CC BY
38
УДК 622.216.04/519.718 +519.81/721.012
© В.Г. Цуприк, 2014
СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД КАК МЕТОДОЛОГИЯ РАСЧЕТА НАДЁЖНОСТИ МОРСКИХ ЛЕДОСТОЙКИХ ОСНОВАНИЙ
Реализован вариант системного подхода как методологии разработки системы проектирования морских платформ для добычи углеводородов на шельфах замерзающих морей. Рассмотрены основные принципы методологического подхода к анализу содержания проблемы определения надёжности морских ледостойких оснований. На основании результатов методологического анализа феноменологических особенностей работы создаваемых технических средств для добычи нефти и газа в условиях арктических морей свойство надежности ледостойкой платформы позиционировано как цель процесса исследования проблемы и разработки метода проектирования ледостойкого основания, отвечающего всем условиям его эксплуатации. Приведена схема процесса вариантного проектирования сооружения для заданных условий и критериев оценки модели результата проекта. Ключевые слова: арктический шельф; морской лёд; ледостойкие основания; проектная деятельность; системный подход, методология системы проектирования.
Морское ледостойкое основание (далее - МЛО или сооружение, платформа), как правило, проектируется для возведения на шельфах замерзающих морей с целью расположения на его платформе бурового оборудования с целью добычи из недр углеводородного сырья. К настоящему времени накоплены определённые результаты в определении нагрузок на МЛО и уже есть несколько проектов достигших цели их проектирования и реализации - построенных и установленных на шельфе платформ, с которых успешно ведётся добыча нефти на Сахалине, в Баренцевом море на платформе «Приразломная» и др. Но, несмотря на достаточно высокие риски разрушения МЛО или её компонентов от ледовых нагрузок, растущая экономическая потребность «массового» создания ледостойких буровых платформ порождает необходимость вывода этого типа сооружений из класса «уникальных» не только по их технической сложности, но и по стоимости — в класс сложных, но «типовых» сооружений, имеющих гарантированные
сроки службы, на порядки превышающие сроки их окупаемости. Разработка надёжных методов проектирования таких сложных природно-технических систем, включающих взаимосвязанные и взаимодействующие подсистемы и элементы различного характера, является относительно новой методологической задачей, решения которой в комплексном подходе пока отсутствуют. Поэтому в данном исследовании делается попытка рассмотрения постановочной части этой задачи с использованием системного подхода, как методологии проектирования МЛО, не только воспринимающего ледовые нагрузки, имеющие вероятностную природу, но и учитывающего вероятностный характер многих других параметров, на которых основано проектирование, включая и сам процесс проектирования.
ОБОСНОВАНИЕ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА К ИССЛЕДОВАНИЮ ПРОБЛЕМ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
И СТРОИТЕЛЬСТВА МЛО
Для определения ледовых нагрузок на МЛО сегодня используется стандартная нормативная база для проектирования гидротехнических сооружений — «индустриальным» методом, ледовые нагрузки определяются нормативным документом общего вида [1], чего явно не достаточно для их использования при проектировании для условий открытого моря и дрейфа ледовых полей таких уникальных сооружений как МЛО. А специальных нормативных документов «для общего пользования» сегодня практически нет, хотя имеются ряд корпоративных регламентов, но они недоступны, поскольку работы по разработке таких документов по ледовым нагрузкам, обязательно на базе результатов научных исследований, заказываются и оплачиваются крупными концернами и доступны только «для внутреннего пользования». Не решает проблемы и согласованный рядом стран, в том числе и Россией международный стандарт для определения ледовых нагрузок на сооружения шельфов [2], поскольку для получения расчётных параметров ледовой нагрузки, адекватных реальным климатическим и ледовым условиям в конкретной географической точке всегда требуется проведение полевых исследований. Учитывая такое положение дел в этой развивающейся отрасли весьма актуальным является развитие методов проектирования. Такие методы могут появиться в результате целенаправленной методологической деятель-
ности, которая, как известно, «устанавливает отношение к прежней деятельности и содержит минимум исследование, описание динамики изменения норм, методическую деятельность. Последняя осуществляется либо на основе фиксированных норм, либо предполагает проектирование новых средств, либо включает проектирование деятельности, не имеющей ни нормативных, ни научных оснований» [3].
Выбор системного подхода в исследовании данной проблемы обосновывается тем, что системный подход - это «определённый этап в развитии методов познания, методов исследовательской и конструкторской деятельности, способов описания и объяснения природы анализируемых или искусственно создаваемых ..., вероятностного характера поведения исследуемых объектов» [4], это «методологическое направление в науке, основная задача которого состоит в разработке методов исследования и конструирования сложноорганизованных объектов - систем разных типов и классов» [5].
Методологическим средством реализации системного подхода при исследовании и решении практических задач в различных отраслях деятельности человека, как известно, является системный анализ. «Он позволяет, с одной стороны, разбить сложную проблему на составляющие ее простые задачи, имеющие отработанные методы решения, а с другой - удержать их вместе в
качестве единого целого.....системный анализ - совокупность
методов и средств, используемых при исследовании и конструировании сложных и сверхсложных объектов, прежде всего методов выработки, принятия и обоснования решений при проектировании, создании и управлении социальными, экономическими, человеко-машинными и техническими системами» [6]. Практика использования системного анализа в последние десятилетия показала, что его целесообразно применять, прежде всего, для исследования крупных комплексных проблем, имеющих прикладной характер - именно такой, подходы к решению какой мы создаём в том числе и в данной работе..
Все исследователи в сфере применения системного анализа отмечают, что важным его этапом является построение обобщённой модели исследуемой системы, в которой необходимо учесть все существенные переменные величины, входящие в такую мо-
дель в виде ее элементов, либо оказывающие влияние на ее функционирование. В отличие от других методов исследования, в том числе использующих серьёзный научный аппарат, системный анализ оперирует главным образом упорядоченным, логически обоснованным подходом к разрешению проблем. В первую очередь он предназначен для решения слабоструктурированных проблем, т. е. таких, в которых элементы и связи между ними определены только частично.
Изложенное выше мы считаем достаточным обоснованием правильности выбранного нами на этом этапе метода исследования -системного анализа действительно «искусственных, сложно организованных», объектов, имеющих «вероятностный характер поведения», а также «слабоструктурированных» проблем.
В нашем исследовании сущность данного подхода мы раскроем через понятие системы, которое является фундаментальным понятием современной науки, научной категорией высокого уровня абстракции, средством решения сложных проблем. Из множества вариантов определения системы, в разные годы предложенных многими авторами, для рассматриваемой нами проблемы наиболее органичным, как нам представляется, является определение академика П.К. Анохина из его работы [1]: «Системой можно назвать только такой комплекс избирательно вовлеченных компонентов, у которых взаимодействие и взаимоотношение приобретают характер взаимосодействия компонентов на получение фокусированного полезного результата».
Таким образом, о системном подходе в отношении рассматриваемой нами задачи проектирования сложной системы можно говорить как о некотором способе организации наших действий, охватывающим все виды нашей проектно-исследовательской деятельности, устанавливающим в них закономерности и взаимосвязи с целью их более эффективного использования. При этом системный подход в проектной деятельности может быть не только и не столько методом решения задач, сколько методом систематизации в постановках множества взаимоувязанных задач, решение которых в своей совокупности приведёт нас к цели - логически обоснованному и выверенному результату проектирования: проекту, реализация которого удовлетворит потребность сообщества с гарантированным расчётным сроком эффек-
тивной работы сооружения. Здесь уместно вспомнить о том, что «Правильно заданный вопрос — половина ответа».
ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ
СОВОКУПНОСТИ ОБЪЕКТОВ «ЛЕДОВОЕ ПОЛЕ -МЛО» КАК СИСТЕМЫ
Нас интересует проблема обеспечения стабильного состояния конкретной совокупности объектов «ледяное поле - МЛО» (рис. 1). Внешней средой, непосредственно воздействующей на данную совокупность объектов, являются водная и воздушная среда, а также грунт основания. Эти же среды будут воспринимать реактивные воздействия совокупности объектов «ледяное поле - МЛО».
Структурный и функциональный анализ этой сложной совокупности элементов показывает, что она состоит из нескольких элементов (подсистем), взаимодействующих между собой. Одним из таких элементов является Ледовое поле, имеющее плавучесть и перемещающееся в горизонтальном направлении под действием другого элемента — Внешней среды (таких её составляющих как ветер и течения). Другими элементами являются: рассматриваемое Сооружение — МЛО; водная среда, в которой сооружение расположено; грунтовое Основание, составляющее базу для установки сооружения на дно. На МЛО оказывает силовое воздействие.
Ледовое поле, Внешняя среда (ветер и течения). Для того, что бы считать рассматриваемую упорядоченную совокупность элементов «Ледяное поле - МЛО» самостоятельной системой, необходимо, что бы взаимодействие элементов этой упорядоченной совокупности элементов порождало у неё такое свойство, которым ни один из её элементов не обладает вне этого взаимодействия.
Функционирование рассматриваемой сложной совокупности элементов обеспечивается реализацией связей между ними: между Ледовым полем и опорами Сооружения; между опорами Сооружения или его опорной плитой и грунтом Основания, между сооружением и водной средой в его нижней, подводной части и между верхним строением и воздушной средой. При этом, каждый из элементов в рассматриваемой совокупности обладает присущими только ему и только в каждый конкретный отрезок времени феноменологическими свойствами, обуславливающими уникальность протекающих в них процессов в течение их взаимодействия.
Рис. 1. Схема для описания системы «Ледовое поле - Морское Ледостойкое Основание» (МЛО)
Доказательством того, что рассматриваемая совокупность «воздушное пространство — ледяное поле — МЛО — грунт основания — водная среда», в отличие от просто совокупности, объединения или множества, будет иметь основания рассматриваться как самостоятельная система, может стать факт обнаружения у «такого комплекса избирательно вовлеченных компонентов», «интегрального — эмерджентного свойства» [6], необходимого для удовлетворения исходной потребности. В данном случае речь идёт о свойстве «ледостойкости» сооружения, обусловленном наличием природных ледовых образований и их силовыми воздействиями на буровую платформу, установленную на дно моря в данном районе. Такой свойство отсутствует у каждого из составляющих эту систему и «взаимоСОдействующих в достижении определённого результата элементов»: ледового поля и платформы.
В этом месте следует сделать существенное замечание об этом свойстве, точнее о времени его проявления. Очевидно, что «ледо-стойким» морское основание можно назвать только после последнего свершившегося событии в ряду последовательных событий:
проектирование платформы — её строительство - транспортировка — установка «на точке» — восприятие нагрузки от «расчётного» ледового поля - устойчивое состояние сооружения и его бесперебойное функционирование при разрушении «расчетного» ледового поля на его опорах. До этого момента рассматриваемое свойство просто не проявляется: если нет льда, или ледовое поле не движется, или параметры его воздействия значительно ниже расчётных для данного сооружения, или никаких сооружений на шельфе не установлено. Всё это случаи, когда нет совокупности «взаи-моСодействующих» объектов (объекты есть, а взаимодействия -нет), значит, нет и такой системы «Ледовое поле - МЛО».
Итак, в целях использования системного подхода как методологии проектирования, считаем, что в совокупности с окружающей средой, в которой МЛО предназначено «функционировать» по своему предназначению — противодействовать воздействию ледовых полей, оно может быть рассмотрено как сложная искусственная природно — техническая система взаимосвязанных и взаимодействующих подсистем и элементов, рассмотренных выше и она удовлетворяет всем основным свойствам системы, включая наличие её целевого свойства - ледостойкости: функционирования в непрерывном режиме в течение всего периода возможного воздействия ледяного поля на сооружение при изменении воздействий на входе системы в определённых пределах. Это интегративное или эмерд-жентное свойство данной системы делает ее СИСТЕМОЙ, обладающей не только «полезным», но и «направленным эффектом» [5].
МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВАНИЯ РАСЧЕТА
НАДЁЖНОСТИ МОРСКИХ ЛЕДОСТОЙКИХ ОСНОВАНИЙ
Таким образом, на стадии проектирования «Морского Ледо-стойкого Основания» его название носит как бы предварительный, условный или «проектный» характер. Выполнение условия реализации проектного свойства с гарантией (нормированной надёжностью) и есть реальная цель проектирования. Поэтому, уже на этом этапе ПРОЕКТА по добыче ресурсов на шельфе мы должны методологически обосновать все параметры всех элементов СИСТЕМЫ «Ледовое поле - МЛО» с тем, чтобы затем заложить их характеристики в проект конструкции МЛО, которые при «взаимо-
Содействии» Ледового поля гарантированно породят это «целевое свойство ледостойкости» при расчётных нагрузках. Отсюда возникает задача обозначения границ вероятности по времени появления таких ледовых нагрузок (воздействий) с одной стороны и гарантии соответствия проектной жёсткости сооружения по противодействию этим воздействиям реальной жёсткости построенного в натуре сооружения.
Изучение и решение проблем, связанных с проектированием МЛО, в соответствии с принципами системного подхода должно базироваться на системности, иерархии, интеграции и формализации всех средств, методов, условий, понятий и определений, используемых в процессе проектирования сооружения. В системном подходе к исследованию проблемы основным инструментом исследования является анализ (системный анализ) — совокупность методов и средств сложной интеллектуальной практической деятельности - исследования или проектирования, объектами которых являются сложные системы, а целью — решение возникающих в них проблем [8,9]. Здесь мы остановимся на двух основных (универсальных) методах системного анализа: декомпозиции — разделении описания сложного объекта на части в интересах решения какой-то задачи и раздельное решение соответствующих частных задач с последующей координацией результатов их решения и моделировании, т.е. — воспроизведении некоторых характеристик объекта моделирования на другом объекте (модели), специально созданном для их изучения.
ДЕКОМПОЗИЦИЯ ПРОЦЕССА ПРОЕКТИРОВАНИЯ
РАСЧЕТНОЙ НАДЕЖНОСТИ МЛО
В решении сложной, многоцелевой задачи проектирования уникального сооружения в условиях отсутствия апробированных методик и требований по нормированию параметров внешних воздействий, именно системный анализ целей и задач, общих для всех частей проекта, должен привести к синтезу общего решения для всей проблемы из частных решений её частей. Здесь следует отметить существенную особенность, присущую именно системному анализу, как инструменту исследования модели - анализ модели как системы выявляет невозможность увязки всех промежуточных решений в общее решение проблемы, если одно из этих решений не отвечает общей цели. Эта особенность, на наш взгляд, должна обязательно использоваться в нашем исследовании СИСТЕМЫ обес-
печения надежности МЛО. Проведение анализа данной системы в соответствии с принципом декомпозиции, таким образом, состоит в том, чтобы разбить процедуру проектирования на составляющие её части, более доступные для дальнейшего анализа, использовать наиболее подходящие специальные методы для решения отдельных проблем и, наконец, объединить частные решения так, чтобы это привело к общему решению проблемы.
Как всякая сложная система, рассматриваемая главная «Система обеспечения надежности МЛО» содержит в себе в качестве её элементов ряд подсистем, которые также являются сложными системами социально-технического типа и находятся во взаимодействии, обеспечивая достижение общей цели - получение вероятностного прогноза проектной надёжности Морского Ледостойкого Основания. Используя принцип декомпозиции, разобьём рассматриваемую систему на два элемента в главной системе, рассматривая их как основные подсистемы, и далее - на второстепенные подсистемы, имеющие самостоятельные цели функционирования и отвечающие собственным критериям получаемых результатов.
Понятно, что для дальнейшего рассмотрения элемент главной системы, обеспечивающий достижение комплексной цели по расчётам вероятностных параметров нагрузки, устойчивости и прочности конструкции, будем рассматривать как подсистему «Обеспечение проектной надёжности МЛО». Также понятно, что наряду с указанной подсистемой существует также и подсистема «Обеспечение надёжности реализации проекта МЛО». Не требуется доказательств того, что эти подсистемы являются двумя основными элементами главной системы «Обеспечение надёжности МЛО».
Следующим этапом декомпозиции является разбиение основной подсистемы «Обеспечение проектной надёжности МЛО» на подсистемы второго уровня, цели которых при их достижении обеспечат достижение цели основной рассматриваемой здесь по «проектной вертикали» подсистемы (рис. 2). Анализ элементов рассматриваемой подсистемы и всех взаимосвязей между ними говорит о том, что её функционирование состоит в применении набора средств, используемых в известной проектировщику последовательности. В качестве таких средств в данном случае должны применяться различные методики определения значений исходных величин для расчёта и методики их применения в расчётах прочности и устойчивости конструкции сооружения и его элементов.
Рис. 2 Система обеспечения надёжности МЛО с учётом обеспечения надёжности его проектирования и надёжности возведения
МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЕКТНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
ПРОЦЕССА ПРОЕКТИРОВАНИЯ МЛО
Безусловно, процесс проектирования Морского Ледостойкого Основания, можно рассматривать как модель деятельности, направленной на получение результата - проекта МЛО. Как было показано ранее, каждый из альтернативных вариантов пути достижения цели в процессе любой деятельности может рассматриваться как с и с т е м а - функционирующая совокупность конкретного набора средств, методов и условий и имеющая цель получения результата и оценок его соответствия планируемому. Поэтому следует исходить из того, что эта система будет функционировать только при наличии потребности, и, соответственно — цели. Всё это должно в обязательном порядке иметь место в проектируемой модели проектирования МЛО: все элементы в системе проектирования должны быть взаимосвязаны, система должна предусматривать корректировку выбираемых средств и методов проектирования для достижения поставленной цели. Основой проекта МЛО, как известно, являются вероятностные расчёты надёжности конструкций будущего сооружения. Определяющую роль для этих расчётов, безусловно, играет адекватность определения ледовой нагрузки на МЛО.
В соответствии с принципом моделирования для изучения процесса проектирования и выяснения существующих в этом про-
цессе проблем рассмотрим модель «Системы вероятностного расчёта надёжности морских ледостойких оснований» которую следует, наверное, отнести к сложным и вероятностным, но символическим системам (моделям).
Построим эту модель как систему структурированных и функционально организованных элементов (рис. 3). Такими элементами будут: входные параметры (все исходные данные для проектирования МЛО); средства, методы и условия расчётов, обеспечивающих системную увязку и комплексную обработку входных параметров - это процессор системы; а также выходных параметров проекта (расчётных схем сооружения, его габаритных размеров, размеров основных несущих элементов, а также выбранных конструкционных материалов для них).
Основой проекта МЛО, как известно, являются вероятностные расчёты надёжности конструкций будущего сооружения. Определяющую роль для этих расчётов, безусловно, играет адекватность определения ледовой нагрузки на МЛО.
Эти три базовых элемента моделируемой системы в комплексе должны обеспечить разработку качественного ПРОЕКТА сооружения, а при его реализации — нормальную эксплуатацию в течение всего расчётного (нормативного) срока службы МЛО в данных конкретных условиях с гарантированной вероятностью. Другими словами, целью функционирования рассматриваемой Модели «Системы вероятностного расчёта надёжности морских ледостойких оснований» является результат расчёта надёжности сооружения, обеспечивающий нормируемый срок его службы с установленной вероятностью - как удовлетворение потребности сообщества в продукте функционирования рассмотренной системы.
В последние десятилетия изучению вопросов вероятностных расчётов надежности морских гидротехнических сооружений посвятили свои работы многие исследователи [10—15]. Примерами возможных подходов к такому вероятностному расчёту надежности МЛО могут быть и наши работы [16-17]. Эти, часто только теоретические исследования, сопровождаются работами практической направленности в рамках риск-менеджмента, основанными на наблюдениях над реальными сооружениями, анализом рисков, статистикой их реализации, выработкой рекомендаций по недопущению авариных ситуаций [18-19].
Рис 3. Модель «Системы вероятностного расчёта надёжности МЛО» — структурно-логическая схема процесса проектирования морского ледостойкого основания, представленная в виде системы. Все элементы в системе проектирования взаимосвязаны, система предусматривает корректировку выбираемых средств и методов проектирования для достижения поставленной цели
Вместе с тем, система предусматривает возможность не получения результата в случае не удовлетворения его прогноза утверждённым критериям. То есть, если решение, удовлетворяющее утверждённым критериям, может быть не получено - система «зацикливается». Возможно, возникнет ситуация, когда придётся либо изменить критерии оценок результатов проектирования, либо рассматривать альтернативные методы получения результата, удовлетворяющего потребность общества. Но и в таком случае не следует сразу же искать новые, неизвестные ранее средства и методы проектирования, можно применить другие конструкционные материалы, формы элементов или сооружения в целом, изменить его размеры, способ крепления на грунте и т.д.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. СП 38.13330.2012. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов). Свод правил, актуализированная редакция СНиП 2.06.04-82*.
2. ISO/FDIS 19906:2010(E) Petroleum and natural gas industries — Arctic offshore structures. Final draft International standard.
3. Анисимов О.С. Методология: функция, сущность, становление (динамика и связь времён). - М.: «ЛМА», 1996. - 380 с.
4. Тихомирова В.А. Становление концепции системного подхода в научных исследованиях. http://www.npo-rit.ru/research/ fundamental/articles/ systems_approach.html
5. Карташев В.А. Система систем. Очерки общей теории и методологии. - М.: «Прогресс-Академия», 1995. — 325 с.
6. Белов П.Г. Системный анализ и моделирование опасных процессов в техносфере: Учебное пособие. - М.: Издательский центр «Академия», 2003. — 512 с.
7. Анохин П.К. Теория функциональной системы. - Успехи физиологических наук. 1970, т.1, № 1, с. 19-54.
8. Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Введение в системный анализ. - М.: Высшая школа, 1989.
9. Спицнадель В.Н. Основы системного анализа. Учебное пособие. — СПб.: «Изд. Дом «Бизнес — пресса», 2000 г. - 326 с.
10. Беккер А.Т., Комарова О.А. Оценка надёжности ледостойких сооружений континентального шельфа. Тр. Междунар. Конф. «Стихия. Строительство. Безопасность», Владивосток, 1997, стр. 242.
11. Беккер А. Т. Вероятностные характеристики ледовых нагрузок на сооружения континентального шельфа. Владивосток: Дальнаука, 2004. 346 с.
12. Онищенко Д.А. Вероятностное моделирование как инструмент определения расчётных ледовых нагрузок в условиях арктического шельфа. Наука и техника в газовой промышленности, № 1 (2006), с. 62-80.
13. Онищенко Д.А. Вероятностные аспекты оценки ледовых нагрузок и воздействий на объекты обустройства морских месторождений на примере айсберговой угрозы. ROGTEC: Российские нефтегазовые технологии, 2013, с.56-71.www.rogtecmagazine.com
14. A. Ivanova Olsen. Time-variant reliability of dynamic systems by importance sampling and probabilistic analysis of ice loads. Doctoral thesis for the degree of doktor ingeni0r. Trondheim, August 2006. 153p.
15. B. Wang, R. Basu, A. Jha, S. Winterstein. Reliability analysis of ice loads on arctic offshore structures. Proc. of the 21st Int. Conf. on POAC, July 1014, 2011, Montréal, Canada. 10 p.
16. Tsuprik V.^ Analysis of offshore structure reliability on the base of limit state theory. Proc. of the 27th international symposium on Okhotsk Sea & sea ice, Mombetsu, Hokkaido, Japan, 2012.pp. 187-190
17. Цуприк В.Г. Методологические аспекты обоснования рисков при определении надёжности сложных технических систем типа морских ледо-стойких оснований (МЛО). Электронное периодическое издание — «Вестник Дальневосточного государственного технического университета». 2011 год, № 1 (6). С. 20.
18. Гудместад О.Т., Лосет С. Об учёте оценки риска при проектировании и эксплуатации судов и шельфовых сооружений в ледовых условиях. http://flot.com/editions/nh/6-3.htm
19. Богатырева Е.В. Требования по безопасному проектированию морских платформ для арктических условий. Нефтегазовое дело, 2004 http://www.ogbus.ru
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ
Цуприк Владимир Григорьевич — кандидат технических наук, доцент, заместитель директора Инженерной школы Дальневосточного федерального университета, [email protected].
UDC 622.276.04/519.718 +519.81/721.012
THE SYSTEMS APPROACH AS A METHODOLOGY FOR CALCULATING THE RELIABILITY OF MARINE ICE-RESISTANT PLATFORMS
Tsuprik Vladimir Grigorievich, candidate of technical Sciences, associate Professor, assistant Director of the school of Engineering, far Eastern Federal University, [email protected], Russia.
The basics of the methodological approach to the analysis of the problem of determining the reliability of marine ice-resistant structures are considered. The common goal of both the cumulative picture of some model of the future outcome, is seen as the expression of the needs of
the community in the extraction of hydrocarbon energy resources, and as a result — as measures the achievement of a concrete goal for the project is considered to guaranty a reliable operation of the offshore drilling platform, as a unique object, taking into account the reliability of its design, construction and operation. In paper provided A diagram of variant design of structure for specified conditions and criteria for evaluating of model the results of the project.
Key words: Arctic Shelf; Ice resistant structures; project activities; methodological approach to the designing of reliability.
REFERENCES
1. SP 38.13330.2012. Nagruzki i vozdejstvija na gidrotehnicheskie sooruzhenija (vol-novye, ledovye i ot sudov). Svod pravil, aktualizirovannaja redakcija SNiP 2.06.04-82*.
2. ISO/FDIS 19906:2010(E) Petroleum and natural gas industries — Arctic offshore structures. Final draft International standard.
3. Anisimov O.S. Metodologija: funkcija, sushhnost', stanovlenie (dinamika i svjaz' vrem-jon) (Methodology: the function of the essence, the formation dynamics and the connection times)). Moscow: «LMA», 1996. 380 p.
4. Tihomirova V.A. Stanovlenie koncepcii sistemnogo podhoda v nauchnyh issledovanijah (Formation of the concept of system approach in research). http://www.npo-rit.ru/research/ fundamental/articles/ systems_approach.html.
5. Kartashev V.A. Sistema sistem. Ocherki obshhej teorii i metodologii (The system of systems. Essays on General theory and methodology). Moscow: «Progress-Akademija», 1995. 325 p.
6. Belov P.G. Sistemnyj analiz i modelirovanie opasnyh processov v tehnosfere (System analysis and threat modeling processes in the technosphere): Uchebnoe posobie. Moscow: Iz-datel'skij centr «Akademija», 2003. 512 p.
7. Anohin P.K. Teorija funkcional'noj sistemy (Theory of functional systems). Uspehi fiziologicheskih nauk. 1970, t.1, No 1, pp. 19-54.
8. Peregudov F.I., Tarasenko F.P. Vvedenie v sistemnyj analiz (Introduction to system analysis). Moscow: Vysshaja shkola, 1989.
9. Spicnadel' V.N. Osnovy sistemnogo analiza (Fundamentals of system analysis). Ucheb-noe posobie. SPb.: «Izd. Dom «Biznes-pressa», 2000. 326 p.
10. Bekker A.T., Komarova O.A. Ocenka nadjozhnosti ledostojkih sooruzhenij kontinen-tal'nogo shel'fa (Assessment of the reliability of ice-resistant structures of the continental shelf). Tr. Mezhdunar. Konf. «Stihija. Stroitel'stvo. Bezopasnost'», Vladivostok, 1997, p. 242.
11. Bekker A.T. Verojatnostnye harakteristiki ledovyh nagruzok na sooruzhenija konti-nental'nogo shel'fa (Probabilistic ice loads on structures of the continental shelf). Vladivostok: Dal'nauka, 2004. 346 p.
12. Onishhenko D.A. Verojatnostnoe modelirovanie kak instrument opredelenija raschjotnyh ledovyh nagruzok v uslovijah arkticheskogo shel'fa. Nauka i tehnika v gazovoj promyshlennosti (Probabilistic modeling as a tool for determining the design ice loads in the conditions of the Arctic shelf. Science and technology in the gas industry), No 1 (2006), pp. 62-80.
13. Onishhenko D.A. Verojatnostnye aspekty ocenki ledovyh nagruzok i vozdejstvij na ob#ekty obustrojstva morskih mestorozhdenij na primere ajsbergovoj ugrozy. ROGTEC: Rossi-jskie neftegazovye tehnologii (Probabilistic aspects of the evaluation of ice loads and impacts on the objects of offshore field facilities on the example of isbergues threats. ROGTEC Russian oil and gas technologies), 2013, pp.56-71. www.rogtecmagazine.com.
14. A. Ivanova Olsen. Time-variant reliability of dynamic systems by importance sampling and probabilistic analysis of ice loads. Doctoral thesis for the degree of doktor ingenier. Trondheim, August 2006. 153 p.
15. B. Wang, R. Basu, A. Jha, S. Winterstein. Reliability analysis of ice loads on arctic offshore structures. Proc. of the 21st Int. Conf. on POAC, July 10-14, 2011, Montréal, Canada. 10 p.
16. Tsuprik V.P. Analysis of offshore structure reliability on the base of limit state theory. Proc. of the 27th international symposium on Okhotsk Sea & sea ice, Mombetsu, Hokkaido, Japan, 2012.pp. 187-190
17. Tsuprik V.G. Metodologicheskie aspekty obosnovanija riskov pri opredelenii nad-jozhnosti slozhnyh tehnicheskih sistem tipa morskih ledostojkih osnovanij (MLO) (Methodological aspects of the justification of risks in determining the reliability of complex technical systems type offshore ice-resistant bases (MLE)). Jelektronnoe periodicheskoe izdanie — «Vestnik Dal'nevostochnogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta». 2011, No 1 (6). p. 20.
18. Gudmestad O.T., Loset S. Ob uchjote ocenki riska pri proektirovanii i jekspluatacii su-dov i shelfovyh sooruzhenij v ledovyh uslovijah (On the basis of risk assessment in the design and operation of ships and offshore structures in ice conditions). http://flot.com/editions/nh/6-3.htm.
19. Bogatyreva E.V. Trebovanija po bezopasnomu proektirovaniju morskih platform dlja arkticheskih uslovij (Requirements for the safe design of offshore platforms for Arctic conditions). Neftegazovoe delo, 2004. http://www.ogbus.ru.
УДК 622.276.04; 551.326/539.42 © В.Г. Цуприк, 2014
ЗАКОНЫ РАЗРУШЕНИЯ КРОМКИ ЛЕДОВОГО ПОКРОВА ПРИ ЕГО ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С ПОВЕРХНОСТЬЮ ОПОРЫ
Рассмотрены результаты анализа теоретических и экспериментальных исследований механизмов разрушения морского льда в зоне контакта кромки ледового поля с поверхностью опоры ледостойкой платформы. Описаны закономерности порядка образования вертикальных и горизонтальных трещин в зоне контакта торца ледового поля с поверхностью опоры буровой платформы. Установлено, что лед разрушается послойно и каждый слой разрушения в средней части ледовой плиты перед опорой может иметь форму призмы, усеченного клина или усеченной пирамиды. Показана корреляция формы разрушаемых блоков льда со значениями отношения ку-биковой прочности льда к напряжению, вызывающему разрушение льда в его массив.
Ключевые слова: морские ледостойкие основания; морской лед; механизм разрушения льда.
ВВЕДЕНИЕ
Для определения ледовой нагрузки на сооружения на протяжение последних нескольких десятилетий проводились обширные теоретические исследования наряду с натурными экспериментами. К сожалению, для натурных исследований пока не ус-
