USD 73.5453

-0.25

EUR 89.2546

-0.39

BRENT 54.84

-0.02

AИ-92 43.49

+0.1

AИ-95 47.73

+0.19

AИ-98 53.31

+0.01

ДТ 48.28

0

22 мин
33
0

Транспортировка в северных морях Натуральные ледовые испытания судов и ледоколов. Современный опыт и актуальные проблемы

Транспортировка в северных морях Натуральные ледовые испытания судов и ледоколов. Современный опыт и актуальные проблемы

Натурные ледовые испытания судна являются неотъемлемой частью завершающего этапа строительства судна ледового плавания. В ходе натурных ледовых испытаний подтверждается соответствие судна заявленным спецификационным характеристикам в части ледовых качеств. Поскольку требования к ледовым качествам судна определяются из характерных ледовых условий района его будущей эксплуатации, то соответствие фактических ледовых качеств заявленным является залогом успешной и безопасной эксплуатации судна, что подразумевает высокую ответственность за результаты испытаний на выполняющие их организации. Для успешного выполнения испытаний необходимы опыт, научно-технические компетенции, а также значительные материально-технические ресурсы.

 

Практический опыт натурных ледовых испытаний

Натурные исследования ледовых качеств судов в России проводятся с конца XIX века. В 1899 г. по проекту адмирала С.О. Макарова был построен первый в мире мощный ледокол для арктического плавания – «Ермак». Во время его первого арктического рейса были проведены первые целенаправленные эксперименты по исследованию ледовой прочности корпуса, установлению ее зависимости от прочности льда и первые опыты по оценке сопротивления льда движению судна [Ермак во льдах, 1899]. Несмотря на крайне несовершенное оборудование, используемое при проведении экспериментов, задачи исследований и подход к их решению были выбраны с большим пониманием физической сущности изучаемых явлений.

Регулярные научные исследования процессов взаимодействия льда с судами и другими инженерными сооружениями возобновились с организацией в 1935 году в Арктическом и антарктическом научно-исследовательском институте (ААНИИ) Кораблеисследовательского бюро (с 1951 г. – лаборатория ледовых качеств судов, с 1987 г. и по настоящее время – отдел ледовых качеств судов – ОЛКС). Основной задачей этого подразделения являлось исследование и развитие тех качеств судна, которые позволяют ему эффективно плавать в морях, покрытых льдом. Под эффективностью в данном случае понимается достаточная скорость движения в заданных ледовых условиях при минимальной вероятности получения повреждений. На основе такого определения были сформулированы два основных направления исследований ледовых качеств судов: сопротивление льда движению судна (ледовая ходкость) и ледовая прочность корпуса. В 1936 г. были проведены натурные испытания л/п «Садко», л/к «Красин» (исследования ледовых нагрузок и прочности корпуса) и л/к «Ермак» (исследования ледовой ходкости).

В послевоенные годы в связи с активным пополнением отечественного транспортного и ледокольного флота судами ледового плавания, натурные испытания судов также получили новый толчок развития. По заказам Министерства Морского флота СССР многочисленные серии судов ледового плавания строились как на отечественных верфях, так и за границей: в Финляндии, в Польше, Германии, Югославии и др. По инициативе Минморфлота, в интересах операторов транспортных перевозок по трассе Северного морского пути (СМП), судовладельцев – Мурманского, Северного, Дальневосточного, Приморского морских пароходств, а также судостроителей, каждое головное судно серии должно было пройти полный цикл натурных ледовых испытаний. Как правило, основными результатами этих испытаний были уточненные данные по ледопроходимости данного судна, ледовой (местной) прочности его корпуса, защищенности от воздействия льда его винторулевого комплекса, и данные, характеризующие ледовые нагрузки. Головной организацией по проведению натурных испытаний Минморфлотом был определен ААНИИ. К испытаниям привлекались специалисты ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова (ныне – Крыловский государственный научный центр), представители проектных организаций – Ленинградского Центрального проектно-конструкторского бюро Морского Флота, ЦКБ «Айсберг».

Наиболее результативными испытаниями, проведенными в 60-80-х годах, оказались испытания атомного ледокола «Ленин» (1965 год), ледокола «Ермак» (1974 год), атомного ледокола «Арктика» (1975 год), танкеров типа «Самотлор» (1975 год). Основными результатами неоднократно повторявшихся испытаний первого в мире атомного ледокола «Ленин» были данные по ледовой прочности корпуса (тензометрия корпусных конструкций) и уточненные данные по его ледопроходимости в предельных ледовых условиях. Эти данные были учтены и использованы разработчиком проекта ледокола – ЦКБ «Айсберг» при проектировании следующей серии атомных ледоколов.

В 1974 году вошел в строй ледокол «Ермак» – головное судно серии мощных дизель-электрических ледоколов постройки финской фирмы Вяртсиля. Необходимо отметить, что этот ледокол был оснащен системой пневмообмыва корпуса, что в то время было новинкой в ледоколостроении. Одной из основных задач испытаний этого ледокола было исследование эффективности работы этого устройства для повышения ледопроходимости и предотвращения «облипания».

В 1975 году вошел в строй новый атомный ледокол «Арктика» – головное судно следующей серии атомных ледоколов. Испытания проводились по широкой программе, включающей тензометрию корпуса, прогрессивные испытания ледовой ходкости, маневренные испытания, работу набегами. Несмотря на то, что на испытания было отведено всего две недели, а программа испытаний требовала поиска полей ровного льда толщиной более двух метров, испытания предельной ледопроходимости ледокола были проведены и основные спецификационные характеристики были проверены и подтверждены.

Испытания танкера «Каменск-Уральский» (типа «Самотлор») проходили по пути следования судна Северным Морским путем с постройки на фирме Раума-Реппола в порт приписки Находку. Программой испытаний предусматривались испытания ходовых качеств танкера и прочности его корпуса. По результатам испытаний ходовые его качества были признаны удовлетворительными, а прочность корпуса недостаточной для присвоенного ему ледового класса. Испытания прочности корпуса были продолжены на танкере того же типа «Надым». Обработка результатов испытаний и проведенные дополнительно расчеты корпуса подтвердили выводы о недостаточной прочности корпуса танкеров данного типа присвоенному им ледовому классу Морского Регистра СССР.

Всего в 30-х – 90-х годах ХХ века специалистами ААНИИ было проведено около 60 экспедиций, посвященных изучению ледовых качеств судов различных типов. В процессе проведения испытаний методика их проведения непрерывно совершенствовалась: уточнялся необходимый объем и последовательность проведения тестов ледовой ходкости, уточнялись требования к объему и характеру данных по ледяному покрову, отрабатывалась принципиальная схема установки датчиков деформаций при тензометрических испытаниях прочности корпуса, позволяющая получить максимально возможную информацию о величине и характере ледовых нагрузок, уточнялись методы обработки и интерпретации полученных данных. В результате к середине 70-х годов ХХ века благодаря усилиям сотрудников ОЛКС ААНИИ А.Я Рывлина, Д.Е. Хейсина, В.Я. Каштеляна, В.А. Лихоманова, Б.Н. Свистунова была создана научно обоснованная методика проведения натурных испытаний судов, признанная отечественными и зарубежными специалистами, которая воплотилась в ставшую классической книгу А.Я. Рывлина и Д.Е. Хейсина «Испытания судов во льдах», выпущенную в 1980 году. В этой работе был проанализирован накопленный опыт натурных испытаний судна во льдах, сформулированы основные положения методики испытаний, описана их техника, проведен всесторонний анализ процесса взаимодействия корпуса судна со льдом, который послужил основой для правильного подхода к выполнению испытаний и оценке их данных. В книге также уделено внимание принципам обработки экспериментальных данных, вероятностным приемам оценки основных ледовых качеств судна – ледовой ходкости, прочности и маневренности [Рывлин, Хейсин, 1980].

После паузы 90-х годов, активное строительство ледоколов и судов ледового плавания возобновилось. Вместе с этим появилась потребность и в проведении натурных ледовых испытаний судов, при этом практически все испытания прошли при участии специалистов ААНИИ. Далее приведен краткий обзор натурных ледовых испытаний судов, проведенных под руководством специалистов ОЛКС ААНИИ за последнее десятилетие.

Научно-исследовательский ледокол «Араон» (Республика Корея)

В январе–феврале 2010 г. по заказу Корейского института полярных исследований (KOPRI) были проведены испытания первого корейского научно-исследовательского ледокола «Араон» (рис.1), предназначенного для снабжения корейских антарктических станций, проведения морских научных исследований в Северном Ледовитом и Южном океанах.

Испытания проводились во время его первого антарктического рейса с целью исследования его ледовых качеств. По результатам натурных испытаний, дополненных расчетами ледопроходимости, был сделан вывод о том, что ледопроходимость ледокола удовлетворяет спецификационным требованиям..

Рис. 1 – Ледокол «Араон» во время экспериментального рейса


Научно-экспедиционное судно «Академик Трёшников»

В 2013 году были проведены натурные ледовые испытания научно-экспедиционного судна (НЭС) «Академик Трешников» (рис.2). Судно было построено в 2012 году АО «Адмиралтейские верфи» (Санкт-Петербург, Россия) по проекту ЦКБ «Балтсудопроект». Основным назначением НЭС «Академик Трешников» является снабжение отечественных антарктических научно-исследовательских станций и смена их персонального состава. Кроме того, судно активно используется для проведения комплексных экспедиций в Арктике, в том числе в интересах компаний, занимающихся освоением арктического шельфа. Основным конструктивным отличием НЭС «Академик Трешников» от судов, традиционно снабжавших советские и российские антарктические станции (дизель-электроходы «Обь», «Лена», суда типа «Амгуэма», НЭС «Михаил Сомов», НЭС «Академик Федоров») является двухвальный пропульсивный комплекс с винтами фиксированного шага.

Согласно программе натурных ледовых испытаний проверке подлежали: ледопроходимость НЭС при движении передним ходом; ледопроходимость НЭС при движении задним ходом; маневренность, прочность корпуса при движении в ледовых условиях. Натурные ледовые испытания НЭС «Академик Трёшников» проводились в припае у острова Аделейд, в припае в заливе Симонова и в поле дрейфующего льда в море Уэддела. По результатам испытаний НЭС «Академик Трёшников» был сделан вывод, что его ледопроходимость при движении передним ходом со скоростью 2 узла в сплошном ровном льду и прочности льда на изгиб 500 кПа при осадке 8,5 м и мощностью на валах 90 % от максимальной (12,4 МВт) составляет 1,20 м. [Крупина и др., 2013а, Крупина и др., 2013б, Чернов и др., 2013].


Рис.2. НЭС «Академик Трёшников» в Антарктиде


Танкер «Штурман Альбанов»

В апреле 2017 года по заказу южнокорейской судостроительной компании Samsung Heavy Industries Co., Ltd. в ледовых условиях акваторий Карского моря и Обской губы были проведены натурные испытания танкера «Штурман Альбанов» (рис.3). Судно является головным в серии арктических челночных танкеров, предназначенных для круглогодичной доставки сырой нефти с полуострова Ямал через терминал «Ворота Арктики» в порт Мурманск. Танкер является судном двойного действия, т.е. форма обводов его кормовой оконечности оптимизирована для движения кормой вперед в ледовых условиях. В состав работ входили поиск полигонов, необходимые ледовые измерения, выполнение контрольных пробегов судна, а также выдача по результатам испытаний заключения о соответствии танкера спецификационным требованиям в области ледовой ходкости. Испытания подтвердили высокие ледовые качества судна и их соответствие спецификации.

Рис.3. Танкер «Штурман Альбанов» во время проведения ледовых испытаний


Ледокол «Илья Муромец»

Ледокол «Илья Муромец» (рис.4) проекта 21180 стал первым за 45 лет ледоколом, созданным специально для обеспечения деятельности ВМФ России. Данный ледокол предназначен для решения широкого круга задач, в том числе патрулирование территории Арктической зоны РФ, буксировка других кораблей, проводка во льдах кораблей и судов, снабжение береговых, островных баз и аэродромов, расположенных в Арктической зоне.

Испытания ледокола проводились в апреле-мае 2018 г. в Баренцевом море вблизи Новой Земли. Главной целью натурных ледовых испытаний являлась оценка соответствия реальных ледовых качеств ледокола спецификационным характеристикам, для чего была выполнена оценка скорости движения ледокола передним и задним ходом в сплошном ровном льду. Кроме того, в рамках ледовых испытаний были проведены оценки радиусов циркуляции при движении передним и задним ходом в сплошном ровном льду, исследование работы ледокола при форсировании тороса передним и задним ходом, а также исследование работы ледокола набегами. Для выполнения поставленных задач был осуществлен поиск полигона для проведения испытаний, разработан план проведения тестов, проведены исследования морфометрических характеристик ледяных образований и физико-механических свойств льда. При проведении тестов также производилась регистрация параметров движения судна и работы пропульсивного комплекса.

Ледокол проекта 21180 «Илья Муромец» соответствует спецификационным характеристикам по ледопроходимости передним и задним ходом, обладает высокими маневренными характеристиками при движении во льдах толщиной до 1 м, а также способен осуществлять работу набегами во льдах толщиной 1,5 м и более.

Рис. 4 – «Илья Муромец» во время проведения ледовых испытаний


Ледокольное судно обеспечения «Александр Санников»

В 2019 году в Обской губе были выполнены натурные ледовые испытания ледокольного судна обеспечения (ЛСО) проекта Aker Arc130A «Александр Санников» (рис.5), построенного на Выборгском судостроительном заводе (Россия) по заказу компании «Газпромнефть-Шиппинг». Судно предназначено для обеспечения работы терминала «Ворота Арктики» на Новопортовском месторождении на западном берегу Обской губы – ледокольная проводка танкеров, помощь при проведении швартовых и погрузочных работ, также выполнение спасательных операций, буксировки судов, пожаротушения, ликвидация разливов нефти. Особенностью судна является пропульсивный комплекс, состоящий из двух кормовых и одной носовой азимутальных колонок типа «Azipоd». Такое решение обеспечивает высокую ледопроходимость судна, хорошие маневренные качества во льдах, но накладывает ограничения на работу судна набегами.

Главной целью натурных ледовых испытаний «Александр Санников» являлась оценка соответствия судна его спецификационным требованиям, а также исследования ледовой ходкости и маневренности данного судна во льдах. Ледовые испытания подтвердили, что ЛСО «Александр Санников» соответствует спецификационным характеристикам по ледопроходимости передним и задним ходом и обладает высокими маневренными характеристиками.

Рис. 5 – ЛСО «Александр Санников» во время натурных ледовых испытаний


Основные технические характеристики испытанных судов приведены в табл. 1.

Таблица 1.Основные технические характеристики рассматриваемых судов

Таким образом, за последнее десятилетие специалистами ААНИИ были успешно проведены испытания судов различных типов. Помимо испытаний, представленных выше, специалисты ААНИИ приняли участие в испытаниях целого ряда других судов, в частности танкера «Приморье», многофункционального ледокольного судна «Юрий Топчев», контейнеровоза «Норильский никель», ледоколов «Владивосток» и «Новороссийск», крупнотоннажных газовозов «Кристоф де Маржери» и «Владимир Русанов».

Накопленный опыт позволяет констатировать, что проведение натурных ледовых испытаний судов в Арктике является вторая половина весны. К этому времени лед достигает максимального развития, но еще сохраняет высокую прочность. Продолжительность светового дня и температура наружного воздуха позволяют проводить работы на льду с высокой интенсивностью, что способствует сокращению времени, затрачиваемого на испытания.

 

Обобщение методики проведения натурных испытаний

Натурные ледовые испытания рассматриваются как единая научно-логистическая задача, научной целью которой является исследования ледовых качеств данного судна, а практической – оценка соответствия фактических характеристик судна заявленным спецификационным характеристикам. В задачи натурных ледовых испытаний может входить оценка различных ледовых качеств судна. Например:

·       подтверждение требуемых параметров ледовой ходкости;

·       подтверждение требуемых параметров маневренности во льдах;

·       проверка соответствия прочности корпуса заявленной категории ледовых усилений;

·       проверка соответствия уровней шумов и вибрации допустимым значениям при движении в ледовых условиях;

·       проверка соответствия требованиям винтеризации;

·       оценка соответствия ледовой ходкости судна при движении в старом канале;

·       тесты на форсирование тороса.


Полный комплекс натурных ледовых испытаний судна можно разделить на следующие этапы.

Первым (предварительным) этапом испытаний является выбор подходящего района испытаний и поиск испытательных полигонов, на которых ледовые и гидрологические условия удовлетворяют заданным требованиям. Поиск района выполняется специалистами-гидрологами с использованием всей доступной информации: архивных данных, спутниковых снимков, данных гидрометеостанций, информации с судов. Для получения наиболее точных оценок ледовой обстановки на момент проведения испытаний, наблюдения за ледяным покровом в интересующем районе выполняют с момента начала ледообразования. Это позволяет отследить сроки становления припая, возможные нарушения сплошности льда, отрыв припая, и, в конечном счете, наиболее точно определить толщину льда в интересующий период. Итогом работ первого этапа являются рекомендации по районам и срокам проведения натурных ледовых испытаний судна. Как правило, ледовые испытания судов выполняются в припайном льду, что позволяет избежать распространения трещин и разрушения ледяного поля, а также избавляет от необходимости измерения и учета дрейфа льда при определении результатов тестов.

Второй этап – проведение запланированных тестов судна на выбранном полигоне, то есть собственно ледовые испытания. Они состоят из двух частей: выполнение ледовых измерений и проведение тестов с измерением всех необходимых параметров движения судна.

Номенклатура и объем измерений, выполняемых при подготовке полигона, зависит от типов тестов, включенных в программу испытаний. Определение морфометрических характеристик ровного льда осуществляется методом сквозного бурения (рис.6). Толщина льда измеряется с помощью ледомерной рейки, толщина снега – с помощью снегомерной рейки.

Рис. 6 – Сквозное бурение ледяного покрова

Определение морфометрических характеристик тороса также выполняется методом сквозного бурения. В зависимости от запланированного направления движения судна осуществляется разметка профилей на торосе, определяются места и количество точек бурения. Определение взаимного расположения точек, а также высоты паруса и глубины киля тороса относительно уровня воды проводится с помощью геодезической привязки (Рис.7).

Рис. 7 – Геодезическая привязка точек бурения

Оценка прочности льда на изгиб может осуществляться несколькими способами. Первый способ определения прочности льда – расчетный, по данным измерения температуры, солености и плотности образцов льда, полученных из кернов. [Timco, G.W., O'Brien, S., 1994], [Dykins I., 1968]. При этом температура измеряется непосредственно в керне льда сразу после извлечения его из ледяного покрова. Соленость льда определяется по электропроводности растаявшего льда с помощью кондуктометра. Плотность льда оценивается по результатам определения геометрических размеров образцов и их взвешивания.

Второй способ определения прочности льда – испытания прочности на изгиб малых образцов льда. В частности, применяются такие способы как испытания балок по трехточечной схеме, а также испытания дисков при центральном изгибе. Образцы льда для испытаний выпиливаются с горизонтов, равномерно распределенных по толщине ледяного покрова. Для испытаний малых образцов льда на изгибную прочность используются специальные установки, в которых сила разрушения образца фиксируется с помощью электронного динамометра. Следует подчеркнуть, что прочность льда, полученная одним из таких способов, не эквивалентна полной прочности льда. Малые образцы всегда прочнее всей толщи льда, что связано с наличием во льду протяженных дефектов, включений, иных структур, нарушающих сплошность и снижающих прочность. В связи с этим, прочность малых образцов льда всегда должна подвергаться корректировке.

Наиболее точным способом определения изгибной прочности льда следует считать испытания, при которых нагружению подвергается вся толща льда. Примером такого способа являются испытания прочности ледяных консолей на плаву. Консоли выпиливаются на всю толщину льда, после чего свободный край плавающей консоли подвергается нагружению вплоть до разрушения. Этот способ свободен от масштабного эффекта, прочность льда полученная таким способом может использоваться в расчетах напрямую. Недостатком метода является весьма высокая трудоемкость подготовки консолей, поэтому в условиях ограничения времени, отведенного на проведение испытаний, от него как правило отказываются.

Также на полигоне выполняются измерения толщины и плотности снежного покрова.

Результатом обследования и подготовки полигона является план проведения тестов. Следует подчеркнуть, что подготовка такого плана заранее, до прибытия судна в район проведения испытаний, невозможна, поскольку дистанционные методы исследования ледяного покрова не обладают достаточной точностью для подобного планирования.

На рисунке 8 приведен пример плана проведения тестов, реализованный в ходе испытаний ледокола «Илья Муромец». Всего было проведено 11 тестов, из которых 10 – на полигоне, в том числе:

·       Тест 1. Набеги при движении передним ходом (проведен на подходе к выбранному полигону при форсировании пояса торосов припая);

·       Тест 2 Движение передним ходом в ровном льду толщиной 92 см;

·       Тест 3 – Форсирование тороса передним ходом;

·       Тест 4 – Движение передним ходом в ровном льду толщиной 66 см;

·       Тест 5 – Разворот на 180° «Звезда» в ровном льду толщиной 66 см;

·       Тест 6 – Движение задним ходом в ровном льду толщиной 66 см;

·       Тест 7 – Циркуляция передним ходом в ровном льду толщиной 66 см;

·       Тест 8 – Движение передним ходом при полной мощности в ровном льду толщиной 66 см;

·       Тест 9 – Форсирование тороса кормой вперед;

·       Тест 10 – Циркуляция задним ходом в ровном льду толщиной 92 см;

·       Тест 11 – Движение передним ходом при полной мощности в ровном льду толщиной 92 см.

   

Рис. 8 – Общая схема проведения тестов при натурных ледовых испытаниях ледокола «Илья Муромец»

Во время проведения тестов регистрируются параметры движения судна, параметры работы винто-рулевого комплекса, а также погодные условия. К регистрируемым параметрам относятся:

·       координаты судна;

·       скорость движения судна;

·       направление движения судна (курс);

·       мощность на каждом пропульсивном элементе судна;

·       обороты на каждом пропульсивном элементе;

·       угол перекладки каждого пропульсивного элемента;

·       температура воздуха;

·       скорость и направление ветра.

Завершающим этапом натурных испытаний является обработка натурных данных и определение фактических параметров, характеризующих ледовые качества судна. Поскольку фактические ледовые условия имеют отклонения от спецификационных, на завершающем этапе осуществляется корректировка результатов тестов.

Методики корректировки результатов тестов ледопроходимости в сплошном ровном льду учитывают неизбежные отклонения толщины и прочности льда от заданных значений. Особенно актуальны методики корректировки для современных крупнотоннажных судов, обладающих высокой ледопроходимостью. Зачастую полигоны с ледовыми условиями, соответствующими спецификации судна, весьма удалены, и испытания проводятся в меньших толщинах льда.

Итоговым результатом всей работы является заключение о соответствии фактических характеристик судна заявленным спецификационным характеристикам.

 

Актуальные проблемы натурных ледовых испытаний современных судов

Проведение натурных ледовых испытаний сталкивается с рядом нерешенных задач.

Проблемой остается учет влияния снежного покрова на ледопроходимость судна. Это влияние может быть значительным, вплоть до определяющего. Так, увеличение размерений современных танкеров и газовозов ледового плавания привело к значительному увеличению одной из компонент ледового сопротивления – трения, при этом наличие снежного покрова приводит к ее дополнительному увеличению. Если же спецификационная ледопроходимость судна характеризуется только толщиной льда, без оговорок про толщину снега, то соответствие ледопроходимости судна спецификации может быть оспорено.

Основы подходов к учету влияния снежного покрова на ледопроходимость были заложены специалистами ААНИИ [Свистунов, 1981]. Вместе с тем, несмотря на продолжающиеся работы в этой области ведущих ученых [Грамузов, Тихонова, 2011, Сазонов, 2016, Грамузов и др., 2017], задача не имеет общепризнанного решения.

Учет воздействия течения на результаты испытаний зачастую не выполняется. Поскольку испытания проводятся, как правило, в припайном льду, вероятность наличия подледного течения весьма высока. При этом течение может действовать не только вдоль курса судна, навстречу и против движения, но и поперек, прижимая судно к кромке канала и создавая за счет этого дополнительное сопротивление. Избежать этого эффекта можно за счет включения в программу испытаний работ по измерению течений. Время и направление пробегов судна должны выбираться исходя из соображений минимизации влияния течений на результаты тестов.

Дополнительно к определению предельной ледопроходимости в ходе натурных испытаний исследуются маневренные характеристики судна, в первую очередь радиус циркуляции в сплошном ровном льду при движении носом (кормой) вперед при различных углах перекладки руля или поворота винто-рулевых колонок. Для судов с традиционным винто-рулевым комплексом методика проведения таких испытаний отработана, и сводится к движению на полной мощности с фиксированным углом перекладки руля, как правило на 15 и 30. Попытка проецирования аналогичного подхода на суда с азимутальными движителями приводит к неоправданному ограничению возможностей судна, и в конечном итоге не может служить объективной оценкой его маневренных качеств во льдах. По мнению авторов, необходима разработка регламента управления азимутальными движителями при проведении тестов по оценке радиусов циркуляции во льдах.

Относительно новым видом натурных испытаний судов является форсирование торосистых образований. Методика проведения испытаний по форсированию тороса далека от завершенности. Спецификация судна зачастую ограничивается размытой формулировкой, включающей только общую толщину льда в торосе, а такие важнейшие характеристики как строение тороса, режим движения судна в процессе форсирования тороса, режим работы винто-рулевого комплекса – отсутствуют.

В последние годы в связи с появлением большого количества транспортных судов, предназначенных для круглогодичной эксплуатации на определенных трассах, встал вопрос о характеристиках ледопроходимости в ледяной каше и старых каналах. Такие испытания вызывают большие проблемы. Среди методических сложностей стоит отметить отсутствие требований по морфометрическим характеристикам канала, за исключением общей толщины льда, отсутствием требований к физико-механическим свойствам льда, а также к степени смерзания канала, которая будет оказывать наибольшее влияние на движение судна. При этом необходимо отметить, что само наличие канала подразумевает интенсивное движение судов. Организация работ на канале в таких условиях зачастую невозможна без риска для жизни и здоровья людей.

Кроме того, в связи с отсутствием полноценных методик пересчета, результаты тестов по движению в старых каналах, в ледяной каше, в торосах невозможно экстраполировать на аналогичные ледяные образования с другими характеристиками, что связано в первую очередь с их сложным строением. Помимо общей толщины льда, влияние на движение судна будут оказывать профили ледяных образований, размеры составляющих ледяных блоков, продолжительность и температура смерзания. В таких условиях указанные испытания становятся чистой формальностью, имеющей мало общего с оценкой реальных ледовых качеств судна.

Отмеченные выше проблемы следует рассматривать как перспективное направление совершенствования методики проведения натурных ледовых испытаний. Их решение позволит повысить достоверность получаемых результатов, повысить надежность оценки ледовых качеств испытываемого судна, послужит повышению эффективности и безопасности эксплуатации судов в ледовых условиях.

 

Заключение

Натурные ледовые испытаний судов являются неотъемлемой частью завершающего этапа строительства судна. Результаты испытаний свидетельствуют о соответствии или несоответствии судна заявленным в спецификации характеристикам. Также натурные ледовые испытания судов являются ценнейшим источником информации о фактических ледовых качествах судов. Эта информация полезна фрахтователю и судовладельцу для повышения точности планирования транспортных операций, судоводителям с точки зрения управления судном в различных ледовых условиях, для проектантов и ученых как верификационная база расчетных моделей и методов в области ледовых качеств судов. Сложившаяся в настоящее время практика натурных ледовых испытаний судов основана на многолетнем опыте их проведения. Используемые методы и приемы позволяют успешно осуществлять требуемые тесты в достаточном объеме в минимальные сроки. Вместе с тем, активное строительство новейших ледоколов и судов ледового плавания, отличающихся увеличенными размерениями, более сложным устройством пропульсивного комплекса, диктует необходимость развития методов проведения ледовых испытаний.

 

Литература:

Грамузов Е.М., Ионов Б.П., Тихонова Н.Е. Учет снега при определении приведенной толщины ледяного покрова // Морской вестник. 2017. № 2(62). С. 112–113.

Грамузов Е.М., Тихонова Н.Е. Метод учета влияния снега на сопротивление ледокола за счет приведенной толщины сплошного ледяного покрова // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2011. № 4(91). С. 178–183.

«Ермак» во льдах: Описание постройки и плаваний ледокола «Ермак» и свод науч. материалов, собран. в плавании: В 2 ч. / Сост. вице-адм. С. Макаров. — Санкт-Петербург: тип. Спб. акц. о-ва печ. дела в России Е. Евдокимов, 1901.

Крупина Н.А.,Лихоманов В.А, ЧерновА.В.. Натурные испытания ледовой ходкости НЭС «Академик Трёшников» в Антарктике Научно-техническая конференция «Проблемы мореходных качеств судов, корабельной гидромеханики и освоения шельфа». XLV Крыловские чтения, Санкт-Петербург. 2013 г.

Крупина Н.А., Лихоманов В.А., Чернов А.В. Оценка ледовой ходкости НЭС «Академик Трёшников»/ Проблемы Арктики и Антарктики. 2013. № 3 (97) стр. 57-64.

Рывлин А.Я., ХейсинД .Е. Испытания судов во льдах. Л.: Судостроение, 1980. 208 с.

Сазонов К.Е. О возможном механизме влияния снежного покрова на ледовое сопротивление судов // Полярная механика. 2016. № 3. С. 417–427.

Свистунов Б.Н. Ледовая ходкость ледокола в заснеженных льдах и на мелководье. – В кн. Ледовые качества судов, тр. ААНИИ, том 376, Л., Гидрометиздат, 1981.

Чернов А.В., Крупина Н.А., Лихоманов В.А. Экспериментальная оценка ледовой прочности корпуса научно-экспедиционного судна «Академик Трёшников». Научно-техническая конференция «Проблемы мореходных качеств судов, корабельной гидромеханики и освоения шельфа». XLV Крыловские чтения, Санкт-Петербург, 2013 г.

Timco G.W., O’Brien S. Flexural strength equation for sea ice // Cold Regions Science and Technology. 1994. Vol. 22. P. 285–298.

Dykins I. Tensile and flexural properties of saline ice / Proc. Int. Symp. on Physics of Ice. Munich, 1968. P. 9–14

 



Статья «Транспортировка в северных морях Натуральные ледовые испытания судов и ледоколов. Современный опыт и актуальные проблемы» опубликована в журнале «Neftegaz.RU» (№12, 2020)

Авторы:
Читайте также