Увеличение ледоразрушающей способности изгибно-гравитационных волн при их приближении к берегу

Abstract

Рассматривается возможность повышения эффективности резонансного метода разрушения ледяного покрова, т.е. путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн амфибийными судами на воздушной подушке, при решении таких важных народнохозяйственных задач, как борьба с ледовыми осложнениями в виде заторов и зажоров на реках, текущих с юга на север; продление навигации на внутренних водных путях; раннее вскрытие ото льда водохранилищ на нижнем бьефе гидроэлектростанций с целью повышения их выработки электроэнергии и других задач за счет использования соответствующего маневрирования судов вблизи берега. Ввиду сложности процесса разрушения ледяного покрова из-за влияния на него близости берега в работе приведены только общие сведения по разрушению льда натурными судами на воздушной подушке в полевых условиях и результаты исследований, выполненных в опытовом бассейне на моделирующих ледяной покров упругих пленках. Показано, что использование такого маневра, как выход судна на берег во время выполнения ледокольных работ, может существенно повысить эффективность резонансного метода разрушения ледяного покрова, т.е. снизить энергозатраты на разрушение льда по сравнению с его реализацией в условиях бесконечного ледяного поля. Таким образом, было установлено, что в случаях, когда ледяной покров не удавалось разрушить при движении судов с резонансной скоростью (вес судна и давление в его воздушной подушке были недостаточными для разрушения льда данной толщины), то удавалось разрушить кромку льда при движении судна под углом к береговой линии с последующим выходом на берег. После чего, как показали результаты исследований, деформации ледяного покрова при последующем движении судов вдоль образовавшейся свободной кромки, а значит и изгибные напряжения во льду, существенно возрастали. В работе представлены результаты экспериментальных модельных исследований зависимости высоты изгибно-гравитационных волн, возбуждаемых в ледяном покрове движущейся нагрузкой, при выходе их на берег от угла наклона дна бассейна. Также приведены рекомендации по использованию угла наклона дна для повышения эффективности разрушения ледяного покрова (увеличения толщины разрушаемого льда) резонансным методом. Ключевые слова: ледяной покров, изгибно-гравитационные волны, движущаяся нагрузка, суда на воздушной подушке, резонансный метод, наклон дна. The paper considers the possibility of increasing the efficiency of the resonance method of ice cover destruction (RRL), i.e. by exciting resonant bending-gravitational waves (IGW) of an amphibious hovercraft (SVP) in solving such important economic problems as: clearance of ice complications in the form of congestion and blocking on rivers flowing from south to north; extension of navigation on inland waterways; early opening of ice reservoirs on the lower tail of hydroelectric power stations in order to increase their power generation, etc. through the use of appropriate maneuvering of vessels near the shore. Due to the complexity of the process of ice cover destruction due to the influence of the proximity of the coast on it, only general information on the destruction of ice from full-scale SVPs in the field and the results of studies carried out in an experimental pool on elastic films simulating ice cover are presented. As a result of research, deformation of the ice cover during the subsequent movement of vessels along the formed free edge, and hence the bending stresses in the ice, increased significantly. The paper presents the results of experimental studies of the dependence of the height of the IGW, excited in the ice cover by a moving load, when it comes ashore from the angle of inclination of the bottom of the pool. The recommendations on the use of the bottom angle to increase the efficiency of the destruction of the ice cover (increase the thickness of the destroyed ice) by the resonance method are also given. Keywords: ice cover, flexural-gravitational waves, wave height, hovercraft, destruction, resonance method, bottom tilt, modeling.