RU2194123C2

RU2194123C2 - Method of breaking ice cover

Info

Publication number: RU2194123C2
Application number: RU2001104265A
Authority: RU
Inventors: В.М. Козин
Original assignee: Государственное учреждение Институт машиноведения и металлургии Дальневосточного отделения РАН
Priority date: 2001-02-13
Filing date: 2001-02-13
Publication date: 2002-12-10

Abstract

FIELD: ice-breaking jobs. SUBSTANCE: submarine ship 2 trimmed by bow is set in motion under ice 1 at safe depth and resonance speed exciting flexural gravitational waves 3; during motion of ship 2, pressure under first crest 5 of wave after stern is additionally increased by directing water mass 4 thrown by ship's propeller 6 under crest. Said operations give rise to additional flexural gravitational waves 7 whose interference with main flexural gravitational waves 3 increases amplitude of resulting flexural gravitational waves 8. Water mass 4 is thrown by ship's propeller 6 at frequency equal to frequency of flexural gravitational waves; to this end, propeller 6 is periodically started and stopped. EFFECT: enhanced efficiency of ice breaking. 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. Козин В.М. Способ разрушения ледяного покрова. Патент RU 2149704 С1 от 16.06.1999 г.), в котором предлагается разрушить ледяной покров подводным судном путем возбуждения во льду изгибно-гравитационных волн при его движении с резонансной скоростью v_p, т.е. со скоростью, при которой амплитуда возбуждаемых изгибно-гравитационных волн (ИГВ) максимальна, и повышения давления под первым за кормой судна гребнем волны посредством направления под гребень масс воды, отбрасываемых гребным винтом судна.A technical solution is known (2. Kozin VM Method of ice cover destruction. Patent RU 2149704 C1 of 06.16.1999), in which it is proposed to destroy the ice cover by an underwater vessel by exciting bending gravitational waves in ice when it moves at a resonant speed v _p , i.e. at the speed at which the amplitude of the excited bending-gravitational waves (IGW) is maximum, and increasing the pressure under the first wave crest behind the stern of the ship by sending under the crest the masses of water discarded by the ship's propeller.

Недостатком способа является невозможность увеличения амплитуды ИГВ, т. е. их ледоразрушающей способности, при осуществлении вышеописанного способа. The disadvantage of this method is the impossibility of increasing the amplitude of the IHV, i.e., their ice-breaking ability, when implementing the above method.

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: ледяной покров разрушается подводным судном путем возбуждения во льду резонансных ИГВ при его движении и повышения давления под первым за кормой судна гребнем волны посредством направления под гребень масс воды, отбрасываемых гребным винтом судна. Restrictive: the ice cover is destroyed by an underwater vessel by excitation of resonant IGWs in ice during its movement and pressure increase under the first wave crest behind the stern of the vessel by sending under the crest the masses of water discarded by the ship's propeller.

Отличительные: массы воды отбрасывают гребным винтом периодически с частотой, равной частоте резонансных ИГВ. Distinctive: masses of water are thrown out with a propeller periodically with a frequency equal to the frequency of resonant IGWs.

Известно (3. Хейсин Д.Е. Динамика ледяного покрова. Л.: Гидрометеоиздат. - 1967. - 273 с.), что периодическое приложение неизменной по модулю нагрузки с частотой, равной частоте резонансных ИГВ, вызывает существенный рост деформаций ледяного покрова по сравнению с ее статическим приложением. В способе-прототипе дополнительная нагрузка на лед от повышения давления за счет направления под гребень ИГВ масс воды, отбрасываемых гребным винтом, носит статический характер. Для этого судно дефферентуют на нос. Струя воды, отбрасываемая гребным винтом, ударяясь о нижнюю поверхность льда, потеряет свою скорость. При этом ее кинетическая энергия частично превратится в потенциальную энергию повышенного давления. Увеличение давления под гребнем волны вызовет рост ее высоты, т.е. амплитуда ИГВ за кормой судна возрастет. В свою очередь это приведет к росту изгибных напряжений и повышению эффективности разрушения льда подводным судном резонансным способом. Если эту нагрузку заставить пульсировать с резонансной частотой [3], то это приведет к возбуждению дополнительных резонансных ИГВ, амплитуда которых превысит деформации льда от статического приложения той же нагрузки [3]. Таким образом, периодическое приложение повышенного давления под первым за кормой судна гребнем волны (имеющим наибольшую высоту [1]) с частотой, равной частоте резонансных ИГВ, возбудит в ледяном покрове систему дополнительных резонансных ИГВ. Наложение основных резонансных ИГВ (от движения подводного судна с дифферентом на нос и резонансной скоростью) на дополнительные резонансные ИГВ (от периодического отбрасывания масс воды гребным винтом) вызовет периодическое возрастание амплитуды суммарных ИГВ, т.е. их ледоразрушающей способности и соответствующей эффективности разрушения льда. It is known (3. Kheisin DE The dynamics of ice cover. L .: Gidrometeoizdat. - 1967. - 273 pp.) That the periodic application of a load unchanged in modulus with a frequency equal to the frequency of resonant IGWs causes a significant increase in ice cover deformations as compared with its static application. In the prototype method, the additional load on ice from increasing pressure due to the direction under the crest of the IHV masses of water discarded by the propeller is static. To do this, the vessel is trimmed at the bow. The jet of water thrown by the propeller, striking the lower surface of the ice, will lose its speed. At the same time, its kinetic energy will partially turn into potential energy of increased pressure. An increase in pressure under the crest of the wave will cause an increase in its height, i.e. the amplitude of the IHV behind the stern of the ship will increase. In turn, this will lead to an increase in bending stresses and an increase in the efficiency of ice destruction by an underwater vessel in a resonant manner. If this load is forced to pulsate with a resonant frequency [3], then this will lead to the excitation of additional resonant IGWs, the amplitude of which will exceed ice deformations from a static application of the same load [3]. Thus, the periodic application of increased pressure under the first wave crest (with the highest height [1]) behind the stern of the vessel with a frequency equal to the frequency of resonant IGVs will excite a system of additional resonant IGVs in the ice sheet. The application of the main resonant IHVs (from the movement of a submarine with a trim on the bow and resonant speed) to additional resonant IHVs (from periodically dropping water masses with a propeller) will cause a periodic increase in the amplitude of the total IHVs, i.e. their ice-breaking capacity and the corresponding ice breaking efficiency.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Под ледяным покровом на заданном заглублении начинает движение сдифференцированное на нос подводное судно с резонансной скоростью. Если амплитуда возбуждаемых при этом ИГВ оказывается недостаточной для разрушения ледяного покрова, то массы воды, направляемые под первый за кормой судна гребень ИГВ, начинают отбрасывать периодически за счет включения и отключения гребного винта судна с частотой, равной частоте резонансных ИГВ, сохраняя при этом резонансную скорость судна. Это приводит к возбуждению дополнительных резонансных ИГВ, интерференция которых с основными резонансными ИГВ периодически увеличивает амплитуду результирующих ИГВ, повышающих эффективность разрушения льда. Under the ice cover at a given depth, a submarine differentiated by the bow begins to move at a resonant speed. If the amplitude of the IGW excited at the same time is insufficient to destroy the ice cover, then the masses of water directed under the first crest of the IGV begin to be discarded periodically by turning on and off the ship's propeller with a frequency equal to the frequency of the resonant IGV, while maintaining the resonant speed vessel. This leads to the excitation of additional resonant IHVs, the interference of which with the main resonant IHVs periodically increases the amplitude of the resulting IHVs, which increase the efficiency of ice destruction.

Реализация изобретения поясняется чертежом. The implementation of the invention is illustrated in the drawing.

Под ледяным покровом 1 начинает движение подводное судно 2 с резонансной скоростью v_p и сдифферентованное на нос. Если амплитуда возбуждаемых при таком движении судна ИГВ 3 окажется недостаточной для разрушения ледяного покрова 1, то массы воды 4, направляемые под первый за кормой гребень волны 5, начинают отбрасывать периодически за счет включения и отключения гребного винта 6 с частотой резонансных ИГВ, сохраняя при этом поступательную скорость судна v_p. Это приводит к возбуждению дополнительных ИГВ 7, интерференция которых с основными ИГВ 3 увеличит амплитуду результирующих ИГВ 8.Under the ice cover 1 begins the movement of the submarine 2 with a resonant speed v _p and differentiated on the bow. If the amplitude of the IGV 3 vessel excited during such a movement of the vessel is not sufficient to destroy the ice cover 1, then the masses of water 4 directed under the first crest of wave 5 begin to be discarded periodically by turning the propeller 6 on and off with a resonant IGV frequency, while maintaining ship forward speed v _p . This leads to the excitation of additional IGV 7, the interference of which with the main IGV 3 will increase the amplitude of the resulting IGV 8.

Claims

A method of destroying an ice sheet by an underwater vessel by exciting resonant flexural-gravitational waves in ice during its movement and increasing pressure under the first wave crest behind the stern of the wave by directing under the crest the masses of water rejected by the ship's propeller, characterized in that the masses of water are discarded by the propeller periodically with a frequency equal to the frequency of resonant bending-gravitational waves.