CC BY
93
УДК 656
ПРОБЛЕМЫ БЕЗОПАСНОГО ПЛАВАНИЯ СУДОВ В ЛЕДОВЫХ УСЛОВИЯХ
Короткий Э.В., старший преподаватель кафедры «Управление судном», ФГБОУ ВО «Государственный морской университет имени
адм. Ф.Ф. Ушакова»
Статья предназначена для судоводителей, владельцев судов с ледовым классом, инженеров проектных организаций, специализирующихся на проектировании транспортного и вспомогательного флота для плавания в ледовых условиях. Рассмотрены проблемы и критерии надёжности судов ледового плавания. Намечены пути решения проблем.
Ключевые слова: самостоятельное плавание, проблемы и критерии надёжности судов ледового плавания, совершенствование надежности судов ледового плавания, сила трения.
PROBLEMS SAFE NAVIGATION OF SHIPS IN ICE CONDITIONS
Korotkiy E., head lecturer of the Ship handling chair, FSEIHE «Admiral Ushakov Maritime State University»
The article is designed for skippers, owners of ships with ice class, engineers of design organizations specializing in the design of transport and auxiliary fleet for sailing in ice conditions. The problems and criteria of reliability of ships of ice navigation. The ways of solution ofproblems.
Keywords: independent navigation, problems and criteria of reliability of ice navigation of vessels, improvement of reliability of vessels ice navigation; the friction force.
ПРОБЛЕМЫ БЕЗОПАСНОГО ПЛАВАНИЯ СУДОВ В ЛЕДОВЫХ УСЛОВИЯХ
Одной из приоритетных стратегических задач отечественной транспортной системы является дальнейшее развитие Северного морского пути (СМП), внутренних водных путей на северных судоходных реках России, а также водных путей Дальневосточного и Азово-Донского бассейнов. Для решения данных транспортных задач федеральной целевой программы «Модернизация транспортной системы России» необходимо наличие транспортных судов соответствующей ледовой категории, способных обеспечить круглогодичную навигацию в северных транспортных регионах России. В основном это нефтяные танкеры, газовозы, контейнеровозы. Самостоятельное плавание в ледовых условиях не менее актуально и для вспомогательного портового флота, предназначенного для жизнеобеспечения транспортных судов и экипажей в портах. Строительство и эксплуатация таких судов потребует решения многих научных вопросов в вопросах обеспечения эксплуатационной надежности судов. Основным критерием надёжности судов ледового плавания является прочность корпуса судна, способная выдерживать нагрузки возникающие при движении судна во льдах с установленной эксплуатационной скоростью, а также нагрузки от сжатия льдами. По сути проблема надежности судов ледового плавания представляется как системная, состоящая из информационных, технических и технологических особенностей плавания во льдах. Данные особенности представляются как:
1. Информационные - мониторинг прочности корпуса и ледовой обстановки;
2. Технические - прочность корпусных конструкций и мощность силовой установки;
3. Технологические - способы преодоления ледового сопротивления как в самостоятельном плавании, так и в составе каравана.
Научные исследования в вопросах надёжности судов ледового плавания посвящены ледовой прочности корпусов судов, мониторингу прочности корпусных конструкций с помощью установки соответствующих датчиков и оптимизации веса ледовых подкреплений с учетом постоянного мониторинга прочности корпуса в
реальном времени, эксплуатационной надёжности конструкций ледового пояса.
Ледовая прочность корпусов судов, влечет за собой увеличение веса корпуса уменьшая полезную (коммерческую) грузоподъёмность судна. То есть, с увеличением ледового класса судна, обеспечивающего круглогодичное плавание по СМП, увеличивается надёжность конструкций корпуса, но уменьшается коммерческая привлекательность инвестиций в создание такого флота. Следовательно, данное направление в полной мере не решает проблемы надежности ледового плавания из-за отсутствия востребования на рынке транспортной системы таких судов.
Постоянный мониторинг прочности корпуса в реальном времени, также не решает проблемы для транспортного флота, так как установка множества датчиков связана с удорожанием строительства таких судов из-за сложности конструкций. Мониторинг прочности направлен на выбор принятия решений в целях предупреждения повреждений корпуса, и в случае критических показаний датчиков, движение судна (каравана) будет остановлено для поиска оптимальных решений. К тому же установка таких систем потребует от персонала наличия соответствующих знаний и умений в их обслуживании и использовании, что для коммерческих экипажей и владельцев транспортных судов не является привлекательным, так как потребует специальной профессиональной подготовки. Такие системы могут эффективно использоваться только на специализированных судах, кораблях (научные, военные, ледоколы). Таким образом, исследования направлены в основном на построечную прочность корпуса, на мониторинг прочности корпуса и ледовой обстановки в реальном времени и отработку решений исходя из данных мониторинга.
Мало исследованы формы корпуса судна ледового плавания, при которых трение корпуса о лед будет минимальным, что позволит выбрать оптимальную мощность силовой движительной установки. В основном для колки льда использовалась носовая оконечность судна, выполненная в форме «ложки» или под традиционным углом наклона. Впервые, при постройке судна-спасателя «Балтика» для ФБУ «Морспасслужба Росморречфлота» (основные ТТД в таб. 1), корпус данного судна был спроектирован и выполнен ассиметричным. ДП
Таблица 1
L[m] 76.4
B\ m] 20.5
design |m| 6.3
Pd [MW] 3 x2.5
Dp[ m] 3.0
TB, ahead|,on| 87.7
Vow, ahead [kn] 15.4
Рисунок 1. Боковой вид и вид с кормы по ДП
Heading
а
Рисунок 2. Прокладка канала шириной около 50 метров
смещено к правому борту, левый борт по всей длине от ватерлинии до днища выполнен под углом наклона обеспечивающим колку льда по всей длине борта (рис. 1).
С помощью трёх движительных установок, две из которых расположены в кормовой части судна и одна в носовой, ледокол-спасатель «Балтика», при своей ширине 20 метров, способен прокладывать канал во льдах шириной до 50 метров двигаясь под углом а от ДП судна (рис. 2).
На испытаниях судно показало исключительные показатели по ледовой проходимости, так как угол наклона по всей длине одного из бортов уменьшает площадь трения борта о лёд и постоянно подламывая его под корпус обеспечивает хорошую ледовую ходкость. При традиционных подходах проектирования, для обеспечения таких же результатов проходимости во льдах, потребовалось бы наличие большей мощности главных движительных установок.
Ледовый класс ледокола-спасателя «Балтика» по классификации РМРС определён символом - Icebreaker 6. Ледовые испытания проводились в Арктике при выполнении рейса Мурманск - Сабетта - Мурманск в период с 20.03.2015г. по 10.4.2015г.
На испытаниях были достигнуты следующие основные проектные данные:
1) Скорость
- около 9,0 узлов в ледяном поле толщиной 60 см уровень см в режиме движения носом и кормой;
- около 3,8 узла в ледяном поле толщиной 100 см в режиме движения носом;
- около 5,3 узлов в ледяном поле толщиной 100 см в режиме движения кормой.
2) Прокладка канала шириной около 50 м под углом а от ДП судна обеспечивается на скорости 2 узла при толщине ледяного поля на уровне 60 см.
3) Результатами испытаний отмечается, что судно было в состоянии двигаться почти перпендикулярно (угол а около 900) при толщине льда на уровне 45 см.
4) При движении кормой судно было способно продвигаться при толщине льда в 122 см.
Следует отметить что судно «Балтика» это судно ледокол-спасатель способное осуществлять ледовые проводки аварийных судов. Для транспортных судов не требуется движительной установки в носовой части, следовательно, при тех же традиционных подходах проектирования и строительства пропульсивного комплекса для транспортного флота, привлекательным остается выполнение бортовых конструкций наружной обшивки судна. Очевидно, что это повлечет уменьшение полезной грузоподъёмности, но и в то же время позволит получить возможность самостоятельного плавания без ледокола с меньшим увеличением мощности силовой установки в
сравнении с традиционными требованиями, а возможно и при тех же мощностных характеристиках что и для судов с обычным ледовым усилением. Не в полной мере исследована сила трения корпуса о лёд в зависимости от угла наклона бортовой наружной обшивки транспортного судна и соответственно выбор мощности движительной установки. Не изучена ситуация ледового сжатия корпуса судна с ассиметричным корпусом и высотой борта более 6 - 7 метров.
Совершенствование надежности судов ледового плавания наиболее приемлемо для круглогодичной эксплуатации в Азово - Донском бассейне, в том числе для судов река-море. Например, порт Ростов-на-Дону принимает суда шириной до 20 метров, а традиционное судостроение для судов река-море, учитывающее ширину шлюзовых камер ориентировано на ширину до 14-16 метров. Следовательно, строительство судов шириной от 20 метров и более, с ассиметричным корпусом по ДП и наклонным бортом, должно быть востребовано на грузоперевозках в круглогодичном режиме самостоятельного плавания между портами Азово-Донского бассейна и портами Средиземноморья.
Литература:
1. Натурные ледовые испытания ледокола-спасателя "Балтика" в Карском море, ФБУ «Морспасслужба Росморречфлота», 2015.
2. Д.Г. Егоров, Определение количественных оценок технического состояния судов и их элементов // автореферат. - Волжская государственная академия водного транспорта, Н. Новгород, 2004.
3. Апполонов Е.М., Нестеров А.Б., Тимофеев О.Я., Обеспечение ледовой прочности и безопасной эксплуатации судов в российских и замерзающих морях на основе комплексной системы формирования принципиальных инженерных решений // Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. - Н. Новгород: ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. 2008. Вып. 39(323). С. 69-89.
4. Алексашин А. А., Половинкин В. Н., Современное состояние и перспективы развития ледового судостроения и судоходства // Арктика: экология и экономика № 1 (17), 2015.
5. Сазонов, К.Е. Оценка вклада вертикальных бортов цилиндрической вставки в ледовое сопротивление судна // Морской вестник. 2008. №4(28). С. 110-111.
6. Половинкин В. Н., Фомичев А. Б. История и современное состояние создания перспективного ледового флота в Российской Федерации // Арктика: экология и экономика. - 2012. - № 4 (8). - С. 46-55.
