RU2793005C1

RU2793005C1 - Method of breaking the ice cover

Info

Publication number: RU2793005C1
Application number: RU2022133371A
Authority: RU
Inventors: Виктор Михайлович Козин
Filing date: 2022-12-20
Publication date: 2023-03-28

Abstract

FIELD: navigation in ice conditions.

SUBSTANCE: invention relates to submarines that destroy the ice cover with resonant flexural gravity waves. A method of ice destruction is proposed, in the implementation of which a body with positive buoyancy is placed under the first crest of the vessel behind the stern and towed at the speed of the vessel. In the process of towing, the body is given a zigzag movement in a horizontal plane.

EFFECT: increasing the thickness of the destructible 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) (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 that destroy the ice cover by the resonance method, i.e. by excitation of resonant bending-gravity waves (IGW) in ice (1. 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 (2. В.М. Козин, В.Л. Земляк. Физические основы разрушения ледяного покрова резонансным методом. Комсомольск-на-Амуре: АмГПГУ, ПГУ им. Шолом-Алейхема: 2013, 257 с. ISBN 978-5-85094-519-0 (см. с. 48), что при зигзагообразном движении судна на воздушной подушке по ледяному покрову (при воздействии на лед нагрузки, приложенной ко льду сверху) интенсивность его разрушения возбуждаемыми ИГВ возрастает. Очевидно, что к аналогичному результату приведет и воздействие на лед ИГВ, возбуждаемых от движения нагрузки, приложенной снизу (от ИГВ, возбуждаемых при движении подо льдом тела с положительной плавучестью).It is known (2. V.M. Kozin, V.L. Zemlyak. Physical foundations of the destruction of the ice cover by the resonance method. Komsomolsk-on-Amur: AMSGU, Sholom Aleichem PSU: 2013, 257 pp. ISBN 978-5-85094 -519-0 (see p. 48) that when the hovercraft moves in a zigzag manner over the ice cover (when the ice is subjected to a load applied to the ice from above), the intensity of its destruction by excited IGWs increases. impact on the ice of IGVs excited by the movement of a load applied from below (from IGVs excited when a body with positive buoyancy moves under the ice).

Также известно техническое решение (3. RU 2149795 - принято за прототип), в котором предложен способ разрушения ледяного покрова подводным судном путем возбуждения во льду резонансных 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 also known (3. RU 2149795 - adopted as a prototype), which proposes a method for destroying the ice cover by an underwater vessel by excitation of resonant IGWs in the ice, i.e. resonance method. When it is carried out, 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 решения является ограниченная возможность увеличения амплитуды ИГВ, т.е. его ледоразрушающей способности.The disadvantage of the solution is the limited possibility of increasing the IGW amplitude, i.e. 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 увеличит толщину разрушаемого льда.The technical result is to increase the amplitude of the excited IGV, which will increase the thickness of the destroyed ice.

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 vessel's stern, a body with positive buoyancy is placed and towed at the vessel's speed,

Отличительные: в процессе буксировки телу в горизонтальной плоскости сообщают зигзагообразное движение.Distinctive: in the process of towing, a zigzag movement is imparted to the body in a horizontal plane.

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 оказывается 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 волны, высота которого максимальна по сравнению с другими гребнями (4. В.М. Козин и др. Экспериментально-теоретические исследования зависимости параметров распространяющихся в плавающей пластине изгибно-гравитационных волн от условий их возбуждения. Новосибирск: Изд-во СО РАН. 2016, 222 с. ISBN 978-5-7962-1504-9). 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 предельного значения. Если этого окажется не достаточно для разрушения льда, то в процессе буксировки телу, например, при помощи рулевого устройства (на рис. не показан) сообщают боковые смещения, т.е. перемещения в горизонтальной плоскости, что обеспечит ему зигзагообразное движение, например, в виде синусоидальной траектории (на фиг. не показано). Это вызовет дополнительное увеличение амплитуды возбуждаемых ИГВ, т.е. их ледоразрушающей способности [2], и 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 under the ice cover, a body with positive buoyancy is placed and towed (for example, an elastic container filled with air). With the help of a tug, it is placed under the first wave crest behind the stern of the vessel, the height of which is maximum compared to other crests (4. V.M. Kozin et al. Experimental and theoretical studies of the dependence of the parameters of flexural-gravity waves propagating in a floating plate on the conditions of their excitation Novosibirsk: Izd. SO RAN, 2016, 222 pp. ISBN 978-5-7962-1504-9). The water pushing force (Archimedean force) acting on the body will increase the height of the ridge, i.e. the amplitude of the IGW, behind the stern of the vessel. 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 the limit value. If this is not enough to destroy the ice, then in the process of towing the body, for example, using a steering device (not shown in the figure), lateral displacements are reported, i.e. movement in the horizontal plane, which will provide him with a zigzag movement, for example, in the form of a sinusoidal path (not shown in Fig.). This will cause an additional increase in the amplitude of excited IGWs, i.e. their ice-breaking ability [2], and will allow to achieve the claimed technical result.

Изобретение поясняется графически.The invention is illustrated graphically.

Под ледяным покровом 1 на заданном заглублении H начинает движение подводное судно 2 с резонансной скоростью v_p. 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 буксира 5 тело 4 располагают под первым за кормой судна гребнем волны. Для этого при помощи эхолотов 6, размещенных по длине судна, определяют профиль волны и соответствующую 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). Если и этого окажется не достаточно для разрушения льда, то в процессе буксировки телу 4, например, при помощи рулевого устройства (на фиг. не показан) сообщают зигзагообразное движение (на фиг. не показано). В результате амплитуда ИГВ 3 возрастет до амплитуды ИГВ 7. Under the ice cover 1 at a given depth H starts moving 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 tugboat 5, the body 4 is placed under the first crest of the wave astern 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 corresponding 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 the figure). If this is not enough to destroy the ice, then in the process of towing body 4, for example, using a steering device (not shown in the figure), a zigzag movement is reported (not shown in the figure). As a result, the amplitude of IGW 3 will increase to the amplitude of IGW 7.

Claims

A method for destroying the ice cover by an underwater vessel by excitation of resonant flexural-gravity 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 in a horizontal plane is imparted a zigzag movement .