Влияние ледовых условий на эффективность разрушения ледяного покрова подводными судами резонансным методом

• Автор: Земляк, Виталий Леонидович
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Комсомольск-на-Амуре
• Количество страниц: 142 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
1. ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ НАПРЯЖЕННО - ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА ОТ ДЕЙСТВИЯ ДВИЖУЩИХСЯ
НАГРУЗОК
1Л. Физическая сущность резонансного метода разрушения ледяного
покрова
1.2. Теоретические исследования колебаний пластин на упругом основании и ледяного покрова под действием движущихся
нагрузок
1.3. Экспериментальные исследования закономерностей деформирования
и разрушения ледяного покрова движущимися нагрузками
1.4. Воздействие подводных судов на ледяной покров
1.4.1. Тенденции использования подводных транспортных
судов
1.4.2. Безопасность подледного плавания подводного судна
1.4.3. Исследования деформирования ледяного покрова от движения подводного судна
1.5. Выбор наиболее вероятных физико-механических характеристик морского льда
1.6. Постановка задачи исследований
2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДЕФОРМИРОВАНИЯ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА ОТ ДВИЖЕНИЯ ПОДВОДНОГО СУДНА
2.1. Общая постановка задачи изгиба ледяного покрова от движения подводного судна
2.2. Математическая модель
2.3. Моделирование гидродинамических нагрузок методом
граничных элементов
2.4. Фундаментальное решение для оператора Лапласа
2.5. Численное решение по всей границе
2.6. Моделирование гидродинамических нагрузок от движения подводного судна
2.7. Моделирование изгиба ледяного покрова
2.7.1. Матрица жёсткости конечного элемента пластины на упругом основании
2.7.2. Матрица масс
2.8. Моделирование гидроупругого взаимодействия при
движении подводного судна под ледяным покровом
2.8.1. Гидродинамические силы
2.8.2. Общая система обыкновенных дифференциальных уравнений метода конечных элементов и её численное решение
2.9 Изгиб ледяного покрова от движения подводного судна
2.10. Анализ влияния ледовых условий на деформированное
состояния ледяного покрова от движения подводного судна
2.11 Выводы
3. ФИЗИЧЕСКОЕ И ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Методика моделирования ИГВ, возбуждаемых в
искусственном льду
3.2. Методика пересчета моделируемых параметров на натуру в
опытах с естественным льдом
3.3. Описание изготовленного опытового бассейна
3.4. Оборудование и технология проведения экспериментов в ледовом бассейне
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ЛЕДОВЫХ УСЛОВИЙ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАЗРУШЕНИЯ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА ПОДВОДНЫМИ СУДАМИ РЕЗОНАНСНЫМ МЕТОДОМ
4.1. Модельные исследования разрушения естественного льда ИГВ от движения подводного судна
4.2. Модельные исследования деформирования ледяного покрова ИГВ в неразрушаемой модели ледяного покрова от движения подводного судна
4.2.1. Исследование деформированного состояния сплошного льда
в условиях стоячей воды
4.2.2. Влияние продольной раскрытой трещины и разводий различной ширины на параметры ИГВ
4.2.3. Влияние глубины акватории
4.2.4. Влияние подледного течения
4.3. Влияние ледовых условий на резонансную скорость движения
подводного судна
4.4. Проверка полученных результатов
4.4.1 Сопоставление экспериментальных данных с результатами натурных экспериментов по возбуждению ИГВ движущимися нагрузками
4.4.2 Сопоставление экспериментальных данных с результатами численных расчетов
4.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕР АТУ РЫ

материала, тем меньше время релаксации т или тем быстрее убывают

напряжения в материале.
Численные значения величины г определенные В.М. Козиным на основании работ различных авторов сведены в табл. 1.3. Как видно, значительные изменения толщины льда, его температуры и структуры (сравнивался речной и морской лед) не оказывали существенного влияния на Т . Средние значения времени релаксации деформаций у льда лежат в пределах 5-15 с. Полученные относительно устойчивые результаты позволяют использовать их в теоретических расчетах. По данным работы [39] изменение Т в указанных пределах мало сказывается на величинах максимальных напряжений во льду при ИГР.
Табл. 1.3 Экспериментальные значения времени релаксации деформаций ледяного покрова
Вид льда Толщина ледяного покрова, м Температура льда, °С Пределы изменения Т, с Источник данных
0,60 2-6 5,5-15,6 [133]
Речной 0,38 -6 5,2-7,0 [59]
0,80 -10 7,0-10,0 [69]
Морской 0,60 - 6,8-9,8 [133]
2,5-3,0 - 11,2-13,8 [134]
По данным работы [66] значения предела прочности морского льда на изгиб находятся в диапазоне сг„ =0,5-0,8 МПа, а средние значения <т„ прочных зимних льдов составляют ии =0,5-0,6 МПа (реже 0,7 МПа), очень прочных льдов <т„ =0,8 МПа, летних соленых льдов, ослабленных таянием сг„=0,15-0,3 МПа. В качестве расчетного значения в работе на основании [36,37,59] принято о;, =0,8 МПа.