СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ

Вход или Регистрация

ПОМОЩЬ В ПАТЕНТОВАНИИ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ФОРУМ Научно-техническая библиотекаНаучно-техническая библиотека SciTecLibrary
 
Новости Науки и Техники ЛЕДОКОЛ НА ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКЕ

ЛЕДОКОЛ НА ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКЕ

В Институте машиноведения и металлургии ДВО РАН сконструировано судно на воздушной подушке (СВП), которое способно разрушать ледяной покров резонансным методом и одновременно стабильно держаться над поверхностью льда.

Подобные суда не являются новшеством. Уже известны СВП, в которых для разрушения ледяного покрова в корпусе судна на одной вертикали с центром масс его корпуса устанавливают вертикальный выдвижной плунжер, которому сообщают периодические вертикальные перемещения с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн в ледяном покрове.

Однако у таких судов часто возникают проблемы: возможное появление у судна крена или дифферента в тот момент, когда выдвижение плунжера больше высоты парения корпуса СВП над поверхностью льда и, как следствие этого, большая вероятность контакта корпуса судна со льдом и возможность повреждений элементов корпуса во время периодических вертикальных перемещений. Кроме того, совершение вертикальных колебаний плунжера, нагруженного весом всего судна, потребует больших энергозатрат и увеличения прочности корпуса судна в месте установки плунжера.

В Институте машиноведения и металлургии ДВО РАН решили пойти по пути увеличения амплитуды резонансных изгибно-гравитационных волн (ИГВ), возбуждаемых движущимся СВП.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, состоит в повышении эффективности разрушения ледяного покрова резонансным методом.

Данные результат достигается путем образования в ледяном покрове майны, создаваемой во льду перед началом выполнения ледокольных работ резонансным методом.

Известно, что наличие в ледяном покрове локальных неоднородностей в виде майны значительно повышает эффективность разрушения льда резонансным методом. Поэтому если СВП начинает соответствующее маневрирование вблизи или непосредственно над майной, то его ледоразрушающая способность при резонансном методе ломки льда возрастает, т.к. ледяное поле, имеющее свободную кромку, легче раскачать до предельных амплитуд.

Сконструированное судно содержит корпус с гибким ограждением и надстройкой. СВП имеет внешнее и внутреннее гибкие ограждения, при этом внутреннее гибкое ограждение выполнено в виде выдвижной юбки, запитывающейся дополнительным компрессором высокого давления, а в корпусе судна устанавливают вертикальный выдвижной ледовый бур, с выполненным внутри него водопроточным каналом, присоединенным к центробежному насосу, при этом ледовый бур размещают внутри внутреннего гибкого ограждения.

Согласно теореме Бернулли при стационарном движении тяжелой несжимаемой жидкости с увеличением скорости жидкости давление в ней понижается. Значит, если откачивать воду из-подо льда через отверстие во льду, то по мере приближения к этому отверстию скорость воды будет возрастать, а давление, соответственно, падать. Таким образом, давление на лед со стороны воды, т.е. силы поддержания воды будут уменьшаться.

Кроме того, известно, что переход от распределенной нагрузки к сосредоточенной при давлениях в воздушной подушке (ВП), характерных для существующих СВП, приводит к резкому увеличению изгибных напряжений, которые превышают уровень напряжений в ледяном покрове от СВП на резонансной скорости. Таким образом, если у СВП предусмотреть дополнительную выдвижную воздушную подушку меньшей площади, чем внешняя (основная), и с помощью компрессора высокого давления создать в ней давление, уравновешивающее вес судна, то при статическом нагружении ледяного покрова такой нагрузкой в нем возникнут изгибные напряжения, превышающие напряжения при деформировании ледяного покрова изгибно-гравитационными волнами (ИГВ), возбуждаемыми обычными СВП на резонансной скорости.

Кроме того, если откачанную воду выливать на лед через подкупольное пространство внутреннего ограждения в чашу статического прогиба, образованную в ледяной пластине от силы тяжести СВП, то давление на лед со стороны судна будет увеличиваться за счет веса откачанной из-подо льда воды.

При контакте верхней кромки льда с откачанной водой температура верхних слоев льда будет повышаться. Это приведет к уменьшению модуля упругости и прочности льда и к более вероятному разрушению льда при прочих аналогичных условиях.

Таким образом, все вышеперечисленные факторы, а именно уменьшение давления воды на лед снизу, увеличение давления на лед сверху за счет уменьшения площади ВП, уменьшение модуля упругости и прочности льда, - приведут к разрушению ледяного покрова и образованию в нем майны.

Судно работает следующим образом. По ледяному покрову начинают перемещать СВП с резонансной скоростью. Если амплитуда возбуждаемых ИГВ окажется недостаточной для разрушения льда, то судно останавливают. Затем, например, при помощи гидропривода начинают выдвигать вертикальный полый ледовый бур, предварительно установленный в корпусе судна, до контакта бура со льдом. Затем во льду сверлят отверстие. После получения во льду отверстия некоторое количество воды выльется на лед, т.к. вследствие статической нагрузки судна на лед в ледовой пластине образуется прогиб. Если данного количества воды будет недостаточно для образования пролома во льду и образования майны, то поступают следующим образом.

Выключают общий вентилятор, питающий внешнее гибкое ограждение и воздушную подушку большой площади.

Затем выдвигают внутреннее гибкое ограждение, включают компрессор высокого давления с выходом в воздушные каналы внутренней юбки и оттуда уже в малое подкупольное пространство. Таким образом, создается увеличенное давление на лед. Одновременно к верхней кромке водопроточного канала ледового бура присоединяют центробежный насос и начинают откачивать воду из-подо льда и выливать ее через подкупольное пространство внутреннего ограждения судна в чашу статического прогиба льда.

Давление воды на лед снизу упадет, а давление сверху на лед увеличится. Кроме того, произойдет нагрев верхних слоев льда водой, что приведет к уменьшению модуля упругости и прочности льда. В результате всех этих факторов произойдет разрушение ледяного покрова и образование в нем майны, заполненной битым льдом.

После этого насос и компрессор отключают, ледовый бур и внутреннее гибкое ограждение задвигают в исходное положение. При необходимости увеличения размеров майны судно перемещают на кромку неразрушенного льда и ломают кромку методом давления воздушной подушки.

После приготовления майны необходимых размеров СВП удаляют от нее на расстояние, достаточное для развития ИГВ максимальной амплитуды (для раскачивания льда до максимальной амплитуды требуется определенное время) при движении СВП с резонансной скоростью. Затем судно разворачивают и начинают движение с резонансной скоростью в направлении майны. В момент ее прохождения в ледяном покрове, ослабленном майной, амплитуда ИГВ возрастет и лед начнет разрушаться за судном при его поступательном движении.


Информация для контакта:

681005, г. Комсомольск-на-Амуре, ул. Металлургов, 1, ИМиМ ДВО РАН

Дата публикации: 7 июня 2004
Источник: SciTecLibrary.ru

Вы можете оставить свой комментарий по этой новости или прочитать мнения других в следующих разделах ФОРУМА:
Свернуть Защита интеллектуальной собственности и авторских прав
Диспуты по темам изобретательства. Вопросы по изобретениям, проблемы на пути изобретателей и методы их решения.
Патентование. Все о патентовании изобретений, полезных моделей, промышленных образцов и товарных знаков.
Нерешенные задачи. Здесь идет обсуждение нерешенных задач: безопорный двигатель, вечный двигатель, преодоление гравитации и пр.
Свернуть Точные науки и дисциплины
Дебаты по Теории Относительности Эйнштейна. Все кому не лень хотят опровергнуть Теорию Относительности Эйнштейна. Вам предоставляется слово для аргументации.
Физика, астрономия, математические решения. Физико-математические вопросы, наблюдения, исследования, теории и их решение.
Физика альтернативная. Новые взгляды на физические законы, теории, эксперименты, не вписывающиеся в общепринятые законы физики.
Teхника, узлы, механизмы, электроника и аппаратура. Все про технику, приборы, детали, узлы и механизмы. Электроника, компьютеры, программное обеспечение. Новые технические решения в самых разных областях.
Биология, Генетика, Все о жизни. Генетика и другие вопросы биологии. Их развитие. Медицина. Биотехнологии, агротехника и сельское хозяйство. Эволюционные теории и альтернативные им.
Химия. Вопросы по химическим технологиям, разработкам и применению химических материалов. Химические элементы и их свойства.
Геология, все о Земле и ее обитателях. Геология, метеорология, антропология, сейсмология, атмосферные явления и непознанные эффекты природы.
Свернуть Мозговой штурм
Генератор решений. Здесь Вы можете заработать реальные деньги, помогая решать фирмам, предприятиям и частным лицам те или иные технические задачи, которые перед ними стоят. Те, кто ставят задачи перед участниками должны обозначить гонорар за ее решение и перевести указанную сумму на общий счет генератора.
Головоломки. Если у Вас есть желание поломать голову над интересными логическими задачами - Вам сюда.
Гипотезы. В этой теме идет обсуждение гипотез и предположений, основанных чисто на теории и логике.
Найди ляп! Этот раздел для тех, кто хочет мысленно расслабиться. Он посвящен задачам по поискам ляпов, которые встречаются в литературе, интернете, кино и на телевидении.
Свернуть Взгляд в будущее и настоящее
Глобальные темы. Вопросы касающиеся всех. Глобальные угрозы и злободневные темы современности.
Наука и ее развитие. Все о развитии науки, направлениях и перспективах движения научной мысли и знаний.
Новая Цивилизация. Принципы социального устройства новой цивилизации. Увеличение роли созидательного интеллекта... Отдалённые перспективы развития человечества...
Вопросы без ответов. Этот раздел посвящен вопросам и проблемам, которые до сих пор не решены. Предлагайте свои решения.
Военная стратегия и тактика современных боевых действий. Об особенностях современного военного искусства. Проблемные вопросы теории и практики подготовки вооруженных сил к войне, её планирование и ведение в различных конфликтах на планете.
Свернуть Гуманитарные науки и дисциплины
Философские дискуссии. Диспуты по вопросам жизни, сознания, бытия и иных философских понятий.
Экономика. Вопросы по экономике и о путях развития России и других стран.
Социология, Политология, Психология. В этом разделе обсуждаются вопросы, как отдельных частных исследований данных наук, так и проблема соотношения этих наук с остальными.
Образование. Все об образовании: как учить, кому учить, чему учить и кого учить.
Религия и атеизм. Вопросы религий и атеистические взгляды, религиозные споры.

Назад

 
О проекте Контакты Архив старого сайта

Copyright © SciTecLibrary © 2000-2017

Агентство научно-технической информации Научно-техническая библиотека SciTecLibrary. Свид. ФС77-20137 от 23.11.2004.