Dependence of the stress-strain state of the snow-covered ice cover on the water depth under conditions of flexural-gravitational resonance
Authors: Козин В.М. , Верещагин В.Ю. 
Published: September 2023

Представлен краткий обзор экспериментально-теоретических исследований по распространению изгибно-гравитационных волн (ИГВ) в ледяном покрове. Отмечено, что большие энергетические затраты на разрушение льда традиционными технологиями обуславливают необходимость поиска новых средств и методов решения ледотехнических задач, в том числе, исследований способности амфибийных судов на воздушной подушке (СВП) разрушать ледяной покров при их движении по льду со скоростью резонансных ИГВ резонансным методом, т.е. в условиях наступления изгибно-гравитационного резонанса (ИГР). Их преимуществами являются отсутствие непосредствен­ного контакта судна со льдом (это повышает надежность их эксплуатации), проходимость над заснеженным и заторошенным ледяным покровом, безопасность движения над подводными островами, битым льдом, возможность выхода со льда на чистую воду и наоборот, на необорудованный берег и пр. Отмечено, что на производительность резонансного метода влияют не только параметры СВП, но и условия ледовой обстановки, в том числе, заснеженность ледяного покрова и глубина воды. Представлены аналитические зависимости для анализа напряженно-деформированного состояния (НДС) ледяного покрова с наличием слоя снега, которое возникает под действием движущейся нагрузки в условиях ИГР. Приведены результаты расчетов зависимости амплитуды прогибов и напряжений в ледяном покрове от его параметров, снега и глубины воды. Установлено, что при выходе с глубокой воды на мелководье ледоразрушающую способность судов можно увеличить почти в 2 раза. На этом основании сделано заключение, что, если на акватории, где планируется выполнение ледокольных работ с использованием резонансного метода разрушения льда, имеются мелководные участки, то ледокольные работы следует начинать с них. Результаты предварительно выполненных данных исследований целесообразно продолжить для подтверждения их достоверности, например, путем проведения соответствующих экспериментов с последующей разработкой практических рекомендаций по их использованию.

A brief review of experimental and theoretical studies on the propagation of flexural gravity waves (IGWs) in the ice cover is presented. It is noted that the high energy costs for the destruction of ice by traditional technologies necessitate the search for new means and methods for solving ice engineering problems, including the ability of amphibious hovercraft (AHV) to destroy the ice cover when they move over ice at the speed of resonant IGVs by the resonance method, those. under conditions of onset of flexural-gravitational resonance (BGR). Their advantages are the lack of direct contact of the vessel with ice (this increases the reliability of their operation), patency over snow-covered and hummocked ice cover, safety of movement over underwater islands, broken ice, the ability to exit from ice to clear water and vice versa, to an unequipped shore, and etc. It is noted that the performance of the resonance method is affected not only by the parameters of the SVP, but also by the conditions of the ice situation, including the snow content of the ice cover and the depth of the water. Analytical dependencies are presented for the analysis of the stress-strain state of the ice cover with the presence of a layer of snow, which occurs under the action of a moving load under the conditions of IGR. The results of calculations of the dependence of the amplitude of deflections and stresses in the ice cover on its parameters, snow and water depth are presented. It has been established that when leaving deep water for shallow water, the ice-breaking capacity of ships can be increased by almost 2 times. On this basis, it was concluded that if there are shallow water areas in the water area where it is planned to carry out icebreaking operations using the resonance method of ice destruction, then icebreaking operations should begin from them. It is advisable to continue the results of these preliminary studies to confirm their reliability, for example, by conducting appropriate experiments with the subsequent development of practical recommendations for their use.