Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
4.1.2. Опыты с полунатурными СВП
Полунатурное СВП - Модель 5 - была изготовлена на Горьковском филиале № 1 в двух вариантах эксплуатации. Модель СВП с программным управлением - модель 5-1 - испытывалась в сплошном льду толщиной 2,3 см на мелководье с глубиной воды 4 метра (рис.4.18). При скорости 3 м/с характер разрушения ледяного покрова был таков: среди густой сети трещин выделялись сквозные дугообразные трещины протяженностью 8 - 10 м и радиуса кривизны 5 - 8 м, расстояние между которыми составляло до 1 метра (рис.4.19).
Рис.4.18.Испытания модели 5-1 в сплошном льду
При скорости 3 м/с характер разрушения ледяного покрова был таков: среди густой сети трещин выделялись сквозные дугообразные трещины протяженностью 8 - 10 м и радиуса кривизны 5 - 8 м, расстояние между которыми составляло до 1 метра (рис.4.19).
Модель СВП с ручным управлением - модель 5-П - испытывалась во льду толщиной 2,8 см. При скорости 6 м/с прогрессивных волн за моделью отмечено не было. Во льду образовались раскрытые трещины, через которые проступала вода [55]. Снижение скорости приводило к появлению за кормой модели ИГВ заметной амплитуды, на вершинах которых ледяной покров интенсивно растрескивался.
Рис.4.19.Характер разрушения ледяного покрова при движении модели 5-1
Рис.4.20.Движение модели 5-П с критической скоростью по ледяному покрову h = 4,4 см
Движение модели 5-П со скоростью 4 м/с (близкой к критической) вызывало колебания ледяного покрова, при которой за моделью образовывалась полоса битого льда шириной до 3 метров. Амплитуда волн в битом льду достигала 15 см при длине 8 - 10 м. В проложенном моделью 5-П канале размеры обломков составляла 0,5 - 1,0 м.
Несколько проходов было выполнено моделью 5-П во льду толщиной 4,4 см. Движение с критической скоростью показано на рис.4.20. На рис.4.21 показано растрескивание ледяного покрова толщиной h = 4,4 см после прохода модели 5-П. При скорости около 4,5 м/с и толщине льда 2,8см за моделью перемещались гребни ИГВ, первый из которых отстоял от модели на 5 - 7 метров, высота ИГВ достигала 20 - 25 см при длине 10- 12 м. Происходило интенсивное волнообразование, сопровождавшееся характерным шумом. На рис. 4.22, 4.25, 4.26 показаны процессы разрушения сплошного льда от движения модели 5-П по сплошному льду толщиной 2,8 - 3,0 см. ри толщине льда 4,4 см среди густой сети трещин отчетливо выделялись длинные дугообразные трещины протяженностью 20 - 30 м (рис.4.23). В местах их пересечения с другими магистральными трещинами наблюдалось растрескивание ледяного покрова от скалывающих напряжений (рис.4.24). Длинные трещины имели радиус кривизны 15 - 20 м и отстояли друг от друга в среднем на расстоянии 1 - 1,5 м. После двух - трех последовательных проходов трещины раскрывались, так что местами из них выступала вода и происходило смещение льдин на высоту 1 - 2 см..
Рис.4.21.Растрескивание ледяного покрова толщиной h = 4,4 см после прохода модели 5-П
Рис.4.22.Разрушение ледяного покрова толщиной h = 2,8 см моделью 5-П при различных скоростях
Рис.4.23.Характер разрушений в ледяном покрове h = 4,4 см после двух проходов модели 5-П с критической скоростью
Рис.4.24. Характер разрушений в ледяном покрове в местах пересечения трещин
Рис.4.25.Картина разрушения ледяного покрова моделью 5-П на критической скорости
Рис.4.26.Характер разрушения ледяного покрова h = 3 см в месте выхода модели
5-П на лед толщиной h = 11 см (V<Vp)
Рис.4.27.Разрушение ледяного покрова путем изменения давления в ресивере модели 5-П с резонансной частотой
При ускорениях модели 5-П происходило местное разрушение ледяного покрова, а при торможении и одновременном развороте модели под ней образовалась майна размерами 3 × 8 м (рис.4.27). Непрерывного же процесса разрушения льда не происходило [55].
В опытах с полунатурными СВП производства студенческого конструкторского бюро КнАПИ проводилось предварительное приготовление тонкого ледяного покрова В сплошном льду толщиной 80 - 100 мм (такая толщина безопасна для нахождения людей) при помощи моторной лодки, портового буксира и малого артиллерийского корабля приготовлялась и очищалось от битого льда майна размерами 500 × 300 м [58].
После намерзания нового тонкого льда в образовавшемся естественном ледовом бассейне осуществлялись проходы модели (рис.4.28 - 4.33). Опыты начинались с прямолинейного и равномерного движения полунатурного СВП.
Рис.4.28.Испытания полунатурного СВП "КнАПИ - 1"
Рис.4.29.Движение СВП "КнАПИ -1" по кромке ледяного покрова
Рис.4.30. Измельчение разрушенного льда СВП "КнАПИ -1"
Эксперименты проводились при различных толщинах намораживаемого сплошного льда (см. приложение), от наименьшей толщины льда по предельной, когда полунатурное СВП при движении с резонансной скоростью было не способно разрушать лед [58]. В последующих опытах исследовались нестационарные процессы. При этом полунатурное СВП двигалось с ускорением, торможением, разворотом, по криволинейной траектории, с пульсацией давления в воздушной подушке с определенной частотой и резкой посадкой на днище [71].
Рис.4.31. Исследования влияния дифферента СВП "КнАПИ -1" на разрушение сплошного льда
Рис.4.32.Разрушение ледяного покрова путем изменения давления
в ресивере СВП "КнАПИ - 1" с резонансной частотой
Рис.4.33.Выполнение ледового маневра СВП "КнАПИ - 1"
Рис.4.34.Спаренная работа СВП "КнАПИ - 1" и "КнАПИ - 2"
По мере достижения предельной толщины льда для данных режимов эксперименты повторялись при групповом движении полунатурных СВП: парное движение СВП фронтом и в кильватер (рис.4.34). Дополнительно были выполнены проходы полунатурных СВП на разных глубинах в непосредственной близости от берега и кромки сплошного льда (рис.4.35) [74].
Рис.4.35. Разрушение льда СВП "КнАПИ-1" при наличии свободной кромки льда (вид с кормы)