ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Предлагается подход к определению ледовой ходкости речных ледокольных средств на основе статистической обработки данных многолетних натурных наблюдений и испытаний.

Анализ множества работ показал, что энергетические затраты на разрушение ледяного покрова судном существенно зависят от толщины и прочности льда. Теоретическая кривая ледовой ходкости судна в сплошном льду при его фиксированной прочности схематично показана на рисунке.

Кривая ледовой ходкости судна

Как видно из рисунка, приведённую кривую условно можно разделить на три участка. Первый участок соответствует минимальным толщинам льда, практически не оказывающим влияния на ско­рость движения судна. Слабое влияние льда в этом случае обуслов­лено его разрушением не столько от непосредственного взаимодейст­вия с корпусом, сколько вследствие распространения судовой волны.

Второй участок характерен тем, что судно в этом интервале тол­щин льда способно двигаться непрерывным ходом. Здесь происходит резкое падение скорости с увеличением толщин льда.

Третий участок описывает ледовую ходкость для запредельных толщин льда, когда судно работает набегами. Здесь происходит относительно небольшое снижение скорости с увеличением толщин льда. Реальные условия эксплуатации в подавляющем большинстве слу­чаев связаны с работой ледокольных средств в интервалах второго и третьего участков толщин льда.

Ледокольные работы, имеющие целью либо подготовку канала для движения транспортных судов, либо очищение какого-либо участка ото льда, в конечном счёте будут состоять из различного рода опе­раций, выполняемых ледокольным средством.

Для расчётов затрат вре­мени на подготовку водных путей предлагается выделить следу­ющие виды ледокольных работ: прокладка канала (движение в сплошном льду), его расширение (прокладка второго канала параллельно первому), измельчение льда в канале (последующие проходы ледоколь­ного средства).

Громоздкость многих полуэмпирических методов, неудобство их использования и отсутствие потребности в столь большой точности расчётов для целей планирования ледового плавания судов предопредели­ли необходимость создания приближенных моделей ледовой ходкости, основанных на обработке результатов натурных наблюдений за рабо­той флота во льдах (создание статистических моделей).

Для практического использования результаты такой работы представлены в виде кривых аппроксимации. В интервалах второго и третьего участков толщин льда удовлетворительную схо­димость результатов обеспечивает зависимость вида:

, (1)

гдеv- скорость движения ледокольного средства приi- ом виде ледокольных работ, км/ч;

j- относительная прочность льда;

h- толщина льда, м;

а_ij... с_ij- коэффициенты аппроксимации.

Подбор коэффициентов произведен методами, реализованнымиmathcad2000, регрессионным анализом (Дьяконов В.П.mathcad2000. Учебный курс, СПб.:Питер, 2001; Бажан П.И., Каневец Г.Е., Селиверстов В.М. Справочник по теплообменным аппаратам, 1989).

Коэффициент корреляции колеблется в пределах 0.85-0.90 для мощных ледокольных средств (ледоколы пр.1191. 1105, ледокольный состав из ледокола пр. 1105 и приставки ЛЛП 18) и в интервале 0.80-0.85 для остальных.

Результаты аппроксимации приведены в таблице.

Таблица

Коэффициенты аппроксимации в зависимости (1)