Об определении эффективного давления сжатия льда по данным натурных измерений параметров движения судов

Сжатия льда относятся к опасным ледовым явлениям, препятствующим судоходству во льдах и в некоторых случаях приводящим к гибели судов. В изучении этого природного явления достигнуты значительные результаты, позволяющие осуществлять его прогнозирование и рекомендовать маршруты движения судов во льдах вне опасных зон. Воздействие ледовых сжатий на корпус судна изучено хуже. Основной причиной являются трудности в определении силового воздействия ледовых сжатий различной интенсивности, которая оценивается с помощью специальных шкал визуально, на корпус судна. В работе предлагается ввести понятие эффективного давления ледовых сжатий, которое, являясь маркером происходящих процессов, позволило бы оценивать дополнительное ледовое сопротивление, испытываемое судном. Аналогичный подход успешно применяется при определении глобальной ледовой нагрузки на инженерные сооружения. В работе предложен метод определения эффективного давления сжатия льда, основанный на измерении ходовых характеристик судна (мощности, скорости и частоты вращения движителей), а также на измерении скорости закрытия канала за судном. Такие измерения должны проводиться в близких ледовых условиях при наличии и отсутствии ледовых сжатий. Скорость закрытия канала за судном можно связать с интенсивностью ледовых сжатий. Для расчета дополнительного сопротивления судна используются специальные диаграммы ледовой ходкости, построение которых для конкретного судна осуществляется на основании данных стандартных модельных испытаний в гидродинамическом бассейне. Обсуждается возможность применения описанного метода и возможные ограничения. Данные об эффективном давлении сжатия представляют значительный интерес для прогнозирования работы морских арктических транспортных систем и, возможно, для изучения динамики ледяного покрова.

1. Опасные ледовые явления для судоходства в Арктике. Миронов Е.У. (ред.). СПб.: ГНЦ РФ ААНИИ; 2010. 320 с.

2. Li F., Kujala P., Montewka J. A ship in compressive ice: an overview and preliminary analysis. In: Proceedings of the 25th International Conference on Port and Ocean Engineering under Arctic conditions. POAC, 2019. June 9–13, 2019, Delft, The Netherlands. URL: https://www.poac.com/Papers/2019/pdf/POAC19-068.pdf (accessed: 25.12.2024).

3. Таровик О.В. Модели для прогнозирования параметров рейсов судов в Арктике: существующие подходы и возможные пути развития. Арктика: экология и экономика. 2021;11(3):422–435. https://doi.org/10.25283/2223-4594-2021-3-422-435

4. Li F., Goerlandt F., Kujala P., Lehtiranta J., Lensu M. Evaluation of selected state-of-the-art methods for ship transit simulation in various ice conditions based on full-scale measurement. Cold Regions Science and Technology. 2018;151:94–108. https://doi.org/10.1016/j.coldregions.2018.03.008

5. Lu L., Kujala P., Toivola J., Helena J., Kuikka S. New approach to determine equivalent ice thickness for ships in dynamic compressive ice. In: Proceedings of the 27th International Conference on Port and Ocean Engineering under Arctic Conditions. 12–16 June 2023, Glasgow, United Kingdom. URL: https://www.poac.com/Papers/2023/pdf/Paper83_Lu.pdf (accessed: 25.12.2024).

6. Бузин И.В., Клячкин С.В., Фролов С.В., Смирнов К.Г., Михальцева С.В., Соколова Ю.В., Гудошников Ю.П., Войнов Г.Н., Григорьев М.Н. Некоторые оценки тяжелых ледовых условий в Печорском море по данным наблюдений и моделирования (природное явление и его влияние на морские операции). Арктика: экология и экономика. 2022;12(4):500–512. https://doi.org/10.25283/2223-4594-2022-4-500-512

7. Казаков А.Т. Безопасная дистанция и выбор оптимальной скорости при ледокольной проводке. Автореф. дис. … канд. техн. наук. Л., 1986. 24 с.

8. Сазонов К.Е. Модельный и натурный эксперимент в морской ледотехнике. СПб.: ФГУП «Крыловский государственный научный центр»; 2021. 306 с.

9. Третьяков В.Ю., Фролов С.В., Клейн А.Э. Методика расчета скорости сложения канала в ледяном покрове по данным телевизионных снимков. Метеорологический вестник. 2010;3(2):12–29.

10. Миронов Е.У., Клячкин С.В., Смоляницкий В.М., Юлин А.В., Фролов С.В. Современное состояние и перспективы исследований ледяного покрова морей российской Арктики. Российская Арктика. 2020;10:13–29. https://doi.org/10.24411/2658-4255-2020-12102

11. Assur A. Problems in ice engineering. In: Frankenstein G.E. (ed.) Proceedings of the 3rd IAHR International Symposium on ice problems, 18–21 August, 1975, Hanover, New Hempshire. Hanover, New Hampshire, USA: International Association of hydraulic Research, Committee on Ice Problems; 1975. Р. 361–372. URL: https://www.iahr.org/library/technical?pid=520 (accessed: 25.12.2024).

12. Тимохов Л.А., Хейсин Д.Е. Динамика морских льдов. Математические модели. Л.: Гидрометеоиздат; 1987. 272 с.

13. Suominen M., Kujala P. Ice model tests in compressive ice. In: Li and Lu (ed.). Proceedings of the 21st IAHR International Symposium on Ice, Ice Research for Sustainable Environment, Dalian, China, June 11–15, 2012. Dalian: Dailan University of Technology Press; 2012. P. 1046–1057. URL: https://www.iahr.org/library/infor?pid=27016 (accessed:25.12.2024).

14. Külaots R., Kujala P., von Bock und Polach R., Montewka J. Modelling of ship resistance in compressive ice channels. In: Proceedings of the 22nd International Conference on Port and Ocean Engineering under Arctic Conditions, June 9–13, 2013, Espoo, Finland. URL: https://www.poac.com/Papers/2013/pdf/POAC13_180.pdf (accessed: 25.12.2024).

15. La Prairie D., Wilhelmson V., Riska K. A transit simulation model for ships in Baltic ice conditions, documentation of the calculation routing. Otaniemi: Helsinki University of Technology; 1995. 38 p.

16. Каневский Г.И., Клубничкин А.М., Сазонов К.Е. Прогнозирование характеристик ходкости многовальных судов. СПб.: ФГУП «Крыловский государственный научный центр»; 2019. 160 с.

17. Каневский Г.И., Клубничкин А.М., Сазонов К.Е. Диаграммы ледовой ходкости судна. Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарова. 2022;14(6):805–814. https://doi.org/10.21821/2309-5180-2022-14-6-805-814

18. Добродеев А.А., Сазонов К.Е. Применение диаграмм ледовой ходкости судов для анализа натурных испытаний. Труды Крыловского государственного научного центра. 2023;3(405):81–88. https://doi.org/10.24937/2542-2324-2023-3-405-81-88

19. Лосет С., Шхинек К.Н., Гудместад О., Хойланд К. Воздействие льда на морские и береговые сооружения. СПб.: Лань; 2010. 272 с.