Введение к работе
Актуальность темы. Основным средством'продления навигации является ледокольный флот, для проектирования которого необходимы надежные методы расчета ледовой ходкости, учитывающие форму корпуса и ледовые условия.
В настоящей работе рассматриваются вопросы движения ледокола в ледовом поле, толщина которого превышает предельное значение для непрерывного хода. Движение в этом случае осуществляется с разбега, а работа ледокола по разрушению льда -повторяющимися циклами: отход назад - разбег - продвижение в сплошном льду. Для речных ледоколов доля такой работы велика.
Динамика ледокола при работе набегами изучена в настоящее время недостаточно подробно. Отсутствуют математические модели, позволяющие оценить влияние формы корпуса и других характеристик ледокола на его работу набегами. Это связано в первую очередь со сложностью динамических процессов при нестационарных движениях. Теоретические и экспериментальные исследования ходкости ледоколов при работе набегами носили разрозненный характер и были посвящены, как правило, рассмотрению отдельных проблем динамики или составлению упрощенных аналитических моделей.
В связи с этим, исследование вопросов ходкости ледоколов набегами является актуальным.
Тема диссертации непосредственно связана с госбюджетной программой " Исследо
вание и разработка энергосберегающих средств и технологий разрушения льда и продає-
ния навигации на внутренних водных путях". Настоящая работа является составной час
тью научно-исследовательской работы кафедры "Судостроение", кораблестроительного
факультета и университета. '
Цель работы. Получите надежного метода расчета ходкости ледоколов в тяжелых льдах. Оценка влияния формы корпуса и соотношений главных размерекий речных ледоколов, рассчитанных на работу набегами. Разработка оптимальной тактики маневрирования при работе набегами.
Задачи и методы и с с лед on a mi й. Для реализации целей работы теоретически изучались особенности работы набегами, составляющие ледового сопротивления на различных этапах движения. Теоретический анализ движения ледокола набегами на отдельных этапах проводится на основе аналитического решения дифференциальных уравнений поступательного движения. При построении практических расчетных зависимостей использовалась статистическая обработка натурных данных.
Научная новизна. Разработана теоретическая модель сопротивления битого льда, учитывающая в явном виде толщину и механические характеристики ледяного покрова, коэффициент трения наружной обшивки корпуса о лсд, главные размг-рюшя л форму корпуса ледокола, скорость движения. Получены аналитические решения дифференциальных уравнений движения ледокола на разных этапах работы набегами. Предложен метод определения эмпирических коэффициентов теоретико-экспериментальной модели. Разработана математическая модель определения средней скорости и параметров движения ледокола набегами.
Практическое значение. Предложены практические методы определения сопротивления битого н сплошного льда, средней скорости и параметров движения ледокола набегами, основанные на расчете по теоретико-экспериментальным моделям. Произведена оценка влияния формы корпуса ледокола и соотношений главных размеренна на эффективность работы набегам». Разработана оптимальная тактика движения ледоколов набегами, позволяющая повысить эффективность их работы в тяжелых ледовых условиях. Результаты работы использованы в научно-исследовательских работах, выполненных в НГТУ. Результаты исследований внедрены в учебный процесс НГТУ, в АО КБ "Вымпел'. Методика по выбору оптимальной тактики работы ледокола внедрена в АО "Волга-флот-'.
Основные положения, выноси мы єна защиту:
математические модели сопротивления сплошного и битого льда движению ледокола;
дифференциальные уравнения движения ледокола и их решения на различных этапх движения !!j5era,\i»i;
гссреписо-зксперииентальние способы расчета ледового сопротивления и параметров движения ледокола набегами;
математическая модель определения средней скорости и параметров движения ледокола набегами;
оценка влияния формы корпуса ледокола и соотношений главных размерений на эффективность работы набегами;
метсдиг'апо выбору оптимальной тактики движения набегами.
Апробация работы. По результатам работы сделаны доклады: на Всесо
юзной конференция "Современные проблемы теории корабля" (XXXVII Крыловские
чтения), октябрь 1995, Санкт-Петербург, на международной конференции "13th
International Conferenceon Роп and Ocean Engineering under Arctic Condition" (POAC'95),
август 1995, Мурманск, на международной конференции "International Conference on
Development and Commercial Utilization of Technologies in Polar Regions", сентябрь 1996,
Санкт-Петербург. -- ' ,
Публикации. Основное содержание диссертационной работы отражено в 9 публикациях (см. перечень в конце автореферата). .
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы'и приложений. Работа содержит 320 страниц машинописного текста, включающего 3 с. содержания, 14 с. списка литературы (209 наименований), 39 с. с рисунками, таблицами и 133 с. приложений.
