RU2613663C1

RU2613663C1 - Method of breaking ice cover

Info

Publication number: RU2613663C1
Application number: RU2016103294A
Authority: RU
Inventors: Виктор Михайлович Козин; Виталий Леонидович Земляк; Александра Владимировна Погорелова; Елена Григорьевна Рогожникова; Александр Владимирович Кожаев; Сергей Геннадьевич Барченко; Никита Олегович Баурин; Константин Игоревич Ипатов; Анна Александровна Матюшина
Priority date: 2016-02-01
Filing date: 2016-02-01
Publication date: 2017-03-21

Abstract

FIELD: transportation.

SUBSTANCE: simultaneously with the forward movement the ship at a resonance speed makes a circulation during a time equal to the period of the resonant flexural-gravity waves.

EFFECT: higher efficiency of ice breaking.

2 dwg

Description

Изобретение относится к ледотехнике, в частности к амфибийным судам на воздушной подушке (СВП), разрушающим ледяной покров резонансным методом, т.е. путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн (ИГВ) (1. Козин В.М. Резонансный метод разрушения ледяного покрова. Изобретения и эксперименты. - М.: Издательство Академия Естествознания. - 2007. - 355 с. ISBN 978-5-91327-017-7).The invention relates to ice engineering, in particular to amphibious hovercraft (SVP), which destroy the ice sheet by the resonance method, i.e. by excitation in ice of resonant bending-gravitational waves (IGW) (1. Kozin VM Resonance method of ice cover destruction. Inventions and experiments. - M.: Academy of Natural Sciences Publishing House. - 2007. - 355 pp. ISBN 978-5- 91327-017-7).

Известно техническое решение (2. Жесткая В.Д., Козин В.М. Исследование возможностей разрушения ледяного покрова амфибийными судами на воздушной подушке резонансным методом. Владивосток: Дальнаука. - 2003. - 161 с. ISBN 5-8044-0384-2), в котором предлагается разрушать ледяной покров следующим образом. После того, как за судном разовьются волновые колебания льда, скорость СВП снижают так, что идущий за кормой первый гребень волны опережает судно, и оно начинает как бы скатываться на подошву волны. В момент, когда судно получит максимальный дифферент на корму, его скорость вновь повышают до прежней величины. При таком маневрировании амплитуда колебаний ИГВ возрастает, т.к. волновое движение ледяного покрова получит дополнительную энергию в такт с уже развившимся процессом, т.е. эффективность разрушения ледяного покрова возрастет.A technical solution is known (2. Rigid VD, Kozin VM. Study of the possibilities of ice cover destruction by amphibious hovercraft by the resonance method. Vladivostok: Dalnauka. - 2003. - 161 p. ISBN 5-8044-0384-2) , which proposes to destroy the ice cover as follows. After the wave oscillations of ice develop behind the vessel, the speed of the SVP is reduced so that the first crest of the wave following the stern is ahead of the vessel, and it begins to roll down to the bottom of the wave. At the moment when the ship receives the maximum trim on the stern, its speed is again increased to the previous value. With this maneuvering, the amplitude of the IGW oscillations increases, since the wave motion of the ice sheet will receive additional energy in time with the already developed process, i.e. the effectiveness of ice cover destruction will increase.

Недостатком решения является невысокое повышение эффективности резонансного метода разрушения льда.The disadvantage of this solution is a small increase in the efficiency of the resonance method of ice destruction.

Сущность изобретения заключается в разработке способа увеличения амплитуды ИГВ.The essence of the invention lies in the development of a method of increasing the amplitude of IVG.

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

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

Ограничительные: ледяной покров разрушают судном на воздушной подушке при поступательном движении по льду с резонансной скоростью.Restrictive: the ice cover is destroyed by a hovercraft during translational movement on ice at a resonant speed.

Отличительные: одновременно с поступательным движением судно на резонансной скорости совершает циркуляцию в течение времени, равного периоду резонансных изгибно-гравитационных волн.Distinctive: simultaneously with the translational motion, the vessel at resonant speed circulates for a time equal to the period of the resonant bending-gravitational waves.

Общеизвестно, что при набегании волн на препятствия в виде, например, островков, волноломов и пр. их энергия теряется. Аналогичные процессы будут происходить и при опережении судна первым гребнем ИГВ. Кроме этого для развития ИГВ максимальной амплитуды, как следует из кривых профиля ИГВ [2], требуется время, соизмеримое с их резонансным периодом. Очевидно, что при реализации известного решения его будет недостаточно.It is well known that when waves run onto obstacles in the form of, for example, islands, breakwaters, etc., their energy is lost. Similar processes will occur when the vessel is ahead of the first crest of the IHV. In addition, the development of IGV of maximum amplitude, as follows from the curves of the IGV profile [2], requires time commensurate with their resonance period. Obviously, when implementing a known solution, it will not be enough.

Предлагаемое решение исключает эти недостатки, т.к. при совершении циркуляции судно уходит от области возбуждения наиболее интенсивных ИГВ, а движение судна на циркуляции в течение периода резонансных ИГВ обеспечит возбуждение дополнительной системы ИГВ большей, чем в известном решении, амплитуды и его расположение, так же, как и в способе-аналоге, в точке перегиба профиля второго гребня ИГВ. Дифферент судна возрастет с большей, чем у аналога, степени. Одновременно с этим в эту область подойдут волны, возникшие при циркуляции и способные дополнительно увеличить амплитуду ИГВ.The proposed solution eliminates these disadvantages, because when circulating, the vessel moves away from the excitation region of the most intense IHV, and the vessel’s movement in circulation during the period of resonant IHV will ensure the excitation of an additional IHV system of greater amplitude and location than in the known solution, as well as in the analogue method, in the inflection point of the profile of the second crest of the IGV. The trim of the vessel will increase with a greater degree than that of the analog. At the same time, waves arising from the circulation and capable of additionally increasing the amplitude of the IGW will approach this region.

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 его разрушения, то судно одновременно с поступательным движением на резонансной скорости начинает совершать циркуляцию в течение времени, равного периоду τ_р резонансных ИГВ (3. Хейсин Д.Е. Динамика ледяного покрова. - Л.: Гидрометеоиздат, 1967. - 216 с.):SVPs begin to move along the ice cover at a resonant speed. If the amplitude of the excited IGW turns out to be insufficient for its destruction, then the vessel simultaneously with the translational motion at the resonant speed begins to circulate for a time equal to the period τ _{r of the} resonant IGW (3. Kheisin D.E. Dynamics of the ice cover. - L .: Hydrometeoizdat, 1967. - 216 p.):

где g - ускорение силы тяжести; Н - глубина воды;

- цилиндрическая жесткость ледяной пластины; Е - модуль упругости льда; ρ₁, h - плотность и толщина льда. При совершении циркуляции, т.е. движении по окружности, в ледяном покрове возникает дополнительная система резонансных ИГВ, которая через время τ_р наложится в такт на основную, т.е. на ИГВ, возбужденную от поступательного движения СВП. В результате амплитуда суммарных ИГВ возрастает, что позволит достичь заявленный технический результат.where g is the acceleration of gravity; N - water depth;

- cylindrical stiffness of the ice plate; E is the modulus of elasticity of ice; ρ ₁ , h - density and thickness of ice. When circulating, i.e. moving around the circumference, in the ice sheet, an additional system of resonant IGWs arises, which after time τ _p overlaps with the main one in time, i.e. on IGV, excited from the translational movement of the SVP. As a result, the amplitude of the total IGW increases, which will achieve the claimed technical result.

Изобретение поясняется графически, где на фиг. 1 показан вид сверху на ледяной покров; на фиг. 2 - профили возбуждаемых ИГВ.The invention is illustrated graphically, where in FIG. 1 shows a top view of an ice sheet; in FIG. 2 - profiles of excited IGV.

По ледяному покрову 1 начинают перемещать СВП 2 с резонансной скоростью υ_р (фиг. 1, 2). Если амплитуда возбуждаемых ИГВ 3 окажется недостаточной для разрушения льда 1 (фиг. 2), то судно на резонансной скорости υ_р в течение времени τ_р начинает совершать циркуляцию 4 (фиг. 1), возбуждая дополнительные резонансные ИГВ 5 (фиг. 2). Через время τ_р СВП 2 займет положение 6 (фиг. 2). В результате амплитуда суммарных ИГВ 7 возрастет. Росту амплитуды будут способствовать и волны 8 (фиг. 1), возникающие при циркуляции СВП (профили этих ИГВ на фиг. 2 не показаны).On the ice sheet 1 begin to move the SVP 2 with a resonant speed υ _p (Fig. 1, 2). If the amplitude of the excited VVM 3 is insufficient for breaking the ice 1 (FIG. 2), the vessel at the resonant υ _p rate over time τ _p starts to make circulation 4 (FIG. 1), exciting the additional resonance VVM 5 (FIG. 2). After time τ _r SVP 2 will take position 6 (Fig. 2). As a result, the amplitude of the total IGV 7 increases. The increase in amplitude will also be facilitated by waves 8 (Fig. 1) arising from the circulation of SVPs (the profiles of these IGVs are not shown in Fig. 2).

Claims

A method of destroying the ice cover of an air cushion vessel during its translational movement on ice with a resonant speed, characterized in that, simultaneously with the translational movement, the vessel at resonant speed circulates for a time equal to the period of the resonant bending-gravitational waves.