RU2679524C1

RU2679524C1 - Ice cover breaking method

Info

Publication number: RU2679524C1
Application number: RU2018104922A
Authority: RU
Inventors: Виктор Михайлович Козин; Виталий Леонидович Земляк; Елена Григорьевна Рогожникова; Александр Владимирович Кожаев; Алексей Сергеевич Васильев; Сергей Владимирович Радионов; Евгений Вячеславович Лесков
Priority date: 2018-02-08
Filing date: 2018-02-08
Publication date: 2019-02-11

Abstract

FIELD: shipbuilding.

SUBSTANCE: invention relates to the field of shipbuilding, in particular to the underwater vessels, sailing in ice conditions and destroying the ice cover by the resonance method during their surfacing in solid ice. Disclosed is the ice cover breaking method by the underwater vessel, which consists in the flexural-gravity waves excitation during the ship movement under ice with the resonant speed. During the vessel movement on its upper surface in the aft tip and the flexural-gravity wave top formation most probable point periodically creating, and then eliminating the electromagnetic force directed opposite to the vessel movement, with the frequency equal to the resonant flexural-gravity waves frequency, for a time equal to half of their period.

EFFECT: enabling increase in the ice cover destruction efficiency.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, плавающим в ледовых условиях и разрушающим ледяной покров резонансным методом при всплытии в сплошном льду. (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 the field of shipbuilding, in particular to submarines sailing in ice conditions and destroying the ice cover by the resonance method when surfacing in solid ice. (1. Kozin V.M. 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. RU2250854), в котором предложен способ разрушения ледяного покрова подводным судном, заключающийся в возбуждении изгибно-гравитационных волн (ИГВ) при движении судна подо льдом с резонансной скоростью, во время движения судна на его верхней поверхности в кормовой оконечности в наиболее вероятном месте формирования вершины ИГВ создают электромагнитную силу, направленную противоположно движению судна.A technical solution is known (2. RU2250854), in which a method for destroying ice cover by an underwater vessel is proposed, which consists in exciting bending gravitational waves (IGW) when the vessel moves under ice at a resonant speed while the vessel is moving on its upper surface at the aft end in the most likely place for the formation of the summit of the IGV creates an electromagnetic force directed opposite to the movement of the vessel.

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, во время движения судна на его верхней поверхности в кормовой оконечности в наиболее вероятном месте формирования вершины ИГВ создают электромагнитную силу, направленную противоположно движению судна.Restrictive: the ice cover is destroyed by an underwater vessel by exciting IGV in ice when the vessel moves under ice at a resonant speed, while the vessel is moving on its upper surface at the aft end at the most probable place of formation of the IGV peak, an electromagnetic force is created that is opposite to the vessel’s movement.

Отличительные: электромагнитную силу периодически устраняют с частотой, равной частоте резонансных ИГВ, в течение времени, равного половине их периода.Distinctive: the electromagnetic force is periodically eliminated with a frequency equal to the frequency of the resonant IGW, for a time equal to half their period.

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 вершина прогрессивных ИГВ формируется над корпусом судна [1] (в кормовой 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 увеличение силы давления воды в районе вершины ИГВ, т.к. ее увеличение в этом месте вызовет увеличение высоты вершины 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 peak of progressive IHV is formed above the hull of the vessel [1] (in the aft end) 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 increasing the pressure of water in the region of the summit of the IHV, since its increase in this place will cause an increase in the height of the peak 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 (3. 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 увеличить сопротивление воды движению.It is also known (3. 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 increase water resistance to movement.

Также известно (4. Козин В.М., Скрипачев В.В. Колебания ледяного покрова под действием периодически изменяющейся нагрузки / ПМТФ -Новосибирск: издательство СО РАН. - 1992. №5), что периодическое приложение к ледяному покрову поперечной нагрузки с частотой равной частоте резонансных ИГВ приводит к значительному увеличению деформаций (амплитуд прогибов) льда по сравнению с ее стационарным приложением.It is also known (4. Kozin VM, Skripachev VV Fluctuations of the ice cover under the action of a periodically changing load / PMTF-Novosibirsk: publishing house of the SB RAS. - 1992. No. 5) that a periodic application of a transverse load to the ice sheet with a frequency equal to the frequency of resonant IGWs leads to a significant increase in deformations (amplitudes of deflections) of ice in comparison with its stationary application.

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, предварительно установленный на верхней поверхности судна в наиболее вероятном месте формирования вершины ИГВ, т.е. в его кормовой оконечности. Возникающую при этом электромагнитную объемную силу ориентируют в сторону противоположную движению судна, что увеличит сопротивление воды в месте установки электромагнита, т.е. под вершиной ИГВ. В свою очередь, это приведет к повышению давления в этом месте (См. 5. Войткукнский Я.И. Сопротивления движения судов. - Л.: Судостроение. - 1988. -287 с.) и увеличению высоты ИГВ. В результате увеличатся изгибные напряжения в ледяном покрове.Under the ice cover, a submarine begins to move at a resonant speed [1]. If the height of the IGW excited in this case is insufficient to break the ice, then during the movement of the vessel, an electromagnet is installed, pre-installed on the upper surface of the vessel at the most probable place of formation of the IGV peak, i.e. at its aft end. The resulting electromagnetic volumetric force is oriented in the direction opposite to the movement of the vessel, which will increase the water resistance at the installation site of the electromagnet, i.e. under the summit of the igv. In turn, this will lead to an increase in pressure in this place (see 5. Voitkuknsky Y.I. Resistance to ship traffic. - L .: Shipbuilding. - 1988. -287 p.) And increase the height of the IHV. As a result, bending stresses in the ice cover will increase.

Если и это не приведет к разрушению ледяного покрова, то электромагнитную силу устраняют периодически с частотой равной частоте резонансных ИГВ в течение времени равному половине их периода. В результате периодическое увеличение давления воды под вершиной ИГВ приведет к возбуждению в ледяном покрове дополнительных резонансных ИГВ, в фазе накладывающихся на основные, т.е. возбуждаемые от движения судна, ИГВ. Возникнет благоприятная с точки зрения сущности изобретения интерференция этих волн (увеличение амплитуды суммарных ИГВ), что позволит достичь заявленный технический результат.If this does not lead to the destruction of the ice cover, then the electromagnetic force is removed periodically with a frequency equal to the frequency of the resonant IGW during a time equal to half their period. As a result, a periodic increase in the water pressure below the summit of the IGW will lead to the excitation in the ice sheet of additional resonant IGWs, in phase superimposing on the main ones, i.e. excited by the movement of the vessel, IGV. There will be interference, favorable from the point of view of the essence of the invention, of these waves (an increase in the amplitude of the total IGW), which will achieve the claimed technical result.

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

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 периодически включают и отключают 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 V _p . If the height of the excited IGV 3 is insufficient to destroy the ice 1, then the electromagnet 4 is turned on and off periodically. As a result, the height of the IGV 3 will increase to the height of the IGV 5, which will increase the efficiency of ice destruction 1.

Claims

The method of destruction of the ice cover by an underwater vessel, which consists in the excitation of flexural-gravitational waves when the vessel moves under ice at resonant speed, while the vessel is moving on its upper surface at the aft end at the most probable place of formation of the peak of the flexural-gravitational wave, creates an electromagnetic force directed opposite the movement of the vessel, characterized in that the electromagnetic force is periodically eliminated with a frequency equal to the frequency of the resonant bending-gravitational waves, during webbings equal to half of their period.