RU2213022C2

RU2213022C2 - Method of breaking ice cover

Info

Publication number: RU2213022C2
Application number: RU2000132296/28A
Authority: RU
Inventors: В.М. Козин
Original assignee: Государственное учреждение Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН
Priority date: 2000-12-21
Filing date: 2000-12-21
Publication date: 2003-09-27

Abstract

FIELD: means for navigation under ice conditions. SUBSTANCE: during motion of ship 2 under ice 1 at resonance velocity, flexural gravitational waves 3 are formed in ice 1 imparting poorly streamlined shape to ship by creating hydrodynamic eddies 7 in her fore extremity by means of inlet passages 4 and outlet passages 5. EFFECT: enhanced efficiency of ice breaking. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, плавающим в ледовых условиях и разрушающим ледяной покров резонансным способом при всплытии в сплошном льду. The invention relates to the field of shipbuilding, in particular to submarines sailing in ice conditions and destroying the ice cover in a resonant way when surfacing in solid ice.

Уровень техники известен из способа разрушения ледяного покрова резонансными изгибно-гравитационными волнами (ИГВ) определенной высоты, возбуждаемыми подводным судном (1. В.М.Козин, А.В.Онищук. Модельные исследования волнообразования в сплошном ледяном покрове от движения подводного судна. - ПМТФ, Новосибирск, ВО "Наука", 1994, 2, 78-81). The prior art is known from the method of ice cover destruction by resonant flexural-gravitational waves (IGW) of a certain height excited by an underwater vessel (1. V.M. Kozin, A.V. Onishchuk. Model studies of wave formation in a continuous ice cover from the movement of an underwater vessel. - PMTF, Novosibirsk, VO "Nauka", 1994, 2, 78-81).

Известный способ осуществляется следующим образом. Судно всплывает на безопасную глубину и движется подо льдом с резонансной скоростью V_p, т.е. со скоростью, при которой высота возбуждаемых ИГВ максимальна.The known method is as follows. The vessel floats to a safe depth and moves under ice with a resonant speed V _p , i.e. at the speed at which the height of the excited IGV is maximum.

Недостатком способа является ограниченность высоты ИГВ, т.е. их ледоразрушающей способности, которая при резонансной скорости судна определяется заглублением и водоизмещением последнего [1]. The disadvantage of this method is the limited height of the IHV, i.e. their ice-breaking ability, which at the resonant speed of the vessel is determined by the depth and displacement of the latter [1].

Задачей заявляемого изобретения является повышение эффективности разрушения ледяного покрова. The task of the invention is to increase the efficiency of the destruction of the ice cover.

Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в увеличении высоты ИГВ при не меняющихся резонансной скорости и величины заглубления судна. The technical result achieved in the process of solving the problem is to increase the height of the IHV at a constant resonant speed and depth of the ship.

Существенные признаки, характеризующие изобретения:
Ограничительные: ледяной покров разрушается подводным судном путем возбуждения во льду ИГВ при движении судна подо льдом с резонансной скоростью.The essential features characterizing the invention:
Restrictive: the ice cover is destroyed by an underwater vessel by excitation of IGW in ice when the vessel moves under ice at a resonant speed.

Отличительные: во время движения судну придают плохообтекаемую форму путем формирования в его носовой оконечности гидродинамических вихрей. Distinctive: during movement, the vessel is given a streamlined shape by the formation of hydrodynamic vortices in its bow tip.

Известно (2. А.А.Лукашевич, А.Д.Перник, Г.А.Фирсов. Теория корабля. Судпромгиз. 1950. - 446 с.), что волновое сопротивление, т.е. волнообразование, возникает благодаря силам давления, возникающим на судовой поверхности при ее обтекании вязкой жидкостью (водой). Величина этих сил определяющим образом зависит от формы корпуса судна, т.е. от ее обтекаемости. Таким образом суда с плохообтекаемой формой имеют большее волновое сопротивление, т.е. возбуждают волны большей высоты. Поэтому, придав подводному судну плохообтекаемую форму, можно при не меняющихся резонансной скорости и величины заглубления судна увеличить высоту ИГВ и, следовательно, их ледоразрушающую способность. Осуществить эту процедуру можно путем формирования в носовой оконечности судна гидродинамических вихрей. Известно (см. 3. Л.Г.Лойцянский. Механика жидкости и газа. М.: Наука. - 1978. - 736 с.), что наличие на пути поступательного движущегося потока жидкости гидродинамических особенностей в виде, например, гидродинамического вихря неизбежно приведет к искривлению линий тока. В свою очередь отклонение частиц реальной жидкости от своего первоначального направления движения сопровождается изменением давления в потоке жидкости (если при отклонении частиц их скорость падает, то давление растет, и наоборот). Таким образом, сформировав в носовой оконечности судна, где всегда возникает область повышенного давления (См. [2]), вихревые движения, можно дополнительно повысить давление в этом месте судна. It is known (2. A.A. Lukashevich, A.D. Pernik, G.A. Firsov. Theory of the ship. Sudpromgiz. 1950. - 446 p.) That the wave resistance, i.e. wave formation occurs due to pressure forces arising on the ship surface during its flow around a viscous liquid (water). The magnitude of these forces in a decisive way depends on the shape of the hull, i.e. from its streamlining. Thus, vessels with a streamlined shape have a greater wave resistance, i.e. excite waves of greater height. Therefore, by giving the submarine a poorly streamlined shape, it is possible, with the resonant speed and depth of the vessel not changing, to increase the height of the IHV and, consequently, their ice-breaking ability. This procedure can be carried out by forming hydrodynamic vortices in the bow of the vessel. It is known (see 3. L.G. Loytsyansky. Mechanics of liquid and gas. M .: Nauka. - 1978. - 736 p.) That the presence of hydrodynamic features in the form of, for example, a hydrodynamic vortex on the path of a moving fluid flow of a liquid will inevitably lead to curvature of streamlines. In turn, the deviation of particles of a real liquid from its original direction of motion is accompanied by a change in pressure in the fluid flow (if, when the particles deviate, their velocity decreases, then the pressure increases, and vice versa). Thus, by forming vortex movements in the fore end of the vessel, where the region of increased pressure always appears (see [2]), it is possible to further increase the pressure at this point in the vessel.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Под ледяным покровом начинают перемещать подводное судно с резонансной скоростью [1]. Если высота возбуждаемых ИГВ окажется недостаточной для разрушения льда, то при помощи входных и выходных каналов и расположенных в них насосов в носовой оконечности судна формируют гидродинамические вихри, т.е. путем включения насосов заставляют прилегающую в этом месте к корпусу судна воду совершать циркулярное движение. В результате частицы жидкости, движущиеся по первоначальным линиям тока (до включения насосов), встретят на своем пути дополнительное сопротивление в виде гидродинамических вихрей (процесс рассматривается на примере обращенного движения: судно считается неподвижным, а лед вместе с водой движется с υ_p). Скорость их уменьшится, а линии тока получат дополнительное отклонение. Таким образом в носовой оконечности судна давление возрастает, что увеличит высоту ИГВ и повысит эффективность разрушения ледяного покрова.Under the ice cover, a submarine begins to move at a resonant speed [1]. If the height of the excited IGWs turns out to be insufficient for ice destruction, then using the inlet and outlet channels and the pumps located in them, hydrodynamic vortices are formed in the bow of the vessel, i.e. by turning on the pumps, the water adjacent to this place to the hull of the vessel makes a circular motion. As a result, fluid particles moving along the initial streamlines (before turning on the pumps) will encounter additional resistance in the form of hydrodynamic vortices (the process is considered as an example of reversed motion: the vessel is considered motionless, and ice moves with water υ _p together with water). Their speed will decrease, and the streamlines will receive an additional deviation. Thus, the pressure increases in the bow of the vessel, which will increase the height of the IHV and increase the efficiency of ice cover destruction.

Схема реализации изобретения поясняется чертежом. The implementation scheme of the invention is illustrated in the drawing.

Под ледяным покровом 1 начинают перемещать подводное судно 2 с резонансной скоростью υ_p. Если высота возбуждаемых ИГВ 3 окажется недостаточной для разрушения льда 1, то при помощи входных 4 и выходных 5 каналов, а также насосов 6 в носовой оконечности судна 2 формируют вихри 7. В результате первоначальные линии тока 8 отклоняются до положения 9. Давление в носовой оконечности судна 2 возрастет, что вызовет увеличение высоты ИГВ 10 и соответствующее повышение эффективности разрушения ледяного покрова 1.Under the ice cover 1 begin to move the submarine 2 with a resonant speed υ _p . If the height of the excited IGV 3 is insufficient to break the ice 1, then with the input 4 and output 5 channels, as well as pumps 6, vortices 7 are formed in the bow of the vessel 2. As a result, the initial streamlines 8 deviate to position 9. Pressure in the bow vessel 2 will increase, which will cause an increase in the height of IGV 10 and a corresponding increase in the effectiveness of the destruction of the ice cover 1.

Claims

1. The method of destruction of the ice cover by an underwater vessel, which consists in the excitation of flexural-gravitational waves in ice, the movement of the vessel under the ice at resonant speed, characterized in that the vessel is given a streamlined shape during movement.

2. The method according to p. 1, characterized in that the giving of a streamlined shape is carried out by forming hydrodynamic vortices in its nasal tip.