RU2217347C2

RU2217347C2 - Method of breaking ice cover

Info

Publication number: RU2217347C2
Application number: RU2001115558/11A
Authority: RU
Inventors: В.М. Козин; А.В. Погорелова
Original assignee: Государственное учреждение Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН
Priority date: 2001-06-05
Filing date: 2001-06-05
Publication date: 2003-11-27

Abstract

FIELD: equipment ensuring navigation in frozen water basins. SUBSTANCE: hovercraft moves in ice exciting flexural gravitational waves. As soon as these waves achieve maximum curvature, speed of ship is reduced at simultaneous reduction of pressure in air cushion to atmospheric at moment when hovercraft lowers on wave trough, after which speed is increased to magnitude when ship has maximum trim by stern at simultaneous increase of pressure in air cushion to maximum possible level. EFFECT: enhanced efficiency of ice breaking.

Description

Изобретение относится к области судостроения, в частности к судам на воздушной подушке (СВП), разрушающим ледяной покров резонансным методом, т.е. путем возбуждения резонансных изгибно-гравитационных волн (ИГВ) (Козин В.М. Резонансный метод разрушения ледяного покрова. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук в форме научного доклада. - Владивосток, ИАПУ, 1993 г.). The invention relates to the field of shipbuilding, in particular to hovercraft, which destroy the ice cover by the resonance method, i.e. by exciting resonant bending-gravitational waves (IGW) (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, 1993).

Известен способ разрушения ледяного покрова, при котором судно совершает вращательные колебания с резонансной частотой за счет соответствующего перераспределения давления в носовом и кормовом секторах воздушной подушки для увеличения амплитуды ИГВ (Патент РФ 2057048 от 27.03.96). There is a method of destroying the ice cover, in which the vessel rotates with a resonant frequency due to the corresponding redistribution of pressure in the bow and stern sectors of the air cushion to increase the amplitude of the IHV (RF Patent 2057048 from 03/27/96).

Недостатком известного способа является необходимость наличия на судне дорогостоящего оборудования, соответствующей вычислительной техники и специализированной программы для предварительного расчета резонансной частоты. The disadvantage of this method is the need for the availability of expensive equipment, appropriate computer equipment and a specialized program for preliminary calculation of the resonant frequency.

Сущность изобретения заключается в разработке более простого способа увеличения амплитуды ИГВ. The essence of the invention is to develop a simpler way to increase the amplitude of the IHV.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении эффективности разрушения льда СВП резонансным способом. The technical result obtained by carrying out the invention is to increase the efficiency of the destruction of ice SVP resonant method.

Существенные признаки, характеризующие изобретение. The essential features characterizing the invention.

Ограничительные: ледяной покров разрушается судном на воздушной подушке путем возбуждения в ледяном покрове резонансных изгибно-гравитационных волн. Restrictive: the ice cover is destroyed by the hovercraft by exciting resonant flexural-gravitational waves in the ice sheet.

Отличительные: после возбуждения резонансных изгибно-гравитационных волн скорость судна сначала снижают, одновременно уменьшая давление в воздушной подушке до атмосферного в момент опускания судна на подошву волны, а затем скорость увеличивают до значения, когда судно получит максимальный дифферент на корму, одновременно повышая давление в воздушной подушке до максимально возможного. Distinctive: after the excitation of resonant bending-gravitational waves, the vessel’s speed is first reduced, while reducing the pressure in the air cushion to atmospheric at the moment the vessel is lowered to the bottom of the wave, and then the speed is increased to the value when the vessel gets the maximum trim on the stern, while increasing the pressure in the air pillow to the maximum possible.

Известно (Зуев В.А., Козин В.М. Использование судов на воздушной подушке для разрушения ледяного покрова. Владивосток: ДВГУ. - 1988. - 128 с.), что по мере возрастания скорости СВП u и приближения ее к резонансной u_p, кривизна профиля ИГВ возрастает и достигает максимального значения при u=u_p. Судно при этом получает максимальный дифферент на корму ψ, т.к. оно будет находиться в точке перегиба профиля ИГВ. После этого скорость судна немного уменьшают до сползания его на подошву волны и одновременно уменьшают давление в воздушной подушке до атмосферного в момент полного опускания судна на лед, при этом судно ударится корпусом о лед, что вызовет дополнительные деформации (увеличение прогибов) льда. Затем скорость судна опять повышают до величины, при которой оно выйдет на точку перегиба профиля ИГВ и получит максимальный дифферент на корму ψ. Одновременно с этим увеличивают давление в воздушной подушке до максимально возможного значения, за счет этого судно начнет подниматься вверх с некоторым ускорением а, что приведет к появлению дополнительной вертикальной составляющей силы давления на лед, равной m•а (где m - масса судна). Данные маневры (уменьшение и последующее увеличение скорости судна и давления в воздушной подушке) приведут к дополнительной подкачке энергии в волну и росту амплитуды.It is known (Zuev V.A., Kozin V.M. Use of hovercraft to destroy the ice cover. Vladivostok: FENU. - 1988. - 128 p.) That as the SVP speed u increases and it approaches the resonant u _p , the curvature of the IGV profile increases and reaches its maximum value at u = u _p . In this case, the vessel receives the maximum trim on the stern ψ, because it will be at the inflection point of the IGV profile. After that, the speed of the vessel is slightly reduced until it crawls to the bottom of the wave and at the same time the pressure in the air cushion is reduced to atmospheric pressure when the vessel is completely lowered onto the ice, while the vessel hits the ice with the hull, which will cause additional deformations (increased deflections) of the ice. Then the speed of the vessel is again increased to a value at which it reaches the inflection point of the IHV profile and gets the maximum trim on the stern ψ. At the same time, the pressure in the air cushion is increased to the maximum possible value, due to this the vessel will start to rise up with some acceleration a, which will lead to the appearance of an additional vertical component of the pressure force on ice equal to m • a (where m is the mass of the vessel). These maneuvers (decrease and subsequent increase in ship speed and air cushion pressure) will lead to additional pumping of energy into the wave and increase in amplitude.

Способ осуществляется следующим образом. Судно выводят на лед и начинают движение по ледяному покрову с постепенно возрастающей от нуля скоростью u. По мере движения СВП в ледяном покрове возникнут и начнут развиваться ИГВ. При u=u_p кривизна профиля ИГВ достигнет максимального значения, а судно получит максимальный дифферент на корму ψ. Затем судно переводят на режим торможения и уменьшают скорость до такой величины, чтобы судно опустилось на подошву волны. Одновременно путем отключения вентиляторного комплекса понижают давление в воздушной подушке до атмосферного для обеспечения удара корпуса судна о лед в момент нахождения его на подошве волны. После этого скорость судна опять увеличивают до величины, при которой судно вновь получит максимальный дифферент на корму, а давление в воздушной подушке увеличивают до максимальной величины. Судно при этом начинает "взбираться" на волну с одновременным увеличением давления на лед за счет приобретения судном вертикального ускорения. Если разрушения льда не произойдет, то подобное маневрирование повторяют неоднократно до максимального увеличения амплитуды ИГВ, что увеличит эффективность разрушения льда СВП резонансным способом.The method is as follows. The vessel is led out onto the ice and begins to move along the ice cover with a speed u gradually increasing from zero. As the SVP moves in the ice cover, IHVs will arise and begin to develop. At u = u _{p, the} curvature of the IHV profile will reach its maximum value, and the vessel will receive the maximum trim on the stern ψ. Then the vessel is put into braking mode and the speed is reduced to such a value that the vessel descends to the bottom of the wave. At the same time, by turning off the fan complex, the pressure in the air cushion is lowered to atmospheric to ensure that the hull of the ship hits the ice when it is at the bottom of the wave. After that, the speed of the vessel is again increased to a value at which the vessel will again receive the maximum trim on the stern, and the pressure in the air cushion is increased to the maximum value. The vessel at the same time begins to "climb" into the wave with a simultaneous increase in pressure on the ice due to the acquisition of vertical acceleration by the vessel. If the destruction of ice does not occur, then such maneuvering is repeated repeatedly until the maximum increase in the amplitude of IGW, which will increase the efficiency of the destruction of ice SVP resonant way.

Claims

A method of destroying the ice cover of an air cushion vessel by exciting resonant flexural-gravitational waves in the ice sheet, characterized in that after excitation of the resonant flexural-gravitational waves, the vessel’s speed is first reduced, while simultaneously reducing the pressure in the air cushion to atmospheric pressure when the vessel is lowered to the bottom of the wave and then the speed is increased to the value when the vessel receives the maximum trim on the stern, while increasing the pressure in the air cushion to the maximum possible.