is turned around 180 ^o and continued to move in the opposite direction at a resonant speed.