RU2679525C1

RU2679525C1 - Device for breaking down ice cover

Info

Publication number: RU2679525C1
Application number: RU2018104924A
Authority: RU
Inventors: Виктор Михайлович Козин; Виталий Леонидович Земляк; Александра Владимировна Погорелова; Михаил Васильевич Канделя; Алексей Сергеевич Васильев; Сергей Владимирович Радионов; Вероника Павловна Назарова
Priority date: 2018-02-08
Filing date: 2018-02-08
Publication date: 2019-02-11

Abstract

FIELD: ship building.SUBSTANCE: invention relates to shipbuilding, particularly to submarine vehicles which break up ice cover using a resonance method. Proposed device for the destruction of the ice cover, which is an underwater vessel that can initiate in the ice resonant flexural-gravity waves when moving under ice with resonant speed, containing a device installed in the bow of the vessel on the upper surface of its hull in the form of a track running along the hull, which is a conveyor belt. Outer part of this tape is located at the level of the hull's outer skin with the possibility of its movement in the direction opposite to the direction of movement of the vessel. Device is able to periodically stop the movement of the conveyor belt with a frequency equal to the frequency of resonant flexural-gravity waves, for a time equal to half of their period.EFFECT: increase in the efficiency of ice destruction by an underwater ship is achieved.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансным методом. (1. Козин В.М. Резонансный метод разрушения ледяного покрова. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук в форме научного доклада. - Владивосток, ИА-ПУ ДВО РАН, 1993. - 44 с.).The invention relates to the field of shipbuilding, in particular to submarines destroying the ice cover by the resonance method. (1. Kozin VM The resonant method of ice cover destruction. The dissertation for the degree of Doctor of Technical Sciences in the form of a scientific report. - Vladivostok, IA-PU FEB RAS, 1993. - 44 p.).

Известно техническое решение (2. RU 2231467 С1), в котором для разрушения ледяного покрова предлагается использовать подводное судно, способное возбуждать во льду резонансные изгибно-гравитационных волны (ИГВ) при движении судна подо льдом с резонансной скоростью, содержит установленное в носовой части судна на верхней поверхности его корпуса устройство в виде бегущей вдоль корпуса дорожки, представляющей собой транспортерную ленту, внешняя часть которой расположена на уровне наружной обшивки корпуса с возможностью ее перемещения в направлении, противоположном направлению движения судна.A technical solution is known (2. RU 2231467 C1), in which it is proposed to use an underwater vessel capable of exciting resonant flexural-gravitational waves (IHV) in ice when the vessel moves under ice at a resonant speed in order to destroy the ice sheet, and it contains the upper surface of its body, the device is in the form of a track running along the body, which is a conveyor belt, the outer part of which is located at the level of the outer skin of the body with the possibility of its movement in the direction SRI opposite direction to the movement of the ship.

Недостатком устройства является недостаточная амплитуда возбуждаемых им ИГВ, т.е. его ледоразрушающая способность.The disadvantage of this device is the insufficient amplitude of the IGV excited by it, i.e. its ice-breaking ability.

Сущность изобретения заключается в разработке устройства, увеличивающего амплитуду ИГВ, возбуждаемых при поступательном движении подводного судна.The essence of the invention lies in the development of a device that increases the amplitude of the IGW excited during the translational motion of an underwater vessel.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении эффективности разрушения льда подводным судном.The technical result obtained by carrying out the invention is to increase the efficiency of ice destruction by an underwater vessel.

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

Ограничительные: устройство для разрушения ледяного покрова подводным судном, способное возбуждать во льду резонансные ИГВ при движении судна подо льдом с резонансной скоростью, содержит установленное в носовой части судна на верхней поверхности его корпуса устройство в виде бегущей вдоль корпуса дорожки, представляющей собой транспортерную ленту, внешняя часть которой расположена на уровне наружной обшивки корпуса с возможностью ее перемещения в направлении противоположном направлению движения судна.Restrictive: a device for the destruction of ice cover by an underwater vessel, capable of exciting resonant IGW in ice when the vessel moves under ice at resonant speed, contains a device installed in the bow of the vessel on the upper surface of its hull in the form of a track running along the hull, which is a conveyor belt, external part of which is located at the level of the outer skin of the hull with the possibility of its movement in the direction opposite to the direction of movement of the vessel.

Отличительные: устройство способно периодически прекращать движение транспортной ленты с частотой равной частоте резонансных ИГВ в течение времени равному половине их периода.Distinctive: the device is able to periodically stop the movement of the transport tape with a frequency equal to the frequency of the resonant IGW during 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 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 IHV is formed above the ship’s hull [1] (in the new extremity) 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.

Очевидно, что при наличии у обтекаемого тела участка поверхности, на котором часть смоченной поверхности перемещается в направлении набегающего потока, приведет к увеличению полноты эпюры скоростей пограничного слоя, т.е. к увеличению средней скорости обтекания тела в этом месте (3. Войткунский Я.И. Сопротивление движению судов. - Л.: Судостроение, 1988. - 287 с.).Obviously, if the streamlined body has a surface area on which a part of the wetted surface moves in the direction of the incoming flow, it will lead to an increase in the completeness of the boundary layer velocity diagram, i.e. to increase the average speed of flow around the body in this place (3. Voitkunsky Y.I. Resistance to the movement of ships. - L .: Sudostroenie, 1988. - 287 p.).

Также известно (3. 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 (амплитуды прогибов)льда по сравнению с ее стационарным приложением.It is also known (3. Kozin VM, Skripachev VV Fluctuations of the ice sheet under the action of a periodically changing load / PMTF - Novosibirsk: publishing house of the SB RAS. - 1992. No. 5) that a periodic application of the transverse load to the ice sheet with a frequency equal to the frequency of resonant IGWs leads to a significant increase in deformations (amplitude of deflections) of ice compared with its stationary application.

Изобретение осуществляется следующим образом.The invention is as follows.

В носовой части судна на его верхней поверхности в наиболее вероятном месте расположения первой впадины ИГВ устанавливают устройство в виде бегущей вдоль корпуса дорожки, представляющей собой транспортерную ленту, внешнюю часть которой располагают на уровне наружной обшивки корпуса. Если при движении судна с резонансной скоростью V_p амплитуда возбуждаемых ИГВ окажется недостаточной для разрушения льда, то приводят в действие бегущую дорожку таким образом, чтобы ее внешняя часть перемещалась в направлении противоположном направлению движения судна, т.е. совпадающем с направлением набегающего потока. Это приведет к увеличению скорости жидкости под впадиной ИГВ, падению давления в соответствии с законом Бернулли в этом месте и соответствующему увеличению амплитуды ИГВ. В результате повысятся изгибные напряжения в ледяном покрове. Если и это не приведет к разрушению ледяного покрова, то вращение транспортной ленты периодически с частотой резонансных ИГВ прекращают в течение времени равному половине их периода. В результате периодическое возникновение области пониженного давления под подошвой 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.In the bow of the vessel on its upper surface at the most likely location of the first depression of the IHV, a device is installed in the form of a track running along the hull, which is a conveyor belt, the outer part of which is located at the level of the outer hull lining. If, when the vessel is moving at a resonant speed V _{p, the} amplitude of the excited IGWs is not enough to destroy the ice, then the moving track is activated so that its outer part moves in the direction opposite to the direction of the vessel’s movement, i.e. coinciding with the direction of the oncoming flow. This will lead to an increase in the velocity of the liquid under the basin of the IHV, a drop in pressure in accordance with the Bernoulli law at this location, and a corresponding increase in the amplitude of the IHV. As a result, bending stresses in the ice cover will increase. If this does not lead to the destruction of the ice cover, then the rotation of the transport belt periodically with a frequency of resonant IGWs is stopped for a time equal to half their period. As a result, the periodic occurrence of a region of reduced pressure under the foot of the IHW will lead to the excitation of additional resonant IHWs in the ice sheet, which in phase overlap with 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.

В носовой части 1 судна 2, движущегося с резонансной скоростью V_p, устанавливают бегущую дорожку 3, внешнюю часть 4 которой перемещают со скоростью V и затем ее вращение периодически прекращают, что приведет к увеличению амплитуды от ИГВ 5 до амплитуды ИГВ 6.In the bow 1 of the vessel 2, moving with a resonant speed V _p , a treadmill 3 is installed, the outer part 4 of which is moved at a speed V and then its rotation is periodically stopped, which will lead to an increase in amplitude from IGV 5 to the amplitude of IGV 6.

Claims

A device for destroying the ice cover, which is an underwater vessel capable of exciting resonant bending-gravitational waves in ice when the vessel moves under ice with resonant speed, containing a device installed in the bow of the vessel on the upper surface of its hull in the form of a track running along the hull, which is conveyor belt, the outer part of which is located at the level of the outer skin of the housing with the possibility of its movement in the direction opposite to the direction of movement of the court and, characterized in that it is able to periodically stop the movement of the conveyor belt with a frequency equal to the resonant bending-gravitational waves in a time equal to half of their period.