RU2784539C1

RU2784539C1 - Method for ice cover breaking

Info

Publication number: RU2784539C1
Application number: RU2021135258A
Authority: RU
Inventors: Виктор Михайлович Козин; Виталий Леонидович Земляк; Елена Григорьевна Бабичева
Filing date: 2021-11-30
Publication date: 2022-11-28

Abstract

FIELD: navigation.

SUBSTANCE: invention relates to navigation in ice conditions. A method for the destruction of the ice cover is proposed, which consists in excitation by an underwater multihull vessel in the ice cover of resonant bending-gravity waves. Two underwater hulls of a multihull vessel are interconnected with the possibility of changing the distance between them. During the movement of the vessel, if it becomes necessary to increase its ice-breaking capacity, the distance between the hulls is reduced to the minimum safe value.

EFFECT: invention increases the height of the excited flexural-gravity waves, i.e. their ice-breaking ability.

1 cl

Description

Изобретение относится к судоходству в ледовых условиях, 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. 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, sailing in ice conditions and destroying the ice cover by the resonance method (1. V.M. Kozin. Resonant method of breaking the ice cover. Inventions and experiments. M .: Academy of Natural History. 2007. 355 pp. ISBN 978-5-91327-017-7, see pp. 5-9).

Уровень техники известен из решения, в котором для разрушения ледяного покрова резонансным методом предлагается использовать многокорпусное судно, состоящее из двух подводных корпусов. Для повышения эффективности разрушения льда предложено соединять корпуса между собой с возможностью изменения расстояния между их носовыми и кормовыми оконечностями. Если при этом кормовые оконечности подводных корпусов раздвинуть (увеличить расстояние между ними) в горизонтальной плоскости, а носовые - сдвинуть (уменьшить расстояние между ними), то между корпусами судов в соответствии с теоремой Н.Е. Жуковского о подъемной силе крыла (или о подъемной силе тела), ориентированного под углом атаки по отношению к вектору скорости набегающего потока, возникнет область пониженного давления. Это приведет к возникновении дополнительной вертикальной нагрузки на лед. В результате интенсивность ломки льда между корпусами возрастет, так как к волновой нагрузке добавится нагрузка вследствие уменьшения сил поддержания льда (реакции упругого основания), что вызовет появление во льду дополнительных изгибных напряжений (1. RU2100248 C1).The prior art is known from a solution in which it is proposed to use a multi-hull vessel consisting of two underwater hulls to destroy the ice cover by the resonance method. To increase the efficiency of ice destruction, it is proposed to connect the hulls to each other with the possibility of changing the distance between their bow and stern ends. If at the same time the stern ends of the underwater hulls are moved apart (increase the distance between them) in the horizontal plane, and the bow ends are moved (reduce the distance between them), then between the hulls of the ships in accordance with the theorem of N.E. Zhukovsky about the lift force of a wing (or the lift force of a body) oriented at an angle of attack with respect to the oncoming flow velocity vector, an area of low pressure will arise. This will result in an additional vertical load on the ice. As a result, the intensity of ice breaking between the hulls will increase, since a load will be added to the wave load due to a decrease in the ice support forces (elastic base reaction), which will cause additional bending stresses to appear in the ice (1. RU2100248 C1).

Недостатком решения является ограниченность его ледоразрушающей способности.The disadvantage of the solution is the limitation of its ice-breaking ability.

Задачей изобретения является увеличение высоты возбуждаемых судном изгибно-гравитационных волн (ИГВ).The objective of the invention is to increase the height of the flexural gravity waves (IGW) excited by the vessel.

Технический результат заключается в увеличении толщины разрушаемого ледяного покрова.The technical result consists in increasing the thickness of the destructible ice cover.

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

Ограничительные: способ разрушения ледяного покрова резонансным методом, реализуемым многокорпусным судном, состоящим из двух подводных корпусов, которые соединяют между собой с возможностью изменения расстояния между ними.Restrictive: a method of destroying the ice cover by the resonance method, implemented by a multi-hull vessel consisting of two underwater hulls that are connected to each other with the possibility of changing the distance between them.

Отличительные: во время движения судна расстояние между корпусами уменьшают до минимально безопасного значения.Distinctive: while the vessel is moving, the distance between the hulls is reduced to the minimum safe value.

Известен феномен взаимного притягивания кораблей при их движении на малых расстояниях друг от друга (2. Присасывание кораблей (судов) // Военно-морской словарь / Под ред. В.Н. Чернавина. - Москва: Военное издательство, 1990. - С. 340. - ISBN 5-203-00174-Х.). Появление взаимного притяжения между двумя объектами (падению давления между ними), перемещающимися в несжимаемой жидкости, объясняется с помощью уравнения Бернулли. В соответствии с ним в стационарном потоке давление жидкости снижается там, где возрастает скорость, что приводит к появлению разницы давлений между наружными и внутренними бортами кораблей, которые перемещаются параллельно друг другу.The phenomenon of mutual attraction of ships when they move at short distances from each other is known (2. Suction of ships (vessels) // Naval Dictionary / Edited by V.N. Chernavin. - Moscow: Military Publishing House, 1990. - P. 340 . - ISBN 5-203-00174-X.). The appearance of mutual attraction between two objects (pressure drop between them) moving in an incompressible fluid is explained using the Bernoulli equation. In accordance with it, in a stationary flow, the fluid pressure decreases where the speed increases, which leads to the appearance of a pressure difference between the outer and inner sides of ships that move parallel to each other.

Также при проведении модельных экспериментов установлено, что при движении моделей подводных судов подошва ИГВ (где возникает область с максимально пониженным давлением) формируется в пределах их длины (3. В.М. Козин, и др. Ледоразрушающая способность изгибно-гравитационных волн от движения объектов. Владивосток: Дальнаука. 2005. 191 с. ISBN 5-8044-0508-Х).Also, when conducting model experiments, it was found that when the models of underwater vessels move, the sole of the IGW (where an area with the maximum reduced pressure arises) is formed within their length (3. V.M. Kozin, et al. Ice-breaking ability of flexural-gravity waves from the movement of objects Vladivostok: Dalnauka, 2005. 191 pp. ISBN 5-8044-0508-X).

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

Вначале под ледяным покровом начинают перемещать подводное многокорпусное судно с резонансной скоростью при параллельном относительно друга походном (эксплуатационном) расположении его корпусов относительно друг друга. Если разрушения льда при этом не происходит, то при помощи предварительно установленных на судне приводов корпуса сдвигают в горизонтальной плоскости до минимально безопасного значения. Между корпусами возникнет область пониженного давления. В результате к волновой нагрузке на ледяной покров от ИГВ добавится нагрузка от этой области, способствующей уменьшению силы поддержания льда и, как следствие этого, появлению во льду дополнительных изгибных напряжений. Это приведет к возбуждению ИГВ большей интенсивности (увеличению суммарной высоты ИГВ) т.е. к повышению эффективности разрушения ледяного покрова (увеличению толщины разрушаемого льда) - достижению заявленного технического результата.First, under the ice cover, an underwater multi-hull vessel begins to move at a resonant speed with the stowed (operational) location of its hulls parallel to each other relative to each other. If the ice does not break down, then with the help of drives previously installed on the ship, the hulls are shifted in a horizontal plane to the minimum safe value. There will be an area of low pressure between the bodies. As a result, the load from this area will be added to the wave load on the ice cover from the IGW, which contributes to a decrease in the ice support force and, as a result, the appearance of additional bending stresses in the ice. This will lead to excitation of IGWs of greater intensity (an increase in the total height of IGWs), i.e. to increase the efficiency of the destruction of the ice cover (increase the thickness of the destroyed ice) - the achievement of the claimed technical result.

Изобретение не нуждается в графическом пояснении.The invention does not need a graphic explanation.

Claims

The method of breaking the ice cover by the resonance method, implemented by a multi-hull vessel, consisting of two underwater hulls, which are interconnected with the possibility of changing the distance between them, characterized in that during the movement of the vessel, the distance between the hulls is reduced to the minimum safe value.