Исследование влияния формы корпуса подводного судна на эффективность разрушения ледяного покрова изгибно-гравитационными волнами

Представлено экспериментальное и теоретическое исследование влияния особенностей формы корпуса подводного судна (относительного удлинения и водоизмещения) на эффективность разрушения ледяного покрова изгибно-гравитационными волнами. Эксперименты проводились в опытовом ледовом бассейне размерами L×B×H = 10×3×1 м с использованием моделей подводных судов в масштабе 1:100. Модель ледяного покрова приготавливалась путем намораживания льда заданной толщины естественным холодом. Для проведения опытов была спроектирована и изготовлена необходимая оснастка и сформирован измерительный комплекс для регистрации колебаний модельного льда. В процессе буксировки моделей определялась скорость их движения, и записывались профили взволнованной поверхности льда. В ходе экспериментов анализировалась кривизна возбуждаемых изгибно-гравитационных волн, т. е. отношение прогибов к длине волны и возможность полного разрушения ледяной пластины. В теоретической части работы использовались ранее полученные аналитические интегральные зависимости для расчета прогибов плавающей упругой пластины при прямолинейном нестационарном движении тонкого почти осесимметричного тела вблизи поверхности раздела вода-пластина. Достоверность расчетов подтверждена путем сопоставления результатов с данными экспериментов разрушения естественного льда изгибно-гравитационными волнами. Полученные результаты показывают, что волнообразование в ледяном покрове и эффективность его разрушения существенно зависят от относительного удлинения и водоизмещения погруженного тела, а также скорости его перемещения и глубины погружения.

1. Squire V. A. Synergies between VLFS Hydroelasticity and Sea Ice Research // Int. J. Offshore Polar Eng. 2008. V. 18, N. 4. P. 241–253.

2. Squire V. A., Hosking R. J., Kerr A. D., Langhorne P. J. Moving Loads on Ice Plates. Kluwer: Academic Publishers, 1996.

3. Стурова И. В. Движение погруженной сферы в жидкости под ледяным покровом // Прикладная математика и механика. 2012, Т. 76, № 3. С. 406–417.

4. Коробкин А. А., Костиков В. К., Макаренко Н. И. Движение эллиптического цилиндра под ледовым покровом // Вестник Новосибирского государственного университета. Серия: Математика, механика, информатика. 2012. Т. 12, № 4. С. 76–81.

5. Козин В. М., Онищук А. В., Марьин Б. Н. Ледоразрушающая способность изгибно-гравитационных волн от движения объектов. Владивосток: Дальнаука, 2005. 191 с.

6. Козин В. М., Чижиумов С. Д., Земляк В. Л. Исследования влияния ледовых условий на эффективность резонансного метода разрушения ледяного покрова, реализуемого подводными судами // Прикладная механика и техническая физика. 2010. Т. 51, № 3. С. 118–125.

7. Козин В. М., Земляк В. Л. Безопасность всплытия подводного судна в сплошных льдах в условиях мелководья // Безопасность жизнедеятельности. 2010. № 10. С. 6–9.

8. Земляк В. Л., Козин В. М., Петросян Г. В. Исследование возможности всплытия подводных судов в ледяном покрове при ограниченной глубине акватории // Вестник Приамурского государственного университета им. Шолом-Алейхема. 2013. Т. 13, № 2. С. 51–65.

9. Земляк В. Л., Курбацкий Д. А., Баурин Н. О. Лаборатория «Ледотехники» // Вестник Приамурского государственного университета им. Шолом-Алейхема. 2013. Т. 12, № 1. С. 75–84.

10. Войткунский Я. И. Справочник по теории корабля. Л.: Судостроение. 1985. 584 с.

11. Степанюк И. А. Технологии испытаний и моделирования морского льда. Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат, 2001. 78 с.

12. Lewis J. W. Recent Development in Physical Ice Modeling // Offshore Technol. Conf. Houston. 1982. Vol. 4. P. 493–498.

13. Погорелова А. В., Козин В. М., Земляк В. Л. Движение тонкого тела в жидкости под плавающей пластиной // Прикладная механика и техническая физика. 2012. Т. 53, № 1. С. 32–44.

14. Хейсин Д. Е. Динамика ледяного покрова. Л.: Гидрометеоиздат, 1967. 216 с.