Оценка эффективности ледокольных средств | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 20 марта, печатный экземпляр отправим 24 марта.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №28 (266) июль 2019 г.

Дата публикации: 13.07.2019

Статья просмотрена: 25 раз

Библиографическое описание:

Гасанов, К. Г. Оценка эффективности ледокольных средств / К. Г. Гасанов. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2019. — № 28 (266). — С. 27-30. — URL: https://moluch.ru/archive/266/61537/ (дата обращения: 06.03.2021).



Одним из направлений совершенствования ледокольных средств и повышения их эффективности является поиск принципиально новых, энергосберегающих способов разрушения льда. В настоящее время имеется достаточный опыт применения судов на воздушной подушке для проведения работ по разрушению льда.

Ключевые слова: лед, ледокольная платформа на воздушной подушке, разрушение льда, ледовое сопротивление.

В условиях Северного Каспия остро стоит проблема продления навигации в связи с увеличением грузооборота между портами Астрахани и портами Каспийского бассейна. Разработка новых месторождений также привели к активным поискам эффективных способов провода судов через льды Северного Каспия. Ледовый режим Каспийского моря, с одной стороны, характеризуется климатическими условиями, с другой связан мелководностью берегов, вследствие чего большая часть Северного Каспия долгое время покрыта сплошным неподвижным льдом.

Наиболее универсальным средством продления навигации и борьбы с ледовыми затруднениями является ледокольный флот. За более чем полутора вековую историю его развития в значительной мере претерпели изменение ледокольные концепции, накоплен значительный опыт проектирования ледоколов. Одним из принципиально новых средств борьбы с ледовой обстановкой стала ледокольная платформа на воздушной подушке (ЛПВП).

Оценивать эффективность применения ЛПВЛ по сравнению с традиционными ледоколами необходимо, по-видимому, прежде всего с точки зрения увеличения ледопроходимости комплекса «толкач-ЛПВП» по отношению к ледоколам. То есть, следует дать оценку эффективности комплекса как технического средства разрушения льда, не связывая его с конкретными условиями проведения зимней навигации.

На данный момент единственным средством для прокладки судоходного канала во льдах Северного Каспия служат ледоколы типа «Капитан Чечкин» (пр.1105). Поэтому стоит провести сравнительный анализ технической эффективности ледокольного состава с ЛПВП и ледокола пр.1105. Для сравнения эффективности различных средств разрушения и продления навигации могут использоваться следующие критерии [1,c.34]:

– энергетические затраты на разрушения единицы объема льда:

(1)

гдеN — мощность средства, разрушающий лед, кВт;

Вк — ширина разрушенного канала, м;

v — скорость движения, м/с;

h — толщина льда, м.

– приведенные затраты на разрушение единицы объема льда:

(2)

Определение величины ширины прокладываемого канала, зависит от эксплуатируемых судов в районе Северного Каспия. Анализ эксплуатируемых в Каспийском бассейне типов судов показал, что ширина судов не превышает 17 м. Это позволяет сделать вывод, что необходимая ширина канала для безопасной проводки судна по ледовому каналу должна быть равна 18 м.

Скорость движения при разрушении льда, определятся по кривой ледопроходимости ледокольного состава в сплошном ровном льду. Для этого необходимо определить суммарное сопротивление состава. Полное сопротивление состава при разрушении льда и прокладки судового канала имеет следующий вид [2, стр.14]:

(3)

гдеRбукс, RЛПВП — сопротивление толкающего судна и ЛПВП.

Сопротивление ЛПВП можно представить в виде:

(4)

где — сплоченность льда в канале;

Сопротивление от деформации и разрушения ледяного покрова:

(5)

где — давление, разрушения льда [1, стр.55].

Сопротивление, связанное с трением материала ГО о лед:

(6)

Сопротивление, образующееся от взаимодействия образующихся обломков разрушенного льда с ГО:

(7)

Гидродинамическое сопротивление ЛПВП получим:

,(8)

где — число Фруда по величине впадины;

Hб — глубина бассейна.

Сопротивление судна в битом льду запишется так:

(9)

Где Bк≈1,2Ввп — ширина канала битого льда, м;

В — ширина толкающего судна, м;

Rв — сопротивление воды, вычисляемое общепринятым способом.

В качестве примера, был произведен расчет основных параметров ЛПВП, необходимого для создания судоходного канала в условия Северного Каспия с шириной канала 18 м, толщиной льда 0,7м. В результате имеем:

Sвп = 316 м2; рвп = 8,4 кПа; рв = 10,2 кПа; Q = 65 м3/с; Nлпвп = 2х550 кВт.

Выбрано два двигателя для вентилятора «Mitsubishi S6R-(Z3)MPTAW» — мощностью по 605 кВт и частотой вращения 1500 об/мин. В качестве нагнетателя выбраны центробежные вентиляторы ВМ-18 с давлением pвент=11.02 кПа и производительностью Qвп = 59.86 м3/с.

Размеры жёсткого корпуса судна в плане LxBxH=19.8 х 18.1x2.21 м.

В качестве толкающего судна, принят буксир «Sarbas». Основные размерения и параметры буксира приведены в таблице 1

Таблица 1

Буксир

L, м

B, м

H, м

T, м

v, км/ч

D, т

N, кВт

TЕ, кН

«Sarbas»

28,8

10,0

3,5

2,8

10,0

544

1878

30,0

Для проведения сравнительного анализа ледокольного состава с ледоколом, приведём основные характеристики ледокола ледокола «Капитан Чечкин» (пр.1105), необходимые для расчета в таблице 2.

Таблица 2

Ледокол

L, м

B, м

H, м

T, м

v, км/ч

D, т

N, кВт

TЕ, кН

«К.Чечкин»

77,6

16,28

4,8

3,5

25,7

2472

4650

414

При толщине льда hл=0.7 м ледокол «Капитан Чечкин» развивает скорость v=3 км/ч. Это позволяет построить диаграмму ледопроходимости. Диаграмма ледопроходимости ледокола и ледокольного состава приведена на рис.1. Как видно, при движении ледокол и ледокольный состав способен непрерывно двигаться в сплошном льду толщиной 0.7 м.

Рис. 1. Диаграмма ледопроходимости

Эксплуатационный расход рассчитывается за один круговой рейс проводки ледового канала. Протяжённость кругового рейса может быть определён по формуле:

(10)

гдеlэкс=388 км — длина ледового участка Северного Каспия.

Эксплуатационные расходы за 1 круговой рейс складываются из основных составляющих: расходы С1 на содержание экипажа, расходы С2 на обслуживание судна и расходов на топливо и смазочные материалы С3 на ходу и С4 на стоянке, определённый за каждый круговой рейс и стоимости фрахтования ледокола или буксира C5:

(11)

Результаты расчетов по предлагаемым критериям (1) и (2) для различных разрушающих средств и при различных величинах толщин льда приведен на рис.2.

Рис. 2. Критерии технической и экономической эффективности

По результатам работы можно сделать следующие выводы:

– ЛПВП можно использовать для увеличения ледопроходимости ледоколов и других судов;

– Платформы на воздушной подушке имеет более низкие энергетические затраты на разрушение льда, по сравнению с ледоколами;

– Выполнение расчеты экономической эффективности состава с ЛПВП подтверждают их преимущества по сравнению с ледоколами;

– Эффективность применения ЛПВП значительной степени зависит от толщины разрушаемого ледяного покрова. Предложенные критерии позволяют определить диапазон толщин льда, где каждое средство будет наиболее эффективно.

Литература:

  1. Зуев, В. А. Использование судов на воздушной подушке для разрушения ледяного покрова/В. А. Зуев, В. М. Козин. — Владивосток: Издательство Дальневосточного университета, 1988. — 128 с.
  2. Зуев В. А. Подготовка исходной информации при формировании математической модели проектирования ледокольных платформ на воздушной подушке // Вопросы проектирования судов, плавающих во льдах: Межвузовский сборник / Горький, 1988. — 12–20 стр.
Основные термины (генерируются автоматически): Северный Каспий, разрушение льда, ледокольный состав, воздушная подушка, ледокол, круговой рейс, толкающее судно, толщина льда, ледовый канал, ледокольная платформа.


Ключевые слова

лед, ледокольная платформа на воздушной подушке, разрушение льда, ледовое сопротивление

Похожие статьи

Северный морской путь: перспективы морских инноваций

Значение ледокольного флота для СМП.

Приобретаются суда ледового плавания: ледорез «Федор Литке», пароходы «Садко», «Малыгин», «Владимир Русанов»

Все тяготы выживания вынес на себе ледокольный флот, которому и принадлежит в конечном итоге честь открытия...

Проблемы при выборе типа морской стационарной платформы...

- плавучие платформы, давление льда в которых воспринимает корпус платформы и

Еще предлагается конструкция платформы «Чейн-Стар», у которой ледовую нагрузку от

Платформа эксплуатировалась в море Бофорта в качестве установки разведочного бурения.

Проектная деятельность публичной библиотеки | Статья в журнале...

В статье проанализировано понятие проектной деятельности, выявлена специфика проектной деятельности публичной библиотеки, проанализированы направления проектной деятельности в публичной библиотеке и ее роль для функционирования библиотек. На современном этапе...

Проблемы зимней навигации речного транспорта в РФ

Корабли зимуют прямо во льду, но прежде чем вода замерзнет проводится целая серия действий, по обеспечению

Лобанов Василий Алексеевич — Ледовые качества и ледовая аварийность флота внутреннего и

Ледокольная проводка (в период зимней навигации).

Перспективы развития Северного морского пути и инфраструктура...

Актуальность выбранной темы обусловлена тем, что открытый в XVI в. Северный морской путь уже активно использовавшийся в торговых операциях России и Сибири, он и сейчас играет значительную роль во внешней торговле.

Экспериментальные исследования и анализ характеристик...

Настоящее исследование может быть использовано для определения ледовой нагрузки на конические и наклонные сооружения

Экспериментальные исследования и анализ характеристик предела прочности морского льда на изгиб вдоль побережья Бохайского залива.

Анализ валютных операций в коммерческом банке и направления...

В данной статье рассматривается деятельность Сбербанка по валютным операциям. Проанализированы валютные активы ПАО «Сбербанк», выявлены проблемы и сформулированы выводы. Выявлены основные направления развития валютного контроля в Российской...

Проблемы рыбопромыслового флота России и их решения

Пугает и возрастной состав судов рыбопромыслового флота: старше 20 лет — 2492 судов, в возрасте от 10 до 20 лет — 775 судов и лишь 160 судов

Сквозными рейсами по Северному Морскому пути прошли 11 судов, а ледокол «Сталин» совершил рейс туда и обратно.

Повышение экологических требований к технологии разделки...

Рассмотрены экологические требования при заготовке судового лома, прогрессивные технологии механической резки корпуса и используемое оборудование. Ключевые слова: утилизация судов, заготовка лома, прогрессивные технологии.

Похожие статьи

Северный морской путь: перспективы морских инноваций

Значение ледокольного флота для СМП.

Приобретаются суда ледового плавания: ледорез «Федор Литке», пароходы «Садко», «Малыгин», «Владимир Русанов»

Все тяготы выживания вынес на себе ледокольный флот, которому и принадлежит в конечном итоге честь открытия...

Проблемы при выборе типа морской стационарной платформы...

- плавучие платформы, давление льда в которых воспринимает корпус платформы и

Еще предлагается конструкция платформы «Чейн-Стар», у которой ледовую нагрузку от

Платформа эксплуатировалась в море Бофорта в качестве установки разведочного бурения.

Проектная деятельность публичной библиотеки | Статья в журнале...

В статье проанализировано понятие проектной деятельности, выявлена специфика проектной деятельности публичной библиотеки, проанализированы направления проектной деятельности в публичной библиотеке и ее роль для функционирования библиотек. На современном этапе...

Проблемы зимней навигации речного транспорта в РФ

Корабли зимуют прямо во льду, но прежде чем вода замерзнет проводится целая серия действий, по обеспечению

Лобанов Василий Алексеевич — Ледовые качества и ледовая аварийность флота внутреннего и

Ледокольная проводка (в период зимней навигации).

Перспективы развития Северного морского пути и инфраструктура...

Актуальность выбранной темы обусловлена тем, что открытый в XVI в. Северный морской путь уже активно использовавшийся в торговых операциях России и Сибири, он и сейчас играет значительную роль во внешней торговле.

Экспериментальные исследования и анализ характеристик...

Настоящее исследование может быть использовано для определения ледовой нагрузки на конические и наклонные сооружения

Экспериментальные исследования и анализ характеристик предела прочности морского льда на изгиб вдоль побережья Бохайского залива.

Анализ валютных операций в коммерческом банке и направления...

В данной статье рассматривается деятельность Сбербанка по валютным операциям. Проанализированы валютные активы ПАО «Сбербанк», выявлены проблемы и сформулированы выводы. Выявлены основные направления развития валютного контроля в Российской...

Проблемы рыбопромыслового флота России и их решения

Пугает и возрастной состав судов рыбопромыслового флота: старше 20 лет — 2492 судов, в возрасте от 10 до 20 лет — 775 судов и лишь 160 судов

Сквозными рейсами по Северному Морскому пути прошли 11 судов, а ледокол «Сталин» совершил рейс туда и обратно.

Повышение экологических требований к технологии разделки...

Рассмотрены экологические требования при заготовке судового лома, прогрессивные технологии механической резки корпуса и используемое оборудование. Ключевые слова: утилизация судов, заготовка лома, прогрессивные технологии.

Задать вопрос