Движение погруженного тела вблизи нижней поверхности льда

Объект исследования. Исследование движения погруженного тела в приповерхностной водной среде. Цель работы. Определение сил и моментов действующих на погруженное тело при его движении с различной скоростью под свободной поверхностью воды и вблизи нижней поверхности льда. Методы и методология проведения работы. На основе методов теории размерностей и подобия выполнено физическое моделирование процессов деформирования и разрушения ледяного покрова от движения одиночной и парной нагрузки. Выполнены теоретические расчеты с помощью аналитического решения и численного моделирования. Результаты исследования. Выполненное исследование показало, что используемая методика моделирования и техника проведения экспериментов, предложенный численный алгоритм, разработанный на базе программного комплекса ANSYS 19 R2 Academic Research, а также авторское аналитическое решение позволяют достаточно точно спрогнозировать поведение погруженного тела при его движении на малом заглублении при наличии свободной поверхности воды и воды покрытой ледяным покровом. Определить силы и гидродинамический момент, действующие на тело со стороны жидкости. Впервые экспериментально определена величина относительного перемещения погруженного тела под воздействием подъемной силы и угол его дифферента в зависимости от формы корпуса и глубины акватории при движении вблизи свободной поверхности воды и воды покрытой сплошным льдом. Установлено влияние ледяного покрова на исследуемые параметры движения тела. Показано, что изменение относительного заглубления погруженного тела при его движении на малом заглублении имеет сложный характер и может достигать значительных величин. С помощью геометрического критерия ледоразрушения определена эффективность разрушения ледяного покрова ИГВ. Установлена относительная скорость движения, при которой перемещение ПА может быть не безопасным ввиду возможного контакта его кормовой оконечности с нижней поверхностью льда. Предложены новые способы и устройства для повышения эффективности разрушения ледяного покрова ПА, в том числе путем генерирования дополнительной системы ИГВ.