Исследование влияния ледовых условий на возможность всплытия подводных судов в ледяном покрове

Безопасность подледного плавания субмарин обусловлена возможностью осуществлять всплытие в ледяном покрове. Традиционно всплытие субмарины осуществляется путем статического нагружения льда снизу за счет осушения балластных цистерн. Опыт реализации такого метода всплытия показывает его ограничение по толщинам проламываемого льда (обычно не более 1 метра), длительности маневра, возможной потере остойчивости и повреждения корпуса из-за контакта субмарины со льдом. Посредством возбуждения изгибно-гравитационных волн в ледяном покрове от движения подводного судна можно добиться частичного или полного разрушения льда, значительно большей толщины, чем при традиционном методе разрушения льда. При перемещении подводного судна вблизи нижней поверхности ледяного покрова на докритических скоростях распространения изгибно-гравитационных волн из-за разности давлений и скорости обтекания водным потоком возникает эффект «присасывания» нагрузки к нижней поверхности льда, аналогичный просадке надводного судна при движении на мелководье. В связи с этим становиться актуальным решение задачи исследования влияния ледяного покрова на характер движения погруженного тела вблизи его нижней поверхности. В проекте будут выполнены экспериментальные и теоретические исследования влияния водоизмещения, относительного удлинения, формы и площади поперечного сечения подводного судна на величину изменения глубины погружения при движении нагрузки вблизи нижней поверхности льда. Для проведения экспериментальных исследований будет использован опытовый ледовый бассейн. Теоретические расчеты получены с помощью численного моделирования в программном комплексе ANSYS. В ходе выполнения проекта планируется определить влияние водоизмещения, относительного удлинения, формы и площади поперечного сечения ПС на величину изменения глубины погружения при движении нагрузки вблизи нижней поверхности льда, углы дифферента моделей. Определить при каких значениях коэффициента общей полноты мидель-шпангоута, скорости и заглубления моделей наблюдаемый эффект «присасывания» становиться максимальным. Проанализировать влияние неоднородностей в ледяном покрове виде свободной кромки и заторошенных участков, глубины акватории на исследуемый эффект. Определить параметры генерируемых моделями изгибно-гравитационных волн, оценить их ледоразрушающую способность с помощью критерия ледоразрушения. Разработать численную модель движения субмарины произвольной формы с заданными параметрами движения с учетом неоднородностей ледяного покрова для определения напряженно-деформированного состояния льда, фронтов гидродинамических давлений и параметров изгибно-гравитационных волн, используя разрушаемую модель льда. Изменение величины заглубления нагрузки в виде тел вращения при подледном движении ранее ни экспериментально, ни теоретически не описывалось.