RU2725570C1

RU2725570C1 - Method of ice cover destruction in shallow water

Info

Publication number: RU2725570C1
Application number: RU2019129883A
Authority: RU
Inventors: Виктор Михайлович Козин; Виталий Леонидович Земляк; Сергей Владимирович Радионов; Вероника Павловна Назарова
Priority date: 2019-09-23
Filing date: 2019-09-23
Publication date: 2020-07-02

Abstract

FIELD: shipbuilding; ice-technical equipment.SUBSTANCE: invention relates to ice-breaking, particularly, to performance of icebreaking works by air-cushion ships. Disclosed is a method of destruction of ice cover in shallow water, which consists in simultaneous movement in the same direction of two air-cushion vessels along ice edge in close proximity to each other and to ice edge. First ship is moved at critical speed through free water, and second - with resonance along solid ice behind first. Distance between them shall be equal to half the length of resonant flexural-gravity waves, and parameters of the first vessel shall be sufficient for excitation of gravitational waves, height of ridges of which shall be greater than depth of bottom of flexural-gravity waves.EFFECT: this will provide flooding of ice cover surface with gravity waves before the second vessel, which will reduce ice strength and accordingly increase its destruction efficiency.1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к ледотехнике и может быть использовано для выполнения ледокольных работ с помощью амфибийных судов на воздушной подушке (СВП).The invention relates to ice engineering and can be used to perform icebreaking operations using amphibious hovercraft (SVP).

Известен способ (1. RU 2457975 С1, 10.08.2012). разрушения ледяного покрова на мелководье, заключающийся в перемещении двух СВП вдоль кромки льда. при этом первое судно перемещают по свободной воде, а второе - по сплошному льду позади первого на расстоянии от него, равном четверти длины резонансной изгибно-гравитационной волны (ИГВ).The known method (1. RU 2457975 C1, 08/10/2012). destruction of the ice cover in shallow water, consisting in the movement of two SVP along the ice edge. while the first vessel is moved in free water, and the second - on solid ice behind the first one at a distance from it, equal to a quarter of the length of the resonant flexural-gravitational wave (IGW).

Недостатком этого способа является его низкая эффективность вследствие быстрой затухаемости гравитационных волн при их трансформации в изгибно-гравитационные и частичного отражения от кромки льда.The disadvantage of this method is its low efficiency due to the rapid attenuation of gravitational waves during their transformation into flexural-gravitational waves and partial reflection from the ice edge.

Сущность изобретения заключается в повышении эффективности разрушения ледяного покрова резонансным методом за счет уменьшения прочностных свойств льда в процессе выполнения ледокольных работ.The essence of the invention is to increase the efficiency of destruction of the ice cover by the resonance method by reducing the strength properties of ice in the process of performing icebreaking operations.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в увеличении толщины разрушаемого льда.The technical result obtained by carrying out the invention is to increase the thickness of destructible ice.

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

Ограничительные: способ разрушения ледяного покрова на мелководье, заключающийся в одновременном перемещении в одном и том же направлении двух судов на воздушной подушке вдоль кромки льда в непосредственной близости друг к другу и к кромке льда, при этом первое судно перемещают с горбовой скоростью по свободной воде, а второе - с резонансной по сплошному льду позади первого.Restrictive: a method of destroying the ice cover in shallow water, which consists in simultaneously moving in the same direction two hovercraft along the ice edge in close proximity to each other and to the ice edge, while the first vessel is moved at a hump speed in free water, and the second with resonance over solid ice behind the first.

Отличительные: расстояние между ними должно быть равно половине длины резонансных изгибно-гравитационных волн, а параметры первого судна должны быть достаточными для возбуждения гравитационных волн, высота гребней которых должна быть больше глубины подошвы изгибно-гравитационных волн.Distinctive: the distance between them should be equal to half the length of the resonant flexural-gravitational waves, and the parameters of the first vessel should be sufficient to excite gravitational waves, the height of the crests of which should be greater than the depth of the sole of the flexural-gravitational waves.

Известно (2. Павленко Г.Е. Сопротивление воды движению судов. М.: Морской транспорт, 1956, - 508 с.), что на мелководье при критической скорости судна υ_к, равной

(q - ускорение силы тяжести, Н - глубина водоема), расходящиеся и поперечные волны совмещаются, образуя одну ярко выраженную поперечную волну максимальной амплитуды и движущуюся впереди судна.It is known (2. Pavlenko G.E. Water resistance to the movement of ships. M: Sea transport, 1956, - 508 p.) That in shallow water at a critical speed of the vessel υ _к equal to

(q is the acceleration of gravity, H is the depth of the reservoir), diverging and transverse waves are combined, forming one pronounced transverse wave of maximum amplitude and moving in front of the vessel.

Также известно (3. Хейсин Д.Е. Динамика ледяного покрова. Л.: Гидрометеоиздат. 1967. - 216 с.), что на мелководье скорость резонансных ИГВ υ_p в ледяном покрове также равна

а длина этих волн равна

где D - цилиндрическая жесткость ледяной пластины, ρ_л - плотность льда, h - толщина льда.It is also known (3. Kheisin D.E. Dynamics of ice cover. L .: Gidrometeoizdat. 1967. - 216 p.) That in shallow water the speed of resonant IHV υ _p in the ice cover is also equal

and the length of these waves is

where D is the cylindrical stiffness of the ice plate, ρ _l is the density of ice, h is the thickness of the ice.

Известно и то (4. Петров И.Г. Выбор наиболее вероятных значений механических характеристик льда. Труды ААНИИ, 1976, т. 331, с. 4-41), что с повышением температуры прочностные характеристики льда снижаются.It is also known (4. Petrov IG The choice of the most probable values of the mechanical characteristics of ice. Proceedings of the AARI, 1976, v. 331, p. 4-41) that with increasing temperature, the strength characteristics of ice decrease.

Изобретение осуществляется следующим образом. Если при движении одного СВП с резонансной скоростью вдоль кромки ледяного покрова разрушения льда не происходит, т.е. его массы оказывается не достаточно для возбуждения ИГВ необходимой амплитуды, то на ледяной покров выводят второе СВП. Первое СВП перемещают по свободной воде с критической скоростью вдоль кромки льда в непосредственной близости от нее, а второе - по кромке ледяного покрова параллельным курсом также вблизи нее с резонансной скоростью. При этом расстояние между ними в направлении движения должно быть равно половине длины резонансных ИГВ λ_p/2, а параметры первого судна должны быть достаточными для возбуждения гравитационных волн, высота гребней которых должна быть больше глубины подошвы ИГВ. Поскольку в условиях мелководья эти скорости равны друг другу, то при указанном взаимном расположении судов гребень гравитационной волны будет всегда накладываться на подошву ИГВ. Поскольку его высота больше глубины подошвы, то это будет приводить к заливанию водой поверхности ледяного покрова перед вторым судном. В результате температура льда от низкой атмосферной резко поднимется до температуры воды. Очевидно, что это снизит прочностные характеристики ледяного покрова и соответственно повысит толщину разрушаемого льда, т.е. позволит достичь заявленный технический результат.The invention is as follows. If during the movement of one SVP with a resonant speed along the edge of the ice sheet, ice does not break, i.e. its mass is not enough to excite the IGW of the required amplitude, then the second SVP is brought to the ice sheet. The first SVP is moved along free water at a critical speed along the edge of the ice in the immediate vicinity of it, and the second along the edge of the ice sheet in a parallel course also near it at a resonant speed. Moreover, the distance between them in the direction of movement should be equal to half the length of the resonant IHV λ _p / 2, and the parameters of the first vessel should be sufficient to excite gravitational waves, the height of the crests of which should be greater than the depth of the foot of the IHV. Since in shallow water these speeds are equal to each other, then with the indicated mutual arrangement of the vessels, the crest of the gravitational wave will always overlap the sole of the IGW. Since its height is greater than the depth of the sole, this will lead to flooding of the surface of the ice cover in front of the second vessel. As a result, the temperature of ice from low atmospheric will rise sharply to water temperature. Obviously, this will reduce the strength characteristics of the ice cover and, accordingly, increase the thickness of the destructible ice, i.e. will achieve the claimed technical result.

Изобретение поясняется графически, где: на фиг. 1 показан вид на расположение СВП сверху; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1.The invention is illustrated graphically, where: in FIG. 1 shows a top view of the location of the SVP; in FIG. 2 is a view A in FIG. 1.

По свободной воде 3 перемещают первое СВП 1 вдоль кромки 4 ледяного покрова 5 с критической скоростью υ_к (фиг. 1), которое возбуждает гравитационные волны 6 с высотой гребня hг (фиг. 2). Вслед за ним с резонансной скоростью υ_р перемещают второе СВП 2 на расстоянии от него, равном λ_p/2 (фиг. 1), которое возбуждает ИГВ с глубиной подошвы hп (фиг. 2).In free water 3, the first SVP 1 is moved along the edge 4 of the ice sheet 5 with a critical speed υ _к (Fig. 1), which excites gravitational waves 6 with a crest height hg (Fig. 2). Following him with a resonant speed υ _p move the second SVP 2 at a distance from it equal to λ _p / 2 (Fig. 1), which excites IGV with a sole depth hп (Fig. 2).

Claims

The method of ice cover destruction in shallow water, which consists in simultaneously moving in the same direction two hovercraft along the ice edge in close proximity to each other and to the ice edge, while the first vessel is moved at a critical speed in free water, and the second - with resonance over solid ice behind the first one, characterized in that the distance between them should be equal to half the length of the resonant flexural-gravitational waves, and the parameters of the first vessel should be sufficient to excite gravitational waves, the crests of which should be greater than the depth of the base of the flexural-gravitational waves.