RU2723402C1 - Способ разрушения ледяного покрова - Google Patents
Способ разрушения ледяного покрова Download PDFInfo
- Publication number
- RU2723402C1 RU2723402C1 RU2019129031A RU2019129031A RU2723402C1 RU 2723402 C1 RU2723402 C1 RU 2723402C1 RU 2019129031 A RU2019129031 A RU 2019129031A RU 2019129031 A RU2019129031 A RU 2019129031A RU 2723402 C1 RU2723402 C1 RU 2723402C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ice
- vessel
- gravity waves
- resonant
- increase
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
- E02B15/00—Cleaning or keeping clear the surface of open water; Apparatus therefor
- E02B15/02—Cleaning or keeping clear the surface of open water; Apparatus therefor from ice otherwise than according to E02B1/003
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
Abstract
Изобретение относится к ледокольным работам. Сущность изобретения: ледяной покров 1 разрушают путем возбуждения во льду изгибно-гравитационных волн 3 подводным судном 2 при его движении подо льдом с резонансной скоростью. В носовой оконечности судна 2 с использованием забортной воды периодически с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн 3 в течение времени, равного половине их периода, формируют цилиндрический вихрь 4, ось вращения которого горизонтальна и перпендикулярна направлению движения судна 2, а его габариты превышают диаметр корпуса судна. Благодаря появлению вертикальной гидродинамической силы, возникающей в этих условиях из-за эффекта Магнуса, достигается увеличение высоты изгибно-гравитационных волн. Изобретение направлено на повышение эффективности разрушения льда, то есть увеличение его разрушаемой толщины. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, плавающим в ледовых условиях и разрушающим ледяной покров резонансным методом, то есть путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн (ИГВ) (см. 1 Козин В.М. резонансный метод разрушения ледяного покрова. Изобретения и эксперименты М.: Издательство «Академия Естествознания», 2007-355 с.).
Уровень техники известен из способа разрушения ледяного покрова резонансными ИГВ определенной высоты, возбуждаемыми подводным судном (2. В.М. Козин, А.В. Онищук. Модельные исследования волнообразования в сплошном ледяном покрове от движения подводного судна. - ПМТФ, Новосибирск, ВО «Наука», 1994, №2, 78-81).
Известный способ осуществляется следующим образом. Судно всплывает на безопасную глубину и движется подо льдом с резонансной скоростью Vp, то есть со скоростью, при которой высота возбуждаемых ИГВ максимальна.
Недостатком способа является ограниченность высоты ИГВ, то есть их ледоразрушающей способности, которая при резонансной скорости судна определяется заглублением и воздоизмещением последнего [2].
Задачей заявляемого изобретения является увеличение высоты ИГВ.
Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в повышении эффективности разрушения льда, то есть в увеличении толщины разрушаемого ледяного покрова.
Существенные признаки, характеризующие изобретение.
Ограничительные: ледяной покров разрушают подводным судном путем возбуждения во льду ИГВ при его движении подо льдом с резонансной скоростью.
Отличительные: в носовой оконечности судна периодически с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн в течение времени равному половине их периода формируют цилиндрический вихрь, ось вращения которого горизонтальна и перпендикулярна направлению движения судна, а его габариты превышают диаметр корпуса судна.
Известно (3. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука, 1969. - 742 с., см. на стр. 360), что возникающий на вращающемся цилиндре пограничный слой, взаимодействуя с набегающим на него поперечным потоком, приводит к возникновению поперечной силы. Это явление известно под названием эффекта Магнуса (оно проявляется, в частности, при полете теннисного мяча при срезывающем ударе). Поперечная сила появляется вследствие разницы скоростей, возникающей при гидродинамическом взаимодействии пограничного слоя и потока жидкости. Там, где направления скоростей совпадают результирующая (суммарная) скорость возрастает и наоборот, что, в соответствии с уравнением Бернулли, приводит к появлению перепада давления, то есть к возникновению поперечной силы. Очевидно, что аналогичные процессы будут происходить и при взаимодействии вихря с набегающим потоком.
Так же 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 резонансных ИГВ приводит к возникновению в ледяном покрове деформаций и напряжений, превосходящих по сравнению с ее стационарным приложением.
Способ осуществляется следующим образом.
Под ледяным покровом на безопасной глубине начинают перемещать подводное судно с резонансной скоростью [1]. Если высота возбуждаемых при этом ИГВ окажется недостаточной для разрушения льда, то во время движения судна его рубку размещают под перегибом профиля ИГВ (за счет изменения скорости), а в его носовой оконечности при помощи гидродинамической системы, состоящей из трубопроводов и насосов, формируют цилиндрический вихрь, ось вращения которого горизонтальна и перпендикулярна направлению движения судна. С его помощью создают поток таким образом, чтобы его продольные составляющие скоростей над верхней палубой совпадали с направлением движения судна, а под днищем судна были направлены противоположно направлению движения судна. Это условие обеспечивают габаритами вихря, превышающими диаметр корпуса судна. В результате суммарная скорость обтекания верхней палубы уменьшиться (так как продольные составляющие скорости вихря будут направлены противоположно скорости набегающего потока), а днища - возрастет. Это приведет к возникновению области повышенного давления над верхней палубой и пониженного давления под днищем, то есть появлению вертикальной силы, направленной вниз. Для компенсации этой силы, возникающей за счет эффекта Магнуса, горизонтальные рубочные рули перекладывают на положительный угол атаки. В результате под нагнетающей поверхностью рулей возникнет область повышенного давления, а под засасывающей - область пониженного давления. Поскольку при осуществлении способа рули будут расположены в точке перегиба ИГВ, то возникающая область повышенного давления под вершиной ИГВ и область пониженного давления под впадиной ИГВ вызовут увеличение результирующей высоты ИГВ.
Если и это не вызовет разрушения льда, то вихрь начинают формировать периодически с частотой резонансных ИГВ в течение времени равному половине их периода. В результате периодически возникающая направленная вниз вертикальная сила благодаря периодически возникающей в носовой оконечности области повышенного давления и необходимостью ее погашения с помощью горизонтальных рулей судна приведет к возбуждению в ледяном покрове дополнительной системы резонансных ИГВ, в такт накладывающихся на основную систему резонансных ИГВ, возбуждаемых движущимся судном. Благоприятная интерференция этих волновых систем будет обеспечена расположением рубки под перегибом профиля ИГВ. Это обеспечит дополнительное увеличение высоты ИГВ, что позволит достичь заявленный технический результат.
Реализация изобретения поясняется графически, где: на фиг. 1 показан вид на подводное судно и деформированный ледяной покров сбоку; на фиг. 2 - вид на судно сверху.
Под ледяным покровом 1 на безопасной глубине Н перемещают подводное судно 2 с резонансной скоростью Vp (фиг 1). Если высота возбуждаемых при этом ИГВ 3 окажется недостаточной для разрушения льда 1, то периодически формируют вихрь 4 (фиг 1, 2). Для компенсации периодически возникшей силы Р горизонтальные рубочные рули также периодически из положения 5 при α=0 перекладывают в положение 6 с положительным углом атаки α (фиг. 1). В результате будут периодически возникать области повышенного давления 7 и пониженного давления 8, вследствие чего высота ИГВ 3 возрастет до высоты ИГВ 9 (фиг. 1).
Claims (1)
- Способ разрушения ледяного покрова подводным судном путем возбуждения во льду изгибно-гравитационных волн при его движении подо льдом с резонансной скоростью, отличающийся тем, что в носовой оконечности судна периодически с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн в течение времени, равного половине их периода, формируют цилиндрический вихрь, ось вращения которого горизонтальна и перпендикулярна направлению движения судна, а его габариты превышают диаметр корпуса судна.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019129031A RU2723402C1 (ru) | 2019-09-13 | 2019-09-13 | Способ разрушения ледяного покрова |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019129031A RU2723402C1 (ru) | 2019-09-13 | 2019-09-13 | Способ разрушения ледяного покрова |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2723402C1 true RU2723402C1 (ru) | 2020-06-11 |
Family
ID=71095925
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019129031A RU2723402C1 (ru) | 2019-09-13 | 2019-09-13 | Способ разрушения ледяного покрова |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2723402C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2194119C2 (ru) * | 2001-02-13 | 2002-12-10 | Государственное учреждение Институт машиноведения и металлургии Дальневосточного отделения РАН | Способ разрушения ледяного покрова |
RU2213022C2 (ru) * | 2000-12-21 | 2003-09-27 | Государственное учреждение Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН | Способ разрушения ледяного покрова |
RU2353540C1 (ru) * | 2007-11-30 | 2009-04-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Амурский гуманитарно-педагогический государственный университет" | Устройство для разрушения ледяного покрова |
CN102465512A (zh) * | 2010-11-18 | 2012-05-23 | 沈阳理工大学 | 气垫船运行形成波阻共振破冰方法 |
-
2019
- 2019-09-13 RU RU2019129031A patent/RU2723402C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2213022C2 (ru) * | 2000-12-21 | 2003-09-27 | Государственное учреждение Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН | Способ разрушения ледяного покрова |
RU2194119C2 (ru) * | 2001-02-13 | 2002-12-10 | Государственное учреждение Институт машиноведения и металлургии Дальневосточного отделения РАН | Способ разрушения ледяного покрова |
RU2353540C1 (ru) * | 2007-11-30 | 2009-04-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Амурский гуманитарно-педагогический государственный университет" | Устройство для разрушения ледяного покрова |
CN102465512A (zh) * | 2010-11-18 | 2012-05-23 | 沈阳理工大学 | 气垫船运行形成波阻共振破冰方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2607136C2 (ru) | Носовая оконечность быстроходного надводного корабля или относительно тихоходного гражданского судна повышенной штормовой мореходности и ледовой проходимости в автономном плавании | |
RU2457975C1 (ru) | Способ разрушения ледяного покрова на мелководье | |
RU2249074C1 (ru) | Способ разрушения ледяного покрова | |
RU2721221C1 (ru) | Способ разрушения ледяного покрова | |
RU2723402C1 (ru) | Способ разрушения ледяного покрова | |
RU2723587C1 (ru) | Способ разрушения ледяного покрова | |
RU2252894C1 (ru) | Способ разрушения ледяного покрова | |
RU2506195C1 (ru) | Способ разрушения ледяного покрова | |
RU2194119C2 (ru) | Способ разрушения ледяного покрова | |
RU2213022C2 (ru) | Способ разрушения ледяного покрова | |
RU2792063C1 (ru) | Устройство для разрушения ледяного покрова | |
RU2277494C1 (ru) | Способ разрушения ледяного покрова | |
RU2763625C1 (ru) | Способ разрушения ледяного покрова | |
RU2277492C1 (ru) | Устройство для разрушения ледяного покрова | |
RU2233227C2 (ru) | Способ разрушения ледяного покрова | |
RU2778470C1 (ru) | Устройство для разрушения ледяного покрова | |
RU2144481C1 (ru) | Способ разрушения ледяного покрова | |
RU2719739C1 (ru) | Способ разрушения ледяного покрова | |
RU2194121C2 (ru) | Способ разрушения ледяного покрова | |
RU2252893C1 (ru) | Способ разрушения ледяного покрова | |
RU2641355C1 (ru) | Способ разрушения ледяного покрова судном на сжатом пневмопотоке | |
RU2779895C1 (ru) | Устройство для разрушения ледяного покрова | |
RU2785058C1 (ru) | Способ разрушения ледяного покрова | |
JP6198232B1 (ja) | 船体形状と推進装置 | |
RU2137664C1 (ru) | Способ разрушения ледяного покрова |