RU2755563C1

RU2755563C1 - Device for ice cover destruction

Info

Publication number: RU2755563C1
Application number: RU2021105788A
Authority: RU
Inventors: Виктор Михайлович Козин
Priority date: 2021-03-09
Filing date: 2021-03-09
Publication date: 2021-09-17

Abstract

FIELD: shipbuilding.

SUBSTANCE: invention relates to the field of shipbuilding, in particular to submarines that destroy the ice cover by resonant flexural-gravity waves. A device for breaking the ice cover is proposed, which is a submarine capable of moving under the ice at a resonant speed. An easily deformable shell is installed on the upper surface of the hull of the ship in its bow under the first depression of the flexural-gravity waves excited by the ship, under which a damping fluid is located. The shell is covered with a screen capable of periodically closing and exposing it with the frequency of resonant flexural-gravitational waves for a time equal to half the period of these waves.

EFFECT: increased efficiency of destruction of ice cover.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области судостроения, в частности, к подводным судам, плавающим в ледовых условиях и разрушающим ледяной покров резонансным методом (1. В.М. Козин. Резонансный метод разрушения ледяного покрова. Изобретения и эксперименты. Изд.-во: Академия Естествознания. 2007. 355 с., см. с. 5-9. ISBN 978-5-91327-017-7).The invention relates to the field of shipbuilding, in particular, to submarines floating in ice conditions and destroying the ice cover by the resonance method (1. VM Kozin. Resonant method of breaking the ice cover. Inventions and experiments. Publisher: Academy of Natural Sciences. 2007.355 pp., See pp. 5-9. ISBN 978-5-91327-017-7).

Известно устройство для разрушения ледяного покрова, представляющее собой подводное судно, способное двигаться подо льдом с резонансной скоростью. На верхней поверхности корпуса судна установлена легкодеформируемая оболочка, под которой расположена демпфирующая жидкость. Это позволяет увеличить амплитуду возбуждаемых ИГВ, т.е. повысить их ледоразрушающую способность (2. RU 2248907 принят за прототип).Known device for breaking the ice cover, which is a submarine capable of moving under the ice at a resonant speed. An easily deformable shell is installed on the upper surface of the ship's hull, under which a damping fluid is located. This makes it possible to increase the amplitude of the excited IGWs, i.e. to increase their ice breaking capacity (2. RU 2248907 is taken as a prototype).

Недостатком устройства является недостаточная амплитуда возбуждаемых им изгибно-гравитационных волн (ИГВ), т.е. его ледоразрушающая способность.The disadvantage of the device is the insufficient amplitude of the flexural-gravity waves (IGW) excited by it, i.e. its ice breaking capacity.

Сущность изобретения заключается в разработке устройства, увеличивающего амплитуду ИГВ, возбуждаемых при 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 movement of the underwater vessel.

Задачей изобретения является повышение эффективности разрушения ледяного покрова.The objective of the invention is to improve the efficiency of breaking the ice cover.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в увеличении толщины разрушаемого льда.The technical result obtained in the implementation of the invention consists in increasing the thickness of the destroyed ice.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.Essential features that characterize the invention.

Ограничительные: устройство для разрушения ледяного покрова, представляющее собой подводное судно, способное двигаться подо льдом с резонансной скоростью, при этом на верхней поверхности корпуса судна в носовой его части под первой впадиной возбуждаемых судном изгибно-гравитационных волн установлена легкодеформируемая оболочка, под которой расположена демпфирующая жидкость.Restrictive: a device for breaking the ice cover, which is a submarine capable of moving under the ice at a resonant speed, while on the upper surface of the ship's hull in its bow, under the first depression of the flexural-gravity waves excited by the ship, an easily deformable shell is installed, under which a damping liquid is located ...

Отличительные: оболочка покрыта экраном, выполненным с возможностью периодически с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн закрывать и обнажать ее на время, равное половине периода этих волн.Distinctive: the shell is covered with a screen made with the ability to periodically close and expose it at the frequency of resonant flexural-gravitational waves for a time equal to half the period of these waves.

Известно (3. Д.Е. Хейсин. Динамика ледяного покрова. - Л.: Гидрометеоиздат, 1967. - 218 с.), что периодическое приложение нагрузки к ледяному покрову с частотой резонансных ИГВ значительно увеличивает его деформации по сравнению с такой же по интенсивности нагрузкой, но приложенной стационарно. Объясняется это тем, что при таких воздействиях возникают резонансные ИГВ. Таким образом, если под ледяным покровом периодически создавать область пониженного давления с частотой резонансных ИГВ, то это приведет к возбуждению в ледяном покрове дополнительных к основным (от поступательного движения судна) резонансных ИГВ. Для их благоприятной интерференции, т.е. достижения максимального периодического возрастания высоты суммарных ИГВ, необходимо, чтобы время воздействия сил, возбуждающих дополнительные ИГВ, равнялось половине периода Т основных резонансных ИГВ, величину которого можно определить по зависимости [3]:It is known (3. D.E. Kheisin. Ice cover dynamics. - L .: Gidrometeoizdat, 1967. - 218 p.) That the periodic application of a load to the ice cover with the frequency of resonant IGW significantly increases its deformation in comparison with the same intensity load, but applied stationary. This is explained by the fact that, under such influences, resonant IGWs arise. Thus, if an area of low pressure is periodically created under the ice cover with the frequency of resonant IGWs, this will lead to the excitation of additional resonant IGWs in the ice cover to the main ones (from the ship's translational motion). For their favorable interference, i.e. to achieve the maximum periodic increase in the height of the total IGW, it is necessary that the time of action of the forces exciting additional IGW was equal to half the period T of the main resonant IGW, the value of which can be determined from the dependence [3]:

где: D - цилиндрическая жесткость ледяной пластины; ρ_л - плотность льда; h - толщина ледяного покрова; g - ускорение силы тяжести.where: D is the cylindrical stiffness of the ice plate; ρ _l - ice density; h is the thickness of the ice cover; g - acceleration of gravity.

В этом случае при перемещении льда вниз от возникших дополнительных ИГВ возбуждающие их силы также будут направлены вниз, а при перемещении льда вверх эти силы будут исчезать. Таким образом, длительность воздействия области пониженного давления на нижнюю поверхность льда в области подошвы ИГВ будет равна полупериоду резонансных ИГВ, т.е. способствовать максимальному периодическому возрастанию высоты суммарных ИГВ. В результате возникнет наиболее эффективная своеобразная дополнительная к основным ИГВ раскачка ледяного покрова.In this case, when the ice moves downward from the additional IGWs that have arisen, the forces that excite them will also be directed downward, and when the ice moves upward, these forces will disappear. Thus, the duration of the effect of the low-pressure area on the lower ice surface in the region of the IGW base will be equal to the half-period of the resonant IGW, i.e. contribute to the maximum periodic increase in the height of the total IGW. As a result, the most effective kind of additional to the main IGW buildup of the ice cover will arise.

Изобретение осуществляется следующим образом.The invention is carried out as follows.

В носовой части судна на его верхней поверхности в наиболее вероятном месте расположения первой впадины ИГВ установлена легкодеформируемая оболочка, под которой расположена демпфирующая жидкость. Если это не приведет к разрушению льда, то используется предварительно установленный на судно покрывающий оболочку экран, выполненный с возможностью периодически с частотой резонансных ИГВ закрывать и обнажать ее (например, по принципу «шкаф-купе») на время, равное половине периода этих волн. Это приведет к возбуждению дополнительных резонансных ИГВ, накладывающихся на основные ИГВ. В результате интерференции этих волн их суммарная амплитуда, соответственно, и изгибные напряжения будут периодически возрастать, что повысит эффективность разрушения ледяного покрова, т.е. позволит достичь заявленный технический результат.An easily deformable shell is installed in the bow of the vessel on its upper surface in the most probable location of the first depression of the IGW, under which a damping fluid is located. If this does not lead to the destruction of ice, then a screen covering the shell pre-installed on the ship is used, made with the ability to periodically close and expose the shell at the frequency of resonant IGWs (for example, according to the “wardrobe” principle) for a time equal to half the period of these waves. This will lead to the excitation of additional resonant IGWs superimposed on the main IGWs. As a result of the interference of these waves, their total amplitude, respectively, and bending stresses will periodically increase, which will increase the efficiency of ice cover destruction, i.e. will allow you to achieve the stated technical result.

Изобретение поясняется чертежом.The invention is illustrated by a drawing.

В носовой части 1 судна 2 установлена легкодеформируемая, например, резиновая оболочка 3, под которой расположена демпфирующая жидкость 4, например, автол. При движении судна со скоростью V_p первая впадина ИГВ 5 окажется над покрытием 3. В результате амплитуда ИГВ 5 возрастет до ИГВ 6. Если и это не приведет к разрушению льда, то используется экран 7. В результате амплитуда ИГВ 6 возрастет до ИГВ 8.In the bow 1 of the vessel 2, an easily deformable, for example, rubber shell 3 is installed, under which a damping fluid 4 is located, for example, autol. When the vessel moves at a speed V _{p, the} first depression of the IGW 5 will be above the cover 3. As a result, the amplitude of the IGW 5 will increase to the IGW 6. If this does not lead to the destruction of ice, then screen 7 is used. As a result, the amplitude of the IGW 6 will increase to the IGW 8.

Claims

A device for breaking the ice cover, which is a submarine capable of moving under the ice at a resonant speed, while on the upper surface of the ship's hull in the bow, under the first depression of the flexural-gravitational waves excited by the ship, an easily deformable shell is installed, under which a damping fluid is located, which differs the fact that the shell is covered with a screen made with the ability to periodically close and expose it with the frequency of resonant flexural-gravitational waves for a time equal to half the period of these waves.