RU2250854C1

RU2250854C1 - Method of breaking ice cover

Info

Publication number: RU2250854C1
Application number: RU2004100610/11A
Authority: RU
Inventors: В.М. Козин (RU); В.М. Козин
Original assignee: Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН
Priority date: 2004-01-05
Filing date: 2004-01-05
Publication date: 2005-04-27

Abstract

FIELD: shipbuilding; submarine ships running under ice and breaking ice cover by resonance method as surfacing in compact ice.

SUBSTANCE: proposed method includes excitation of flexural gravitational waves when ship is running under ice at resonance speed. During motion of ship, electromagnetic force directed towards motion of ship is created on her upper part in fore extremity where wave trough is most likely to be formed.

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 резонансными изгибно-гравитационными волнами (ИГВ), возбуждаемыми подводным судном (1. В.М. Козин, А.В. Онищук. Модельные исследования волнообразования в сплошном ледяном покрове от движения подводного судна. - ПМТФ, Новосибирск. - Изд-во ВО "Наука". 1994. - №2, с.78-81).The prior art is known from the method of ice cover destruction by resonant flexural-gravitational waves (IGW) excited by an underwater vessel (1. V.M. Kozin, A.V. Onishchuk. Model studies of wave formation in continuous ice cover from the movement of an underwater vessel. - ПМТФ, Novosibirsk. - Publishing House of Higher Education "Science". 1994. - No. 2, p. 78-81).

Известный способ осуществляется следующим образом. Судно всплывает на безопасную глубину и движется подо льдом с резонансной скоростью Vр, 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 Vр, 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 увеличение высоты ИГВ при не меняющихся резонансной скорости и величине заглубления судна.The task of the invention is to increase the height of the IHV at a constant resonant speed and depth of the ship.

Технический результат заключается в повышении эффективности разрушения ледяного покрова.The technical result is to increase the effectiveness of the destruction of the ice cover.

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 судна на его верхней поверхности создают электромагнитную силу, направленную в сторону движения судна.Distinctive: during the movement of the vessel on its upper surface create an electromagnetic force directed towards the movement of the vessel.

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 (2. З.В. Богданова. К вопросу о снижении сопротивления трения транспортных судов. Труды ЦНИИМФ. - М.: Транспорт. - 1964, вып. 54, с.72-88), что путем использования принципов магнитной гидродинамики можно ламинизировать поток жидкости, т.е. снизить сопротивление трения. Снижение сопротивления трения приводит к увеличению полноты эпюры скоростей пограничного слоя, т.е. к увеличению средней скорости обтекания участка тела, где формируется ламинарный режим обтекания.It is also known (2. Z. V. Bogdanova. On the issue of reducing the friction resistance of transport ships. Proceedings of the Central Scientific Research Institute of Theoretical Physics. - M.: Transport. - 1964, issue 54, p. 72-88), that by using the principles of magnetic hydrodynamics it is possible laminate the fluid flow, i.e. reduce friction resistance. A decrease in the frictional resistance leads to an increase in the completeness of the boundary velocity diagram, i.e. to increase the average flow velocity around the body area where the laminar flow regime is formed.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

Под ледяным покровом начинают перемещать подводное судно с резонансной скоростью [1]. Если высота возбуждаемых при этом ИГВ окажется недостаточной для разрушения льда, то во время движения судна включают электромагнит, установленный на верхней поверхности судна в наиболее вероятном месте формирования подошвы ИГВ. Возникающую при этом электромагнитную объемную силу ориентируют в сторону движения судна, что уменьшит сопротивления тела, т.е. судна. Это приведет к ламинаризации пограничного слоя в месте установки электромагнита, т.е. под подошвой волны (практически вся поверхность судна обтекается турбулентным потоком. См. 3. Войткукнский Я.И. Сопротивления движению судов. - Л.: Судостроение. - 1988. - 287 с.), что увеличит скорость обтекания участка корпуса судна под впадиной ИГВ. В соответствии с законом Бернулли давление в этом месте понизится, и амплитуда ИГВ возрастет. Соответственно увеличатся изгибные напряжения в ледяном покрове, что повысит эффективность разрушения льда.Under the ice cover, a submarine begins to move at a resonant speed [1]. If the height of the IGV excited in this case is insufficient to destroy the ice, then while the vessel is moving, an electromagnet mounted on the upper surface of the vessel at the most probable place of formation of the IGV sole is turned on. The resulting electromagnetic volumetric force is oriented towards the vessel, which will reduce the resistance of the body, i.e. vessel. This will lead to laminarization of the boundary layer at the installation site of the electromagnet, i.e. under the bottom of the wave (almost the entire surface of the vessel is surrounded by a turbulent flow. See 3. Voitkuknsky Y. I. Resistance to the movement of ships. - L .: Shipbuilding. - 1988. - 287 p.), which will increase the speed of flow around a section of the ship’s hull under the IGV depression . In accordance with Bernoulli’s law, the pressure in this place will decrease, and the amplitude of the IHV will increase. Accordingly, bending stresses in the ice cover will increase, which will increase the efficiency of ice destruction.

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

Под ледяным покровом 1 начинают перемещать подводное судно 2 с резонансной скоростью Vр. Если высота возбуждаемых ИГВ 3 окажется недостаточной для разрушения льда 1, то включают электромагнит 4. В результате высота ИГВ 3 возрастет до высоты ИГВ 5, что повысит эффективность разрушения льда 1.Under the ice cover 1 begin to move the submarine 2 with a resonant speed Vр. If the height of the excited IGV 3 is insufficient to destroy the ice 1, then turn on the electromagnet 4. As a result, the height of the IGV 3 will increase to the height of the IGV 5, which will increase the efficiency of the destruction of ice 1.

Claims

A method of destroying ice cover by an underwater vessel, which consists in exciting flexural-gravitational waves when the vessel moves under ice at resonant speed, characterized in that during the movement of the vessel on its upper surface in the bow at the most probable location of the formation of the sole of the flexural-gravitational wave force directed towards the vessel.