Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Прикладные задачи динамики ледяного покрова

Козин В. М., Жесткая В. Д., Погорелова А. В., Чижиумов С. Д., Джабраилов М. Р., Морозов В. С., Кустов А. Н.,

6.3.1. Исследование влияния глубины на параметры ИГВ

Известно, что при выходе гравитационных волн с глубокой воды на мелководье происходит трансформация их параметров. Очевидно, что аналогичные процессы происходят и при распространении ИГВ. Для исследования особенностей изменения параметров ИГВ были выполнены модельные эксперименты с целью получения значений параметров ИГВ, возникающих при движении нагрузки с резонансными скоростями при различных глубинах водоема. В ходе эксперимента проводились буксировки ролика весом 0,25 Н с постоянной скоростью по поверхности модельного слоя (см. рис.6.2 – 6.6). Глубина воды изменялась посредством перемещения по вертикали подвесного дна. С целью получения более достоверных данных, для каждого значения глубины было проведено по пять буксировок с соответствующими записями профилей ИГВ. Результаты этих экспериментов, а также параметры ИГВ после их пересчета на натуру по критериям подобия (1) приведены таблице 6.1.

Учет влияния глубины на несущую способность было проведен с помощью зависимости величины n от глубины акватории H. Далее это влияние учитывается коэффициентом . Таким образом, для сохранения несущей способности ледяного покрова при изменении глубины будет условие:

(6.11)

На рис.6.14 показан график экспериментальной зависимости коэффициента от глубины H.

.

Рис. 6.15. Зависимость коэффициента от глубины воды H.

Из полученной зависимости следует, что ИГВ с наибольшей интенсивностью возникают на глубинах, соответствующих (точка максимума на рис.6.15). При указанном значении происходило увеличение от 0.002 до 0.004. Это можно объяснить трансформацией параметров ИГВ при переходе с «бесконечной» глубины () на малые глубины (). С увеличением глубины происходило уменьшение периода, длины ИГВ и их амплитуды. Также происходило увеличение фазовой скорости ИГВ. Как показывают экспериментальные данные, в диапазоне глубин м период ИГВ изменялся незначительно, однако амплитуда при этом возросла приблизительно в 2 раза. Это приводило к росту величины и соответствующему повышению уровня возникающих напряжений.

Экспериментально установлено, что на предельно малых глубинах, по аналогии с гравитационными волнами, из-за возрастающего влияния дна ИГВ начинают разрушаться, т.е. их дальнейшая трансформация приводит к уменьшению амплитуды. Так на рис.6.15 минимальные значения соответствуют значениям . Следовательно, на предельно малых глубинах не будет наблюдаться интенсивного волнообразования, а уровень возникающих в ледяном покрове напряжений по сравнению со средними глубинами будет меньше.

Для глубин, соответствующих , наблюдалось уменьшение величины . Начиная с глубин, соответствующих и более, величина остается примерно одинаковой, т.е. глубина водоема перестает влиять на параметры ИГВ.

Аналогичные результаты получены при наблюдениях за морскими приливными волнами, а также на основе зависимостей, приведенных в работе [70].