RU2683123C2

RU2683123C2 - Device for breaking down ice cover

Info

Publication number: RU2683123C2
Application number: RU2017100069A
Authority: RU
Inventors: Виктор Михайлович Козин; Виталий Леонидович Земляк; Александра Владимировна Погорелова; Никита Олегович Баурин; Александр Владимирович Кожаев; Михаил Васильевич Канделя
Priority date: 2017-01-09
Filing date: 2017-01-09
Publication date: 2019-03-26
Also published as: RU2017100069A; RU2017100069A3

Abstract

FIELD: ship building.SUBSTANCE: invention relates to shipbuilding, particularly to submarine vehicles which break up ice cover. Device for the destruction of the ice cover consisting of a submarine vessel equipped with an anchor is proposed, the diameter of the paws opening must be greater than the length of the cockpit, which secures the attachment of the vessel to the ice, ballast tanks are filled with outboard water to develop the negative buoyancy force sufficient to break the preset-depth ice. Point of the rope securing to the submarine should be aligned with the submarine displacement center. Under the ice cover, a pump is installed on the anchor line, capable of periodical sucking out of water from under ice with the frequency of resonant flexural-gravitational waves for a time equal to half of their period and with a flow rate at which a cavitation cavity will appear under the ice cover.EFFECT: technical result is to increase the thickness of the ice cover to be destroyed.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области ледотехники, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров при их всплытии в сплошном льду.The invention relates to the field of ice engineering, in particular to submarines destroying the ice cover when they emerge in solid ice.

Уровень техники известен из устройства (1. RU 2575911 C1), которое состоит из подводного судна, снабженного якорем, прикрепленным тросом к судну и способным прикрепляться ко льду. Судно оснащено балластными цистернами объемом, заполнение которых забортной водой обеспечивает возникновение отрицательной силы плавучести достаточной для разрушения ледяного покрова заданной толщины.The prior art is known from the device (1. RU 2575911 C1), which consists of a submarine equipped with an anchor, attached with a cable to the vessel and capable of attaching to ice. The vessel is equipped with ballast tanks with volume, the filling of which with sea water provides the appearance of a negative buoyancy force sufficient to destroy the ice cover of a given thickness.

Недостатком решения является ограниченность толщины разрушаемого льда, зависящей от объема балластных цистерн, т.е. запаса плавучести судна.The disadvantage of this solution is the limited thickness of destructible ice, which depends on the volume of ballast tanks, i.e. vessel buoyancy.

Сущность изобретения заключается в разработке устройства, позволяющего увеличить деформации льда при неизменной нагрузке.The essence of the invention lies in the development of a device that allows you to increase the deformation of the ice at a constant load.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении его эффективности, т.е. увеличении толщины разрушаемого льда.The technical result obtained by carrying out the invention is to increase its effectiveness, i.e. increasing the thickness of destructible ice.

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

Ограничительные: устройство для разрушения ледяного покрова, состоящее из подводного судна, снабженного якорем, прикрепленным тросом к судну и выполненным с возможностью прикрепления ко льду, балластными цистернами объемом, заполнение которых забортной водой обеспечивает возникновение отрицательной силы плавучести достаточной для разрушения ледяного покрова заданной толщины, при этом точка крепления троса к судну должна совпадать с центром величины объемного водоизмещения судна, а диаметр раскрытия лап якоря должен быть больше длины рубки судна.Restrictive: a device for the destruction of ice cover, consisting of a submarine equipped with an anchor, attached with a cable to the vessel and made with the possibility of attachment to ice, with ballast tanks with a volume, filling of which with outside water provides a negative buoyancy force sufficient to destroy the ice cover of a given thickness, when the point of attachment of the cable to the vessel should coincide with the center of the volumetric displacement of the vessel, and the diameter of the opening of the legs of the anchor should be greater than s cabin vessel.

Отличительные: под ледяным покровом на якорном тросе установлен насос, способный периодически с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн отсасывать из-подо льда воду в течение времени равному половине их периода и с расходом, при котором под ледяным покровом будет возникать кавитационная каверна.Distinctive: a pump is installed under the ice cover on the anchor cable, which is capable of periodically sucking water from under the ice for half a period of time with the frequency of resonant bending-gravitational waves and with a flow rate at which a cavitation cavity will appear under the ice cover.

Общеизвестно, что у всасывающего патрубка работающего насоса происходит падение давления в потоке жидкости. Поэтому при расположении патрубка вблизи нижней поверхности ледяного покрова его прогибы от действия вертикальной нагрузки возрастут.It is well known that a pressure drop in the fluid flow occurs at the suction port of a running pump. Therefore, when the nozzle is located near the lower surface of the ice cover, its deflections will increase due to the effect of the vertical load.

Также известно (2. Козин В. М., Скрипачев В. В. Колебания ледяного покрова под действием периодически изменяющейся нагрузки. / ПМТФ - Новосибирск.: Изд-во СО РАН. - 1992, №5), что периодическое приложение к ледяному покрову поперечной нагрузки с частотой равной частоте резонансных изгибно-гравитационных волн (ИГВ) приводит к значительному увеличению деформаций (амплитуды прогибов) льда по сравнению с ее стационарным приложением.It is also known (2. Kozin V.M., Skripachev V.V. 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 to the ice cover transverse load with a frequency equal to the frequency of resonant bending-gravitational waves (IGW) 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 средней части судна выполнен контейнер, в который укладывают в сложенном состоянии якорь с тросом. При этом точка крепления троса к судну должна совпадать с центром величины объемного водоизмещения судна. В этом случае натяжение якорного троса не вызовет ни крена, ни дифферента судна. При возникновении необходимости всплытия судно подвсплывает на безопасное заглубление и останавливается. Затем из контейнера в вертикальном направлении выстреливается, например, при помощи порохового заряда, якорь в сложенном состоянии. Для пробивания льда, т.е. для создания во льду лунки, может быть использована, например, струя кумулятивного зарядка, установленного в головной части якоря. После выхода якоря из-подо льда его лапы автоматически раскрываются (по принципу раскрывающегося зонта), и он прикрепляется ко льду. Затем забортной водой заполняют балластные цистерны. Судно приобретает отрицательную плавучесть и начнет натягивать якорный трос, создавая при этом вертикальную нагрузку на лед.In the middle part of the vessel, a container is made in which an anchor with a cable is laid in the folded state. In this case, the point of attachment of the cable to the vessel should coincide with the center of the volumetric displacement of the vessel. In this case, the tension of the anchor cable will not cause any heel or trim of the vessel. If there is a need for ascent, the vessel floats to a safe depth and stops. Then, from the container in the vertical direction is shot, for example, using a powder charge, the anchor in the folded state. For punching ice, i.e. to create holes in ice, for example, a cumulative charge jet installed in the head of the anchor can be used. After the anchor leaves the ice, its paws automatically open (according to the principle of an opening umbrella), and it is attached to the ice. Then ballast tanks are filled with sea water. The vessel acquires negative buoyancy and begins to pull the anchor cable, while creating a vertical load on the ice.

Если после полного заполнения балластных цистерн разрушения льда не произойдет, то периодически включают предварительно установленный на якорном тросе насос, способный периодически с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн отсасывать из-подо льда воду в течение времени равному половине их периода и с расходом, при котором под ледяным покровом будет возникать кавитационная каверна. В результате подо льдом возникнет область воды с наибольшим падением давления, что увеличит изгибные напряжения во льду, т.е. толщину разрушаемого льда при неизменной нагрузке за счет возбуждения дополнительной системы резонансных ИГВ с большей амплитудой. Поскольку диаметр раскрытия якоря больше длины рубки, то при последующем всплытии судна из-подо льда после частичного осушения балластных цистерн в образовавшейся майне рубка будет взаимодействовать только с битым льдом, который не будет оказывать значительного сопротивления при ее выходе из-подо льда. В результате будет достигнут заявленный технический результат.If after the ballast tanks are completely filled, ice breakdown does not occur, then a pump pre-installed on the anchor cable is periodically turned on, capable of periodically sucking out water from under the ice for half the period of time and with a flow rate at which an ice cover will create a cavitation cavity. As a result, under the ice there will be a region of water with the greatest pressure drop, which will increase the bending stresses in the ice, i.e. the thickness of destructible ice at a constant load due to the excitation of an additional system of resonant IGWs with a larger amplitude. Since the diameter of the opening of the anchor is greater than the length of the deckhouse, when the vessel subsequently emerges from under the ice after the ballast tanks are partially drained in the formed lane, the deckhouse will only interact with broken ice, which will not provide significant resistance when it leaves the ice. As a result, the claimed technical result will be achieved.

Изобретение поясняется графически.The invention is illustrated graphically.

В средней части судна 1 выполняют контейнер, в который укладывают в сложенном состоянии якорь с тросом (эта позиция не показана). При возникновении необходимости всплытия судно 1 подвсплывает на безопасное заглубление Н. После выходя якоря 2 из-подо льда 3 его лапы 4 раскрываются до диаметра d, который больше длины рубки l. Затем балластные цистерны 5 заполняют забортной водой. Отрицательная сила плавучести D возникнет за счет натяжения якорного троса 6. При возникновении необходимости включают насос 7, способный периодически с частотой резонансных ИГВ отсасывать из-подо льда воду в течение времени равному половине их периода и с расходом, при котором под ледяным покровом будет возникать кавитационная каверна 8, что приведет к возбуждению резонансных ИГВ 9. Точка крепления троса 6 О совпадает с центром величины объемного водоизмещения судна С.In the middle part of the vessel 1, a container is carried out in which an anchor with a cable is laid in the folded state (this position is not shown). When it becomes necessary to ascend, vessel 1 floats up to a safe deepening of N. After the anchor 2 leaves the ice 3, its legs 4 open to a diameter d, which is greater than the length of the cutting l. Then the ballast tanks 5 are filled with sea water. Negative buoyancy force D will arise due to the tension of the anchor cable 6. If necessary, turn on the pump 7, which is capable of periodically sucking water from under the ice for half a period of time from the ice and with the flow rate at which cavitation will occur under the ice cover cavity 8, which will lead to the excitation of resonant IGV 9. The attachment point of the 6 O cable coincides with the center of the volume displacement of vessel C.

Claims

A device for ice cover destruction, consisting of an underwater vessel equipped with an anchor, attached with a cable to the vessel and configured to be attached to ice, with ballast tanks with volume, filling with sea water which creates a negative buoyancy force sufficient to destroy the ice cover of a given thickness, while the point of attachment of the cable to the vessel should coincide with the center of the volumetric displacement of the vessel, and the diameter of the opening of the paws of the anchor should be greater than the length of the cabin of the vessel, from characterized in that a pump is installed under the ice cover on the anchor cable, which is capable of periodically sucking out water from under the ice for half a period of time from the ice and with a flow rate at which a cavitation cavity will arise under the ice cover .