RU2233227C2

RU2233227C2 - Method of breaking ice cover

Info

Publication number: RU2233227C2
Application number: RU2000132295/11A
Authority: RU
Inventors: В.М. Козин (RU); 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: 2004-07-27

Abstract

FIELD: ice-breaking jobs.

SUBSTANCE: submarine vessel (2) runs under ice (1) at resonance speed and resonance flexural gravitational waves (3) are excited in ice. During motion, poorly streamlined shape is imparted to vessel (2) by forming hydrodynamic eddies (8) in fore and extremities of vessel. Water sucked from area of minimum pressure for forming these eddies.

EFFECT: enhanced efficiency of ice breaking.

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 резонансным 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. Onishchuk. Model studies of wave formation in a continuous ice cover from the movement of an underwater vessel . - PTF, Novosibirsk, VO "Nauka", 1994, No. 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 the 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 capacity, 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 destruction of the ice sheet.

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

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

Ограничительные: ледяной покров разрушается подводным судном путем возбуждения во льду ИГВ при движении судна подо льдом с резонансной скоростью.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 носовой и кормовой оконечностях гидродинамических вихрей, причем отсос воды для формирования вихрей производят из области минимального давления, возникающей на корпусе судна при его обтекании водой.Distinctive: during movement, the vessel is given a streamlined shape by forming hydrodynamic vortices in the fore and aft ends, and water is sucked out to form vortices from the region of minimum pressure that occurs on the hull of the vessel when it flows around with water.

Известно ([2] - Г.Е.Павленко. Сопротивление воды движению судов. М.: Морской транспорт, 1956, 508 с.), что причиной волнообразования (волнового сопротивления) являются области повышенных давлений в носовой и кормовой оконечностях судна, а также область пониженного давления, возникающая в миделевой (средней) части его корпуса. При этом чем больше перепад давлений в этих областях, т.е. чем хуже обтекаемость корпуса, тем больше волновое сопротивление и соответственно больше высота возбуждаемых волн. Таким образом, если у идущего судна дополнительно повысить давление в носу и корме и одновременно дополнительно понизить давление в средней части корпуса, то можно получить заявленный технический результат.It is known ([2] - G.E. Pavlenko. Water resistance to the movement of ships. M: Sea transport, 1956, 508 pp.) That the cause of wave formation (wave resistance) are the areas of high pressures in the fore and aft ends of the vessel, as well as a region of reduced pressure arising in the midship (middle) part of its body. Moreover, the greater the pressure drop in these areas, i.e. the worse the streamlining of the body, the greater the wave resistance and, accordingly, the greater the height of the excited waves. Thus, if the speed of the bowing vessel and the stern is further increased, while the pressure in the middle part of the hull is further reduced, then the claimed technical result can be obtained.

Известно ([3] - Л.Г.Лойцянский. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1978, 736 с.), что наличие на пути поступательного движущегося потока реальной жидкости гидродинамического вихря приводит к искривлению линий тока потока, т.е. взаимодействие потока с вихрем аналогично взаимодействию потока с твердым телом и поэтому сопровождается возникновением сопротивления поступательному движению жидкости. Таким образом, сформировав в носу и корме гидродинамические вихри, можно дополнительно повысить давление в этих областях.It is known ([3] - L.G. Loytsyansky. Fluid and gas mechanics. M .: Nauka, 1978, 736 p.) That the presence of a hydrodynamic vortex on the path of a moving moving flow of a real fluid leads to a curvature of the flow stream lines, i.e. . the interaction of the flow with the vortex is similar to the interaction of the flow with a solid and therefore is accompanied by the appearance of resistance to the translational motion of the liquid. Thus, by forming hydrodynamic vortices in the bow and stern, it is possible to further increase the pressure in these areas.

Также известно [3], что с ростом скорости давление в потоке жидкости падает. Поэтому отсос воды для формирования вихрей следует производить из области минимального давления, возникающей на корпусе судна. Эта область располагается, как правило, в районе миделевой части, т.е. там, где скорость обтекания корпуса наибольшая. Отсос воды из этой области приведет к дополнительному возрастанию скорости и соответствующему падению давления.It is also known [3] that with increasing velocity, the pressure in the fluid flow decreases. Therefore, the suction of water for the formation of vortices should be made from the area of minimum pressure arising on the ship's hull. This region is located, as a rule, in the region of the mid-section, i.e. where the speed of flow around the body is greatest. The suction of water from this area will lead to an additional increase in speed and a corresponding drop in pressure.

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 каналов, расположенных в районе миделевой части судна, и выходных, расположенных в носу и корме, и включением насосов, размещенных в соединяющих их водопроводах, формируют гидродинамические вихри. В результате обтекаемость (гидродинамическая) корпуса ухудшится, что увеличит высоту ИГВ и соответственно 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 is not sufficient to destroy the ice, then hydrodynamic vortices are formed using the input channels located in the middle section of the vessel and the output channels located in the bow and stern, and the inclusion of pumps located in the water pipes connecting them. As a result, the streamlining (hydrodynamic) of the hull will deteriorate, which will increase the height of the IHV and, accordingly, the effectiveness of ice cover destruction.

Схема реализации изобретения поясняется чертежом. Под ледяным покровом 1 начинают перемещать подводное судно 2 с резонансной скоростью V_p. Если высота возбуждаемых ИГВ 3 окажется недостаточной для разрушения льда 1, то включают насосы 4, расположенные в водопроводах 5, которые соединяют входные каналы 6 (расположенные в миделевой части судна) и выходные 7 (расположенные в носу и корме). В результате возникнут гидродинамические вихри 8, которые ухудшат обтекаемость судна, что в свою очередь увеличит высоту ИГВ 9.The implementation scheme of the invention is illustrated in the drawing. Under the ice cover 1 begin to move the submarine 2 with a resonant speed V _p . If the height of the excited IGV 3 is not sufficient to destroy the ice 1, then turn on the pumps 4 located in the water supply 5, which connect the inlet channels 6 (located in the middle section of the vessel) and the outlet 7 (located in the bow and stern). As a result, hydrodynamic vortices 8 arise, which worsen the streamlining of the vessel, which in turn will increase the height of the IHV 9.

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 under ice at a resonant speed, characterized in that during movement the vessel is given a streamlined shape by forming hydrodynamic vortices in the fore and aft ends, and water is sucked out for the formation of vortices is produced from the region of minimum pressure arising on the hull of the vessel during its flow over water.