The effect of compressive forces on the amplitudes of bending-gravitational waves generated by moving perturbations

Authors

  • Malenko Z.V. Branch of "Admiral F. F. Ushakov State Maritime University" in Sevastopol, Sevastopol, Российская Федерация
  • Yaroshenko A.A. Sevastopol State University, Sevastopol, Российская Федерация

UDC

539.3:532.5

DOI:

https://doi.org/10.31429/vestnik-19-2-29-38

Abstract

The work is devoted to the study of wave processes occurring in a floating ice plate when a load moves along it. The influence of the load displacement velocity and compressive forces on the amplitudes of the generated bending-gravitational waves is investigated. The ice cover is modeled by a thin elastic plate floating on the surface of an ideal liquid of finite depth. The problem is reduced to solving the Laplace equation with boundary conditions. The boundary condition on the surface is the equation of vibrations of the ice plate taking into account the hydrodynamic pressures on the lower surface of the ice. Surface waves in a solid ice sheet are a combination of a bending wave in an ice plate and a gravitational wave in water.

When the load moves through the ice cover, from one to three wave systems are formed. Elastic waves are caused by the presence of ice cover. It is shown that as the compressive force increases, the amplitude of elastic waves increases. The other two waves have the character of transverse and longitudinal ship waves propagating behind the source. The increase in compressive forces and the thickness of the ice cover does not significantly affect the amplitudes of these waves.

Keywords:

bending-gravitational waves, elastic plate, ice cover, moving perturbations, critical speed, compressive force

Acknowledgement

The study did not have sponsorship.

Author Infos

Zhanna V. Malenko

Senior Lecturer of the Department of Fundamental Disciplines, Branch of FSFEI HE «Admiral Ushakov Maritime State University» in Sevastopol

e-mail: zhvla17@mail.ru

Aleksandr A. Yaroshenko

д-р физ.-мат. наук, профессор, заведующий кафедрой фундаментальных дисциплин Филиала "Государственный морской университет имени адмирала Ф.Ф. Ушакова" в г. Севастополь, профессор кафедры "Высшая математика" Севастопольского государственного университета

e-mail: yaroshenko.575@yandex.ru

References

  1. Седов Г.Я. Перевозки по льду предметов большого веса. Москва, Водный транспорт, 1926. [Sedov G.Ya. Perevozki po l'du predmetov bol'shogo vesa = Transportation of objects of great weight on ice. Moscow, Vodnyj transport, 1926. (in Russian)]
  2. Иванов И.К., Кобеко П.П., Шульман А.Р. Деформация ледяного покрова при движении грузов. Журнал технической физики, 1946, т. 16, вып. 3, с. 257–262. [Ivanov I.K., Kobeko P.P., Shulman A.R. Deformation of the ice cover during the movement of goods. Zhurnal tekhnicheskoy fiziki = Journal of Technology physics, 1946, vol. 16, no. 3, pp. 257–262. (in Russian)]
  3. Зуев В.А. Средства продления навигации на внутренних водных путях. Ленинград, Судостроение, 1986. [Zuev V.A. Sredstva prodleniya navigacii na vnutrennih vodnyh putyah = Means of prolongation navigation on inland waterways. Leningrad, Sudostroenie, 1986. (in Russian)]
  4. Зуев В.А. Новые технологии разрушения ледяного покрова и продления навигации судами на воздушной подушке. Труды Центрального научно-исследовательского института им. академика А.Н. Крылова, 2007, № 34(318), с. 78–96. [Zuev V.A. New technologies for breaking the ice cover and prolonging navigation by hovercraft. Trudy Central'nogo nauchno-issledovatel'skogo instituta im. akademika A.N. Krylova = Proceedings of the Central Research Institute named after academician A.N. Krylov, 2007, no. 34(318), pp. 78–96. (in Russian)]
  5. Козин В.М., Погорелова А.В., Земляк В.Л., Верещагин В.Ю., Рогожникова Е.Г., Кипин Д.Ю., Матюшина А.А. Экспериментально-теоретические исследования зависимости параметров распространяющихся в плавающей пластине изгибно-гравитационных волн от условий их возбуждения. Новосибирск, Сибирское отделение РАН, 2016. [Kozin V.M., Pogorelova A.V., Zemlyak V.L., Vereshchagin V.Yu., Rogozhnikova E.G., Kipin D.Yu., Matyushina A.A. Eksperimental'no-teoreticheskie issledovaniya zavisimosti parametrov rasprostranyayushchihsya v plavayushchej plastine izgibno-gravitacionnyh voln ot uslovij ih vozbuzhdeniya = Experimental and theoretical studies of the dependence of the parameters of bending-gravitational waves propagating in a floating plate on the conditions of their excitation. Novosibirsk, Sibirskoe otdelenie RAN, 2016. (in Russian)]
  6. Козин В.М., Земляк В.Л., Баурин Н.О., Ипатов К.И. Способ разрушения ледяного покрова судном на воздушной подушке. Вестник Приамурского государственного университета им. Шолом-Алейхема, 2018, №4(33), c. 85–91. [Kozin V.M., Zemlyak V.L., Baburin N.O., Ipatov K.I. Method of destruction of the ice cover by a hovercraft. Vestnik Priamurskogo gosudarstvennogo universiteta im. Sholom-Alejhema = Bulletin of the Amur State University named after Sholom-Alejhema, 2018, no. 4(33), pp. 85–91. (in Russian)]
  7. Хейсин Д.Е. Динамика ледяного покрова. Ленинград, Гидрометеоиздат, 1967. [Heisin D. E. Dinamika ledyanogo pokrova = Dynamics of the ice cover. Leningrad, Gidrometeoizdat, 1967. (in Russian)]
  8. Доценко С.Ф. Установившиеся гравитационно-упругие трехмерные волны от движущихся возмущений. В кн.: Цунами и внутренние волны. Севастополь, МГИ АН УССР, 1976, c. 144-155. [Dotsenko S.F. Steady-state gravitationally elastic three-dimensional waves from moving perturbations. In: Cunami i vnutrennie volny. Sevastopol', MGI AN USSR = Tsunami and internal waves. Sevastopol, Marine Hydrophysical Institute of the Academy of Sciences of the Ukrainian SSR, 1976, pp. 144–155. (in Russian)]
  9. Козин В.М. Резонансный метод разрушения ледяного покрова. Изобретения и эксперименты. Москва, Академия Естествознания, 2007. [Kozin V.M. Rezonansnyj metod razrusheniya ledyanogo pokrova. Izobreteniya i eksperimenty = Resonant method of ice cover destruction. Inventions and experiments. Moscow, Akademiya Estestvoznaniya, 2007. (in Russian)]
  10. 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. Москва, Академия Естествознания, 2008. [Kozin V.M., Zhestkaya V.D., Pogorelova A.V., Chizhiumov S. D., Dzhabrailov M. R., Morozov V. S., Kustov A. N. Prikladnye zadachi dinamiki ledyanogo pokrova = Applied problems of ice cover dynamics. Moscow, Akademiya Estestvoznaniya, 2008. (in Russian)]
  11. Козин В.М. Способы определения критических скоростей нагрузок, движущихся в условиях сплошного ледяного покрова (обзор). Вестник инженерной школы ДВФУ, 2019, № 2(39), c. 30–38. [Kozin V.M. Methods for determining the critical speeds of loads moving in conditions of continuous ice cover (review). Vestnik inzhenernoj shkoly DVFU = Bulletin of the FEFU Engineering School, 2019, no. 2(39), pp. 30–38. (in Russian)] DOI 10.24866/2227-6858/2019-2-4
  12. Букатов А.Е. Волны в море с плавающим ледяным покровом. Севастополь, ФГБУН МГИ, 2017. 360 с. [Bukatov A. E. Volny v more s plavayushchim ledyanym pokrovom = Waves in the sea with a floating ice cover. Sevastopol, FGBUN MGI, 2017. (In Russian)]
  13. Букатов А.Е., Черкесов Л.В., Ярошенко А.А. Изгибно-гравитационные волны от движущихся возмущений. Прикладная механика и техническая физика, 1984, № 2, c. 151–157. [Bukatov A.E., Cherkesov L.V., Yaroshenko A.A. Bending-gravitational waves from moving perturbations. Prikladnaya mekhanika i tekhnicheskaya fizika = Applied Mechanics and technical physics, 1984, no. 2, pp. 151–157. (In Russian)]
  14. Маленко Ж.В., Ярошенко А.А. Изгибно-гравитационные волны в море с ледяным покровом от движущихся возмущений. Морские интеллектуальные технологии, 2021, т. 4, № 2, с. 157–161. [Malenko Zh.V., Yaroshenko A.A. Bending-gravitational waves in the sea with ice cover from moving disturbances. Morskie intellektual'nye tekhnologii = Marine intellectual technologies, 2021, vol. 4, no. 2, pp. 157–161. (In Russian)] DOI 10.37220/MIT.2021.52.2.086
  15. Squire V.A., Hosking R.J., Kerr A.D., Langhorne P.J. Moving Loads on Ice Plates. Springer Science & Business Media, 2012.

Downloads

Issue

2022. Vol. 19. No. 2

Section

Mechanics

Pages

29-38

Submitted

2022-06-02

Published

2022-06-30

How to Cite

Malenko Z.V., Yaroshenko A.A. The effect of compressive forces on the amplitudes of bending-gravitational waves generated by moving perturbations. Ecological Bulletin of Research Centers of the Black Sea Economic Cooperation, 2022, vol. 19, no. 2, pp. 29-38. DOI: https://doi.org/10.31429/vestnik-19-2-29-38 (In Russian)

Copyright (c) 2022 Malenko Z.V., Yaroshenko A.A.

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.