Results of Experimental and Theoretical Studies of the Possibilities of the Resonance Method of Ice Cover Destruction

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

Based on experiments carried out: in ice basins; with large-scale models of hovercraft in the field; with full-scale hovercraft, as well as using theoretical dependencies for calculating the stressstrain state of the ice cover from the action of moving loads, the possibilities (patterns) of the resonant method of ice destruction, i.e., by excitation of resonant flexural-gravity waves (FGW), were studied. Its physical essence, the expediency of its implementation by a hovercraft are explained, the possible areas of effective use of this method are indicated. The results of the information review on the topic of the work are given, on the basis of which the purpose of the research is set. When describing the viscoelastic nature of the relationship between stresses and strains in ice, the Kelvin-Voigt law of deformation of an elastically retarded medium was used. The theoretical bending potential energy density of an infinite plate was taken as a criterion for the ice breaking capacity of FGW. In this case, the condition is used that when it reaches a certain value, complete (with the opening of cracks) destruction of ice occurs. The initial data for these calculations are taken from the performed experiments. Dependences are given that make it possible to determine the parameters of a load moving at a resonant speed (hovercraft parameters) sufficient to destroy an ice cover of a given thickness under given ice conditions.

作者简介

V. Kozin

Institute of Mechanical Engineering and Metallurgy of the Far East Branch of the Russian Academy of Sciences

编辑信件的主要联系方式.
Email: kozinvictor@rambler.ru
Komsomolsk-na-Amure, 681005 Russia

参考

  1. Dutfild D.O., Dickins D.E. Icebreakins trials with Bell Acгospace Voyageur ACV // Can. Aeronaut. Space J. 1974. V. 20. № 10. P. 471–474.
  2. Козин В.М., Земляк В.Л. Физические основы разрушения ледяного покрова резонансным методом. Комсомольск-на-Амуре: ИМиМ ДВО РАН, ПГУ им. Шолом-Алейхема, АмГПГУ, 2013. 250 с.
  3. Седов Г.Н. Перевозки по льду предметов большого веса // Водный транспорт. 1926. № 3/4. С. 146.
  4. Сергеев Б.Н. К вопросу о величине нагрузки речного льда // Водный транспорт. 1926. № 8/9. С. 300–301.
  5. Бернштейн С.А. Ледяная железнодорожная переправа (работа, теория и расчет ледяного слоя). Сборник Народного комиссариата путей сообщения. Вып. 18. М.: Транспечать, 1929. 42 с.
  6. Кашкин Н.Н. Исследование работы ледяных аэродромов под нагрузкой от самолета. М.; Л.: ОНТИ НКТП, 1935. 48 с.
  7. Зубов Н.Н. Основы устройства дорог на ледяном покрове. М.: Гидрометеоиздат, 1942. 74 с.
  8. Зубов Н.Н. Льды Арктики. М.: Изд-во Главсевморпути, 1945. 360 с.
  9. Брегман Г.Р., Проскуряков Б.В. Ледяные переправы. Свердловск: Гидрометеоиздат, 1943. 151 с.
  10. Песчанский И.С. Ледоведение и ледотехника. Л.: Гидрометеоиздат, 1967. 467 с.
  11. Press F., Crary A., Oliver J., Katz S. Aircoupled flexural waves in floating ice // Trans. Amer. Geoph. Union. 1951. V. 32. № 2. P. 166–172.
  12. Crary A., Cotell R., Oliver J. Geophysical studies in the Beaufort Sea, 1951 // Trans. Amer. Geoph. Union. 1952. V. 33. P. 211–216.
  13. Crary A. Scismic Studies on Fletcher,s Ice Icland-T-3 // Trans. Amer. Geoph. Union. 1954. V. 35. № 2. P. 293–300.
  14. Anderson D.L. Preliminary results and review of sea ice elasticity and related studies // Trans. Eng. Inst. Can. 1958. V. 2. № 3. P. 2–8.
  15. Hunkins K. Seismic studies of sea ice // J. Geophys. Res. 1960. V. 65. № 10. P. 3459–3472. https://doi.org/10.1029/JZ065i010p03459
  16. Hunkins K. Waves in the Arctic Ocean // J. Geophys. Res. 1962. V. 67. № 6. P. 2477–2489. https://doi.org/10.1029/JZ067i006p02477
  17. Sunberg-Falkenmark M. Om Isbärighet Resultat av belastningsförsök på is, utförda av Samarbetsgruppen för isbärighetsförsök 1959-61. Notiser Och Preliminiira Rapporter, Serie Hydrologi 1. Stockholm: Sveriges Meteorologiska och Hydrologiska Institut, 1963. 318 p.
  18. Robin G., De Q. Wave Propagation Through Fields of Pack Ice // Phil. Trans. Roy. Soc. A. 1963. V. 225. № 1057. P. 313–339. https://doi.org/10.1098/rsta.1963.0006
  19. Сытинский А.Д., Трипольников В.П. Некоторые результаты исследований естественных колебаний ледяных полей Центральной Арктики // Изв. АН СССР. Сер. геофизическая. 1964. № 4. С. 615–621.
  20. Leschack L., Haubrich R. Observations of Waves on an Ice-Covered Ocean // J. Geophys. Res. 1964. V. 69. № 18. P. 3815–3821. https://doi.org/10.1029/JZ069i018p03815
  21. Gold L.W. Use of ice covers for transportation // Can. Geotech. J. 1971. V. 4. P. 170–181. https://doi.org/10.1139/t71-018
  22. Смирнов В.Н. Некоторые вопросы натурного исследования деформаций и напряжений в ледяном покрове // Тр. ААНИИ. Т. 331. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. С. 133–140.
  23. Смирнов В.Н. Упругие изгибные волны в ледяном покрове // Тр. ААНИИ. Т. 331. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. С. 117–123.
  24. Gold L. Bearing capacity of ice covers // Nat Res. Counc. Can. Techn. Mem. 1977. № 121. P. 63–65. https://doi.org/10.1139/l76-028
  25. Eyre D. The flexural motion of a floating ice sheet induced by moving vehicles // J. Glaciology. 1977. V. 19. P. 555–570. https://doi.org/10.3189/S0022143000215475
  26. Goodman D., Holdsworth R. Continuous surface strain measurements on sea ice and on Erebus Glacier Tongue, McMurdo Sound, Antarctica // Antarctic J. US. 1978. V. 13. P. 67–70.
  27. Takizawa T. Field studies on response of a floating sea ice sheet to a steadily moving load // Contrib. Inst. Low Temp. Sci. 1987. V. 36. P. 31–76.
  28. Beltaos S. Field studies on the response of floating ice sheets to moving loads // Can. J. Civil Eng. 1981. V. 8. P. 1–8. https://doi.org/10.1139/l81-001
  29. Takizawa T. Deflection of a floating sea ice sheet induced by a moving load // Cold Regions Sci. Techn. 1985. V. 11. P. 171–180.
  30. Takizawa T. Field studies on response of a floating sea ice sheet to a steadily moving load // Contrib. Inst. Low Temp. Sci. 1987. V. 36. P. 31–76.
  31. Takizawa T. Response of a floating sea ice sheet to a steadily moving load // J. Geophys. Res. 1988. V. 93. P. 5100–5112.
  32. Squire V.A., Robinson W.H., Haskell T.G. and Moore S.C. Dynamic strain response of lake and sea ice to moving loads // Cold Reg. Sci. Technol. 1985. V. 11. P. 123–139.
  33. Squire V.A., Langhorne P.J., Robinson W.H. and Heine A.J. Kiwi 131: an Antarctic field experiment to study strains and acoustic emission generated by loads moving over sea ice. Report prepared for the Royal Society of London. L.: RSL, 1986.
  34. Squire V.A., Robinson W.H., Langhorne P.J. and Haskell T.G. Vehicles and aircraft on floating ice // Nature. 1988. V. 333. P. 159–161.
  35. Squire V., Hosking R., Kerr A., Langhorne P. Moving Loads on Ice Plates. Dordrecht: Kluver Academic Publishers, 1996. P. 86–94.
  36. Козин В.М., Жесткая В.Д., Погорелова А.В., Чижиумов С.Д., Джабраилов М.Р., Морозов В.С., Кустов А.Н. Прикладные задачи динамики ледяного покрова. М.: Издательство “Академия естествознания”, 2008. 329 с.
  37. Greenhild Cg. Scattering on the thin ice // The Lond. Ebinb. Dubl. Phil. Mag. J. Sci. 1916. V. 31. № 181. https://doi.org/10.1080/14786440108635465
  38. Голушкевич С.С. О некоторых задачах теории изгиба ледяного покрова. Л.: Воениздат, 1947. 231 с.
  39. Press F., Ewing M. Propagation of elastic waves in a floating ice sheet // Trans. Amer. Geoph. Union. 1951. V. 32. № 5. P. 673–678.
  40. Crary A., Cotell R., Oliver J. Geophysical studies in the Beaufort Sea, 1951 // Trans. Am. Geoph. Uni. 1952. V. 33. P. 211–216. doi.org/https://doi.org/10.1029/TR033i002p00211
  41. Хейсин Д.Е. Динамика ледяного покрова. Л.: Гидрометеоиздат, 1967. 216 с.
  42. Черкесов Л.В. О влиянии ледяного покрова и вязкости жидкости на длинные волны // Морские гидрофизические исследования. 1970. № 3 (49). С. 50–56.
  43. Jen D.H., Tang S.C. On the vibration of an elastic plate on an elastic foundation // J. Sound Vib. 1971. V. 14. № 1. P. 81–89. doi.org/https://doi.org/10.1121/1.2144176
  44. Доценко С.Ф. О влиянии неоднородности жидкости и ледяного покрова на волны, генерируемые движущейся областью давлений // Морские гидрофизические исследования. 1974. № 4 (67). С. 82–89.
  45. Богородский В.В., Гаврило В.П. Лед. Физические свойства. Современные методы гляциологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 384 с.
  46. Марченко А.В. Изгибно-гравитационные волны // Динамика волн на поверхности жидкости. М.: Наука, 1999. С. 65–111.
  47. Жесткая В.Д., Козин В.М. Исследования возможностей разрушения ледяного покрова амфибийными судами на воздушной подушке резонансным методом. Владивосток: Дальнаука, 2003. 161 с.
  48. Ткачева Л.А. Дифракция поверхностных волн на плавающей упругой пластине // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. 2001. № 5. С. 121–134.
  49. Ткачева Л.А. Плоская задача о дифракции поверхностных волн на упругой плавающей пластине // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. 2003. № 3. С. 131–149.
  50. Ткачева Л.А. Поведение плавающей упругой пластины при колебаниях участка дна // Прикл. мех. техн. физ. 2005. Т. 46. № 2. С. 98–108.
  51. Milinazzo F., Shinbrot M., Evans N.W. A mathematical analysis of the steady response of floating ice to the uniform motion of a rectangular load // J. Fluid Mech. 1995. V. 287. P. 287–295. https://doi.org/10.1017/S0022112095000917
  52. Wang K., Hosking R., Milinazzo F. Time-dependent response of a floating viscoelastic plate to an impulsively started moving load // J. Fluid Mech. 2004. V. 521. P. 295–317. https://doi.org/10.1017/S002211200400179X
  53. Козин В.М., Погорелова А.В., Жесткая В.Д., Чижиумов С.Д., Джабраилов М.Р., Морозов В.С., Кустов А.Н. Прикладные задачи динамики ледяного покрова. М.: Академия естествознания, 2008. 329 с.
  54. Коробкин A.A., Папин A.A., Хабахпашева Т.И. Математические модели снежно-ледового покрова. Барнаул: Алтайский гос. унив., 2013. 116 с.
  55. Korobkin A., Khabakhpasheva T., Papin A. Waves propagating along a channel with ice cover // Eur. J. Mech. B/Fluids. 2014. V. 47. P. 166–175.
  56. Погорелова А.В., Козин В.М., Матюшина А.А. Исследование напряженно-деформированного состояния ледяного покрова при взлете и посадке на него самолета // Прикл. мех. техн. физ. 2015. Т. 56. № 5. С. 214–221.
  57. Батяев Е.А., Хабахпашева Т.И. Гидроупругие волны в канале со свободным ледовым покровом // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. 2015. № 6. С. 71–88.
  58. Шишмарев К.А., Хабахпашева Т.И., Коробкин А.А. Влияние гидростатического и гидродинамического давлений на колебания ледового покрова // МАК-2015: “Математики – Алтайскому краю”. Сборник трудов всероссийской конференции по математике. Барнаул: Алтайский гос. унив., 2015. С. 87–91.
  59. Стурова И.В., Ткачева Л.А. Колебания ограниченного ледяного покрова при локальном динамическом воздействии // Полярная механика. 2016. № 3. С. 997–1007.
  60. Ткачева Л.А. Взаимодействие поверхностных и изгибно-гравитационных волн в ледяном покрове с вертикальной стенкой // Прикл. мех. техн. физ. 2013. Т. 54. № 4. С. 158–170.
  61. Ткачева Л.А. Поведение полубесконечного ледяного покрова при равномерном движении нагрузки // Прикл. мех. техн. физ. 2018. Т. 59. № 2. С. 82–98.
  62. Ткачева Л.А. Волновые явления, возникающие при движении нагрузки по свободной поверхности жидкости вдоль кромки ледяного покрова // Прикл. мех. техн. физ. 2019. № 3. 2019. С. 73–84.
  63. Стурова И.В. Действие периодического поверхностного давления на ледяной покров в окрестности вертикальной стенки // Прикл. мех. техн. физ. 2017. Т. 58. № 1. С. 92–101.
  64. Стурова И.В. Движение внешней нагрузки по полубесконечному ледяному покрову в докритическом режиме // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. 2018. № 1. С. 51–60.
  65. Букатов А.Е. Волны в море с плавающим ледяным покровом. Севастополь: ФГБУН МГИ, 2017. 360 с.
  66. Завьялова К.Н., Шишмарев К.А., Хабахпашева Т.И. Движение внешней нагрузки по битому льду в канале // Изв. Алтайского гос. ун-та. 2018. № 4 (102). С. 73–78.
  67. Шишмарев К.А., Хабахпашева Т.И. Нестационарные колебания ледового покрова в замороженном канале под действием движущегося внешнего давления // Выч. технол. 2019. Т. 24. № 2. С. 111–128.
  68. Khabakhpasheva T., Shishmarev K., Korobkin A. Large-time response of ice cover to a load moving along a frozen channel // Appl. Ocean Res. 2019. V. 86. P. 154–165. doi.org/https://doi.org/10.1016/j.apor.2019.01.020
  69. Земляк В.Л., Баурин Н.О., Курбацкий Д.А. Лаборатория “Ледотехника” // Вестник Приамурского гос. ун-та им. Шолом-Алейхема. 2013. № 1 (12). С. 68–77.
  70. Тимошенко С.П., Войновский-Кригер С. Пластины и оболочки. М.: Изд. физ.-мат. литературы, 1963. 653 с.
  71. Петров И.Г. Выбор наиболее вероятных значений механических характеристик льда // Труды ААНИИ. 1976. Т. 331. С. 4–41.
  72. Бутягин И.П. Прочность льда и ледяного покрова. Новосибирск: Наука, 1966. 153 с.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2.

下载 (1MB)
索引源数据
3.

下载 (862KB)
索引源数据
4.

下载 (837KB)
索引源数据
5.

下载 (966KB)
索引源数据
6.

下载 (1MB)
索引源数据
7.

下载 (1MB)
索引源数据
8.

下载 (1MB)
索引源数据
9.

下载 (57KB)
索引源数据

版权所有 © В.М. Козин, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».