RU2710122C1 - Method of ice cover destruction - Google Patents

Method of ice cover destruction Download PDF

Info

Publication number
RU2710122C1
RU2710122C1 RU2019110166A RU2019110166A RU2710122C1 RU 2710122 C1 RU2710122 C1 RU 2710122C1 RU 2019110166 A RU2019110166 A RU 2019110166A RU 2019110166 A RU2019110166 A RU 2019110166A RU 2710122 C1 RU2710122 C1 RU 2710122C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ice
radiation
laser radiation
laser
ice cover
Prior art date
Application number
RU2019110166A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Юрьевич Федяков
Олег Станиславович Першин
Юрий Владимирович Сорокин
Original Assignee
Общество с Ограниченной Ответственностью "НЦЛСК "Астрофизика"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с Ограниченной Ответственностью "НЦЛСК "Астрофизика" filed Critical Общество с Ограниченной Ответственностью "НЦЛСК "Астрофизика"
Priority to RU2019110166A priority Critical patent/RU2710122C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2710122C1 publication Critical patent/RU2710122C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/08Ice-breakers or other vessels or floating structures for operation in ice-infested waters; Ice-breakers, or other vessels or floating structures having equipment specially adapted therefor

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

FIELD: shipbuilding.
SUBSTANCE: invention relates to destruction of ice cover for opening of passage through ice field to shipboard equipment for ice breakers. Method of destruction of ice cover is based on use for focusing of laser radiation, divided into N circular zones, focusing of N circular radiation zones is performed with separate spherical focuses FN, differing by waist length (twice Rayleigh length) L of laser radiation in focuses FN, arranged in series one after another on one focusing axis to the ice cover splitting depth T.
EFFECT: reduction of equipment composition, increase in density of laser radiation energy distribution along the line of irradiation of ice cover to ice splitting depth, in increase of ice cover splitting speed, in reduction of ice load on ship hull, in expansion of capabilities of method application on vessels of ice breaker class.
1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к способам разрушения ледяного покрова для вскрытия прохода через ледовое поле, к судовому оборудованию, к ледоколу и инженерным сооружениям к ледоколу для осуществления способа.The invention relates to methods for destroying ice cover to open a passage through an ice field, to ship equipment, to an icebreaker and engineering structures to an icebreaker for implementing the method.

Известны способы разрушения ледяного покрова с помощью устройств по патентам №RU 2245275, В63В 35/08, и RU 2245275, В63В 35/08, в них используется лазерная установка, расположенная на судне с воздушной подушкой для создания светогидравлического удара на лед и разрушения его резонансным методом.Known methods of destroying the ice cover using devices according to patents No. RU 2245275, B63B 35/08, and RU 2245275, B63B 35/08, they use a laser system located on a vessel with an air cushion to create a light-hydraulic shock on the ice and its destruction by resonance method.

Недостатком является применение только для судна на воздушной подушке и необходимость создания изгибно-гравитационной волны.The disadvantage is the use only for a hovercraft and the need to create a bending-gravitational wave.

Известен также метод разрушения льда [Богородский В.В., Гаврило В.П., Недошивин О.А. Разрушение льда. Методы, технические средства. Л.: Гидрометеоиздат.- 1983. - 232 с], где для разрушения льда возможно применение лазера, энергия передается в подледный слой для использования резонансного метода.There is also a known method of ice destruction [Bogorodsky VV, Gavrilo V.P., Nedoshivin O.A. The destruction of ice. Methods, technical means. L .: Gidrometeoizdat.- 1983. - 232 s], where laser can be used to destroy ice, energy is transferred to the ice layer to use the resonance method.

Недостатком является ограниченное применение в тонком слое льда при наличии резонансной волны.The disadvantage is the limited use in a thin layer of ice in the presence of a resonant wave.

Известно использование лазерного излучения для раскалывания льда на поверхностях самолетов - патент США №4900891, НКИ 219/121.6, 1990 г., и патент США №5823474, НКИ 244/134 Е, 1998 г. В известных патентах - США №6206325, НКИ 244/134Е, 2001 г., и Канады №2222881, МКИ H02G 7/16, 1998 г., с этой целью используют лазерное излучение с длиной волны в диапазоне 10-11 мкм, соответствующем области поглощения излучения льдом, и происходит скалывание льда.It is known to use laser radiation to crack ice on aircraft surfaces - US patent No. 4900891, NKI 219 / 121.6, 1990, and US patent No. 5823474, NKI 244/134 E, 1998. In known patents - US No. 6206325, NKI 244 / 134E, 2001, and Canada No. 2222881, MKI H02G 7/16, 1998, for this purpose, use laser radiation with a wavelength in the range of 10-11 μm, corresponding to the absorption region of radiation by ice, and ice is chipped.

Недостатком является использование на самолетных поверхностях и локальное действие на тонкие слои, что не позволяет проводить разрушение льда на больших массивах.The disadvantage is the use on aircraft surfaces and local action on thin layers, which does not allow the destruction of ice on large massifs.

Известен способ разрушения ледяного покрова по патенту №KR 10-2009-0094924 А «1СЕ BREAKER WITH A HIGH POWER LASER», номер публикации KR20090094924 (А) от 2009-09-09 В63В 35/08; В63В 35/00, в котором разрушение льда проводится лазером высокой мощности, расположенным на носу ледокола и дробящим лед, делая трещины во льду и уменьшая воздействие на носовую часть.A known method of breaking the ice cover according to patent No. KR 10-2009-0094924 A "1CE BREAKER WITH A HIGH POWER LASER", publication number KR20090094924 (A) from 2009-09-09 B63B 35/08; B63B 35/00, in which ice is destroyed by a high-power laser located on the bow of the icebreaker and crushing ice, making cracks in the ice and reducing the impact on the bow.

Недостаток известного технического решения состоит в том, что с его помощью невозможно обеспечивать ледоколом широкие каналы для проводки крупногабаритных судов, затраты значительного времени на дробление льда и невозможности разрушать толстые массивные ледяные поля, торосы.A disadvantage of the known technical solution is that it is impossible to provide an icebreaker with wide channels for piloting large-sized vessels, considerable time spent on crushing ice and the inability to destroy thick massive ice fields, hummocks.

Известен «Способ разрушения ледяного покрова» по патенту №2463200 RU от 15.04.2011 г., в котором используется облучение ледяного покрова мощным лазерным излучением по линиям концентрации напряжения, создаваемым ледоколом, наезжающим на целое ледяное поле. Недостаток известного технического решения состоит в том, что необходима лазерная установка большой мощности обеспечивающей испарение льда на глубину раскалывания ледяного покрова, снижение линейной плотности распределения энергии лазерного излучения вдоль линии сканирования при движении.The well-known "Method of ice cover destruction" according to patent No. 2463200 RU dated 04/15/2011, in which the ice cover is irradiated with powerful laser radiation along voltage concentration lines created by an icebreaker running over a whole ice field. A disadvantage of the known technical solution is that a large-power laser installation is needed to provide ice evaporation to a depth of ice cover splitting, reducing the linear density of the laser radiation energy distribution along the scanning line during movement.

Известен "Способ разрушения ледяного покрова" по патенту №2553516 RU от 11.06.2013, в котором используются лазерные установки, фокусирующие устройства которых ориентированы на ледяной покров вниз, линейную плотность распределения энергии лазерного излучения вдоль линии облучения ледяного покрова регулируют скоростью движения судна, воздействуют лазерным излучением на кромку ледяного покрова и по мере движения судна испаряют лед по линиям, параллельным направлению движения ледокола на глубину раскалывания.The well-known "Method of ice cover destruction" according to RU patent No. 2553516 dated 06/11/2013, which uses laser installations whose focusing devices are oriented downward on the ice sheet, control the linear density of the laser radiation energy distribution along the line of ice cover irradiation, affect laser speed radiation to the edge of the ice cover and as the vessel moves, ice evaporates along lines parallel to the direction of movement of the icebreaker to the depth of splitting.

Недостатком данного способа разрушения ледяного покрова является использование лазерных установок большой мощности обеспечивающих высокий уровень излучения для испарения льда на глубину раскалывания ледяного покрова, что приводит к необходимости иметь на борту ледокола дополнительных источников энергопитания лазерных установок, необходимость регулировки плотности распределения энергии лазерного излучения скоростью судна снижающего скорость разрушения льда и ограничивает возможности применения способа на других судах ледового класса.The disadvantage of this method of ice cover destruction is the use of high-power laser systems providing a high level of radiation to evaporate ice to the depth of ice breaking, which makes it necessary to have additional laser power sources on board the icebreaker, the need to adjust the density of the laser radiation energy distribution by the speed of the vessel reducing speed destruction of ice and limits the application of the method to other ice vessels class.

Раскрытие изобретения.Disclosure of the invention.

Целью предлагаемого изобретения является повышение скорости разрушения ледового покрытия на глубину раскалывания ледового покрытия, увеличение скорости движения ледокола, расширение диапазона возможного применения способа на судах ледового класса.The aim of the invention is to increase the rate of destruction of the ice cover to the depth of cracking of the ice cover, increase the speed of the icebreaker, expand the range of possible application of the method on ice class ships.

Данная цель достигается путем последовательной фокусировкой кольцевых зон излучения обеспечивающей распределение плотности мощности излучения вдоль направления по глубине раскалывания ледового покрова.This goal is achieved by sequentially focusing the annular radiation zones providing a distribution of the radiation power density along the direction along the depth of ice cover splitting.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что перед фокусировкой лазерного излучения производят деление лазерного излучения с сечением площадью S на N кольцевых зон, фокусировку N кольцевых зон излучения осуществляют с отдельными сферическими фокусами FN, отличающимися на длину перетяжки (удвоенная длина Рэлея) L лазерного излучения в фокусах Fn, расположенными последовательно друг за другом на одной оси фокусировки на глубину раскалывания ледяного покрова Т;The essence of the invention lies in the fact that before focusing the laser radiation, the laser radiation is divided with a cross section of area S into N ring zones, the focus of the N ring radiation zones is carried out with individual spherical foci F N different by the waist length (doubled Rayleigh length) L of the laser radiation in the foci Fn, located sequentially one after another on the same focusing axis to the depth of the cleavage of the ice cover T;

где N=T/L; FN=F1-L × (N-1); где F1 - фокус центральной зоны излучения, FN -фокус N кольцевой зоны; L=2 R - длина перетяжки сфокусированного излучения; R - длина Рэлея.where N = T / L; F N = F 1 -L × (N-1); where F 1 is the focus of the central radiation zone, F N is the focus N of the annular zone; L = 2 R is the waist length of the focused radiation; R is the Rayleigh length.

Технический результат заключается в сокращении состава оборудования, необходимых для реализации способа, в повышении плотности распределения энергии лазерного излучения вдоль линии облучения ледяного покрова на глубину раскалывания ледяного покрова, в повышении скорости раскалывания ледяного покрова, в снижении ледовой нагрузки на корпус судна, в расширении возможностей применения способа на судах ледокольного класса.The technical result consists in reducing the composition of the equipment necessary for implementing the method, in increasing the density of the laser energy distribution along the line of irradiation of the ice cover to the depth of breaking of the ice cover, in increasing the speed of breaking the ice cover, in reducing the ice load on the hull, in expanding the possibilities of application way on the icebreaking class ships.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Основу применения лазерного излучения для разрушения льда составляет механизм теплового поглощения лазерного излучения в диапазоне спектра поглощения льда (Богородский В.В., Таврило В.П., Недошивин О.А. Разрушение льда. Методы, технические средства. Л.: Гидрометеоиздат, 1983). При фокусировании излучения с плотностью 15-20 кВт/см2 происходит плавление льда и при дальнейшем повышении плотности мощности более 100 кВт/см2 испарение льда, осуществляется мгновенный фазовый переход лед-вода-пар. Скорость испарения достигает значения 1 мм в 0,01 с. ("Воздействие излучения СО2 - лазера на крупные капли ортофосфорной кислоты, воды и ледяные кристаллы сферической формы", ж. Квантовая Электроника, 1994, Т. 21, №2, С. 137-141, В.К. Рудаш).The basis of the use of laser radiation for ice destruction is the mechanism of thermal absorption of laser radiation in the range of the absorption spectrum of ice (Bogorodsky V.V., Tavrilo V.P., Nedoshivin O.A. Ice destruction. Methods, technical tools. L .: Gidrometeoizdat, 1983 ) When focusing radiation with a density of 15-20 kW / cm 2 , ice melts and, with a further increase in power density of more than 100 kW / cm 2, ice evaporates, an instant ice-water-vapor phase transition occurs. The evaporation rate reaches 1 mm in 0.01 s. ("The effect of CO 2 laser radiation on large droplets of phosphoric acid, water and spherical ice crystals", J. Quantum Electronics, 1994, T. 21, No. 2, P. 137-141, VK Rudash).

Сканирование лучом лазера льда приводит к разрезанию толстых плит ледяного поля. Известно (3. Хейсин Д.Е. Динамика ледяного покрова. П.: Гидрометеоиздат, 1967, 216 с), что увеличение давления на ледяную пластину приводит к увеличению амплитуды прогиба пластины, образуются линии концентрации напряжений, а изменение температуры и толщины льда приводит к предельным прогибам и к ломке льда по этой линии. Толщина и скорость разрезаемого льда определяется линейной плотностью распределения энергии излучения (плотности мощности) вдоль линии движения луча лазера по облучаемой поверхности льда и нелинейно связана с характеристиками фокусирующей системы лазера и расходимостью лазерного излучения. Величина линейной плотности распределения энергии линейно зависит от мощности лазера и обратно пропорциональна скорости перемещения лазерного луча по облучаемой поверхности.Scanning with an ice laser beam cuts thick plates of the ice field. It is known (3. Kheisin D.E. Dynamics of the ice cover. P .: Gidrometeoizdat, 1967, 216 s) that an increase in pressure on the ice plate leads to an increase in the amplitude of the deflection of the plate, stress concentration lines are formed, and a change in temperature and ice thickness leads to extreme deflections and ice breaking along this line. The thickness and speed of the ice being cut is determined by the linear density of the radiation energy distribution (power density) along the line of the laser beam along the irradiated ice surface and is nonlinearly related to the characteristics of the laser focusing system and the divergence of the laser radiation. The value of the linear energy distribution density linearly depends on the laser power and is inversely proportional to the speed of movement of the laser beam along the irradiated surface.

Фокусировка лазерного излучения зависит от расходимости излучения и технических характеристик фокусирующей системы (Материалы Международной научно-технической конференции "INTERMATIC-2013" 2-6 декабря 2013 г. Москва, МИРЭА, "Элементы волоконного лазера на фотонных кристаллах" Ю.В.Сорокин).The focusing of laser radiation depends on the divergence of radiation and the technical characteristics of the focusing system (Materials of the International scientific and technical conference "INTERMATIC-2013" December 2-6, 2013 Moscow, MIREA, "Elements of a fiber laser based on photonic crystals" by Yu. V. Sorokin).

Необходимая плотность мощности лазерного излучения формируется в перетяжке фокуса и на длине перетяжки (2 длины Рэлея) образует канал интенсивного испарения льда, при 30 кВт мощности лазерного излучения и диаметре фокуса 0.2 мм плотность мощности излучения в канале достигает величин более 10 МВт/ см2, с высокой скоростью удаления материала.The required laser radiation power density is formed in the focus constriction and forms a channel for intense ice evaporation on the constriction length (2 Rayleigh lengths), at 30 kW of laser radiation power and a focus diameter of 0.2 mm, the radiation power density in the channel reaches values of more than 10 MW / cm 2 , s high rate of material removal.

Известно, что плотность мощности в сечении излучения зависит от расходимости после фокуса и обычно быстро падает за границами длины Рэлея, что приводит к соответственно резкому снижению скорости разрушения льда.It is known that the power density in the radiation cross section depends on the divergence after the focus and usually rapidly falls outside the Rayleigh length, which leads to a correspondingly sharp decrease in the rate of ice destruction.

При известной глубине раскалывания ледового поля Т, известном числе М лазерного излучения определяют длину перетяжки L и число необходимых кольцевых зон. При М2=1-1.5, длине фокуса примерно 20 м, длина перетяжки может быть порядка 20 см, тогда для Т=1 м, необходимо иметь Т/1=5 кольцевых зон с фокусами 20 м; 20.2 м; 20.4 м; 20.6 м; 20.8 м. Скорость разрушения увеличивается более чем в 5 раз по сравнению с одной перетяжкой. Таким образом получим суммарную длину перетяжки 1 м соответствующую глубине раскалывания ледового поля, что приводит к равномерному распределению плотности мощности вдоль оси излучения в канале длин Рэлея последовательного ряда фокусов. В результате достигается резкое увеличение скорости испарения материала в канале и увеличение скорости хода ледокола.With a known ice depth T, a known number M of laser radiation, the waist length L and the number of required annular zones are determined. With M 2 = 1-1.5, the focus length is about 20 m, the waist length can be about 20 cm, then for T = 1 m, it is necessary to have T / 1 = 5 ring zones with foci of 20 m; 20.2 m; 20.4 m; 20.6 m; 20.8 m. The destruction rate increases by more than 5 times compared with one hauling. Thus, we obtain a total waist length of 1 m corresponding to the depth of ice field splitting, which leads to a uniform distribution of the power density along the radiation axis in the Rayleigh length channel of a successive series of tricks. The result is a sharp increase in the rate of evaporation of the material in the channel and an increase in the speed of the icebreaker.

В предлагаемом способе производится деление сечения излучения на кольцевые зоны, на рис. 1 приведена схема разбиения сечения излучения на кольцевые зоны.In the proposed method, the radiation cross-section is divided into annular zones, in Fig. Figure 1 shows a scheme for dividing the radiation cross section into annular zones.

Таким образом формируется суммарная длина перетяжки обеспечивающая необходимую длину с плотностью излучения обеспечивающей высокую скорость разрушения льда.Thus, the total length of the waist is formed providing the required length with a radiation density providing a high rate of ice destruction.

Схема образования перетяжки приведена на рис. 2 (статья " Выбор параметров лазера для качественной резки" на сайте https://ummach.ru/articles/laser-parameters/)The pattern of constriction is shown in Fig. 2 (article "Choosing laser parameters for high-quality cutting" on the site https://ummach.ru/articles/laser-parameters/)

Радиус Wo в перетяжке (точном фокусе) в соответствии с формулой:The radius Wo in the constriction (exact focus) in accordance with the formula:

BPP=W0Θ0=(λ/π)M2;BPP = W 0 Θ 0 = (λ / π) M 2 ;

В этом соотношении W0 - радиус перетяжки; ©о - угол расходимости в дальней зоне; λ - длина волны лазерного излучения; М2 - безразмерный параметр, определяющий для реального пучка и идеального гауссова пучка моды ТЕМоо различие произведений диаметра перетяжки и угловой расходимости, для идеального гауссова пучка М2=1, а для реального М2>1. Для оценки качества пучков лазеров используются такие параметры, как Beam Parameter Product (ВРР), определяющийся как произведение радиуса пучка в плоскости перетяжки на его угловую расходимость в дальнем поле и М («Инженерный подход к расчетуфокусирующей системы волоконного лазера», Политехнический молодежный журнал. 2018, №6, МГТУ им. Н.Э.Баумана, Москва).In this ratio, W 0 is the waist radius; © о - divergence angle in the far zone; λ is the wavelength of the laser radiation; M 2 - a dimensionless parameter which determines for the real and the ideal Gaussian beam mode beam TEM oo difference works waist diameter and the angular divergence to an ideal Gaussian beam of M 2 = 1, and for real-M 2> 1. To assess the quality of laser beams, parameters such as the Beam Parameter Product (BPP) are used, which is defined as the product of the radius of the beam in the waist plane and its angular divergence in the far field and M (“Engineering approach to calculating the focusing system of a fiber laser,” Polytechnic Youth Journal. 2018 , No. 6, MSTU named after N.E.Bauman, Moscow).

Глубину фокуса или длину, на которой диаметр пучка меняется в

Figure 00000001
раз, характеризуют рэлеевской длиной ZR (см. рис. 2):Depth of focus or length at which the beam diameter changes to
Figure 00000001
times, characterize the Rayleigh length Z R (see Fig. 2):

ZR=W0 2/BPP;Z R = W 0 2 / BPP;

Длина перетяжки равна удвоенной величине L=2ZR. Известно, что эффективная резкаThe waist length is twice the value L = 2Z R. Effective cutting is known

материалов определяется длиной перетяжки.materials is determined by the length of the waist.

Для создания увеличенной длины перетяжки используется последовательное суммирование перетяжек фокусов кольцевых зон. Структура перетяжек приведена на рис. 3. Кольцевые зоны образуются на поверхности зеркал металлоптики за счет изменения кривизны поверхности на кольцевых зонах или на основе кварцевой оптики за счет также изменения кривизны кольцевых зон поверхности линз.To create an increased length of the constriction, sequential summation of the constrictions of the focus of the annular zones is used. The constriction structure is shown in Fig. 3. Ring zones are formed on the surface of metalloptic mirrors due to a change in the surface curvature on the ring zones or on the basis of quartz optics due to a change in the curvature of the ring zones of the lens surface.

Техническая реализация способа разрушения ледовых полей иллюстрируется рисунком 4. Лазерное излучение в соответствии с фокусировкой кольцевых зон проникает внутрь ледового поля на глубину раскалывания и обеспечивает быстрое разрушение ледового поля. В зависимости от ледовой обстановки производят сканирование границ напряжений или производят параллельную резку вдоль бортов ледокола.The technical implementation of the method of destruction of ice fields is illustrated in Figure 4. Laser radiation, in accordance with the focusing of the annular zones, penetrates the ice field to a depth of splitting and ensures rapid destruction of the ice field. Depending on the ice situation, the boundaries of the stresses are scanned or parallel cutting along the sides of the icebreaker is performed.

Предложенный способ разрушения ледяного покрова имеет большое народнохозяйственное и оборонное значение. Технический результат реализации изобретения заключается в обеспечении безопасной проводки крупногабаритных судов, повышении ледопроходимости ледокола, создании широких каналов в ледовых полях и повышении скорости проводки судов.The proposed method of ice cover destruction is of great economic and defense importance. The technical result of the implementation of the invention is to ensure the safe wiring of large vessels, increase the ice penetration of the icebreaker, create wide channels in the ice fields and increase the speed of the vessels.

На Северном морском пути продление навигации позволит обеспечить перевозку грузов практически из всех северных портов. Становится возможным обеспечить проводку любых судов через ледовые поля любой толщины вне зависимости от мощности ледокола. Инженерные сооружения и разработки арктических шельфовых месторождений становятся работоспособными в течение всего года. Становится возможным обеспечить создание транспортной инфраструктуры в Арктике, независимой от погодных условий.On the Northern Sea Route, the extension of navigation will allow for the transportation of goods from almost all northern ports. It becomes possible to ensure the passage of any vessels through ice fields of any thickness, regardless of the power of the icebreaker. Engineering structures and development of the Arctic shelf deposits become operational throughout the year. It becomes possible to ensure the creation of transport infrastructure in the Arctic, independent of weather conditions.

ЛитератураLiterature

1. Богородский В.В., Таврило В.П., Недошивин О.А. Разрушение льда. Методы, технические средства. Л.: Гидрометеоиздат.- 1983. - 232 с.1. Bogorodsky V.V., Tavrilo V.P., Nedoshivin O.A. The destruction of ice. Methods, technical means. L .: Gidrometeoizdat. - 1983. - 232 p.

2. Рудаш В.К."Воздействие излучения СО2-лазера на крупные капли ортофосфорной кислоты, воды и ледяные кристаллы сферической формы"..Ж. Квантовая Электроника, 1994, том 21, №2, с. 137-141.2. Rudash VK "The effect of CO 2 laser radiation on large drops of phosphoric acid, water and spherical ice crystals" .. J. Quantum Electronics, 1994, Volume 21, No. 2, p. 137-141.

3. Хейсин Д.В. Динамика ледяного покрова. П.: Гидрометеоиздат, 1967, 216 с.3. Heysin D.V. Dynamics of ice cover. P .: Gidrometeoizdat, 1967, 216 p.

4..Вагин Д.В «Инженерный подход к расчету фокусирующей системы волоконного лазера», Политехнический молодежный журнал. 2018, №6, МГТУ им. Н.Э.Баумана, Москва.4..Vagin D.V. “Engineering approach to calculating the focusing system of a fiber laser”, Polytechnic Youth Journal. 2018, No. 6, MSTU named after N.E.Bauman, Moscow.

5. сайт https://ummach.ru/articles/laser-parameters, статья " Выбор параметров лазера для качественной резки".5. website https://ummach.ru/articles/laser-parameters, article "Choosing laser parameters for high-quality cutting."

6..Сорокин Ю.В. "Элементы волоконного лазера на фотонных кристаллах" Материалы Международной научно-технической конференции "INTERMATIC-2013" 2-6 декабря 2013 г. Москва, МИРЭА.6 .. Sorokin Yu.V. "Elements of a fiber laser based on photonic crystals" Materials of the International scientific and technical conference "INTERMATIC-2013" December 2-6, 2013 Moscow, MIREA.

Claims (8)

Способ разрушения ледяного покрова, основанный на расположении на ледоколе лазерных установок, нагружении ледоколом, фокусировке лазерного излучения на ледяном покрове, испарении сфокусированным лазерным излучением льда на глубину, определяемую раскалыванием ледяного покрова, отличающийся тем, что перед фокусировкой лазерного излучения производят деление лазерного излучения с сечением площадью S на N кольцевых зон, фокусировку N кольцевых зон излучения осуществляют с отдельными сферическими фокусами FN, отличающимися на длину перетяжки (удвоенная длина Рэлея) L лазерного излучения в фокусах FN, расположенными друг за другом на одной оси фокусировки на глубину раскалывания ледяного покрова Т, гдеThe method of destroying the ice cover, based on the location of laser systems on the icebreaker, loading by the icebreaker, focusing the laser radiation on the ice cover, evaporation by focused laser radiation of ice to a depth determined by splitting the ice cover, characterized in that before the laser radiation is focused, laser radiation is divided with a cross section area S to N annular zones, radiation focus N annular zones is carried out with individual spherical foci F N, differing by length Peret buckle (twice the Rayleigh length) L of the laser radiation at the foci F N, arranged one behind the other on one axis to a depth of focus cleaving ice T, where N=T/L; FN=F1-Lx(N-1);N = T / L; F N = F 1 -Lx (N-1); где N - число кольцевых зон;where N is the number of annular zones; Т - глубина раскалывания ледяного покрова (м);T is the depth of ice breaking (m); FN - фокус N кольцевой зоны (м);F N - focus N of the annular zone (m); F1 - фокус первой центральной зоны излучения (м);F 1 is the focus of the first central radiation zone (m); L=2R - длина перетяжки сфокусированного излучения (м);L = 2R is the waist length of the focused radiation (m); R - длина Рэлея (м).R is the Rayleigh length (m).
RU2019110166A 2019-04-05 2019-04-05 Method of ice cover destruction RU2710122C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019110166A RU2710122C1 (en) 2019-04-05 2019-04-05 Method of ice cover destruction

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019110166A RU2710122C1 (en) 2019-04-05 2019-04-05 Method of ice cover destruction

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2710122C1 true RU2710122C1 (en) 2019-12-24

Family

ID=69022923

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019110166A RU2710122C1 (en) 2019-04-05 2019-04-05 Method of ice cover destruction

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2710122C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2785307C1 (en) * 2022-06-22 2022-12-06 Общество с Ограниченной Ответственностью "АРМЗ СЕРВИС" Method for breaking the ice cover
CN117533474A (en) * 2023-11-16 2024-02-09 江苏科技大学 Walking type ship deicing monitoring device and system

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58487A (en) * 1981-06-22 1983-01-05 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Frozen sea going vessel
GB2227210A (en) * 1988-12-02 1990-07-25 Thomas Lawrence Foulkes Ice-breaking vessel
KR20090094924A (en) * 2008-03-04 2009-09-09 현대중공업 주식회사 Ice Breaker with a high power laser
RU2463200C1 (en) * 2011-04-15 2012-10-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "НПО Астрофизика" Method to destruct hummocked ice cover
RU2553516C2 (en) * 2013-06-11 2015-06-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Destruction of ice cover
CN207482145U (en) * 2017-10-25 2018-06-12 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 A kind of ice breaker equipped with laser assisted icebreaking device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58487A (en) * 1981-06-22 1983-01-05 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Frozen sea going vessel
GB2227210A (en) * 1988-12-02 1990-07-25 Thomas Lawrence Foulkes Ice-breaking vessel
KR20090094924A (en) * 2008-03-04 2009-09-09 현대중공업 주식회사 Ice Breaker with a high power laser
RU2463200C1 (en) * 2011-04-15 2012-10-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "НПО Астрофизика" Method to destruct hummocked ice cover
RU2553516C2 (en) * 2013-06-11 2015-06-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Destruction of ice cover
CN207482145U (en) * 2017-10-25 2018-06-12 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 A kind of ice breaker equipped with laser assisted icebreaking device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2785307C1 (en) * 2022-06-22 2022-12-06 Общество с Ограниченной Ответственностью "АРМЗ СЕРВИС" Method for breaking the ice cover
CN117533474A (en) * 2023-11-16 2024-02-09 江苏科技大学 Walking type ship deicing monitoring device and system
CN117533474B (en) * 2023-11-16 2024-05-10 江苏科技大学 Walking type ship deicing monitoring device and system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Shugaev et al. Mechanism of single-pulse ablative generation of laser-induced periodic surface structures
Niziev et al. Influence of beam polarization on laser cutting efficiency
RU2710122C1 (en) Method of ice cover destruction
KR101839505B1 (en) Method and apparatus for laser processing of silicon by filamentation of burst ultrafast laser pulses
Maracas et al. On the origin of periodic surface structure of laser‐annealed semiconductors
KR20180116202A (en) Method and apparatus for non-ablative, photoaccoustic compression machining in transparent materials using filamentation by burst ultrafast laser pulses
Groenendijk et al. Microstructuring using femtosecond pulsed laser ablation
Jeong et al. Ice resistance prediction for standard icebreaker model ship
CZ568983A3 (en) Process of treating magnetic material core
Huang et al. Experimental study on the resistance of a transport ship navigating in level ice
RU2463200C1 (en) Method to destruct hummocked ice cover
RU2553516C2 (en) Destruction of ice cover
Franco Wobbling laser beam welding of copper
Bridges et al. Experimental tests on brash ice channel development
RU2785307C1 (en) Method for breaking the ice cover
SE458028B (en) PROCEDURES TO PROVIDE EQUIPMENT OF ICE
CN117794874A (en) Method and apparatus for laser machining a workpiece
US20210268574A1 (en) Detection and removal of continuous caster-related defects on slabs
Apollonov NEW APPLICATIONS OF HIGH-REPETITION-RATE PULSE-PERIODIC LASERS IN THE ARCTIC
RU2708442C1 (en) Method for separating cutting of metal structures and equipment
Karulin et al. Definition of Efficiency and Safety Criteria for Icebreaker in Ice Management Operations
Jaeggi et al. High throughput laser micro machining on a rotating cylinder with ultra short pulses at highest precision
JPS58487A (en) Frozen sea going vessel
Zemlyak et al. Influence of the Shape of a Submarine Vessel on the Ice Breaking Capacity of Flexural-Gravity Waves
RU2495785C1 (en) Method of ice breaking