ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Предлагается подход к установке критерия эквивалентности сплошных и битых льдов на основе их сопротивляемости движению судна.

Основная составляющая ледового сопротивления судна образуется вследствие разрушения корпусом судна сплошного ледяного покрова. Однако на ледовую ходкость судна оказывает влияние и битый лёд, образующийся во время взлома сплошного льда. Он также взаимодействует с корпусом судна, оказывая сопротивление движению. При этом сопротивление битого льда складывается из следующих составляющих:

- вследствие раздвигания льдин;

- вследствие взаимодействия льдин между собой;

- вследствие притапливания льдин;

- вследствие трения льдин о корпус судна.

Учёт перечисленных составляющих на основе теоретико-экспериментальных методов носит далеко неоднозначный и дискуссионный характер. В настоящее время не менее эффективными оказываются подходы на основе статистической обработки данных по ледовой ходкости судов.

Суть предлагаемого подхода заключается в том, что составляющая сопротивления битых льдов рассчитывается по методикам, предназначенным для определения того же параметра в сплошных льдах, но прочностные характеристики льда (предел прочности на сжатие и изгиб) уменьшаются, т.е. битый лёд как среда судоходства приравнивается к сплошному ледяному покрову той же толщины, но с заниженной прочностью. Следует отметить, что в принципе это не противоречит физической картине, так как толщина слоя битого льда в ледовом канале незначительно отличается от толщины сплошного невзломанного льда.

Для выявления степени уменьшения прочности льда обработан большой ряд натурных наблюдений и испытаний во льдах речных ледокольных и транспортных судов различных ледовых классов и методом сплайн-интерполяции получены эмпирические зависимости по их ледовой ходкости в сплошных и битых льдах вида:

(1),

где - скорость движения судна приi-ой раздробленности льда, км/ч;

- относительная прочность льда;

- толщина льда, м.

В дальнейшем зависимости вида (1) для сплошных и битых льдов по каждому судну анализировались в интервале репрезентативных толщин льда, и для битых льдов находилась эквивалентная относительная прочность сплошного льда. При этом относительно разрешалось уравнение вида:

(2),

где - интервал репрезентативных толщин льда;

- функция ледовой ходкости конкретного судна в сплошном льду;

- кривая ледовой ходкости того же судна в битых неразрушенных (зимних) льдах.

Статистическая обработка данных для получения зависимостей вида (1) и решение уравнений вида (2) производилась средствамиmathcad2001. Результаты решения по основным ледокольным и транспортным судам приведены в таблице. В качестве примера на рис.1- 3 в графическом виде показаны решения для мощных ледоколов (сплошные линии соответствуют ледовой ходкости судов в битых неразрушенных (зимних) льдах, пунктирные - ходкости в эквивалентном сплошном льду).

Таблица

Результаты решения уравнения (2) по основным ледокольным и транспортным судам

Анализ результатов таблице показывает, что усилия на корпусе судна от воздействия битых льдов примерно равны усилиям от воздействия сплошных льдов 4-5 балльной разрушенности.

Рис.1. Результаты решения уравнения (2) для ледокола проекта 1191

Рис.2. Результаты решения уравнения (2) для ледокола проекта 1105

Рис.3. Результаты решения уравнения (2) для ледокольного состава из ледокола проекта 1105+ЛЛП18