Теория корабля и строительная механика
О статье: поступила: 08.04.2019; финансирование: работа выполнена
в рамках государственного задания № 075-00414-19-00
DOI: https://dx.doi.org/10.24866/2227-6858/2019-2-4
УДК 629.124
В.М. Козин
КОЗИН ВИКТОР МИХАЙЛОВИЧ – д.т.н., профессор по кафедре кораблестроения, главный научный сотрудник лаборатории проблем создания и обработки материалов и изделий, e-mail: kozinvictor@rambler.ru
Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН
Металлургов, ул.,1, Комсомольск-на-Амуре, 681005
Способы определения критических скоростей нагрузок,
движущихся в условиях сплошного ледяного покрова (обзор)
Аннотация: Генерация в плавающей ледяной пластине изгибных волн нагрузками, которые перемещаются с критическими (резонансными) скоростями, т.е. когда их скорости совпадают с наименьшими фазовыми скоростями изгибных волн и сопутствующими им гравитационных волн, сопровождается резким возрастанием их высоты: в этом случае возникает изгибно-гравитационный резонанс, что позволяет существенно снизить (по сравнению с известными средствами и технологиями) энергозатраты при ломке льда. Нами был разработан и апробирован на практике волновой (резонансный) способ разрушения ледяного покрова, т.е. путем генерации во льду изгибных волн, который может осуществляться любым транспортом, способным двигаться с необходимой скоростью и возбуждать изгибные волны достаточной для разрушения льда высоты.
Наиболее пригодны для реализации волнового способа разрушения ледяного покрова амфибийные корабли на воздушной подушке. В последнее время исследуется возможность использования подводных судов в условиях Арктики с целью решения транспортных задач. Очевидно, что это потребует обеспечения безопасности подледного плавания судов, т.е. возможности экстренного всплытия судов из-подо льда, необходимость которого может возникнуть в процессе их эксплуатации. Обычно для этого судну создают дифферент на корму, затем его приледняют. После откачки балласта, который принимается на судно для его погружения, ледяной покров разрушается и судно всплывает в битом льду. При этом толщина льда незначительна, но судно часто получает ледовые повреждения. Для устранения этих недостатков также может быть использован разработанный волновой способ разрушения льда.
В работе приведены технологии и устройства, разработанные автором статьи, с помощью которых в реальных условиях можно определить критическую скорость при реализации волнового способа кораблями на воздушной подушке и подводными судами.
В работе проведен обзор на основании 19 источников, 13 из которых изданы более 13 лет назад. Дело в том, что факт разрушения ледяного покрова вследствие возникновения изгибных волн от движущихся нагрузок исследователи рассматривали как нежелательный. Но сравнительно недавно, после открытия способности амфибийных судов на воздушной подушке и подводных судов эффективно разрушать ледяной покров волновым способом, т.е. путем возбуждения во льду изгибных волн при критических скоростях движения, вновь возник интерес к этой проблеме.
Ключевые слова: корабль на воздушной подушке, подводное судно, ледяной покров, изгибная волна, разрушение, критическая скорость, волновой способ.
Theory of the Ship and Construction Mechanics
DOI: https://dx.doi.org/10.24866/2227-6858/2019-2-3
Kozin V.
VICTOR KOZIN, Doctor of Engineering Sciences, Professor, Department of Shipbuilding,
Chief Researcher of the Laboratory for Problems of Creation and Processing of Materials
and Products, e-mail: kozinvictor@rambler.ru
Institute of Machine Science and Metallurgy, FEB RAS
1, Metallurgov St., Komsomolsk-on-Amur, Russia, 681005
Methods for determining the critical speeds of loads moving
under the conditions of solid ice cover (review)
Abstract: Generation of bending waves in a floating ice plate by loads that move with critical (resonant) speeds, i.e. when their speeds coincide with the lowest phase velocities of bending waves and the concurrent gravitational waves, are accompanied by a sharp increase in their height. This allows you to significantly reduce energy consumption when breaking ice when compared with known tools and technologies. For this purpose, the wave method of breaking the ice cover was developed and tested in practice, i.e. by generating bending waves in the ice, which can be carried out by any transport that can move at the required speed and excite the EW required for the destruction of ice height. An amphibious hovercraft is the most suitable for the implementation of the wave method of breaking the ice cover. In addition, we have recently explored the possibility of using underwater vessels in the Arctic to solve transport problems. Obviously, this will require ensuring the safety of the subglacial navigation of vessels, i.e. the possibility of emergency ascent of vessels from under the ice that may arise during the operation of vessels. Usually, a ship would be trimmed by the stern and then fixed to the ice. After pumping the ballast, which is taken onto the ship for its immersion, the ice sheet collapses and the ship floats up in broken ice. The thickness of the ice is not significant, and the ship itself often receives ice damage. To eliminate these disadvantages, the developed wave method of breaking ice can also be used.The paper presents the technologies and devices developed by the author of the article, with the help of which in real conditions it is possible to determine the critical speed in the implementation of the wave method by hovercraft and underwater ships.
Keywords: hovercraft, underwater ship, ice cover, bending wave, destruction, critical speed, wave mode.