RU2719739C1

RU2719739C1 - Method of ice cover destruction

Info

Publication number: RU2719739C1
Application number: RU2019128116A
Authority: RU
Inventors: Виктор Михайлович Козин; Виталий Леонидович Земляк; Михаил Васильевич Канделя; Сергей Владимирович Радионов
Priority date: 2019-09-06
Filing date: 2019-09-06
Publication date: 2020-04-22

Abstract

FIELD: icebreaking works.SUBSTANCE: method is proposed for destruction of ice cover by submarine by excitation of flexural-gravity waves in ice under its motion under ice at resonant speed, consisting in the fact that at destruction of ice two ships are simultaneously used, which are moving with wake system at minimum safe from each other distance and on the same deepening, note here that rear ship speed is first reduced and then increased to resonant at the moment of location above it of bottom of flexural-gravity waves excited by front ship, after that its deepening is increased by value equal to diameter of front ship hull.EFFECT: invention is aimed at improvement of efficiency of ice destruction.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 при всплытии в сплошном льду, т.е. путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн (ИГВ) (1. В.М. Козин Резонансный метод разрушения ледяного покрова. Изобретения и эксперименты. - М. - Изд-во «Академия Естествознания». 2007. - 355 с.).The invention relates to the field of shipbuilding, in particular to submarines sailing in ice conditions and destroying the ice cover by the resonance method when surfacing in solid ice, i.e. by excitation in ice of resonant bending-gravitational waves (IGW) (1. V.M. Kozin Resonance method of ice cover destruction. Inventions and experiments. - M. - Academy of Natural Sciences Publishing House. 2007. - 355 p.).

Уровень техники известен из способа разрушения ледяного покрова резонансными ИГВ определенной высоты, возбуждаемыми подводным судном (2. В.М. Козин, А.В. Онищук Модельные исследования волнообразования в сплошном ледяном покрове от движения подводного судна. - ПМТФ, Новосибирск. - Изд-во ВО «Наука». 1994. - №2. с. 78-91).The prior art is known from the method of ice cover destruction by resonant IGWs of a certain height excited by an underwater vessel (2. V.M. Kozin, A.V. Onishchuk Model studies of wave formation in continuous ice cover from the movement of an underwater vessel. - ПМТФ, Novosibirsk. - Publ. in VO "Science". 1994. - No. 2. P. 78-91).

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 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 ледоразрущающей способности, которая при резонансной скорости судна определяется заглублением и водоизмещением последнего [2].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 [2].

Также известно (3. Экспериментально-теоретические исследования зависимости параметров распространяющихся в плавающей пластине изгибно-гравитационных волн от условий их возбуждения. - В.М.Козин [и др.]; под общей редакцией В.М. Козина; ПТУ им. Шолом-Алейхема, АмГПГУ, ИМиМ ДВО РАН, Новосибирск. - Изд-во СО РАН. 2016. - 222 с.), что увеличить высоту ИГВ можно за счет создания благоприятной интерференции ИГВ, возбуждаемых двумя движущимися нагрузками.It is also known (3. Experimental and theoretical studies of the dependence of the parameters of flexural-gravitational waves propagating in a floating plate on the conditions of their excitation. - V.M. Kozin [et al.]; Edited by V.M. Kozin; PTU named after Sholom- Aleichem, AmGPGU, IMiM FEB RAS, Novosibirsk. - Publishing House of the SB RAS. 2016. - 222 p.), That it is possible to increase the height of the IHV by creating favorable interference of the IHV excited by two moving loads.

Недостатком этого решения является невозможность использования для дополнительного увеличения высоты ИГВ вязкостного сопротивления (энергии попутного потока) судов.The disadvantage of this solution is the inability to use the vessels for viscosity increase (energy of the associated flow) for an additional increase in the height of the IGW.

Задачей заявляемого изобретения является увеличение высоты ИГВ.The task of the invention is to increase the height of the IHV.

Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в повышении эффективности разрушения ледяного покрова.The technical result achieved in the process of solving the problem is to increase the efficiency of the destruction of the ice cover.

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

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

Отличительные: при разрушении льда используют одновременно два судна, движущихся кильватерным строем на минимально безопасном расстоянии друг от друга и на одинаковом заглублении, при этом скорость заднего судна вначале уменьшают, а затем увеличивают до резонансной в момент расположения над ним подошвы изгибно-гравитационных волн, возбуждаемых передним судном, после этого его заглубление увеличивают на величину равную диаметру корпуса переднего судна.Distinctive: when ice is destroyed, two vessels are used simultaneously, moving in a wake formation at a minimum safe distance from each other and at the same depth, while the speed of the back vessel is first reduced, and then increased to resonant at the moment the sole of the bend-gravitational waves excited above it front vessel, after that its depth is increased by an amount equal to the diameter of the hull of the front vessel.

Также известно (4. Г.Е.Павленко. Сопротивление воды движению судов. - М.: Морской транспорт, 1956. - 507 с.), что при движении судна за ним вследствие вязкости воды возникает попутный поток, т.е. струя поступательно движущейся за судном воды, а на смоченной поверхности судна - пограничный слой, т.е. слой жидкости, вовлекаемой в движение за счет сил трения. Эти силы возникают также благодаря вязкости воды (5. Г. Шлихтинг. Теория пограничного слоя. - М.: Наука, 1969. - 742 с.).It is also known (4. G.E. Pavlenko. Water resistance to the movement of ships. - M .: Sea transport, 1956. - 507 pp.) That when the vessel moves behind it due to the viscosity of the water there is a by-pass flow, i.e. a jet of water moving forward behind the vessel, and on the wetted surface of the vessel - a boundary layer, i.e. layer of fluid involved in motion due to friction. These forces also arise due to the viscosity of water (5. G. Schlichting. Theory of the boundary layer. - M .: Nauka, 1969. - 742 p.).

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

Под ледяным покровом на минимально безопасном друг от друга расстоянии и одинаковом заглублении начинают перемещать кильватерным строем два подводных судна с резонансной скоростью [1]. Если при возникновении благоприятной интерференции ИГВ, возбуждаемых судами [3], разрушения льда не произойдет, то скорость заднего судна вначале уменьшают, а затем увеличивают до резонансной в момент расположения над ним подошвы ИГВ, возбуждаемых передним судном (этот момент определяют при помощи судового эхолота). После этого заглубление (глубину погружения) заднего судна увеличивают на величину равную диаметру корпуса переднего судна. В результате наложения поля скоростей пограничного слоя заднего судна на поле скоростей попутного потока переднего и указанному заглублению заднего судна возникает максимально несимметричное его обтекание. Средняя скорость потока воды над верхней поверхностью заднего судна станет больше, чем над ее нижней поверхностью, где отсутствует влияние попутного потока от переднего судна. Это, в соответствии с законом сохранения энергии (законом Бернулли), приведет к возникновению над верхней поверхностью заднего судна области пониженного давления. В результате глубина впадины (подошвы ИГВ) возрастет, что увеличит высоту возбуждаемых ИГВ и, соответственно, их ледоразрушающую способность.Under the ice cover at a minimum safe distance from each other and with the same depth, two submarines with a resonant speed begin to move by the wake formation [1]. If there is no ice destruction upon favorable interference of the IGW excited by the vessels [3], then the speed of the back vessel is first reduced, and then increased to resonance at the moment the IGV sole excited by the front vessel is located above it (this moment is determined using the ship’s echo sounder) . After this, the depth (depth of immersion) of the rear vessel is increased by an amount equal to the diameter of the hull of the front vessel. As a result of the superposition of the velocity field of the boundary layer of the rear vessel on the velocity field of the associated forward flow and the indicated depth of the rear vessel, its maximum asymmetric flow occurs. The average flow rate of water above the upper surface of the rear vessel will become greater than above its lower surface, where there is no influence of the associated flow from the front vessel. This, in accordance with the law of conservation of energy (Bernoulli's law), will lead to the formation of an area of reduced pressure above the upper surface of the rear vessel. As a result, the depth of the depression (the base of the IHV) will increase, which will increase the height of the excited IHV and, accordingly, their ice-breaking ability.

Схема реализации изобретения поясняется чертежом.The implementation scheme of the invention is illustrated in the drawing.

Под ледяным покровом 1 на безопасном заглублении Н начинают перемещать с резонансной скоростью V_p переднее судно 2 и заднее судно 3. Если при возникновении благоприятной интерференции ИГВ 4 от движения судов разрушения ледяного покрова 1 не произойдет, то судну 3 увеличивают заглубление на FH=D (где D - диаметр судна 2). Возникающие пограничные течения 5 в пределах границ пограничных слоев 6 увеличивают за счет скорости попутного потока 7 переднего судна среднюю скорость потока над верхней поверхностью заднего судна. Давление в этой области Р₁ понизится по сравнению с Р₂, где отсутствует влияние попутного потока от переднего судна, что увеличит прогибы льда 8. В результате суммарная высота ИГВ 9 возрастет, что позволит достичь заявленный технический результат.Under the ice cover 1 at a safe depth H, the front vessel 2 and the rear vessel 3 begin to move with resonant speed V _p . If, upon favorable interference from the movement of ice water 4 from the movement of the vessels, the ice cover 1 does not break, then vessel 3 is increased by deepening by FH = D ( where D is the diameter of the vessel 2). The resulting boundary currents 5 within the boundaries of the boundary layers 6 increase, due to the speed of the associated stream 7 of the front vessel, the average flow rate above the upper surface of the rear vessel. The pressure in this region P ₁ will decrease compared to P ₂ , where there is no influence of the flow from the front vessel, which will increase the deflection of ice 8. As a result, the total height of the IHV 9 will increase, which will allow to achieve the claimed technical result.

Claims

The method of destruction of the ice cover by an underwater vessel by excitation of flexural-gravitational waves in ice when it moves under ice at a resonant speed, characterized in that when the ice is destroyed, two vessels are used simultaneously, moving in a wake formation at a minimum distance from each other and at the same depth, the speed of the rear vessel is first reduced, and then increased to resonance at the moment the sole of the bend-gravity waves excited by the front vessel is located above it, after which its penetration is increased by an amount equal to the diameter of the front of the hull.