ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Частное техническое решение, имеющее самостоятельное значение.

Для обеспечения безопасности плавания судов в ледовых условиях предлагается учитывать состояние льда как среды судоходства на основе комплексного показателя - потенциальной опасности. Подход к определению этого показателя дан на основе ледовой ходкости.

Известно, что ледовая ходкость судна определяется толщиной, прочностью и степенью раздробленности льда, т.е. теми же параметрами, которые формируют ледовые нагрузки. Следовательно, ледовую ходкость можно использовать в качестве критерия потенциальной опасности льда.

Суть данного подхода заключается в том, что толщина, прочность и раздробленность льда как частные аргументы функции ледовой ходкости заменяются некоторым условным обобщённым аргументом (j;h _r), который однозначно характеризует данные ледовые условия в смысле их потенциальной сопротивляемости, а, значит, и опасности. То есть, если скорость движения ледокола в сплошном льду определённой толщины и прочности равна его скорости движения в битых льдах других характеристик, то значения аргумента (j;h _r) для этих условий должны быть одинаковы, а, следовательно, эти льды равноопасны. Таким образом, данный аргумент устанавливает эквивалент между сплошными и битыми льдами.

Для выявления аргумента (j;h _r), гдеj;h _r- относительные прочность и толщина льда, соответственно, обработан большой ряд натурных наблюдений и испытаний во льдах речных ледокольных и транспортных судов различных ледовых классов. Анализ репрезентативных данных показал, что степень влияния толщины, прочности и раздробленности льда на ходкость судов крайне неравнозначна.

На рисунке 1 приведены графики ледовой ходкости в сплошном льду ледоколов пр.1191 (типа «Капитан Евдокимов») и пр.1105 (типа «Капитан Чечкин»).

Рис. 1. Ледовая ходкость в сплошном льду ледоколов пр. 1191 и 1105

Так как поставленная задача требовала нахождения явного соотношения (j;h _r), провёден анализ ледовой ходкости на зависимость вида:

(1),

гдеv- скорость движения, км/ч;

k,a,b- эмпирические коэффициенты.

Обработка данных производилась статистическими методами с применением современного программного обеспеченияmathcad2000, регрессионным анализом (Дьяконов В.П.mathcad2000. Учебный курс, СПб, 2001; Бажан П.И., Каневец Г.Е., Селиверстов В.М. Справочник по теплообменным аппаратам, М, 1989).

Результаты приведены в таблице 1.

Последующий статистический анализ коэффициентов таблицы 1 позволяет предложить в качестве комплексного аргумента (j;h _r) соотношение:

(2)

Используя его для каждого ледокольного средства, на основе тех же экспериментальных данных, создается универсальная кривая ледовой ходкости. Если коэффициент её корреляции с новым аргументом окажется недостаточным, то она строится графоаналитическим методом - в противном случае статистической обработкой можно получить аналитическую зависимость. Последняя должна иметь простой вид.

Рекомендуются следующие зависимости:

(3)

или

(4) ,

гдеk _i,a _i,b _i- эмпирические коэффициенты для конкретного ледокольного средства.

Таблица 1

Коэффициенты зависимости (1)

Для речных ледоколов коэффициенты зависимости вида (3) показаны в таблице 2, а в качестве примера на рисунке 2 приведена кривая этого же вида для ледокола пр. 1105.

Таблица 2

Коэффициенты зависимости (3)

На практике данные кривые предполагается использовать следующим образом. Для каждого транспортного судна, эксплуатируемого во льдах, должно быть рассчитано предельное значение аргумента (2). Это можно сделать по методикам, изложенным в строительной механике корабля (Железнов С.С., Чуприков В.Г. Определение нагрузок ледового сжатия на корпуса транспортных судов.-Проектирование средств продления навигации. Межвузовский сборник. Горьковский политехнический институт, Горький, 1986; Лобанов В.А. Научно-оперативное обеспечение безопасности и эффективности ледового плавания судов на внутренних водных путях. Диссертация, Н.Новгород, 1992).

Для каждого ледокольного средства, занимающегося подготовкой ледовых трасс и обеспечением проводок судов должна существовать кривая (3) или (4). Причём значение аргумента (как критерия безопасности) и универсальные кривые ледовой ходкости должны с определённой периодичностью (например, один раз в три года) корректироваться, учитывая естественные изменения судов.

Во время работы, используя приведённые зависимости, на ледоколе должны постоянно контролировать состояние ледяного покрова. Это производится путём решения обратной задачи - по реальной скорости передвижения с этих кривых снимается значение комплексного аргумента, то есть количественно оценивается потенциальная опасность конкретных ледовых условий.

Рис.2. Универсальная кривая ледовой ходкости ледокола пр. 1105

Перед началом проводки или самостоятельным плаванием капитан транспортного судна должен сопоставить полученную от ледокола информацию с возможностями своего судна и принять окончательное решение о плавании в данных ледовых условиях.