RU2775085C1

RU2775085C1 - Method for breaking the ice cover

Info

Publication number: RU2775085C1
Application number: RU2022108516A
Authority: RU
Inventors: Виктор Михайлович Козин
Filing date: 2022-03-31
Publication date: 2022-06-28

Abstract

FIELD: navigation.

SUBSTANCE: invention relates to navigation in ice conditions, in particular to submarines that destroy the ice cover with resonant flexural gravity waves. A method is proposed for destroying the ice cover by an underwater vessel by excitation of resonant bending-gravity waves in the ice, in which a body with positive buoyancy is placed under the first wave crest behind the stern of the vessel and towed at the speed of the vessel. In the process of towing the body, it is given a poorly streamlined shape, which leads to an increase in the amplitude of the excited flexural-gravity waves.

EFFECT: increasing the efficiency of the process of destruction of the ice cover.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к судоходству в ледовых условиях, в частности, к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансным методом, т.е. путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн (ИГВ) (В.М. Козин. Резонансный метод разрушения ледяного покрова. Изобретения и эксперименты. М.: Академия Естествознания. 2007. 355 с.ISBN 978-5-91327-017-7, см. с.5-9).The invention relates to navigation in ice conditions, in particular, to submarines that destroy the ice cover by the resonance method, i.e. by excitation of resonant bending-gravity waves (IGW) in ice (V.M. Kozin. Resonance method of ice cover destruction. Inventions and experiments. M.: Academy of Natural Sciences. 2007. 355 p. ISBN 978-5-91327-017-7 , see p.5-9).

Известно техническое решение (патент RU 2149795 - принят за прототип), в котором предложен способ разрушения ледяного покрова подводным судном путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн (ИГВ), т.е. резонансным методом. При его осуществлении одновременно с движением судна под первым гребнем волны, возникающей за кормой судна, размещают и буксируют со скоростью судна тело с положительной плавучестью.A technical solution is known (patent RU 2149795 - taken as a prototype), which proposes a method for destroying the ice cover by an underwater vessel by excitation of resonant flexural-gravity waves (IGW) in ice, i.e. resonance method. In its implementation, simultaneously with the movement of the vessel under the first crest of the wave arising behind the stern of the vessel, a body with positive buoyancy is placed and towed at the speed of the vessel.

Недостатком способа является ограниченная возможность увеличения амплитуды ИГВ, т.е. его ледоразрушающей способности.The disadvantage of this method is the limited possibility of increasing the amplitude of the IGW, ie. its ice-breaking ability.

Задача изобретения заключается в разработке способа увеличения амплитуды возбуждаемых ИГВ.The objective of the invention is to develop a method for increasing the amplitude of the excited IGV.

Технический результат заключается в увеличении амплитуды возбуждаемых ИГВ, что приводит к увеличению толщины разрушаемого ледяного покрова.The technical result consists in increasing the amplitude of the excited IGW, which leads to an increase in the thickness of the destroyed ice cover.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.Essential features characterizing the invention.

Ограничительные: способ разрушения ледяного покрова подводным судном путем возбуждения во льду резонансных ИГВ, при этом под первым за кормой судна гребнем волны размещают и буксируют со скоростью судна тело с положительной плавучестью.Restrictive: a method of destroying the ice cover by an underwater vessel by excitation of resonant IGWs in the ice, while under the first wave crest behind the stern of the vessel, a body with positive buoyancy is placed and towed at the speed of the vessel.

Отличительные: в процессе буксировки тела ему придают плохо обтекаемую форму.Distinctive: in the process of towing the body, it is given a badly streamlined shape.

Способ осуществляется следующим образом.The method is carried out as follows.

Под ледяным покровом на заданном заглублении начинают перемещать подводное судно с резонансной скоростью. Если амплитуда возбуждаемых при этом ИГВ окажется недостаточной для разрушения ледяного покрова, то в процессе движения судна под ледяным покровом размещают и буксируют тело с положительной плавучестью (например, эластичную емкость, заполненную воздухом). При помощи буксира его располагают под первым за кормой судна гребнем (вершиной) волны. Сила выталкивания воды (архимедова сила), действующая на тело, будет увеличивать высоту гребня, т.е. амплитуду ИГВ, за кормой судна. В зависимости от толщины льда объем тела увеличивают путем подкачки в него сжатого воздуха до тех пор, пока высота гребня не достигнет максимального значения. Если и в этом случае амплитуда возбуждаемых ИГВ окажется недостаточной для разрушения ледяного покрова, то телу придают плохообтекаемую форму с помощью, например, размещения за телом шайбы, имеющей куполообразную форму (это целесообразно потому, что, как известно, куполообразные поверхности, ориентированные своей вогнутостью навстречу набегающему потоку, например, в виде поверхности парашюта, обладают большим лобовым сопротивлением, что позволяет их использовать в виде эффективных тормозящих устройств, т.к. перед такими поверхностями образуется область высокого давления). В результате буксировочное сопротивление тела возрастет, что увеличит амплитуду ИГВ, т.к. подо льдом в этом месте, кроме архимедовой силы, возникнет дополнительная сила давления. Ледоразрушающая способность ИГВ возрастет, что позволит достичь заявленный технический результат.Under the ice cover at a given depth, the submarine begins to move at a resonant speed. If the amplitude of the IGWs excited in this case is insufficient to destroy the ice cover, then during the movement of the vessel, a body with positive buoyancy (for example, an elastic container filled with air) is placed and towed under the ice cover. With the help of a tug, it is placed under the first crest (top) of the wave behind the stern of the vessel. The water expulsion force (Archimedean force) acting on the body will increase the height of the ridge, i.e. IGW amplitude, behind the ship's stern. Depending on the thickness of the ice, the volume of the body is increased by pumping compressed air into it until the height of the ridge reaches its maximum value. If, in this case, the amplitude of the excited IGWs is insufficient to destroy the ice cover, then the body is given a bluff shape by, for example, placing a dome-shaped washer behind the body (this is advisable because, as is known, dome-shaped surfaces oriented with their concavity towards flow, for example, in the form of a parachute surface, have a high frontal resistance, which allows them to be used as effective braking devices, since a high pressure area is formed in front of such surfaces). As a result, the towing resistance of the body will increase, which will increase the IGW amplitude, since under the ice in this place, in addition to the Archimedean force, there will be an additional pressure force. The ice-breaking ability of the IGV will increase, which will allow to achieve the stated technical result.

Изобретение поясняется графически.The invention is illustrated graphically.

Под ледяным покровом 1 на заданном заглублении H начинают перемещать подводное судно 2 с резонансной скоростью v_р. Если амплитуда возбуждаемых при этом ИГВ 3 окажется недостаточной для разрушения льда, то в процессе движения судна под ледяным покровом размещают и буксируют тело с положительной плавучестью 4 (эластичную емкость, заполненную воздухом). При помощи буксирного троса 5 тело 4 располагают под первым за кормой судна гребнем (вершиной) волны. Для этого при помощи эхолотов 6, размещенных по длине судна, определяют профиль волны и необходимую длину буксира 5. Сила выталкивания F, действующая на тело 4, будет увеличивать высоту гребня, т.е. амплитуду ИГВ, за кормой судна. В зависимости от толщины льда объем тела 4 увеличивают путем подкачки в него сжатого воздуха через шланг, закрепленный на буксире 5 (на фиг. не показан) до тех пор, пока амплитуда ИГВ 3 не достигнет предельного значения. Если и после этого амплитуда возбуждаемых ИГВ окажется недостаточной для разрушения ледяного покрова, то телу придают плохообтекаемую форму с помощью размещения за телом шайбы 8. В результате амплитуда ИГВ 3 возрастет до ИГВ 7.Under the ice cover 1 at a given depth H begin to move the underwater vessel 2 with a resonant speed v _p . If the amplitude of the IGW 3 excited in this case is insufficient to destroy the ice, then during the movement of the vessel under the ice cover, a body with positive buoyancy 4 (an elastic container filled with air) is placed and towed. With the help of a towing cable 5, the body 4 is placed under the first crest (top) of the wave behind the stern of the vessel. To do this, with the help of echo sounders 6 placed along the length of the vessel, the wave profile and the required length of the tug 5 are determined. IGW amplitude, behind the stern of the ship. Depending on the thickness of the ice, the volume of the body 4 is increased by pumping compressed air into it through a hose attached to the tug 5 (not shown in Fig.) until the amplitude of the IGW 3 reaches the limit value. If after that the amplitude of the excited IGWs is insufficient to destroy the ice cover, then the body is given a bluff shape by placing a washer 8 behind the body. As a result, the amplitude of the IGWs 3 will increase to the IGWs 7.

Claims

A method for destroying the ice cover by an underwater vessel by excitation of resonant flexural-gravitational waves in the ice, wherein under the first wave crest behind the stern of the vessel, a body with positive buoyancy is placed and towed at the speed of the vessel, characterized in that in the process of towing the body it is given a poorly streamlined shape.