RU2194120C2

RU2194120C2 - Method of breaking ice cover

Info

Publication number: RU2194120C2
Application number: RU2001103920A
Authority: RU
Inventors: В.М. Козин
Original assignee: Государственное учреждение Институт машиноведения и металлургии Дальневосточного отделения РАН
Priority date: 2001-02-13
Filing date: 2001-02-13
Publication date: 2002-12-10

Abstract

FIELD: navigation under ice conditions. SUBSTANCE: submarine ship runs under ice at resonance speed exciting flexural gravitational waves; negative buoyancy is imparted to ship running at this speed and fairwater diving planes and aft planes are put to positive angles of attack for holding ship at preset depth. Negative buoyancy is imparted through reception of excessive ballast in main ballast tanks, regulating tanks, emergency tanks and compensating tanks. Buoyancy force is brought to zero by turning the planes and by ballast; as a result, resistance of water to ship's motion increases, thus increasing height of waves and enhancing efficiency of ice breaking. EFFECT: enhanced efficiency.

Description

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, плавающим в ледовых условиях и разрушающим ледяной покров резонансным способом при всплытии в сплошном льду. The invention relates to the field of shipbuilding, in particular to submarines sailing in ice conditions and destroying the ice cover in a resonant way when surfacing in solid ice.

Уровень техники известен из способа разрушения ледяного покрова резонансными изгибно-гравитационными волнами (ИГВ) определенной высоты, возбуждаемыми подводным судном (1. 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). The prior art is known from the method of ice cover destruction by resonant flexural-gravitational waves (IGW) of a certain height excited by an underwater vessel (1. V.M. Kozin, A.V. Onishchuk. Model studies of wave formation in a continuous ice cover from the movement of an underwater vessel. - PMTF, Novosibirsk, VO "Nauka", 1994, 2, 78-81).

Известный способ осуществляется следующим образом. Судно всплывает на безопасную глубину и движется подо льдом с резонансной скоростью V_p, т.е. со скоростью, при которой высота возбуждаемых ИГВ максимальна.The known method is as follows. The vessel floats to a safe depth and moves under the ice with a resonant speed V _p , i.e. at the speed at which the height of the excited IGV is maximum.

Недостатком способа является ограниченность высоты ИГВ, т.е. их ледоразрушающей способности, которая при резонансной скорости судна определяется заглублением и воздоизмещением последнего [1]. The disadvantage of this method is the limited height of the IHV, i.e. their ice-breaking ability, which at the resonant speed of the vessel is determined by the depth and displacement of the latter [1].

Задачей заявляемого изобретения является повышение эффективности разрушения ледяного покрова. The task of the invention is to increase the effectiveness of the destruction of the ice cover.

Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в увеличении высоты ИГВ при не меняющихся резонансной скорости и величины заглубления судна. The technical result achieved in the process of solving the problem is to increase the height of the IHV at a constant resonant speed and depth of the ship.

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

Ограничительные: ледяной покров разрушается подводным судном путем возбуждения во льду ИГВ при движении судна подо льдом с резонансной скоростью. Restrictive: the ice cover is destroyed by an underwater vessel by excitation of IGW in ice when the vessel moves under ice at a resonant speed.

Отличительные: во время движения судна ему придают отрицательную плавучесть и перекладывают рубочные и кормовые горизонтальные рули на положительные углы атаки для удержания судна на заданной глубине. Distinctive: while the vessel is moving, it is given negative buoyancy and the horizontal and stern horizontal rudders are shifted to positive angles of attack to keep the vessel at a given depth.

Известно (2. А.А. Костюков. Сопротивление воды движению судов. Л.: Судостроение, 1966. - 448 с. ), что с ростом угла атаки сопротивление крыла (горизонтального руля) возрастает. Поэтому, если для удержания подводного судна на заданной глубине приходится перекладывать горизонтальные рули на положительные или отрицательные углы атаки α, то это приведет к увеличению сопротивления как рулей, так и судна в целом. При движении подводного судна вблизи поверхности воды увеличение сопротивления произойдет в основном за счет волновой составляющей, т.к. при увеличении углов атаки в местах расположения рулей будут возникать области с возрастающим повышенным давлением, которые, в свою очередь, являясь причиной волнообразования [2], будут способствовать увеличению высоты возбуждаемых волн. Одновременно с перекладкой рулей на углы атаки α на них начнет действовать соответствующая подъемная сила [2], которая приведет к вертикальному перемещению судна, т.е. к изменению заданной глубины его погружения. Для компенсации этой силы может быть использована сила плавучести, зависящая от количества принятого балласта на судно. Таким образом, изменяя силу плавучести судна и удерживая его на заданной глубине посредством перекладки горизонтальных рулей на углы атаки, можно добиться увеличения высоты ИГВ и повышения эффективности разрушения ледяного покрова. It is known (2. AA Kostyukov. Water resistance to the movement of ships. L .: Sudostroenie, 1966. - 448 pp.) That with increasing angle of attack, the resistance of the wing (horizontal rudder) increases. Therefore, if to keep the submarine at a given depth, you have to shift the horizontal rudders to positive or negative angles of attack α, then this will lead to an increase in the resistance of both the rudders and the ship as a whole. When a submarine moves near the surface of the water, an increase in resistance will occur mainly due to the wave component, because with an increase in the angle of attack in the locations of the rudders, areas with increasing increased pressure will arise, which, in turn, causing wave formation [2], will increase the height of the excited waves. At the same time as the rudders are shifted to the angles of attack α, the corresponding lifting force [2] will begin to act on them, which will lead to vertical movement of the vessel, i.e. to a change in the set depth of his dive. To compensate for this force, a buoyancy force can be used, depending on the amount of ballast received on the vessel. Thus, by changing the buoyancy of the vessel and holding it at a given depth by shifting the horizontal rudders to the angles of attack, it is possible to increase the height of the IHV and increase the efficiency of ice cover destruction.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Под ледяным покровом на заданной глубине начинают перемещать подводное судно с резонансной скоростью. Если высота этих волн окажется недостаточной для разрушения ледяного покрова, то судну придают отрицательную плавучесть путем приема на судно избыточного балласта, например в цистерны главного балласта, в уравнительные цистерны, цистерны быстрого погружения, в цистерны замещения и т.п. Одновременно с этим рубочные и кормовые горизонтальные рули судна поворачивают на положительные углы атаки (в этом случае их подъемная сила будет направлена вверх) до значений, когда сила плавучести судна (архимедова сила) станет равной нулю. После этого судно продолжают перемещать подо льдом с резонансной скоростью и на заданной глубине. Сопротивление воды его движению возрастет, что увеличит высоту возбуждаемых ИГВ и соответственно повысит эффективность разрушения ледяного покрова. Under the ice cover at a given depth, a submarine begins to move at a resonant speed. If the height of these waves is insufficient to destroy the ice cover, the vessel is given negative buoyancy by receiving excess ballast on the vessel, for example, into main ballast tanks, surge tanks, quick-dip tanks, substitution tanks, etc. At the same time, the cutting and stern horizontal rudders of the vessel are turned to positive angles of attack (in this case, their lifting force will be directed upwards) to the values when the buoyancy force of the vessel (Archimedean force) becomes zero. After that, the vessel continues to move under the ice at a resonant speed and at a given depth. The resistance of water to its movement will increase, which will increase the height of the excited IGW and, accordingly, increase the efficiency of ice cover destruction.

Claims

The method of destruction of the ice cover by an underwater vessel, which consists in the excitation of flexural-gravitational waves in ice when the vessel moves under ice at a resonant speed, characterized in that while the vessel is moving it is given negative buoyancy and horizontal and stern rudders are shifted to positive angles of attack to hold vessel at a given depth.