RU2650288C1

RU2650288C1 - Method of breaking ice cover

Info

Publication number: RU2650288C1
Application number: RU2016141731A
Authority: RU
Inventors: Виктор Михайлович Козин; Виталий Леонидович Земляк; Александра Владимировна Погорелова; Александр Владимирович Кожаев; Сергей Геннадьевич Барченко; Михаил Васильевич Канделя; Константин Игоревич Ипатов
Priority date: 2016-10-24
Filing date: 2016-10-24
Publication date: 2018-04-11

Abstract

FIELD: transportation.

SUBSTANCE: method of breaking ice cover is proposed, consisting in attaching a vessel to ice by means of a pair of anchors and cables, followed by filling ballast tanks with seawater and loading with the periodic alternating trimming moment with a time interval equal to the time of passing the distance between the anchors attached to ice by resonant flexural-gravity waves.

EFFECT: increasing the thickness of the ice cover to be broken.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, способным разрушать сплошной ледяной покров при их всплытии. Известно техническое решение (1. Патент RU 2570916), в котором ледяной покров предлагается разрушать подводным судном посредством его прикрепления ко льду при помощи якоря и троса. Затем разрушающую лед нагрузку создают за счет заполнения балластных цистерн судна забортной водой, а также вращения гребных винтов судна.The invention relates to the field of shipbuilding, in particular to submarines capable of destroying a continuous ice cover when they emerge. A technical solution is known (1. Patent RU 2570916), in which it is proposed to destroy the ice cover by an underwater vessel by attaching it to the ice using an anchor and a cable. Then, an ice-breaking load is created by filling the vessel’s ballast tanks with sea water, as well as rotating the ship’s propellers.

Недостатком решения являются недостаточная толщина разрушаемого льда, зависящая от емкости балластных цистерн, т.е. возникающей отрицательной силой плавучести при их заполнении, а ее увеличение (за счет вращения гребных винтов) может привести к опасному подвсплытию судна (вертикальному перемещению вверх) и его соударению со льдом.The disadvantage of the solution is the insufficient thickness of destructible ice, depending on the capacity of the ballast tanks, i.e. resulting negative buoyancy when filling them, and its increase (due to the rotation of the propellers) can lead to a dangerous flooding of the vessel (vertical movement upwards) and its collision with ice.

Сущность изобретения заключается в разработке способа увеличения ледоразрушающей способности и безопасности эксплуатации судна при его осуществлении.The essence of the invention lies in the development of a method of increasing the ice-breaking ability and safety of operation of the vessel during its implementation.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в увеличении толщины разрушаемого ледяного покрова и повышении безопасности эксплуатации судна при его реализации.The technical result obtained by the implementation of the invention is to increase the thickness of the destructible ice cover and increase the safety of operation of the vessel during its implementation.

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

Ограничительные: судно прикрепляют ко льду при помощи якоря и троса с последующим заполнением балластных цистерн забортной водой.Restrictive: the vessel is attached to ice using an anchor and a cable, followed by filling ballast tanks with outboard water.

Отличительные: судно прикрепляют ко льду посредством пары якорей и тросов, расположенных в носовой и кормовой оконечностях судна, в средней части судна по середине между якорями предусматривают контейнер с вложенной в него емкостью из эластичного материала, которую заполняют сжатым воздухом.Distinctive: the vessel is attached to the ice by means of a pair of anchors and cables located in the fore and aft ends of the vessel, in the middle part of the vessel in the middle between the anchors, a container with a container of elastic material embedded in it, which is filled with compressed air, is provided.

Изобретение осуществляется следующим образом.The invention is as follows.

В носовой и кормовой оконечностях судна выполняют контейнеры, в которых укладывают в сложенном состоянии якоря с тросами, при этом точки крепления тросов к судну при их натяжении должны обеспечивать нулевые кренящие моменты. При возникновении необходимости всплытия судно подвсплывает на безопасное заглубление и останавливается. Затем из контейнеров в вертикальном направлении выстреливаются, например, при помощи пороховых зарядов, якоря в сложенном состоянии. Для пробивания льда, т.е. для создания во льду лунки, может быть использована, например, струя кумулятивного заряда, установленного в головной части якоря. После выхода якорей из-подо льда их лапы автоматически раскрываются (по принципу раскрывающегося зонта) и после натяжения, т.е. устранения слабины тросов, они прикрепляются ко льду. Затем забортной водой заполняют цистерны главного балласта. Судно приобретет отрицательную плавучесть и начнет натягивать якорные тросы, создавая вертикальную нагрузку на лед. Если при этом ледяной покров не разрушится, то при помощи дифферентных цистерн судно загружают периодическим знакопеременным дифферентующим моментом с интервалом времени, равным времени прохождения изгибно-гравитационными волнами с их резонансной скоростью (2. Козин В. М. Резонансный метод разрушения ледяного покрова. Изобретения и эксперименты. - М.: Изд-во «Академия Естествознания», 2007. - 355 с. ISBN 978-5-91327-017-7) расстояния между прикрепленными ко льду якорями. При возникновении дифферентующего момента в тросах появятся дополнительные силы натяжения, т.е. соответствующие дополнительные динамические нагрузки, возбуждающие ИГВ [2], а их приложение ко льду с указанным интервалом обеспечит отсутствие сдвига фаз между ИГВ, возбуждаемых судном в районах его носовой и кормовой оконечностей. Это приведет к возбуждению в ледяном покрове резонансных ИГВ, т.е. к резкому возрастанию их суммарной амплитуды и появлению во льду дополнительных нагрузок с минимальными энергозатратами, что позволит достичь заявленный технический результат.At the bow and stern ends of the vessel, containers are carried out in which anchors with cables are laid in the folded state, while the points of attachment of the cables to the vessel when they are tensioned should provide zero heeling moments. If there is a need for ascent, the vessel floats to a safe depth and stops. Then, from the containers in the vertical direction they shoot, for example, with the help of powder charges, the anchors in the folded state. For punching ice, i.e. to create a hole in the ice, for example, a jet of cumulative charge installed in the head of the anchor can be used. After the anchors exit from under the ice, their paws automatically open (according to the principle of an opening umbrella) and after tension, i.e. eliminate slack cables, they attach to the ice. Then seawater tanks fill the main ballast tanks. The vessel will acquire negative buoyancy and begin to pull anchor cables, creating a vertical load on the ice. If at the same time the ice cover does not collapse, then with the help of trim tanks the vessel is loaded with a periodic alternating differentiating moment with a time interval equal to the time it takes for the flexural-gravitational waves to travel with their resonant speed (2. Kozin V.M. Resonance method of ice cover destruction. Inventions and experiments. - Moscow: Publishing House Academy of Natural Sciences, 2007. - 355 pp. ISBN 978-5-91327-017-7) the distance between the anchors attached to the ice. When a trim moment occurs, additional tension forces will appear in the cables, i.e. the corresponding additional dynamic loads that excite IGV [2], and their application to ice with the indicated interval will ensure the absence of a phase shift between the IGV excited by the vessel in the areas of its fore and aft extremities. This will lead to the excitation of resonant IGWs in the ice sheet, i.e. to a sharp increase in their total amplitude and the appearance in the ice of additional loads with minimal energy consumption, which will achieve the claimed technical result.

Изобретение поясняется графически, где: на фиг. 1 показано положение судна после его прикрепления ко льду; на фиг. 2 - положения судна при его загружении знакопеременным дифферентующим моментом.The invention is illustrated graphically, where: in FIG. 1 shows the position of the vessel after it is attached to ice; in FIG. 2 - the position of the vessel when it is loaded with alternating trim moment.

В носовой и кормовой оконечностях судна 1 выполняют контейнеры 2, в которые укладывают в сложенном состоянии якоря с тросами (эта позиция не показана) (фиг. 1). При возникновении необходимости всплытия судно 1 подвсплывает на безопасное заглубление Н. После выхода якорей 3 из-подо льда 4 их лапы 5 раскрываются, затем забортной водой заполняют балластные цистерны 6 (фиг. 1). Если после этого ледяной покров 4 не разрушится, то при помощи дифферентных цистерн 7 (фиг. 1) судно 1 загружают периодическим знакопеременным дифферентующим моментом ± M_d с интервалом времени, равным времени прохождения ИГВ расстояния между прикрепленными ко льду якорями λ_Я (фиг. 2). Это приведет при положительном дифференте

к возбуждению ИГВ 8, а при отрицательном

- ИГВ 9 (фиг. 2). Поскольку произойдет благоприятная интерференция ИГВ 8 и ИГВ 9, то возникнет резонансное увеличение их амплитуд. В итоге будет достигнут заявленный технический результат.In the bow and stern ends of the vessel 1, containers 2 are carried out, in which anchors with cables are laid in the folded state (this position is not shown) (Fig. 1). When there is a need to emerge, vessel 1 floats up to a safe deepening of N. After the anchors 3 exit from under the ice 4, their legs 5 open, then ballast tanks 6 are filled with outboard water (Fig. 1). If after this the ice cover 4 does not collapse, then with the help of the different tanks 7 (Fig. 1) the vessel 1 is loaded with a periodically alternating differentiating moment ± M _d with a time interval equal to the travel time of the IHV distance between the anchors λ _I attached to the ice (Fig. 2 ) This will result in a positive differential.

to the excitation of IGV 8, and with a negative

- IGV 9 (Fig. 2). Since there will be favorable interference between IGV 8 and IGV 9, a resonant increase in their amplitudes will occur. As a result, the claimed technical result will be achieved.

Claims

A method of destroying ice cover by an underwater vessel by attaching it to ice using an anchor and a cable, followed by filling ballast tanks with sea water, characterized in that the vessel is attached to ice by means of a pair of anchors and cables located in the fore and aft ends of the vessel and loaded with periodic alternating differentiating moment with a time interval equal to the time the resonant flexural-gravitational waves travel the distance between the anchors attached to the ice.