El método de resonancia para la destrucción del hielo significa romper una capa de hielo que se ha formado sobre una masa de agua al hacer que el hielo y el agua oscilen hacia arriba y hacia abajo hasta que el hielo sufre una fatiga mecánica suficiente como para causar una fractura .
Resonancia
Si se aplica fuerza estática a una capa de hielo, se flexionará ligeramente antes de sufrir una falla catastrófica. Dado que el hielo se doblará ligeramente cuando cualquier vehículo capaz de viajar sobre agua cubierta de hielo, se deduce que viajar a una velocidad crítica puede imponer una flexión suficiente de la capa de hielo para causar resonancia , y esto puede resultar en una retroalimentación positiva que amplifica efectivamente la oscilación dentro la masa de agua que sostiene el hielo debajo del vehículo.
Ondas de gravedad a flexión
Estas son oscilaciones tridimensionales de fuerzas que ocurren dentro de un líquido perturbado y generalmente se observan como ondas superficiales. [1]
Ha habido casos de destrucción de hielo por ondas de gravedad de flexión (FGW) producidas por automóviles en movimiento, trenes en cruces de ferrocarril, aviones durante el despegue y aterrizaje, etc. Sin embargo, en la actualidad los vehículos más adecuados para la implementación del método son los aerodeslizadores anfibios , también conocidos como vehículos con colchón de aire (ACV). [ cita requerida ]
El medio principal para romper la capa de hielo es la flota de rompehielos . Sin embargo, el gran consumo de energía para la destrucción del hielo, la incapacidad para realizar operaciones de rompehielos en aguas poco profundas debido al calado profundo de los rompehielos y otras dificultades, han impulsado la búsqueda de formas fundamentalmente nuevas de destrucción del hielo. Uno de ellos está diseñado por Viktor Kozin, autor del estudio: "Método de resonancia de destrucción de la capa de hielo". [2]
Resumen de la técnica
Se sabe que el movimiento de una carga sobre la capa de hielo desarrolla un sistema de ondas de gravedad de flexión (FGW). Esta es una combinación de vibraciones de flexión de la placa de hielo y ondas gravitacionales asociadas en el agua. Cuando la velocidad de la carga se acerca a la velocidad de fase mínima del FGW, el agua deja de sostener la capa de hielo y el apoyo se logra solo por las propiedades elásticas del hielo. La amplitud del FGW aumenta bruscamente y, con una carga suficiente, comienza la destrucción. El consumo de energía es varias veces menor (dependiendo del grosor del hielo) en comparación con los rompehielos y los accesorios para romper el hielo. Este método de destrucción del hielo se conoce como método de resonancia .
Ventajas
Las ventajas de los aerodeslizadores son: la falta de exposición de la carrocería del vehículo al hielo, la capacidad de cruzar con seguridad sobre la nieve y la capa de hielo, hielo roto y aguas abiertas. La virtual ausencia de calado en los aerodeslizadores puede romper el hielo en charcos de cualquier profundidad.
El uso de un aerodeslizador para la destrucción del hielo es deseable porque este tipo de vehículo hace posible una combinación de transporte y rompehielos, y sus cualidades todoterreno facilitan la operación durante todo el año.
La alta velocidad de destrucción del hielo por los aerodeslizadores puede hacer efectivamente una apertura temprana de secciones individuales de ríos y embalses. Esto no solo puede aumentar el período de navegación, sino también prevenir el fenómeno del macerado. Trabajar un ACV en el régimen resonante es efectivo no solo en la superficie del hielo, sino también en el hielo profundo, y esto puede evitar que ocurran desastres durante el congelamiento y la deriva .
Investigar
El científico Viktor Kozin ha obtenido curvas teóricas experimentales, que revelan todas las posibilidades de su método.
Referencias
- ^ Milewski, P. y Wang, Z (2013). "Ondas tridimensionales de gravedad-flexión (resumen)" . Estudios de Matemática Aplicada . Universidad de Bath, Reino Unido. 131 (2): 135-148. doi : 10.1111 / sapm.12005 .
- ^ Kozin, VM (2007). Método de resonancia de destrucción de la capa de hielo. invención y experimentación . Moscú: Izdatel'stvo "La Academia de Ciencias Naturales". págs. –355 con. ISBN 978-5-91327-017-7.
Literatura
- Método de resonancia AV Palygina de destrucción de la capa de hielo M .: Izd LLC School Press, 2009 48-50c. ISSN 0130-5522
- Kornev, AA, Krestyaninov VF Levschanov LP Ryabinkin AB Estudio a gran escala del método de resonancia de fractura de hielo aerodeslizador anfibio / Consideraciones de diseño de buques en hielo. Científico Satélite Intercolegial. Actas.- 1988.- Gorkiy p. 107-117.
- Tecnología marítima : Proporcionando una superficie submarina segura desde debajo de la cubierta de hielo. Sea Technology, noviembre de 2010, №11
Patentes
- Método de destrucción de la capa de hielo , patente RF n. ° 1605471 de 19.11.1993 Kozin VM
- Método de destrucción del aerodeslizador de hielo Patente rusa No. 1766012 del 01.06.1992 Kozin VM
Publicaciones en revistas especializadas
- Kozin VM, Pogorelov, AV aerodeslizador anfibio de resistencia a las olas cuando se conduce sobre hielo. / Mecánica Aplicada y Física Técnica. - Novosibirsk: Editorial SB RAS. - 2003. - T. 44. - No. 2. - P. 49-55
- Kozin VM, Pogorelova AV Modelado matemático de la carga Shocr de la capa de hielo sólido / / The Sixth (2004) ISOPE Pacific / Asia Offshore Mechanics 12 al 16 de septiembre de 2004, Vladivostok Rusia
- Kozin VM, Pogorelova AV Modelado matemático de la carga de choque de una capa de hielo sólido / / International Journal of Offshore and Polar Engineeriing (ISSN 1053-5381) Copyright © de la International Society of Offshore and Polar Engineers. Vol., 1916, núm. 1, marzo de 2005, págs. 1–4
- Kozin VM, Pogorelova AV Movimiento no estacionario de vehículos anfibios con colchón de aire sobre campos de hielo / / El séptimo (2006) Simposio de Mecánica Costa Afuera de ISOPE Pacífico / Asia. Dalian, China, 17 a 21 de septiembre de 2006
Artículos en libros científicos y publicaciones periódicas
- Kozin VM, Pogorelova AV Respuesta viscoelástica de una placa de hielo flotante a un SVPA en movimiento estacionario. En Sat "Lejano Oriente. Escuela-Seminario de Matemáticas. Acad. EV Zolotov. - Vladivostok: Izd Dalnvost. Press, 2003. - P. 117
- VM Kozin, AV Onischuk Investigación de uno de los problemas que surgen los buques submarinos en la capa de hielo. / / Tecnologías modernas en la educación, la ciencia y la industria de la construcción naval., Nizhny Novgorod, Universidad Técnica Estatal de Novosibirsk, 2003
Publicaciones en actividades de investigación de materiales
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- Kozin VM, Tereschenkova ES Análisis de las causas y los métodos recomendados de destrucción de la congestión. Problemas de la mecánica del continuo y problemas relacionados de la ingeniería mecánica: Sat. Informes de la Tercera Conferencia. Vladivostok, Komsomolsk-on-Amur, septiembre de 2004. Komsomolsk-on-Amur: IMiM FEBRAS, 2005, p. 130-133
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- Kozin VM, Koloshenko JB Estudios experimentales de deformación de la capa de hielo causada por cargas en movimiento. Problemas de la mecánica del continuo y problemas relacionados de la ingeniería mecánica: Sat. Informes de la Tercera Conferencia. Vladivostok, Komsomolsk-on-Amur, septiembre de 2004. Komsomolsk-on-Amur: IMiM FEBRAS, 2005, p. 138-142
enlaces externos
- http://www.griffonhoverwork.com/news/latest-news/ice-breaking-hovercraft.aspx Aerodeslizador Griffon8000 TD utilizado para romper el hielo en Canadá.