способ разрушения ледяного покрова

Формула изобретения

Способ разрушения ледяного покрова подводным судном посредством создания области пониженного давления под ледяным покровом, отличающийся тем, что область пониженного давления создают в пространстве между льдом и судном, образованном жесткой складывающейся оболочкой, нижнюю кромку которой закрепляют на верхней поверхности судна, а верхнюю закрепляют к нижней поверхности ледяного покрова при помощи элементов плавучести, при этом оболочку предварительно разделяют мембраной на нижнюю и верхнюю части и снабжают мембрану устройством, с помощью которого ее можно превратить из водонепроницаемой в водопроницаемую, например жалюзи.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области судостроения, в частности, к подводным судам, плавающим в ледовых условиях и разрушающим ледяной покров путем гидродинамического на него воздействия при их всплытии в сплошном льду.

Уровень техники известен из решения, предназначенного для разрушения ледяного покрова подводным судном (1. RU 2170687 С1, 15.03.2000), в котором предлагается разрушать ледяной покров подводным судном путем возбуждения изгибно-гравитационных волн (ИГВ) при его движении с резонансной скоростью и одновременным созданием под ледяным покровом в месте расположения подошвы ИГВ области пониженного давления.

Недостатком решения является невозможность его использования для разрушения льда на ограниченных в разводьях по площади участках тонкого ледяного покрова, так как для возбуждения ИГВ максимальной амплитуды требуется определенные время и протяженность ледяного покрова.

Сущность изобретения заключается в разработке способа деформирования покрова при его ограниченных площадях, т.е. разводьях.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении эффективности разрушения относительно тонкого ледяного покрова, формирующегося в разводьях, т.е. на ограниченных по площади участках льда, возникающих в более толстом паковом льду при его подвижках.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные: способ разрушения ледяного покрова, подводным судном посредством создания области пониженного давления под ледяным покровом.

Отличительные: область пониженного давления создают в пространстве между льдом и судном, образованном жесткой водонепроницаемой оболочкой, нижнюю кромку которой закрепляют на верхней поверхности судна, а верхнюю прижимают к нижней поверхности ледяного покрова.

Из работы (2. Козин В.М., Онищук А.В. Модельные исследования волнообразования в сплошном ледяном покрове от движения подводного судна - ПМТФ, Новосибирск, изд-во "Наука", 1994, № 2, с.78-91) известно, что для возбуждения подводным судном резонансных ИГВ, способных разрушить ледяной покров, требуется движение судна с резонансной скоростью в течение определенного времени, достаточного для достижения максимальной амплитуды ИГВ. Очевидно, что для выполнения этого условия необходимы соответствующие размеры акватории. В арктических условиях многолетний паковый лед, толщина которого достигает более 5 м, невозможно разрушить даже самыми крупными подводными судами путем возбуждения резонансных ИГВ. Поэтому известный способ [1] может быть реализован в разводьях достаточной протяженности и покрытых льдом гораздо меньшей толщины (разводья возникают в паковых льдах в результате ветро-волновых воздействий, волн цунами, приливно-отливных течений и пр.). Как правило, протяженность этих разводий велика, а время их существования ограничено из-за подвижек льда, что при их возникновении в течение года не позволяет нарасти ледовым перемычкам до большой толщины. Поэтому при соответствующей ледовой разведке решение [1] становится работоспособным.

Также известно, что в условиях Арктики и Антарктики, как и в условиях берегового шельфа, из-за тех же ветро-волновых нагрузок происходят подвижки и разворот массивных участков ледяных полей. В результате этого между ними возникают пространства воды, чистые ото льда, где намерзает ледяной покров тонкий по отношению к паковому льду. Такие участки, как правило, ограничены по размерам в плане, что не позволяет эффективно использовать известный способ для разрушения льда, так как на ограниченных площадях развить ИГВ максимальной амплитуды невозможно.

Для достижения заявленного технического результата и предлагается способ, который поясняется чертежами, где на фиг.1 показано движение судна с резонансной скоростью V_p и уложенным по-походному, т.е. внутрь его корпуса устройством, с помощью которого можно осуществить заявляемый способ; на фиг.2 показана схема реализации способа.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Под ледяным покровом 1 в его разводье 2 на безопасном заглублении H₁ начинают перемещать подводное судно 3 с резонансной скоростью V_р. Если амплитуда возбуждаемых при этом резонансных ИГВ 4 окажется недостаточной для разрушения льда 1 (см.фиг.1), то судно возвращают к центру разводья 2 (его предварительно определяют с помощью судовых эхолотов) и останавливают (фиг.2). Затем судно приближают к нижней поверхности ледяного покрова 2 на минимально безопасное расстояние Н₂<Н ₁ (см.фиг.1, 2). После этого под ледяным покровом 2 создают замкнутое пространство 5 при помощи, например, устройства, выполненного в виде складывающейся оболочки 6 (при движении судна оболочку укладывают по-походному в контейнере 10 в положение 11 (см.фиг.1, 2). Нижнюю кромку оболочки закрепляют на дне контейнера 10, а верхнюю при помощи элементов плавучести 8 после их раскрепления прижимают к нижней поверхности 9 ледяного покрова 2 (см. фиг.2). Оболочку предварительно разделяют горизонтальной мембраной 12, разделяющей пространство 5 на нижнюю 13 и водопроницаемую сверху верхнюю 14 части. Мембрану 12 снабжают устройством, например, типа жалюзи 7, с помощью которого ее можно быстро превратить из водонепроницаемой в водопроницаемую. В момент раскрепления элементов плавучести 8 мембрану посредством закрытия жалюзи 15 делают водонепроницаемой, а для облегчения процесса прижатия верхней кромки оболочки ко льду в нижнюю часть пространства 13 подают сжатый воздух. Таким образом, верхняя часть пространства 14 окажется заполненной водой, а нижняя 13 - сжатым воздухом. Для компенсации изменений силы плавучести, действующей на судно в процессе реализации способа, т.е. его удержания на глубине Н₂, могут быть использованы штатные устройства судна (цистерны главного балласта, системы сжатого воздуха и пр.).

После установки оболочки 6 под ледяным покровом 2 вышеописанным образом под ним создают область пониженного давления. Для этого быстро открывают жалюзи 15 и одновременно воздух из нижней части пространства 13 стравливают за борт (линии 15) при помощи предварительно установленных клапанов (на чертеже не показаны). Вода (линии 16) начнет из верхней части пространства 14 интенсивно перетекать в нижнюю часть 13, при этом расход воды через мембрану 12 будет заведомо больше расхода через верхнюю кромку оболочки, плотно прижатую к нижней поверхности льда 9 (см. фиг.2). Таким образом, давление под участком ледяного покрова, опирающегося на элементы плавучести 8, понизится и он разрушится под действием собственных сил тяжести на обломки 17.

При необходимости увеличения площади разрушения льда воду, поступившую в нижнюю часть пространства 13, откачивают за борт (насосы не показаны), оболочку 6 при помощи тросов 18 (фиг.2) убирают в положение по-походному 11 (фиг.1, 2), судно 3 перемещают под неразрушенный участок льда 2 и повторяют вышеописанные действия. Таким образом достигается заявленный технический результат.