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.,

3.6.4. Изгиб неоднородного ледяного покрова

На рис. 3.71 – 3.76 представлено напряжённо-деформированное состояние ледяной пластины толщиной 0.5 м от движения ПЛ пр. 971 со скоростью 10 м/с при относительном заглублении H/L = 0,2. В центре пластины, над мидель-шпангоутом ПЛ находится торос (утолщение ледяного покрова), толщина которого в несколько раз больше основной толщины.

Как видно из рисунков, по краям тороса образуется концентрация напряжений. Увеличение напряжений составляет около 10 – 15%. Следует здесь отметить, что торосы обычно имеют и подводные выступы, перераспределяющие гидродинамические давления на лёд, как было отмечено в разделе 3.5. С учётом этого обстоятельства по краям торосов следует ожидать более существенного роста напряжений.

.

Рис. 3.71. Напряжения σ_x (МПа) в ледяной пластине с торосом диаметром 10 м

.

Рис. 3.72. Напряжения σ_y (МПа) в ледяной пластине с торосом диаметром 10 м

.

Рис. 3.73. Прогибы (м) в ледяной пластине с торосом диаметром 10 м

.

Рис. 3.74. Напряжения σ_x (МПа) в ледяной пластине с торосом диаметром 30 м

.

Рис. 3.75. Напряжения σ_y (МПа) в ледяной пластине с торосом диаметром 30 м

.

Рис. 3.76. Прогибы (м) в ледяной пластине с торосом диаметром 30 м

На рис. 3.77 – 3.82 представлено напряжённо-деформированное состояние ледяной пластины толщиной 0.5 м с трещинами. Рассматривается движение ПЛ пр. 971 со скоростью 10 м/с при относительном заглублении H/L = 0,2.

Как видно из рисунков, образование трещин приводит к снижению общего уровня напряжений в ледяном покрове. Концентрации напряжений на краях трещины, далеко распространившейся от диаметральной плоскости, не являются существенными. Таким образом, треснувшую ледяную пластину нельзя считать разрушенной. Она сохраняет некоторую несущую способность. Поэтому для гарантированного разрушения ледяного покрова необходимо создать больший уровень напряжений, чем тот, который достигает предела прочности льда.

.

Рис. 3.77. Напряжения σ_x (МПа) в ледяной пластине с трещиной длиной 100 м

.

Рис. 3.78. Напряжения σ_y (МПа) в ледяной пластине с трещиной длиной 100 м

.

Рис. 3.79. Прогибы (м) в ледяной пластине с трещиной длиной 100 м

.

Рис. 3.80. Напряжения σ_x (МПа) в ледяной пластине с трещиной длиной 100 м в корму на 20м

.

Рис. 3.81. Напряжения σ_y (МПа) в ледяной пластине с трещиной длиной 100 м в корму на 20м

.

Рис. 3.82. Напряжения σ_x (МПа) в ледяной пластине с трещиной длиной 100 м в нос на 12 м