Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
1.3.2. Повышение безопасности всплытия подводного судна в ледовых условиях
При всплытии в сплошном льду подводного судна в целях его безопасности может использоваться способ разрушения ледяного покрова резонансными ИГВ путем совершения подо льдом повторных проходов. Для этого подводное судно перемещают в непосредственной близости от нижней поверхности льда. Скорость его при повторных проходах должна равняться горбовой, т.к. ледяной покров утрачивает свою сплошность. Степень разрушения ледяного покрова при этомопределяют по кривизне профиля гравитационных волн в битом льду [190].
В развитие вышеназванного решения, может быть способ разрушения ледяного покрова резонансными ИГВ и совершении им повторных проходов, при котором, скорость судна соответствует максимальному волновому сопротивлению в поле битого льда (рис.1.35).
После очередного прохода оценивают безопасность всплытия судна путем определения при помощи приборов, например радиолокационных, степени разрушения льда, о которой судят по длине волны, определяемой путем замеров расстояний от палубы судна до разрушенного льда. При меньших длинах волн обеспечивается повышение безопасности всплытия подводных судов [191].
Рис.1.35.Способ разрушения ледяного покрова
Аналогичным образом осуществляется другой способ, при котором после очередного прохода оценивают безопасность всплытия подводного судна путем определения степени разрушения льда, о которой судят по степени турбулентности жидкости в пограничном слое судовой обшивки, измеряемой соответствующими датчиками (рис.1.36).
Рис.1.36. Способ разрушения ледяного покрова
Способ разрушения ледяного покрова основан на том, что с увеличением скорости подводного судна как в бесконечном, так и в стесненном потоке жидкости в любой точке судовой обшивки будет возрастать степень турбулентности пограничного слоя. Для анализа увеличения степени турбулентности пограничного слоя, связанной со стеснением потока в связи с движением судна вблизи ледяного покрова и его деформированием волнами, необходимо постоянно сравнивают показания верхнего 6 и нижнего 7 датчиков интенсивности турбулентности. Наличие разницы в показаниях датчиков после каждого прохода будет указывать на то, что после очередного судна степень разрушения льда возросла. Повторные проходы подо льдом в районе выполнения ледокольных работ (месте всплытия) осуществляют до тех пор, пока не будет обеспечена безопасность всплытия, т.е. размеры обломков льда не будут оказывать опасного воздействия на элементы конструкций судна при его всплытии. Размеры обломков могут быть определены, например, при помощи судовых приборов радиолокации. Если после очередноro прохода судна не произошло увеличения в разнице показаний датчиков, то это означает, что степень разрушенности льда достигла максималъного значения (размеры обломков льда стали минимальными). После этого судно всплывает в поле мелкобитого льда [192].
Развитием вышеописанных способов является решение, при котором после очередного прохода безопасность всплытия оценивают путем определения степени разрушения льда по углам перекладки горизонтальных рулей судна. Схема реализации способа поясняется на рис.1.37.
Рис.1.37. Способ разрушения ледяного покрова
Под ледяным покровом 1 на заглублении ho начинает движение подводное судно 2 с резонансной скоростью vр. Наличие стесненности жидкости вследствие близости льда приведет к появлению силы присоса Р. Для удержания судна на заданном заглублении ho необходимо гoризонтальные рули 3 перекладывают на углы атаки, компенсирующие силу присоса. В результате возбуждения резонансных ИГВ от первого прохода судна сплошной ледяной покров 1 разрушится до обломков 4. Соответственно, стесненность потока увеличится, возрастут сила присоса Р и углы атаки гoризонтальных pyлeй 3.Если размеры обломков льда 4 окажутся слишком велики, то судно вновь перемещают подо льдом с горбовой скоростью до тех пор, пока размеры обломков 5 не станут удовлетворять условиям безопасного всплытия судна. При этом процесс увеличения степени разрушения контролируют пo силе присоса Р и углам перекладки рулей 3. Если после очередного прохода увеличение углов перекладки не произошло, то это означает, что процесс измельчения льда прекратился, после чего судно 2 всплывает в поле мелкобитого льда 5 [193].
Другим вариантом является способ, когда количество проходов подводного судна под разрушенным льдом ограничивают числом, превышение которого не приводит к увеличению интенсивности вибрации гребного винта судна. Повторные проходы судна осуществляют с критической скоростью. Такие мероприятия позволят повысить безопасность всплытия подводного судна в ледовых условиях [194].
Очередной способ разрушения ледяного покрова подводным судном, повышающий безопасность всплытия подводных судов в ледовых условиях, заключается в том, что количество проходов ограничивают числом, превышение которого не приводит к увеличению степени разрежения, возникающего на корпусе судна. Степень разрежения регистрируют при помощи датчика давления, установленного в средней части корпуса судна (рис.1.38).
Рис.1.38. Способ разрушения льда
Реализация способа выполняется в следующей последовательности. Под ледяным покровом на безопасном заглублении, т.е. в непосредственной близости от нижней поверхности льда начинает движение подводное судно с резонансной скоростью. Если размеры обломков льда от резонансных ИГВ окажутся не достаточными для безопасного всплытия подводного судна (размеры льдин будут слишком велики), т.е. при всплытии судна крупнобитый лед может повредить элементы конструкции судна, то судно совершает повторные проходы подо льдом в месте предполагаемого всплытия (безопасные размеры льдин определяют путем предварительных соответствующих расчетов прочности судна при его всплытии в битом льду, при этом размеры обломков льда могут быть определены при помощи судовых приборов радиолокации). Скорость судна при повторных проходах должна равняться критической (горбовой), т.е. соответствующей максимальному волновому сопротивлению на чистой воде. Ее значение можно определить при помощи датчика гидростатического давления, расположенного в верхней носовой части судна и в месте наиболее вероятного расположения вершины ИГВ (максимальное значение давления будет соответствовать максимальному волновому сопротивлению судна, т.е. максимальной амплитуде волн в битом льду). Большая кривизна профиля гравитационных волн по сравнению с кривизной ИГВ вызовет в обломках льда большие изгибные напряжения, что приведет к их измельчению, т.е. увеличению степени разрушения льда и амплитуды волн. После каждого повторного прохода судна производят сравнение показаний датчика давления, предварительно установленного в верхней средней части корпуса судна, при этом проходе с предыдущим. Увеличение показаний датчика, т.е. увеличение степени разрежения, после каждого прохода будет указывать на то, что после очередного прохода судна степень разрушения льда возросла. Последующие проходы подо льдом в месте всплытия осуществляют до тех пор, пока не будет обеспечена безопасность всплытия. При этом после каждого прохода определяют степень разрушения льда путем сравнивания показаний датчика до и после очередного проходов. Если после очередного прохода судна с критической скоростью не произошло увеличения степени разрежения, т.е. показания датчика не изменились, то это значит, что степень разрушения льда достигла максимального значения (размеры обломков льда стали минимальными). После этого судно прекращает повторные проходы и всплывает в поле мелкобитого льда [195].
Очередной способ разрушения ледяного покрова (рис.1.39) подводным судном заключается в том, что количество проходов ограничивают числом, превышение которого не приводит к увеличению гидростатического давления воды, измеренного в носовой оконечности судна [196].
Рис.1.39.Способ разрушения ледяного покрова
Аналогичный результат достигается и в процессе совершения судном подо льдом в месте всплытия неоднократных проходов, количество которых определяется необходимой для безопасного всплытия судна степенью разрушения льда, а степень разрушения определяют по максимальной силе упора гребного винта подводного судна [197].