氣墊船運行形成波阻共振破冰方法
2023-05-28 01:56:41 3
專利名稱：氣墊船運行形成波阻共振破冰方法
技術領域：
本發明涉及的是利用氣墊船運行形成波阻共振破冰方法，主要解決我國北方江河湖海上形成的冰凌、凌汛所造成的自然災害。
背景技術：
冰壩是北方河流最嚴重的冰凌事件。伴隨著冰壩的形成、發展、消融，河渠中水力摩阻將發生很大改變，導致流量和水深發生很大變化，特別是在冰壩消融或突然崩潰時，河渠的水力阻力突然減小，將導致河渠中流量和水位的急劇增加，其大小可能超過夏季最大洪水流量和洪水水位，導致冰凌災害的發生，對水利工程設施和兩岸人民的生命財產帶來嚴重威脅。根據破冰時機與冰凌現象的對應關係，可將冰蓋爆破分為預先破冰和應急破冰兩種。預先破冰是在危害性冰凌現象還未發生前，根據分析預報，將會在某河段產生危害性冰情現象，為工程或河道安全渡凌，事先將這敏感性河段的冰蓋採用爆破的方法破除，稱為預先破冰；應急破冰是在危害性冰凌現象(如冰塊堵塞工程導流通道、 天然河道或水庫末端產生冰壩等)已經初步產生，且預估危害程度會逐漸加劇的情況下， 採用爆破方法，對危害性冰凌現象或控制其發生發展影響河段的冰蓋採用爆破的方法破除，稱為應急破冰。按爆破方式，可將冰凌爆破分為人工定點破冰、大炮轟擊破冰、飛機轟炸破冰。各方法使用於不同的條件下，具有不同的爆破效果。人工定點破冰一般使用於工程的防凌渡凌，屬小範圍精確破冰，是在指定位置安裝炸藥，爆破破除指定範圍內冰蓋的方法。此方法不只破除冰蓋，對破碎的冰塊還有大小尺寸要求，並不能影響永久和臨時性建築物以及周圍民用及工業建築；飛機轟炸破冰一般使用於空曠大面積冰蓋或大規模明顯的危害性冰凌現象如冰壩等情況下的破冰，此種情況下人員不便或不易進入預定地點。其目的是破碎冰塊，疏通河道，避免冰塊堵塞，產生嚴重的危害性冰情；大炮轟擊破冰在上述兩種情況下都可採用。針對上述破冰方法存在的機動性差，受環境條件限制大，以及成本高的不足，提出利用全升式氣墊船行進過程中產生的阻力對水面上的冰蓋作用使其產生振動，從而使冰面破碎，解決冰凌所造成的災害。該氣墊船共振破冰方法具有破冰效率高，機動靈活，對水中和岸上的物體無損害，不受環境條件限制等一些列優點。
發明內容
為解決上述問題，發明了一種氣墊船運行形成波阻共振破冰方法。本發明的目的是提供一種用於主動解決冰凌、凌汛災害。利用氣墊船運行中形成的波動阻力對冰面產生的壓力，使冰面發生彎曲振動實現振動破冰的方法。採用的技術方案是
氣墊船運行形成波阻共振破冰方法，包括以下工藝過程
氣墊船由於氣墊對一定水深的冰面的壓力，使冰面產生一定的變形外，同時對不同厚度的冰面在有對水的排擠時會產生不同程度的撓曲變形。當氣墊船以不同的速度在撓曲的冰面運行時，由於其波動阻力作用在撓曲變形的冰面上，該作用力可分解為沿運動方向(X軸方向)的禮作用力和沿垂直於水面(Z軸方向)W的作用力。尺的作用力使冰面沿X向
壓縮，W的作用力使冰面沿Z向的撓曲變形增加。此時在一定水深和一定厚度冰面可以考慮為一彈性系統，氣墊船是在撓曲變形的冰面運行，當以不同的速度行進時會產生的不同頻率的衝擊載荷，冰面本身是一彈性系統，當該載荷的作用頻率與冰面系統的固有頻率相同時，冰面產生共振狀態，此時達到最佳的破冰效果，實現防凌除凌的目的。本發明是一種安全、環保、機動、靈活、效率高、經濟性好，不受環境條件限制，對水中建築物和岸上周圍民用及工業建築物無損害的防災減災方法，對我國的經濟發展和社會穩定具有重大的保障意義。
具體實施例方式氣墊船的墊升高度、氣墊空氣流量和氣墊壓力是氣墊船穩定性的特性參數。氣墊船在穩定航行時，整個氣囊內的壓力分布大致均勻；在一定的航速範圍內，氣墊壓力也分布均勻。由於氣墊船氣囊內的壓力分布和氣墊內的壓力分氣墊船水壓場的形成機理與普通排水型艦船水壓場是不同的。排水型艦船在水中航行時，由於船體對水的排擠，形成繞船體的流場，引起船體周圍壓力的變化，形成水壓場。氣墊船除了由於氣墊對水面的壓力。使水面有小的變形外，沒有對水的排擠。因此可以在假設氣墊壓力均勻的情況下，使氣墊船整體受力平衡。經簡化處理後的氣墊船氣囊形狀。其中Al和A2，Bl和B2分別為四個進氣口，上接四臺高壓風機。風機處的局部橫剖面空氣由風機升壓以後，先經過氣囊上部的擴壓段進入氣囊，再通過氣囊下壁面的排氣孔排入氣墊中。在實際情況中，氣體從排氣孔排出後，還要經過圍裙，會增加一些損失，在計算模型中為了簡化把圍裙段刪除了。數值模擬時，給定進氣口流量為進口邊界條件，氣墊壓力為出口邊界條件。氣囊壁上雖然氣流只通過排氣孔流出，但當作多孔介質處理時，應看作是在這個區域中整個面上出氣。因各個多孔區域中排氣孔數不同，它們的壓力損失係數也不同。單位船長之斷面，由流體動量定理得知
權利要求
1.氣墊船運行形成波阻共振破冰方法，其特徵包括以下工藝過程 氣墊船由於氣墊對一定水深的冰面的壓力，使冰面產生一定的變形外，同時對不同厚度的冰面在有對水的排擠時會產生不同程度的撓曲變形，當氣墊船以不同的速度在撓曲的冰面運行時，由於其波動阻力作用在撓曲變形的冰面上，該作用力可分解為沿運動方向X軸方向的尺作用力和沿垂直於水面Z軸方向W的作用力，瓦的作用力使冰面沿X向壓縮，W的作用力使冰面沿Z向的撓曲變形增加，此時在一定水深和一定厚度冰面可以考慮為一彈性系統，氣墊船是在撓曲變形的冰面運行，當以不同的速度行進時會產生的不同頻率的衝擊載荷，冰面本身是一彈性系統，當該載荷的作用頻率與冰面系統的固有頻率相同時，冰面產生共振狀態。
全文摘要
氣墊船運行形成波阻共振破冰方法，包括以下工藝過程氣墊船由於氣墊對一定水深的冰面的壓力，使冰面產生一定的變形外，同時對不同厚度的冰面在有對水的排擠時會產生不同程度的撓曲變形。當氣墊船以不同的速度在撓曲的冰面運行時，由於其波動阻力作用在撓曲變形的冰面上，該作用力可分解為沿運動方向(X軸方向)的作用力和沿垂直於水面(Z軸方向)W的作用力。的作用力使冰面沿X向壓縮，W的作用力使冰面沿Z向的撓曲變形增加。本發明是一種安全、環保、效率高、經濟性好，對水中建築物和岸上周圍民用及工業建築物無損害的防災減災方法。
文檔編號E02B15/02GK102465512SQ20101054853
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月18日 優先權日2010年11月18日
發明者姚俊, 張遼遠, 陳克, 陳浩 申請人:瀋陽理工大學