Анализ ходовых качеств судна при движении по старым ледовым каналам

Движение по старым ледовым каналам, заполненным обломками льда (ледяной кашей), является довольно частым режимом эксплуатации судов ледового плавания и вместе с тем недостаточно изученным. Цель настоящей работы — изучить изменения ходовых качеств судна ледового плавания при его движении по забитому льдом ледовому каналу на примере одного из эксплуатирующихся в настоящее время судов «Юрий Топчев». В статье предложено решение двух сопутствующих задач для оценки ходкости судна: 1) определение ледового сопротивления судна, движущегося по каналу, заполненному ледяной кашей; 2) аналитическая оценка изменения величины упора и потребляемой мощности гребного винта при работе в ледяной каше по отношению к работе в чистой воде. Численные расчеты показали, что при работе гребного винта в слое ледяной каши толщиной 0,2 диаметра гребного винта его эффективность снижается на величину до 20 %. Результаты расчетов ходкости судна «Юрий Топчев», включающие оценку как сопротивления корпуса, так и гидродинамических параметров гребных винтов, показали, что при движении в ледяной каше толщиной 1 — 3 м (0,125 — 0,375 от осадки) снижение максимальной скорости судна может достигать 25 — 40 % соответственно. Результаты исследований могут быть использованы при планировании продолжительных рейсов судов в ледовых условиях, когда учет изменения параметров ходкости при движении в ледяной каше становится особенно важным.

1. Sandkvist J. Conditions in brash ice covered channels with repeated passages / J. Sandkvist // International Conference on Port and Ocean Engineering under Arctic Conditions: 27/07/1981-31/07/1981. — Universite Laval, 1981. — P. 244 — 252.

2. Ettema R. Ice formation in frequently transited navigation channels / R. Ettema, H.-P. Huang. — US Government Printing Office, 1990. — Vol. 90. № 40.

3. Riska K. Modelling brash ice growth in ports / K. Riska, R. Blouquin, E. Coche, S. Shumovskiy et al. // 22nd IAHR International Symposium on Ice (Singapore, August 11 to 15, 2014). Singapore. — 2014. — P. 853 — 859.

4. Karulin E.B. Analytical model of navigable channel evolution in ice conditions / E.B. Karulin, M.M. Karulina, O.V. Tarovik // International Journal of Offshore and Polar Engineering. — 2019. — Vol. 29. № 3. — P. 277 — 285.

5. Finnish-Swedish Ice Class Rules. [Электронный ресурс] URL: https://www.sjofartsverket.se/globalassets/isbrytning/pdf-regelverk/finnishswedish_iceclass_rules.pdf (дата обращения 22.10.2024).

6. Riska K. Performance of merchant vessels in the Baltic / K. Riska, M. Wilhelmson, K. Englund, T. Leiviska // Winter Navigation Research Board, Res. Rpt. — 1997. — Vol. 52. — P. 72.

7. Karulina M. Extension of FSICR method for calculation of ship resistance in brash ice channel / M. Karulina, E. Karulin, O. Tarovik // International Conference on Port and Ocean Engineering under Arctic Conditions: 09/06/2019 — 13/06/2019. Delft, The Netherlands, 2019. [Электронный ресурс] URL: https://www.poac.com/Papers/2019/pdf/POAC19-010.pdf (дата обращения 22.10.2024).

8. Kostilainen V. Performance of marine propellers in ice-clogged channels / V. Kostilainen. — Finnish Board of Navigation, 1981.

9. Wang J. Modeling of brash ice channel and tests with model CCGS Terry Fox / J. Wang, M. Lau, Ch.-J. Lee, S.-R. Cho // International Journal of Offshore and Polar Engineering. — 2009. — Vol. 19. — №. 3.

10. Karulina M. Analytical investigation of propeller operation in brash ice / M. Karulina, E. Karulin // International Conference on Port and Ocean Engineering under Arctic Conditions, 14/06/2021 — 18/06/2021. Moscow, Russia, 2021. [Электронный ресурс] URL: https://www.poac.com/Proceedings/2021/POAC21-032.pdf (дата обращения 22.10.2024).

11. de Carolis G. Effective viscosity of grease ice in linearized gravity waves / G. de Carolis, P. Olla, L. Pignagnoli // Journal of Fluid Mechanics. — 2005. — Vol. 535. — P. 369 — 381.

12. Jacobs E.N. The characteristics of 78 related airfoil section from tests in the variable-density wind tunnel / E.N. Jacobs, K.E. Ward, R.M.L. Pinkerton. — US Government Printing Office, 1933. — №. 460.

13. Справочник по теории корабля: в 3 т. / под ред. Я.И. Войткунского. Т. 1. Гидромеханика. Сопротивление движению судов. Судовые движители. Л.: Судостроение, 1985.