RU2231468C1

RU2231468C1 - Method of breaking ice cover

Info

Publication number: RU2231468C1
Application number: RU2003113289/11A
Authority: RU
Inventors: В.М. Козин (RU); В.М. Козин; В.Д. Жестка (RU); В.Д. Жесткая; Ю.Я. Усольцев (RU); Ю.Я. Усольцев
Original assignee: Институт машиноведения и металургии ДВО РАН
Priority date: 2003-05-05
Filing date: 2003-05-05
Publication date: 2004-06-27

Abstract

FIELD: shipbuilding; submarine ships breaking ice cover by resonance flexural gravitational waves.

SUBSTANCE: proposed device includes submarine ship exciting resonance flexural gravitational waves in ice when she is running under ice at resonance speed and heating element mounted on upper surface of fore portion of ship.

EFFECT: enhanced efficiency.

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] VM Kozin Resonance method of ice cover destruction. Thesis for the degree of Doctor of Technical Sciences in the form of a scientific report. - Vladivostok, IAPU FEB RAS, 1993, 44 pp.).

Из технического уровня не выявлено ближайшего аналога, однако известно техническое решение, характеризующее общий уровень техники заявляемого изобретения.The closest analogue has not been identified from the technical level, however, a technical solution is known that characterizes the general level of technology of the claimed invention.

Известно техническое решение ([2] Козин В.М., Онищук А.В. Модельные исследования волнообразования в сплошном ледяном покрове от движения подводного судна /ПМТФ, Новосибирск: Наука, 1994, №2, с.78-91), в котором предлагается разрушать ледяной покров устройством в виде подводного судна, возбуждающего во льду изгибно-гравитационные волны при его движении с резонансной скоростью V_p, т.е. со скоростью, при которой амплитуда возбуждаемых изгибно-гравитационных волн (ИГВ) максимальна.A technical solution is known ([2] Kozin VM, Onishchuk AV Model studies of wave formation in continuous ice cover from the movement of a submarine / ПМТФ, Novosibirsk: Nauka, 1994, No. 2, p. 78-91), in which It is proposed to destroy the ice cover by a device in the form of an underwater vessel, exciting flexural-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 устройства является недостаточная амплитуда возбуждаемых им ИГВ, т.е. его ледоразрушающая способность.The disadvantage of this device is the insufficient amplitude of the IGV excited by it, i.e. its ice-breaking ability.

Сущность изобретения заключается в разработке устройства, увеличивающего амплитуду ИГВ, возбуждаемых при поступательном движении подводного судна.The essence of the invention lies in the development of a device that increases the amplitude of the IGW excited during the translational motion of an underwater vessel.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении эффективности разрушения льда подводным судном.The technical result obtained by carrying out the invention is to increase the efficiency of ice destruction by an underwater vessel.

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

Устройство для разрушения ледяного покрова состоит из подводного судна, способного возбуждать во льду резонансные изгибно-гравитационные волны при движении подо льдом с резонансной скоростью, и теплонагревательного элемента, установленного на верхней поверхности носовой части корпуса судна.The device for destroying the ice cover consists of an underwater vessel capable of exciting resonant flexural-gravitational waves in ice when moving under ice at a resonant speed, and a heat element installed on the upper surface of the bow of the ship's hull.

Известно [1], что зарождение системы ИГВ происходит непосредственно над его источником (подводным судном). Поэтому вносимые в поток возмущения в области генерации ИГВ окажут прямое воздействие на процесс их развития. Поскольку первая впадина прогрессивных ИГВ формируется над корпусом судна [1] (в новой оконечности) в определенном месте, то появляется возможность воздействовать на реакцию упругого основания (воды) от деформирования ледяного покрова в пределах длины судна. Очевидно, что это воздействие должно быть направлено на уменьшение силы поддержания воды в районе впадины ИГВ, т.к. понижение давления в этом месте вызовет увеличение глубины впадины и соответствующий рост изгибных напряжений в ледяной пластине. В свою очередь это повысит эффективность разрушения льда подводным судном.It is known [1] that the IGV system originates directly above its source (submarine vessel). Therefore, disturbances introduced into the flow in the field of generation of IGW will have a direct impact on the process of their development. Since the first depression of progressive IGV is formed above the hull of the vessel [1] (at the new tip) in a certain place, it becomes possible to influence the reaction of the elastic base (water) from deformation of the ice cover within the vessel's length. Obviously, this effect should be aimed at reducing the strength of maintaining water in the region of the basin of the IHV, since a decrease in pressure at this point will cause an increase in the depth of the depression and a corresponding increase in bending stresses in the ice plate. In turn, this will increase the efficiency of ice destruction by an underwater vessel.

Также известно, что повышение температуры воды приводит к уменьшению ее вязкости. Это приводит к тому, что при движении тела в жидкости полнота эпюры скоростей пограничного слоя в месте подогрева тела будет увеличиваться, т.е. будет увеличиваться средняя скорость обтекания данного участка тела (см. [3] Войткунский Я.Н. Сопротивление движению судов. - Л.: Судостроение, 1988, 287 с.).It is also known that an increase in water temperature leads to a decrease in its viscosity. This leads to the fact that when the body moves in a fluid, the completeness of the boundary velocity diagram at the site of heating of the body will increase, i.e. will increase the average velocity around this area of the body (see [3] Voitkunsky YN Resistance to the movement of ships. - L .: Sudostroenie, 1988, 287 p.).

Изобретение осуществляется следующим образом.The invention is as follows.

В носовой части судна на его верхней поверхности в наиболее вероятном месте расположения первой впадины ИГВ устанавливают теплонагревательный элемент, например, в виде электрической спирали. Если при движении судна с V_p амплитуда возбуждаемых ИГВ окажется недостаточной для разрушении льда, то включают теплонагревательный элемент. Это приводит к нагреванию воды и вследствие уменьшения ее вязкости к увеличению скорости обтекания поверхности судна под впадиной ИГВ. В соответствии с законом Бернулли давление в этом месте понизится, что приведет к увеличению амплитуды ИГВ, изгибных напряжений в ледяном покрове и соответствующему повышению эффективности разрушения ледяного покрова по сравнению с известным решением [2].In the bow of the vessel, on its upper surface, at the most probable location of the first depression of the IHV, a heating element is installed, for example, in the form of an electric spiral. If, when the vessel is moving with V _{p, the} amplitude of the excited IGWs is insufficient to destroy the ice, then the heating element is turned on. This leads to heating of the water and, due to a decrease in its viscosity, to an increase in the velocity of flow around the surface of the vessel under the basin of the IHV. In accordance with Bernoulli’s law, the pressure in this place will decrease, which will lead to an increase in the IGW amplitude, bending stresses in the ice cover and a corresponding increase in the ice cover destruction efficiency compared to the known solution [2].

Изобретение поясняется чертежом.The invention is illustrated in the drawing.

В носовой части 1 судна 2 устанавливают теплонагревательный элемент 3. При его включении амплитуда ИГВ изменится от ИГВ 4 до амплитуды ИГВ 5.In the bow 1 of the vessel 2, a heating element 3 is installed. When it is turned on, the amplitude of the IGV will change from the IGV 4 to the amplitude of the IGV 5.

Claims

Device for breaking ice cover, consisting of an underwater vessel capable of exciting resonant flexural-gravitational waves in ice when moving under ice at a resonant speed, and a heating element mounted on the upper surface of the bow of the ship's hull.