RU2719743C1

RU2719743C1 - Device for destruction of ice cover

Info

Publication number: RU2719743C1
Application number: RU2019123479A
Authority: RU
Inventors: Виктор Михайлович Козин; Виталий Леонидович Земляк; Алексей Сергеевич Васильев; Михаил Васильевич Канделя
Priority date: 2019-07-19
Filing date: 2019-07-19
Publication date: 2020-04-22

Abstract

FIELD: ship building.SUBSTANCE: invention relates to shipbuilding, particularly to submarine vehicles which break up ice cover using a resonance method. Device for destruction of ice cover consists of submarine vessel capable of exciting resonant flexural-gravity waves when moving under ice at resonant speed, and a pull-out device forming a streamlined bulge above the upper surface of the ship hull nose and able to extend and retract periodically with the frequency of the resonant flexural-gravity waves and stay in the extended or retracted positions for a period of time equal to half the period of these waves.EFFECT: increased efficiency of ice destruction 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. Изобретения и эксперименты - М:Изд-во «Академия Естествознания», 2007-355 с.).The invention relates to the field of shipbuilding, in particular to submarines that destroy the ice cover by the resonance method (1. Kozin V.M. Resonance method of ice cover destruction. Inventions and experiments - M: Academy of Natural Sciences Publishing House, 2007-355 p. )

Известно техническое решение (2.RU 2231469 С1), в котором предложено устройство для разрушения ледяного покрова, состоящего из подводного судна, способного возбуждать резонансные изгибно-гравитационные волны (ИГВ) при движении подо льдом с резонансной скоростью, и выдвижного устройства, образующего обтекаемую выпуклость над верхней поверхностью носовой части корпуса судна.A technical solution is known (2.RU 2231469 C1), in which a device for destroying an ice sheet consisting of a submarine capable of generating resonant bending-gravitational waves (IGW) when moving under ice with a resonant speed, and a retractable device forming a streamlined bulge is proposed above the upper surface of the bow of the hull.

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, состоящего из подводного судна, способного возбуждать резонансные ИГВ при движении подо льдом с резонансной скоростью, и выдвижного устройства, образующего обтекаемую выпуклость над верхней поверхностью носовой части корпуса судна.Restrictive: a device for the destruction of ice cover, consisting of an underwater vessel capable of exciting resonant IGWs when moving under ice at a resonant speed, and a retractable device forming a streamlined bulge above the upper surface of the bow of the ship's hull.

Отличительные: выдвижное устройство способно периодически выдвигаться и задвигаться с частотой резонансных ИГВ и находиться в выдвинутом или задвинутом положениях в течение времени равному половине периода этих волн.Distinctive: a retractable device is capable of periodically extending and retracting with a frequency of resonant IGWs and being in extended or retracted positions for a time equal to half the period of these waves.

Известно (3. Рабинович Е.З. Гидравлика. М.: Гос. изд-во ф.-м. литературы, 1963, 408 с.), что сужение русла при неизменном расходе жидкости приводит к увеличению скорости потока и в соответствии с законом Бернулли, падению давления в месте сужения.It is known (3. Rabinovich EZ Hydraulics. M.: State Publishing House of the Physics and Mathematics Literature, 1963, 408 pp.) That the narrowing of the channel at a constant flow rate leads to an increase in flow rate and in accordance with the law Bernoulli, drop in pressure at the site of narrowing.

Также известно (4. Козин В.М., Скрипачев В.В. Колебания ледяного покрова под воздействием периодически меняющейся 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 influence 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 (amplitudes of deflections) of ice in comparison with its stationary application.

Известно [1], что зарождение системы ИГВ происходит непосредственно над их 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 their 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 hull of the vessel [1] (at the new tip) 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.

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, например, в виде накладного легкодеформируемого листа, способное выдвигаться за габариты корпуса и образовывать над поверхностью судна хорошо обтекаемую выпуклость. Если при движении судна с резонансной скоростью V_p амплитуда возбуждаемых ИГВ окажется недостаточной для разрушения льда, то вышеуказанное устройство выдвигают. Это приведет к стеснению потока под впадиной ИГВ и соответствующему увеличению их амплитуды вследствие падения давления в этом месте. В результате повысятся изгибные напряжения в ледяном покрове. Если и это не приведет к разрушению ледяного покрова, то выдвижное устройство начинают периодически выдвигать и задвигать, т.е. возвращать в исходное положение, с частотой резонансных ИГВ. 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 сточки зрения сущности изобретения интерференция этих волн (увеличение амплитуды суммарных ИГВ), что позволит достичь заявленный технический результат. Изобретение поясняется чертежом.In the fore part of the vessel on its upper surface at the most probable location of the first depression of the IHV, a device is installed, for example, in the form of an overhead easily deformable sheet that can extend beyond the dimensions of the hull and form a well streamlined bulge above the surface of the vessel. If, when the vessel is moving at a resonant speed V _{p, the} amplitude of the excited IGWs is insufficient to destroy the ice, then the above device is advanced. This will lead to a restriction of the flow under the basin of the IHV and a corresponding increase in their amplitude due to the pressure drop in this place. 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 sliding device begins to periodically push and pull, i.e. return to its original position, with a frequency of resonant IVG. As a result, the periodic occurrence of a region of reduced pressure under the foot of the IHW will lead to the excitation in the ice sheet of additional resonant IHVs, which are superimposed in phase on the main ones, i.e. excited by the movement of the vessel, IGV. There will be a favorable point of view of the essence of the invention, the interference of these waves (an increase in the amplitude of the total IGW), which will achieve the claimed technical result. The invention is illustrated in the drawing.

В носовой части 1 судна 2 устанавливают выдвижное устройство 3, способное периодически образовывать выпуклость 4, что приводит к увеличению амплитуды ИГВ 5 до амплитуды ИГВ 6.In the bow 1 of the vessel 2, a retractable device 3 is installed, capable of periodically forming a bulge 4, which leads to an increase in the amplitude of the IGV 5 to the amplitude of the IGV 6.

Claims

Device for breaking ice cover, consisting of an underwater vessel capable of exciting resonant flexural-gravitational waves when moving under ice with resonant speed, and a retractable device forming a streamlined bulge above the upper surface of the bow of the ship, characterized in that the retractable device is capable of periodically extending and move with the frequency of the resonant bending-gravitational waves and be in the advanced or retracted positions for a time equal to half the period yes of these waves.