RU2601545C1 - Method of breaking ice - Google Patents

Method of breaking ice Download PDF

Info

Publication number
RU2601545C1
RU2601545C1 RU2015129828/11A RU2015129828A RU2601545C1 RU 2601545 C1 RU2601545 C1 RU 2601545C1 RU 2015129828/11 A RU2015129828/11 A RU 2015129828/11A RU 2015129828 A RU2015129828 A RU 2015129828A RU 2601545 C1 RU2601545 C1 RU 2601545C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ice
resonant
flexural
frequency
waves
Prior art date
Application number
RU2015129828/11A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Михайлович Козин
Виталий Леонидович Земляк
Анна Александровна Матюшина
Владислав Юрьевич Верещагин
Александра Владимировна Погорелова
Елена Григорьевна Рогожникова
Денис Юрьевич Кипин
Михаил Васильевич Канделя
Сергей Валерьевич Николаев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Приамурский государственный университет имени Шолом-Алейхема" (ФГБОУ ВПО "ПГУ им. Шолом-Алейхема")
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Институт машиноведения и металлургии Дальневосточного отделения Российской академии наук" (ФГБУН "ИМиМ ДВО РАН")
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Амурский гуманитарно-педагогический государственный университет" (ФГБОУ ВПО "АмГПГУ")
Виталий Леонидович Земляк
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Приамурский государственный университет имени Шолом-Алейхема" (ФГБОУ ВПО "ПГУ им. Шолом-Алейхема"), Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Институт машиноведения и металлургии Дальневосточного отделения Российской академии наук" (ФГБУН "ИМиМ ДВО РАН"), Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Амурский гуманитарно-педагогический государственный университет" (ФГБОУ ВПО "АмГПГУ"), Виталий Леонидович Земляк filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Приамурский государственный университет имени Шолом-Алейхема" (ФГБОУ ВПО "ПГУ им. Шолом-Алейхема")
Priority to RU2015129828/11A priority Critical patent/RU2601545C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2601545C1 publication Critical patent/RU2601545C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/08—Ice-breakers or other vessels or floating structures for operation in ice-infested waters; Ice-breakers, or other vessels or floating structures having equipment specially adapted therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60V—AIR-CUSHION VEHICLES
    • B60V3/00—Land vehicles, waterborne vessels, or aircraft, adapted or modified to travel on air cushions
    • B60V3/06—Waterborne vessels
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B15/00—Cleaning or keeping clear the surface of open water; Apparatus therefor
    • E02B15/02—Cleaning or keeping clear the surface of open water; Apparatus therefor from ice otherwise than according to E02B1/003

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Production, Working, Storing, Or Distribution Of Ice (AREA)

Abstract

FIELD: shipbuilding.
SUBSTANCE: invention relates to ice-technology, particularly to ice breaking. Method of ice breaking is performed by air-cushion ship during its movement over ice with resonance speed. After excitation of resonance flexural-gravity waves in ice, to ship within first wave trough moving behind it with resonance speed are fed periodic reciprocating movements in direction of its movement with resonance frequency of flexural-gravity waves. Movement is provided maximum within wave troughs, that is equal to half their length, and at moment of repeated passage of vessel bottom bending-gravity wave of its body generates vertical shocks at ice cover with frequency of resonance flexural-gravity waves.
EFFECT: higher efficiency of ice breaking.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области ледотехники, в частности к средствам разрушения ледяного покрова.The invention relates to the field of ice engineering, in particular to means for breaking the ice sheet.

Из уровня техники известно использование судов на воздушной подушке (СВП) для разрушения ледяного покрова резонансным способом, т.е. путем возбуждения в ледяном покрове резонансных изгибно-гравитационных волн (ИГВ) при движении судна по льду с резонансной скоростью (1. Козин В.М. Резонансный метод разрушения ледяного покрова. Изобретения и эксперименты. М.: Издательство «Академия Естествознания». 2007. - 355 с. ISBN 987-5-91327-017-7).It is known from the prior art to use hovercraft (SVP) for breaking the ice sheet in a resonant manner, i.e. by excitation in the ice sheet of resonant flexural-gravitational waves (IGW) when the vessel moves on ice at a resonant speed (1. Kozin VM Resonance method of ice cover destruction. Inventions and experiments. M.: Academy of Natural Sciences Publishing House. 2007. - 355 pp. ISBN 987-5-91327-017-7).

Недостатком способа является недостаточная амплитуда ИГВ, возбуждаемых при движении СВП.The disadvantage of this method is the insufficient amplitude of the IGW excited by the movement of the SVP.

Сущность изобретения заключается в увеличении амплитуды ИГВ.The invention consists in increasing the amplitude of the IHV.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в увеличении толщины ледяного покрова, разрушаемого СВП.The technical result obtained by carrying out the invention is to increase the thickness of the ice sheet destroyed by the SVP.

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

Ограничительные: способ разрушения ледяного покрова судном на воздушной подушке при его движении по льду с резонансной скоростью.Restrictive: a method of destroying the ice cover of an hovercraft when it moves on ice at a resonant speed.

Отличительные: после возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн судну в пределах перемещающейся за ним с резонансной скоростью первой впадины волн сообщают дополнительные периодические возвратно-поступательные перемещения в направлении его движения с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн, при этом перемещения обеспечивают максимальными в пределах впадины волн, т.е. равными половине их длины, а в момент повторного прохождения судном подошвы изгибно-гравитационной волны его корпусом создают вертикальные удары по ледяному покрову с частотой резонансных изгибно-гравитационной волн.Distinctive: after resonant bending-gravitational waves are excited in ice, the vessel within the limits of the first trough of the waves moving behind it with the resonant speed of the waves is informed by additional periodic reciprocating movements in the direction of its movement with the frequency of the resonant bending-gravitational waves, while providing maximum movements within the trough waves, i.e. equal to half their length, and at the moment of repeated passage of the vessel the soles of the flexural-gravitational wave by its hull create vertical impacts on the ice cover with a frequency of resonant flexural-gravitational waves.

Общеизвестно, что, если на волновую (основную) систему подействовать периодическими (дополнительными) возмущениями с ее частотой, то в результате интерференции колебаний произойдет увеличение амплитуды волн основной системы. Таким образом, если после возбуждения системы резонансных ИГВ к ледяному покрову приложить дополнительную периодическую динамическую нагрузку с частотой, равной частоте резонансных ИГВ ωp, то амплитуда и, соответственно, ледоразрушающая способность ИГВ возрастут.It is well known that if the wave (main) system is affected by periodic (additional) perturbations with its frequency, then as a result of interference of oscillations, the amplitude of the waves of the main system will increase. Thus, if, after the excitation of the system of resonant IHVs, an additional periodic dynamic load is applied to the ice cover with a frequency equal to the frequency of the resonant IHVs ω p , then the amplitude and, accordingly, the ice-breaking ability of the IHVs will increase.

Значение ωp можно определить по зависимости (2. Хейсин Д.Е. Динамика ледяного покрова. Л.: Гидрометеоиздат. - 1967. 217 с.)

Figure 00000001
где g - ускорение свободного падения; Н - глубина водоема; ρл, h - плотность и толщина льда; D - цилиндрическая жесткость ледяной пластины.The value of ω p can be determined by the dependence (2. Kheisin D.E. Dynamics of the ice cover. L .: Gidrometeoizdat. - 1967. 217 p.)
Figure 00000001
where g is the acceleration of gravity; H - the depth of the reservoir; ρ l , h - density and thickness of ice; D is the cylindrical stiffness of the ice plate.

Известно (3. Козин В.М., Земляк В.Л. Физические основы разрушения ледяного покрова резонансным методом. Комсомольск-на-Амуре: ИМиМ ДВО РАН; ПТУ им. Шолом-Алехейма; АмГПГУ. - 2013, 250 с.), что максимальные деформации (глубина впадины ИГВ), а значит и изгибные напряжения в ледяном покрове, возникают в месте возникновения первой за СВП впадины ИГВ. Поэтому для более эффективного увеличения амплитуды ИГВ дополнительную периодическую нагрузку следует прикладывать именно в этом месте.It is known (3. Kozin V.M., Zemlyak V.L. Physical principles of ice cover destruction by the resonance method. Komsomolsk-on-Amur: IMiM FEB RAS; PTU named after Sholom-Alekheim; AmGPGU. - 2013, 250 p.), that the maximum deformations (the depth of the IGV depression), and hence the bending stresses in the ice cover, occur at the place of occurrence of the first IGV depression behind the SVP. Therefore, for a more effective increase in the amplitude of IGW, an additional periodic load should be applied in this place.

Очевидно, что характер дополнительной динамической нагрузки может быть самым разнообразным. В нашем случае рациональным может оказаться предлагаемое возвратно-поступательное движение СВП. В этом случае за счет максимального увеличения волнового сопротивления СВП в точках перегиба профиля ИГВ, т.е. возникновения у судна максимального дифферента, и возникновения центробежных сил на подошве ИГВ будут возникать благоприятные условия для увеличения их амплитуды.Obviously, the nature of the additional dynamic load can be very diverse. In our case, the proposed reciprocating motion of the SVP may be rational. In this case, due to the maximum increase in the wave resistance of the SVP at the inflection points of the IGV profile, i.e. the appearance of the maximum trim on the vessel, and the appearance of centrifugal forces on the sole of the IHV, favorable conditions will arise for increasing their amplitude.

Не вызывает сомнения и то, что вертикальный удар по ледяному покрову вызовет не только появлении в нем кратковременных деформаций, но и приведет к появлению в нем изгибных колебаний, т.е. к возбуждению ИГВ. Если эти удары создавать периодически с частотой ωp, то в ледяном покрове возникает система резонансных ИГВ.There is no doubt that a vertical impact on the ice cover will cause not only the appearance of short-term deformations in it, but also lead to the appearance of bending vibrations in it, i.e. to the excitation of IGV. If these impacts are created periodically with a frequency of ω p , then a system of resonant IGWs arises in the ice sheet.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

По ледяному покрову начинают перемещать СВП с резонансной скоростью. Если амплитуда возбуждаемых ИГВ окажется недостаточной для разрушения ледяного покрова, то после возбуждения во льду резонансных ИГВ (ИГВ максимальной амплитуды), перемещающихся с резонансной скоростью, судну начинают сообщать дополнительные возвратно-поступательные перемещения. Эти перемещения сообщают в направлении первоначального движения судна максимальными в пределах первой впадины ИГВ, перемещающихся за СВП, т.е. равными половине их длины

Figure 00000002
и периодически с частотой резонансных ИГВ. Выполнение этих условий обеспечит возбуждение дополнительной системы ИГВ, частота которых будет равна частоте основных резонансных ИГВ ωp. Волновые системы окажутся когерентными и, вследствие этого, способными интерферировать друг с другом, т.е. периодически увеличивать их суммарные амплитуды и, соответственно, ледоразрущающую способность ИГВ.SVPs begin to move along the ice cover at a resonant speed. If the amplitude of the excited IGW turns out to be insufficient to destroy the ice cover, then after excitation in the ice of resonant IGW (IGW of maximum amplitude) moving with resonant speed, additional reciprocating movements begin to inform the vessel. These movements are reported in the direction of the initial movement of the vessel as maximum within the first depression of the IHV moving behind the SVP, i.e. equal to half their length
Figure 00000002
and periodically with the frequency of resonant IHV. The fulfillment of these conditions will ensure the excitation of an additional system of IGV, the frequency of which will be equal to the frequency of the main resonant IGV ω p . The wave systems will turn out to be coherent and, as a result, able to interfere with each other, i.e. periodically increase their total amplitudes and, accordingly, the ice-breaking ability of IGV.

Если и этого окажется недостаточно для разрушения ледяного покрова, то одновременно с вышеописанным маневрированием в момент повторного прохождения судном подошвы ИГВ, т.е. места максимального прогиба ледяного покрова, его корпусом создают вертикальные удары по льду. Для этого вентиляторный комплекс отключают на время, достаточное для резкого опускания судна на лед, т.е. создания но нему удара. После чего вентиляторный комплекс включают. Выполнение этой операции при повторном прохождении судном подошвы ИГВ (половины ее длины) обеспечит периодичность этих ударов с частотой резонансных ИГВ. В результате возникает еще одна система резонансных ИГВ. Ее наложение (интерференция) на ранее возбужденную волновую систему приведет к дополнительному увеличению суммарных амплитуд ИГВ и, соответственно, их ледоразрущающей способности.If this is not enough to destroy the ice cover, then simultaneously with the above maneuvering at the moment of repeated passage of the IGV sole by the vessel, i.e. places of maximum deflection of the ice cover, its body creates vertical impacts on ice. For this, the fan complex is turned off for a time sufficient for the ship to drop sharply onto ice, i.e. creation but hit him. After which the fan complex is turned on. Performing this operation when the vessel repeatedly passes through the sole of the IHV (half its length) will ensure the frequency of these strikes with the frequency of the resonant IHV. As a result, another system of resonant IGVs arises. Its superposition (interference) on a previously excited wave system will lead to an additional increase in the total amplitudes of the IGW and, accordingly, their ice-breaking ability.

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

По ледяному покрову 1 начинают перемещать СВП 2 с резонансной скоростью υp. Если амплитуда возбуждаемых ИГВ 3 окажется недостаточной для разрушения льда 1, то судну в пределах впадины ИГВ (расстояние АВ=λр/2), перемещающейся с резонансной скоростью υp, сообщают дополнительные возвратно-поступательные перемещения с частотой ωp. Они вызовут возбуждение ИГВ 4 за счет возникновения в точках перегиба профиля ИГВ (А и В) максимального волнового сопротивления Rв, максимальной центробежной силы Rц в точке С и создания силы от вертикальных ударов Rу. В результате интерференции ИГВ 3 и ИГВ 4 амплитуды суммарных волн будут периодически возрастать до ИГВ 5.SVP 2 begin to move along the ice cover 1 with a resonant velocity υ p . If the amplitude of the excited IGV 3 is insufficient to destroy the ice 1, then the vessel within the basin of the IGV (distance AB = λ p / 2) moving with a resonant speed υ p is reported with additional reciprocating movements with a frequency ω p . They cause excitation VVM 4 due to occurrence of the inflection points in the profile VVM (A and B) of the maximum in the wave resistance R, maximum centrifugal force R c at the point C and by creating a vertical force R from the punches. As a result of the interference of IGV 3 and IGV 4, the amplitudes of the total waves will periodically increase to IGV 5.

Claims (1)

Способ разрушения ледяного покрова судном на воздушной подушке при его движении по льду с резонансной скоростью, отличающийся тем, что после возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн судну в пределах перемещающейся за ним с резонансной скоростью первой впадины волн сообщают дополнительные периодические возвратно-поступательные перемещения в направлении его движения с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн, при этом перемещения обеспечивают максимальными в пределах впадины волн, т.е. равными половине их длины, а в момент повторного прохождения судном подошвы изгибно-гравитационной волны его корпусом создают вертикальные удары по ледяному покрову с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн. A method of destroying the ice cover of an air-cushion vessel while it is moving on ice at a resonant speed, characterized in that after excitation of resonant flexural-gravitational waves in the ice, additional periodic reciprocating movements are reported to the vessel within the limits of the first wave depression moving behind it at the resonant speed the direction of its movement with the frequency of the resonant flexural-gravitational waves, while the displacements provide maximum within the trough of the waves, i.e. equal to half their length, and at the moment of the vessel’s repeated passage of the sole of the flexural-gravitational wave, its hull creates vertical impacts on the ice cover with the frequency of resonant flexural-gravitational waves.
RU2015129828/11A 2015-07-20 2015-07-20 Method of breaking ice RU2601545C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015129828/11A RU2601545C1 (en) 2015-07-20 2015-07-20 Method of breaking ice

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015129828/11A RU2601545C1 (en) 2015-07-20 2015-07-20 Method of breaking ice

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2601545C1 true RU2601545C1 (en) 2016-11-10

Family

ID=57278249

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015129828/11A RU2601545C1 (en) 2015-07-20 2015-07-20 Method of breaking ice

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2601545C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2710031C1 (en) * 2019-04-04 2019-12-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Приамурский государственный университет имени Шолом-Алейхема" Method of ice cover destruction

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2217345C2 (en) * 2001-06-05 2003-11-27 Государственное учреждение Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН Method of breaking ice cover
RU2217344C2 (en) * 2001-06-05 2003-11-27 Государственное учреждение Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН Method of breaking ice cover
RU2249073C1 (en) * 2004-03-18 2005-03-27 Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН Method of breaking ice cover
CN102465512A (en) * 2010-11-18 2012-05-23 沈阳理工大学 Method for icebreaking by wave drag resonance formed by running of hovercraft
RU2531857C1 (en) * 2013-09-05 2014-10-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Приамурский государственный университет имени Шолом-Алейхема" (ФГБОУ ВПО "ПГУ им. Шолом-Алейхема") Method of ice cover destruction

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2217345C2 (en) * 2001-06-05 2003-11-27 Государственное учреждение Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН Method of breaking ice cover
RU2217344C2 (en) * 2001-06-05 2003-11-27 Государственное учреждение Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН Method of breaking ice cover
RU2249073C1 (en) * 2004-03-18 2005-03-27 Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН Method of breaking ice cover
CN102465512A (en) * 2010-11-18 2012-05-23 沈阳理工大学 Method for icebreaking by wave drag resonance formed by running of hovercraft
RU2531857C1 (en) * 2013-09-05 2014-10-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Приамурский государственный университет имени Шолом-Алейхема" (ФГБОУ ВПО "ПГУ им. Шолом-Алейхема") Method of ice cover destruction

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2710031C1 (en) * 2019-04-04 2019-12-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Приамурский государственный университет имени Шолом-Алейхема" Method of ice cover destruction

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2531857C1 (en) Method of ice cover destruction
RU2457975C1 (en) Method of ice breaking in shallow water
RU2015124131A (en) WAYS TO SEARCH A TRANSITION ORBIT FOR A SATELLITE
RU2601545C1 (en) Method of breaking ice
RU2603422C1 (en) Method for sheet ice breaking
RU2603287C1 (en) Method for sheet ice breaking
RU2601517C1 (en) Method of breaking ice
RU2601544C1 (en) Method of breaking ice
RU2601547C1 (en) Method of breaking ice
RU2601546C1 (en) Method of breaking ice
RU2589190C1 (en) Method of ice breaking
RU2601543C1 (en) Method for sheet ice breaking
RU2674635C1 (en) Device for breaking down ice cover
RU2506195C1 (en) Method of breaking ice cover
RU2506194C1 (en) Method of breaking ice cover
RU2507104C2 (en) Method of breaking ice cover
RU2732175C1 (en) Method of ice cover destruction
RU2613663C1 (en) Method of breaking ice cover
RU2725458C1 (en) Method of ice cover destruction in shallow water
RU2769019C1 (en) Method for breaking the ice cover
RU2457976C1 (en) Ice breaker
RU2793005C1 (en) Method of breaking the ice cover
RU2679524C1 (en) Ice cover breaking method
RU2674551C1 (en) Ice breaking method
RU2784554C1 (en) Device for breaking the ice cover

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170721