ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Предлагается методика учёта заснеженности и торосистости сплошного ледяного покрова при расчётах ледовой ходкости судов.

Толщина и прочность льда являются определяющими параметрами при расчётах скорости движения судов в ледовых условиях. Однако влияние заснеженности и торосистости ледяного покрова на ледовую ходкость судов может также достигать существенных значений. В настоящее время учёт этих характеристик может быть произведён лишь приближённо, с использованием накопленных экспериментальных данных в виде поправочных коэффициентов:

, (1)

гдеv _r- скорость движения судна в реальных ледовых условиях;

v_с- скорость движения судна в ровном бесснежном льду;

k_сн,k _p- коэффициенты поправки на заснеженность;

k_т- коэффициент поправки на торосистость.

Анализ характера увеличения сопротивления судна при наличии снега на поверхности сплошного ледяного покрова показывает, что влияние снежного покрова можно оценить через условное увеличение толщины льда, соответствующее разнице скоростей судна в заснеженном и незаснеженном льду как принято в диссертации Тронина В.А. «Повышение безопасности и эффективности ледового плавания судов на внутренних водных путях» (Горький, 1990 г.). Необходимым условием реализации такого приёма является наличие достаточных натурных данных.

Обобщение и обработка собственных данных и ряда работ позволили построить график (см. рис.1) для оценки условного увеличения толщины заснеженного ледяного покрова.

Рис.1 Оценка условного увеличения толщины заснеженного льда

На рисунке по оси ординат определяется условная толщина заснеженного льда, а наклонные кривые соответствуют различным толщинам бесснежного льда.

При наличии такого графика и диаграммы ледовой ходкости можно приближённо количественно оценить снижение скорости судна и выявить закон изменения коэффициентаk_сн. Этот коэффициент, обозначенный сплошными линиями (см. рис. 2), зависит от высоты слоя снега на льду и относительной толщины льдаh/h_пр.

Кривыеk_сн, приведённые на рисунке 2, обобщают данные применительно к ледоколам пр. 1191 и 1105, а также к составу «ледокол пр. 1105+ЛЛП18». ». Для удобства и универсальности использования их можно аппроксимировать средствамиmathcad2000 следующей зависимостью:

, (2)

гдеh- толщина льда;

h_пр- предельная толщина льда для данного судна. Предельной толщиной льда для данного судна называют наибольшую толщину сплошного льда, который оно способно преодолевать на прямом курсе непрерывным ходом с минимальной скоростью (около 2 км/ч) при работе энергетической установки на полную мощность;

h_сн- высота снега на льду.

Рис.2 Графики для определения коэффициентовk_сниk _p

Зависимостьk_сн, показанная на рис. 2, рассчитана для плотности снежного покрова до 0.15 т/м ³. В реальных условиях эксплуатации плотность снега обычно колеблется в пределах 0.2 - 0.35 т/м ³, что приводит к корректировке коэффициентаk_сн. Это производится введением дополнительного коэффициентаk _p(пунктирная кривая на рис. 2), учитывающего плотность снежного покрова.

Статистическая обработка имеющихся данных средствамиmathcad2000 позволила выявить следующую функциональную связь плотности снега и коэффициентаk _p:

, (3)

По аналогии с заснеженностью влияние торосистости льда на скорость судна можно уподобить условному увеличению толщины льда с ростом торосистости. Обработка экспериментальных данных по речным ледоколам позволила получить график (см. рис. 3) для определения поправок толщины льда на каждый балл торосистости.

Исправленные условные значения толщины льда послужили аргументом для расчёта коэффициентаk_т, учитывающего снижение скорости движения судна в торосистом льду. График зависимости упомянутого коэффициента от торосистости и относительной толщины льдаh/h_прпоказан на рисунке 4.

Приведённые кривые аппроксимированы средствамиmathcad2000 следующим выражением:

,(4)

где Т - торосистость ледяного покрова.

Рис.3 Оценка условного увеличения толщины торосистого льда

Рис.4 График для определения коэффициентаk_т