Обоснование основных элементов ледокольной платформы на воздушной подушке, ориентированной на условия Северного Каспия тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.08.03, кандидат наук Гасанов Курбан Гасанович

• Гасанов Курбан Гасанович
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Гасанов Курбан Гасанович

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ПРЕДПОСЫЛОК ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ И СОЗДАНИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ДЛЯ РАСЧЕТА ЛЕДОВОЙ ХОДКОСТИ И ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛСВП

1.1 Применение технологии разрушения ледяного покрова и продления навигации судами на воздушной подушке

1.2 Обзор натурных и лабораторных экспериментальных исследований ЛПВП

1.2.1 Экспериментальные исследования разрушения льда при движении СВП с малой скоростью

1.2.2 Лабораторные исследования разрушения льда при движении СВП с малой скоростью

1.3 Исследования вопроса механики разрушения льда при квазистатическом режиме движении нагрузки

1.4 Обзор существующих аэродинамических схем и гибких ограждений

1.5 Определение остойчивости ЛПВП

1.5.1 Остойчивость ЛПВП в режиме парения

1.5.2 Обеспечение остойчивости в переходном режиме

1.6 Оценка сопротивления движения ЛПВП

1.7 Обзор ледовой обстановки на Северном Каспии и анализ физико-механических характеристик ледяного покрова

1.7.1 Общая характеристика ледовой обстановки на Северном Каспии

1.7.2 Физико-механические характеристики ледяного покрова

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЛПВП СО ЛЬДОМ

2.1. Напряженно-деформированное состояние ледяного покрова при движении ЛПВП с малой скоростью

2.1.1. Напряженно-деформированное состояние полубесконечной пластины для

случая отсутствия воздушной полости

2.1.2. Напряженно-деформированное состояние полубесконечной пластины для случая наличия воздушной полости

3. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ РАСЧЕТА ЛЕДОВОЙ ХОДКОСТИ

3.1. Анализ составляющих ледового сопротивления ЛПВП

3.2. Гидродинамическое сопротивление

3.2.1. Гидродинамическое сопротивление на чистой воде

3.2.2. Влияние поля битого льда на гидродинамическое сопротивление

3.3. Сопротивление обломков льда при движении в сплошном ледяном поле

3.4. Сопротивление ЛПВП, связанное с разрушением сплошного льда

4. ОБОСНОВАНИЕ ТЕОРИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЛЕДОКОЛЬНОЙ ПЛАТФОРМЫ НА ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКЕ

4.1. Математическая модель проектирования ЛПВП

4.1.1. Структура математической модели ЛПВП

4.1.2. Анализ нагрузки и составляющих масс ЛПВП

4.1.3. Уравнение ходкости

4.1.4. Определение основных элементов ЛПВП

4.1.5. Обеспечение остойчивости ЛПВП

4.2. Анализ технического задания на проектирование

4.3. Вычислительные схемы и алгоритмы оптимизации

4.3.1. Определение параметров воздушной подушки

4.3.2. Определение формы корпуса и ГО

4.3.3. Алгоритм определения основных параметров ЛПВП

4.4. Определение технико-экономической эффективности ледокольного состава

4.4.1. Определение времени кругового рейса

4.4.2. Определение строительной стоимости судна

4.4.3. Определение эксплуатационных расходов ледокольного состава и ледокола

4.4.4. Техническая и экономическая эффективность

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

Приложение

Приложение

Приложение

ПЕРЕЧЕНЬ ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ААНИИ - Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт; ВП - воздушная подушка; ГО - гибкое ограждение; ГД - главный двигатель;

КГНЦ - Крыловский государственный научный центр; ЛПВП - ледокольная платформа на воздушной подушке; МО - машинное отделение;

НГТУ - Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева;

НДС - напряженно-деформационное состояние; СВП - судно на воздушной подушке; ЦТ - центр тяжести масс; ЭУ - энергетическая установка.

ПЕРЕЧЕНЬ ПРИНЯТЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

Б - полное водоизмещение судна (массовое), т; Ьвп - длина ВП, м; Ввп - ширина ВП, м;

т=Ьвп1Ввп - отношение длины ВП к ширине ВП; Пвп - периметр ВП, м;

Ь, В, Н - соответственно длина, ширина и высота корпуса судна расчетная, м;

2

8т - площадь ВП, м ;

т1 - масса /-ой статьи нагрузки, т;

Нго - средняя высота ГО, измеренная от нижней кромки ограждения до основной плоскости корпуса судна, м;

Qm - расход воздуха в воздушной подушке, м /с;

рвп - избыточное давление воздуха в ВП, кПа;

И - толщина льда, м;

Е, ¡л - соответственно модуль упругости и коэффициент Пуассона для льда;

рв - плотность воды, т/м ;

рл - плотность льда, т/м ;

рвозд - плотность воздуха, т/м ;

^ - функция сплоченности ( s =0; 0,1; 0,2; ... 1,0);

Я - сопротивление окружающей среды, кН;

Яг/д - гидродинамическая составляющая сопротивления, кН;

Яр - сопротивление разрушения льда, кН;

Яобл - сопротивление обломков льда, кН

Ятр - сопротивление трения льда о корпус или ГО, кН; Кэ - коэффициент экономической эффективности; Кт - коэффициент технической эффективности;

1Ф - плечо статической остойчивости, м;

Яе = - число Рейнольдса;

V

2

V - кинематический коэффициент вязкости, м /с;

V - скорость движения, м/с;

Ар - потери напора в воздуховоде кПа;

g - ускорение свободного падения, м/с2;

рв - давление, развиваемое вентилятором, кПа;

Пв - кпд вентилятора;

/ - коэффициент трения материала ГО о лёд;

Р

И — глубина воздушной впадины от давления в ВП, м.

Рв g

¥г = —^= - число Фруда по длине;

¥г = —- число Фруда по водоизмещению;

АТ 3 % в

Г =

ЕИЪ

2. - - характерный линейный размер, м; V )рв g

Л =1 - параметр изгиба пластины на упругом основании, 1/м;

Г

w - прогиб льда, м;

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование основных элементов ледокольной платформы на воздушной подушке, ориентированной на условия Северного Каспия»

ВВЕДЕНИЕ

Проблема продления навигации для нашей страны, представляет особое значение. Она включает не только технические и организационные, но и многочисленные экономические, социальные и экологические задачи, что обуславливает системный подход к их решению.

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.

Решение задачи прокладки ледового канала для провода судов позволит увеличить перевозку груза, установить гарантированные сроки работы флота, независимо от длительности физической навигации, снизить издержки на транспортирование и хранение грузов.

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. Ледообразование всегда начинается в ноябре, далее оно распространяется на юг и юго-восточном направлении, иногда до восточных берегов Ирана.

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 [25, стр.5]. Одним из принципиально новых средств борьбы с ледовой обстановкой стала ледокольная платформа на воздушной подушке (ЛПВП).

В настоящий момент изучен достаточно широкий круг вопросов связанный с проектированием ЛПВП. Однако нет результатов возможности использования этих судов на Северном Каспии. Изучение вопроса применимости этого вида судов в качестве ледокольного, позволит создавать эффективный ледокольный флот, уменьшая затраты на проектные работы, модельные исследования и эксплуатацию.

В настоящей работе значительное внимание уделено разработке методов расчёта ледовой ходкости, теории остойчивости, механике разрушения ледяного покрова позволяющих детально учитывать форму и размеры воздушной подушки, рассматриваются вопросы определения главных размерений и формы ВП и жесткого корпуса. Этот выбор осуществляется путём оптимизации на основе математической модели проектирования ЛПВП.

Цель работы. Произвести обоснование научной базы прогнозирования взаимодействия ЛПВП с ледяным покровом и разработка методики проектирования ЛПВП для условий Северного Каспия.

Информационной базой исследований являются труды Российских и зарубежных учёных в области проектирования ледокольных судов и судов на воздушной подушке. В их числе работы Е.М. Апполонова, Л.М. Ногида, Ю.А. Шиманского, И.И. Каштеляна, Д.Е. Хейсина, И.И. Позняка, Б.П. Ионова, В.В. Кличко, Б.А. Колызаева, Г.Ф. Демешко, В.И. Любимова, К.Е. Сазонова, В.А. Зуева, Е.М. Грамузова, Ю.А. Двойченко, В.В. Князькова, В.М. Козина, М.Б. Дехтяра, N.A. Ва11'а, R.Y. EdwardsX H.S. FowlerX V.R. Milano, B.M. SnaiderX R.G. WadX B.M. Robertson^ и др.

Объекты исследования. В качестве объектов исследования выбраны:

• среда эксплуатации ЛПВП;

• процесс разрушения ледяного покрова ЛПВП;

• сопротивление льда движения ЛПВП;

• методика проектирования ЛПВП для Северного Каспия.

Задачи и методы исследования. Для достижения целей работы решались следующие задачи:

• изучение ледовой обстановки Северного Каспия;

• оценка НДС ледяного покрова при взаимодействии с ЛПВП;

• получение зависимости для прогнозирования ледового сопротивления;

• построения математических моделей обоснования проектирования ЛПВП.

Предметом исследования являются способы и вычислительные алгоритмы, входящие в методику проектирования ЛПВП для Северного Каспия.

Научную новизну работы составляют:

• функциональные связи основных кинематических, силовых и энергетических характеристик разрушения ледяного покрова и методы их расчета;

• методика обоснования определения основных элементов и формы ВП и жесткого корпуса ЛПВП;

• показана эффективность использования ЛПВП в ледовых операциях в условиях Северного Каспия.

Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическое значение диссертационного исследования заключается в решение задачи НДС ледяного покрова для двух случаев (при наличии и отсутствии водяного подпора ледовой пластины), в доработке методов расчета ледовой ходкости ЛПВП, в разработке основных элементов ЛПВП в начальной стадии проектирования.

Практическое значение и реализация результатов работы состоит в возможности использования методики проектирования при разработке проектов ЛПВП для условий Северного Каспия.

Основные положения, выносимые на защиту.

• расчет НДС ледяного покрова;

• оценка сопротивления окружающей среды при движении ЛПВП в различных ледовых условиях;

• методика расчета проектных характеристик ЛПВП;

• расчет технической и экономической эффективности работы составов с ЛПВП в условиях Северного Каспия.

Достоверность результатов. Полученные результаты подтверждаются удовлетворительным совпадением результатов расчета, с характеристиками существующих ЛПВП и составов ЛПВП при использовании разработанной информационной базы, выполненные статистическими исследованиями с оценкой погрешности результата, применением методов математического программирования и выполнением тестовых вычислений.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на международной научно-практической конференции «63-я Международной студенческой научно-технической конференции АГТУ» г. Астрахань, 2013, на международной научно-практической конференции «59-ой Международной научной конференции научно-педагогических работников АГТУ» г. Астрахань, 2015, на международной конференции «Современные технологии в кораблестроительном и авиационном образовании, науке посвященная 100-летию со дня рождения Р.Е. Алексеева», г. Нижний Новгород, 2016, на VIII Международной научной-практической конференции «OPEN INNOVATION» г. Пенза в 2019, на XXXI Международной научно-практической конференции «WORLD SCIENCE: PROBLEMS AND INNOVATIONS» г. Пенза в 2019, на VI Международной научно-практической конференции «Инновационное развитие науки и образования» г. Пенза в 2019, на XX Международной научно-практической конференции «Advances in Science and Technology» г. Москва в 2019, на XVI Международной молодежной научно-технической конференции «Будущее технической науки» Н.Н. в 2019 годах.

Личный вклад. Диссертация является самостоятельной научно-исследовательской работой, которая свидетельствует о профессиональной

компетенции её автора. Соискатель определил цель и задачи исследований, выбрал, и умело использовал соответствующий поставленной задаче набор методов анализа первичного материала.

Публикации. По результатам исследований, представленных в диссертационной работе, опубликовано 11 научных работ, в том числе в изданиях, рекомендуемых перечнем ВАК, опубликовано 2 статьи.

Структура и объем работы Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, основных результатов и вывода, списка использованной литературы из 177 наименований. Диссертация содержит 185 стр. машинного текста, 66 рисунков, 3 приложения.

Настоящая диссертационная работа выполнена под руководством зав. кафедрой «Кораблестроение и океанотехника», д.т.н., профессора В. А. Зуева. Автор глубоко признателен за всестороннюю помощь, создание благоприятных условий и за плодотворные замечания, полезные советы и оказанную помощь в подготовке диссертации. Автор искренне признателен преподавателям кафедры «Кораблестроение и океанотехника» НГТУ им. Р. Е. Алексеева, принимавших участие в обсуждении результатов исследовательской работы. Их полезные и критические замечания были учтены при завершении и окончательном редактировании диссертации.

1. Анализ исходных предпосылок для разработки теоретических основ и создания практических методов для расчета ледовой ходкости и выбора оптимальных характеристик ледокольных платформ на воздушной подушке

За период развития ледокольных платформ на воздушной подушке (далее ЛПВП) проведены исследования в области ледовой ходкости и проектирования. Целью данного раздела является обобщение накопленного материала теоретических и экспериментальных исследований по проектированию и эксплуатации ЛПВП, для обоснования применимости его в качестве средства борьбы с ледовым образованием на Северном Каспии.

1.1 Применение технологии разрушения ледяного покрова и продления навигации судами на воздушной подушке

В продлении навигации заключается большой резерв увеличения перевозок грузов и улучшения транспортного облуживания. Решение задачи продления навигации во многом зависит от эффективности ледокольных средств, Поэтому постоянно ведутся поиски новых путей и средств борьбы с ледовыми затруднениями с ледовыми затруднениями.

Первые упоминания об использовании судов на воздушной подушке (СВП) для разрушения ледяного покрова на внутренних водных путях и в прибрежных районах морей появились зимой 1972 г. При буксировке ледокольной платформы на воздушной подушке АСТ-100 со скорость 6,4 км/ч через Большое Невольничье Озеро (Great Slave Lake) было обнаружено, что за приставкой оставался канал в ледовом поле толщиной 68 см [173, 175].

Проведённые многочисленные натурные и лабораторные испытания, как в нашей стране, так и за рубежом (США, Канада, Финляндия) позволили выделить два принципиальных способа разрушения льда с использованием СВП: способ

давления (низкоскоростной) и способ движения с критическими скоростями (резонансный) [71].

Далее будем рассматривать способ давления. Низкоскоростным средством разрушения служит платформа на воздушной подушке (ПВП).

Принцип разрушения льда способом давления (рис. 1.1) заключается в том, что разрушение льда происходит не за счет приложенных значительных усилий со стороны судна, например ледокола, а за счет силы тяжести самого ледяного покрова. При движении СВП с малой скоростью (5-12 км/ч), если напор воздушной подушки численно превышает толщину льда И, то в трещины во льду устремляется воздух, образуя воздушную полость, и вода перестает поддерживать ледяной покров. Глубина воздушной полости определяется как:

И = -°- (1.1)

вп о ^ ^

Рв * вп

где: 8вп - площадь воздушной подушки, м2;

рв - плотность воды, т/м ;

О - водоизмещение судна, т.

Если глубина впадины превышает толщину льда (Ивп>И), то подо льдом образуется воздушная полость и вода перестает поддерживать ледяной покров, равновесие которого достигается только за счет сил тяжести и упругости. При вполне определенных размерах длины и ширины воздушной подушки, ледяной покров начинает разрушаться под действием сил тяжести [142, 158, 159, 168].

Однако не обязательно для разрушения льда создавать напор в воздушной подушке, численно превышающую толщину льда (Ивп<И). При движении тяжелых СВП надо льдом они полностью передают свой вес через воздушную подушку на лед. Разрушение происходит от изгиба ледяного покрова под действием давления в ВП [66, стр.48].

Рис. 1.1 Схема взаимодействия со льдом приставки на воздушной подушке [126]

Таким образом, данный способ показывает, что для разрушения льда не надо прикладывать никаких усилий со стороны корпуса судна, а необходимо создать такое давление, которое приведет к образованию воздушной полости подо льдом. Эксперименты показали, что мощность необходимая для создания такого давления, невелика.

1.2 Обзор натурных и лабораторных экспериментальных исследований

ЛПВП

1.2.1 Экспериментальные исследования разрушения льда при движении СВП

с малой скоростью

С начала 1970-х годов исследования применения СВП для разрушения льда перешло от теоретических разработок и лабораторных экспериментов к натурным испытаниям. Полномасштабные эксперименты необходимы для проверки теоретических зависимостей, практической апробации новой технологии разрушения льда в акваториях замерзающих морей. Многие заинтересованные страны провели эксперименты, чтобы оценить потенциал ледокольных судов на воздушной подушке. Исследователи из Канады, Финляндии, США и Советского

Союза провели обширные модельные и полномасштабные испытания, направленные на понимание и использование потенциала этой технологии.

Первые опыты по разрушению льда с использованием несамоходного транспортного ПВП «ACT-100» (Air Cushion Transformer), не предназначенного для этой были проведены 1971/72 г. и показали его высокую эффективность. Платформа размером LxB=8,9x8,9 м создавала давление в подушке 6,8-7,1 кПа. При движении со скоростью 6,4 км/ч судно непрерывно ломало лед толщиной 68 см. Буксировка осуществлялась с помощью 2-х береговых лебедок мощностью 290 кВт, мощность подъёмного комплекса составляла 1100 кВт [170, стр.290]. Фрагмент проведения испытаний приведен на рисунке 1.2.

Рис. 1.2 Air cushion transporter «АСТ-100»

В 1972 г. в заливе Тандер-Бей (Онтарио, Канада) проводились испытания легкого ледокола «Alexander Henry» и с той же приставкой «ACT-100». Скорость

судна без приставки при толщине 36.5 см составляла 3.7 км/ч, а с приставкой при толщине льда 43, 60, 78 см - соответственно 16.7, 9.2, 3.7 км/ч [41, 118].

Зимой 1972/73 г. последовала серия испытаний ПВП «H-119». В результате ПВП «H-119» при непрерывном движении по сплошному льду толщиной до 23 см с легкостью его разрушало [174, стр.3].

В феврале 1974 г. проводились арктические испытания СВП «VOYAGEUR», в ходе которых было пройдено 1600 миль по рекам Аляски и прибрежным районам Северного Атлантического океана [95, 117, 139, 146, 163, 172, 173]. При скорости около 8км/ч и средним создаваемым напором 24,5 см, судно непрерывно разрушало лед толщиной 22-23 см, и хорошо очищал канал. Однако при толщине льда 24-25 см разрушения не происходило, хотя хорошо наблюдалась система трещин в ледяном покрове. В результате испытаний, было обнаружено, что ширина создаваемого канала больше ширины судна на 3 м [148]. Фрагмент проведения испытаний приведен на рисунке 1.3.

Рис. 1.3 СВП «VOYAGEUR»

Также зимой в 1973/74 г. были проведены испытания ПВП «Ш-15» [140, стр.296]. Однако из-за плохих погодных условий не удалось в полной мере

провести экспериментальные исследования. Во время этих испытаний, ПВП ломал лед толщиной 28 см [169]. В работе [141] отмечается, что скорость движения СВП при которой, происходит непрерывное разрушение ледяного покрова ограничена величиной 3 м/с. При превышении этой величины, разрушение прекращается.

Зимой 1975/76 г. проходили повторные экспериментальные исследования ледокола «Alexander Henry» и ПВП «АСТ-100» в заливе Тендер. Испытания проходили в ледяном поле толщиной от 30-76 см при скорости движения состава от 0,4 до 5,4 м/с. По мере увеличения толщины льда в ПВП «АСТ-100» принимался балласт для увеличения давления [154, 155]. Испытания транспортного средства также проводились и на льду Антарктиды [153]. Фрагмент проведения испытаний приведен на рисунке 1.4.

Рис. 1.4 Совместная работа ледокола «Alexander Henry» с ПВП «АСТ-100»

После принятия решения о проведении испытаний «АСТ-100» и ледокола «Alexander Henry», была проведена модернизация и дооборудование «АСТ-100» зимой 1977-78 с целью приспособить его для длительной работы во льдах и был назван «ICEATER I». В кормовом вырезе был установлен жесткий ледоразводящий клин, который позволяет использовать в качестве толкающего судна многочисленные буксиры-толкачи, имеющие специфические носовые обводы, и должен обеспечивать необходимую очистку канала [126, 127, 158]. Как оказалось, ледокольная способность состава оказалась выше, что отчетливо обнаруживалось при их параллельной работе. Сопротивление при движении в сплошном льду толщиной от 23 до 76 см у состава ниже в 3-4 раза, толщина преодолеваемого льда оказалась в 2,5 раз выше, а затраты ниже чем у ледокола [170, стр.292]. На рис. 1.5 приведены кривые сопротивления, полученные при натурных испытаниях состава с ЛПВП «ICEATER I» и ледокола «А. Genry» [151].

Рис. 1.5. Сопротивление в сплошном льду [170]

На рис. 1.6 приведена зависимость толщины разрушаемого льда от давления на воздушной подушке ПВП и СВП [174]

Ра™, кПа

9......................................

• - ПВП "АСТ-100" о - СВП "VOYAGEUR" 4 - ПВП "Н-И9" X - ПВП "HJ-15"

h, м

>

0.8

Рис. 1.6 Зависимость толщины разрушаемого льда от давления на воздушной

подушке ПВП и СВП [174]

Фирмой «Hoverlift System Ltd» были разработаны два сходных проекта «HL-302» и «HL-533» для судов Канадской Береговой Охраны. Предпочтение было отдано проекту «HL-533», который имеет модульную конструкцию корпуса на базе 300-й серии «Hoverflex» и по которому была построена в 1982 г. спущена ЛПВП, получившая название «ACIB». Интересной особенностью было диагональное расположение ЛПВП при соединении с судном-толкачом. Это позволило при неизменной площади и периметра воздушной подушки, а значит и мощности подъемного комплекса, увеличить ширину прокладываемого канала [138, стр.12]. Испытания, проведённые зимой 1982/83 и 1983/84 г., показали, что при скорости 4 узла состав мог непрерывно двигаться в гладком сплошном поле толщиной 65 см [140, стр.312]. Отмечено, что сопротивление «ACIB», при

—

/

"У

3

>

__

г

О 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

скорости движения 0,2-0,5 м/с значительно ниже, чем у «ACT-100» [49, стр. 166]. Фрагмент расположения ЛПВП «ACШ» приведен на рисунке 1.7.

Рис. 1.7 Совместная работа ледокола «Alexander Henry» с ЛПВП «ACIB»

В Канаде, на водном пути Св. Лаврентия с 1977 года эксплуатируется в паре с небольшим портовым буксиром ЛПВП «РТ-301», Она построена на основе грузовой ПВП «HL-101». Для работы в ледовых условиях был усилен корпус и установлен более мощный нагнетательный комплекс.

Зимой 1977/78 г. были проведены испытания ЛПВП «River Guardian» (США). Экспериментальные исследования проходили в составе с буксиром «SUMAC», мощностью 3х580 кВт. ЛПВП размером LхB=16,7x13,7 м (рвп=6,8 кПа) в счале с буксиром разрушало лед толщиной до 0,5м при скорости движения 5-8 км/ч [143, 144]. Основой этой ЛПВП являлась модульная грузовая

несамоходная ПВП фирмы «Маскасе». Схема проведения испытаний приведена на рисунке 1.8.

Рис. 1.8 ПВП «Маскасе»

Первая советская ЛПВП проекта «102ЛП» была спроектирована в НГТУ и построена в Нижнем Новгороде в 1983 г. Платформа размером ЬхВ=13,6х20,0 м создавала давление в подушке 9,8 кПа. Испытания платформы проходили на Горьковском водохранилище в сплошном льду толщиной 0,6-0,85 м, лед был покрыт снегом толщиной 10-25 см в счале с буксиром «Озерный-206» (пр. ^ 3180). Состав двигался со скоростью до 8 км/ч, непрерывно разрушая ледяной покров. За составом образовывался канав шириной 20-22 м, покрытый битым льдом сплоченностью 7-6 баллов [49, стр.168]. Общий вид ЛПВП «102ЛП» приведен на рисунке 1.9. Схема проведения испытаний приведена на рисунке 1.10.

Рис. 1.10 Совместная работа т/х «Озерный-206» с ЛПВП «102ЛП»

Полученные результаты использованы при проектировании опытной ЛПВП «107-П» разработанный Нижегородским политехническим институтом и ЦКБ «Вымпел». Платформа была построена и испытана зимой 1991/92 г. Платформа предназначалась для разрушения ледяного покрова на реках, водохранилищах и прибрежных районах. Платформа (ЬхБ=16,0х20,0 м) создавала давление в подушке 5,5-7,8 кПа. Ледовые испытания проводились в счале с ледоколом «Ока» и буксиром «МБ». Толщина льда в районе испытаний составляла 40-70 см. При одиночном движении в сплошных льдах 40-45 см ледокол «Ока» двигался со скоростью 1-2 км/ч. В счале с платформой в этом же льду состав двигался со скоростью 8 км/ч, оставляя за собой канал в 2 раза шире, чем один ледокол. Позже были проведены испытания в счале с буксиром «МБ». Сплошной лед толщиной 50-70 см состав разрушал со средней скоростью 4-7 км/ч. Испытания показали, что присоединение к обычному ледоколу или буксиру ледокольной платформы на воздушной подушке позволяет резко, повысить эффективность разрушения льда [130]. Фрагмент испытаний приведен на рисунке 1.11

г*

Рис. 1.11 Совместная работа т/х «МБ-1215» с ЛПВП «107-П»

Зимой 2014 г. по заказу ООО «Комплексные инновационные технологии» КБ «Вымпел» совместно с «НГТУ им. Алексеева» спроектирована и построена при участии «ЦНИИ им Крылова» полунатурная модель (пр.00702). Испытания проходили в счале с буксиром «Калашников» (проект 10), мощностью 600 кВт. Платформа (ЬхВ=8,9х8,9 м) в счале с буксиром разрушала лед до 50 см толщиной и скоростью ~6 км/ч, создавая ледовый канал шириной ~11 м, сплоченностью 6-7 баллов [135, 136]. Фрагмент проведения испытаний приведен на рисунке 1.12. Общий вид модели ЛПВП (пр.00702) приведен на рисунке 1.13.

Рис. 1.12 Ходовые испытания макета ЛПВП в натурных ледовых условиях

Рис. 1.13 Модель ЛПВП (пр. 00702) на стапеле

На рис. 1.14 приведены кривые сопротивления, полученные при натурных испытаниях состава с ЛПВП «АСТ - 100» и ледокола «А. Оепгу» [152].

Рис. 1.14. Сопротивление в сплошном льду толщиной 35 - 40 см

о - ледокол «А. Genry» один; • - состав ледокола и ЛПВП «ACT - 100»

На рис. 1.15 приведены кривые сопротивления в сплошном льду толщиной 30 см состава из ПВП (L x B = 16,0 x 13,0 м; N = 600 кВт; рвп = 4,5 кПа) и судна «Сейли» (L x B x T = 42,7 х 12,2 х 3,8 м; D = 932 т; N = 1600 кВт) [92].

R. кН

200 150

о о

о

100 ..* О V ж • •

— *

50 * • - • ш

—"

0 V,

м/с

0.5 1.0 1,5 2.0 2.5 3.0

Рис. 1.15. Сопротивление в сплошном льду толщиной 30 см

о - судно «Сейли»; • - судно «Сейли» и ЛПВП

В таблице 1. 1 приведены основные параметры, спроектированных и построенных проектов ЛПВП.

Таблица 1.1

№ п/п Наименование Год испытаний L, м B, м H, м Пвп, м SBn м2 D, т Рвп, кПа 0,ВП м3/с h, м hro, м N, кВт

1 ACT-100 1971,1975 22,9 17,4 1,98 80,6 396 262 6,89 2х40 0,69 1,22 2х480

2 ACT-100 1972-1973 22,9 17,4 1,98 80,6 396 230 6,2 2х40 0,51 1,22 2х540

3 Iceator-I 1976 22,4 17,4 1,98 79,6 388 306 7,0 2х40 0,8 1,52 2х480

4 Iceator-II 24,4 21,4 3 91,6 520 568 10,5 1,68 660

5 ACIB 1982 17,2 22,6 2,5 79,6 387 255 8,3 3х35 0,84 1,88 3х490

6 H-302 21 21 3 84 439 472 10,6 3х35 1 2,3 3х600

7 H-533 21 21 2,5 84 439 472 10,6 1

8 H-119 1973 13,4 6 38,8 80 17,2 3,9 46 0,23 0,73 144

9 HJ-15 1974 12,2 5,6 36 68 16,5 3 109 0,25 0,73 262

10 VIBAC 1976 24 18,3 2,2 84,6 437 300 7 46 0,8 1,55 1100

11 VIBAC 1976 24 18,3 2,2 84,6 437 300 7 46 1 1,55 1100

12 ВП-1 1982 18,5 8,5 1 54 156 72 5,4 30 0,35 0,75 850

13 River Gurdian 13,7 16,8 61 229 190 9 2х23 0,51 1,52

14 102ЛП 1983 13,6 20 1,5 67,2 271 222 9,0 48 0,8 1,5

15 105ЛП 16,6 16,6 2,1 66,4 274 164 7,8 0,6 1,1 550

16 106ЛП 16,4 14,4 1,95 61,6 235 97 5,0 0,4 0,8 550

17 107П 1992 16 20 2,7 72 318 290 11,0 76 1 1,5 2x550

18 108П 20 20 2,7 80 398 290 11,0 76 1 1,5

19 109П 17,5 20 2,7 75 348 290 11,0 76 1 1,5 990

20 109ПС 17,5 20 2,7 75 348 290 11,0 76 1 1,5 990

21 113П 17 13,5 1,7 61 228 130 6,9 76 0,5 1,5 990

22 ЛПВП-00702 2014 8,74 8,74 1,2 34,96 76 30 3,8 21 0,3 550

23 Вояджер 1971 19,8 10,4 60,4 205 40,8 2,5 21 0,23 1,22 1912

24 LACV-30 23,2 11,2 68,8 259 81 3,1 101 2500

1.2.2 Лабораторные исследования разрушения льда при движении СВП с

малой скоростью

Полномасштабные эксперименты с широким выбором размеров воздушных подушек обеспечил понимание механизма разрушения льда с низкой скоростью движения.

Для более подробного изучения, также в разные годы проводились лабораторные испытания. Рассмотрим лишь часть из них.

Зимой 1976 г. в р. Волге была проведена серия испытаний модели СВП размером LxB=2,2x1,54 м (рвп=0.98 кПа, hro=0.12 м, D=150-300 кг, 0вент=1 м3/с). Модель буксировалась с усилием 150-200 Н. При испытаниях измерялась толщина и прочность льда, давление в подушке и скорость движения модели. Первая серия испытаний совпала с периодом образования ледяного покрова. Лед имел низкую прочность (аизг=0.29 МПа), и модель непрерывным ходом разрушала его (h=4 см). Следующая серия испытаний проходила позднее, в более толстом и прочном льду (аизг=13.8 МПа, h=7-10 см). Разрушения не происходило, несмотря на появление серии сквозных трещин. Последняя серия испытаний проходила в специально подготовленном ледяном поле, где лед выпиливался, и испытания проходили на вновь намороженном льду толщиной 5-6 см (аизг=13.8 МПа). При буксировке судна носом разрушения льда не происходило. Увеличение давления тоже не дало результатов, но при движении лагом лед разрушался. Очевидно, большая ширина судна при движении лагом создавало необходимые условия для разрушения льда [49, стр.170]. В результате испытаний удалось выявить физические процессы взаимодействия судна со льдом.

В 1974 г. США были проведены лабораторные испытания в опытовом бассейне с синтетическим льдом модели СВП в счале с моделью ледокола «NORMAN McLEOD ROGERS» при разных скоростях и толщинах льда. Всего было проведено 32 теста. Это позволило сравнить эффективность использования СВП в качестве разрушения льда и определить ледовое сопротивление при

движении ледокола как в составе с СВП, а также без него [174, стр.7]. На рисунке 1.16 приведены результаты по определению ледового сопротивления.

К, кг

/п=2.16 см А . / у у у у / /

/ v / у у^ у / ' у*-- s h=1,4 см у' ^

/ / у h=0.7 см

О 30 60 90

Рис. 1.16. Сопротивление в сплошном льду [174]; - - судно «NORMAN McLEOD ROGERS»; -- - состав ледокола и ЛПВП

Наиболее полные испытания моделей СВП описаны в работе [137] проведённые в 1979 г. в Канаде. Были проведены 57 прогонов различных моделей в сплошном и битом льду, а также в чистой воде. Целью испытаний были выявить влияние формы моделей на сопротивление и возможности их пересчета на натуру. Испытания проводились в моделированном естественном льду.

В 1981/82 г. на Горьковском водохранилище были проведены экспериментальные исследования, для определения величины нагрузки приводящей к полному пролому льда [51, 93, 94, 98]. Разрушение льда проводилось постановкой на его поверхность площадки с грузом козловым краном. Грузовая площадка была оснащена сменными штампами с площадью S, равной 1-1,5 кв. м. Масса груза выбиралась заведомо большей, для того чтобы получить полную диаграмму. Нагрузка на лед определялась, как разность между

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Гасанов Курбан Гасанович, 2020 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Ашик, В. В. Проектирование судна/ В. В. Ашик. Издательство "Судостроение" - Ленинград: , 1985. - 320 с.

2. Байдин С. С., Косарев А. Н. Каспийское море. Гидрография и гидромеханика // Институт водных проблем АН СССР. - М: Наука, 1986. - 251 с.

3. Байдин, С. С. Каспийское море: гидрология и гидрохимия / С.С. Байдин,

A.Н. Касарев - Москва: Издательство "Наука", 1986. - 261 с.

4. Бенуа, Ю. Ю. Основы теории судов на воздушной подушке/ Ю. Ю. Бенуа,

B. К. Дьяченко, Б. А. Колызаев, В. А. Литвиненко, И. В. Озимов, С. А. Смирнов. - Ленинград: Издательство "Судостроение", 1970. - 456 с.

5. Бернштейн С.А. Ледяная железнодорожная переправа (работа, теория и расчет ледяного слоя) // 18-й сборник НКПС - Москва: Транспечать, 1929.- 42 с.

6. Болгов, М. В. Каспийское море: экстремальные гидрологические события/ М. В. Болгов, Г. Ф. Красножон, А. А. Любушин. - Москва: Издательство "Наука", 2007. - 381 с.

7. Большаков В. П. Волновое сопротивление системы поверхностных давлений // Труды НТО СП. Теория корабля. 1963, вып.49.

8. Бронников, А. В. Проектирование судов / А. В. Бронников. - Ленинград: Издательство "Судостроение", 1991. - 320 с.

9. Бутягин И. П. Прочность льда и ледяного покрова - Новосибирск: Издательство «Наука», 1966. - 154 с.

10. Бухарицин П.И Сравнительные характеристики многолетней изменчивости ледяного покрова Северной части Каспийского и Азовского морей // Вестник АГТУ Серия «Экология». 2008. № 3(44). С. 207-213.

11. Бухарицын П. И. Оценка и прогноз интенсивности воздействия ледяного покрова на дно и берега северной части Каспийского моря в условиях колебаний уровня и ледовитости [Текст] // Международная научно-практическая конференция «Обеспечение гидрометеорологической и экологической безопасности морской деятельности». Астрахань, 2015. с. 141 - 142.

12. Валлер Ф. И. Ледовые условия на севере Каспийского моря в очень суровую зиму 1968/1969 гг. // Исследования льдов южных морей СССР. - М.: Наука, 1973.

- С. 18-28.

13. Валлер Ф. М. Ледовые условия на судоходных трассах северной части Каспийского моря и их влияние на движение судов // Проблемы Арктики и Антарктики, 1977, вып. 50. С.94-101.

14. Вардянян, Г. С. Сопротивление материалов с основами теории упругости и пластичности/Г. С. Варданян, В. И. Андреев, Н. М. Атаров, А. А. Горшков. -Москва: Издательство АВС, 1995. - 568 с.

15. Вахвахов, Г. Г. Работа вентилятора в сети / Г. Г. Вахвахов. - Москва: Издательство "Стройиздат", 1975. - 101 с.

16. Войткунский Я. И. Спавочник по теории корабля: в трех томах. Том 3/ Под редакцией Войткунского Я. И. - Л: Судостроение, 1985. - 544 с.

17. Волков Л. Д. Основы гидроаэродинамики судов с динамическими принципами поддержания: учеб. пособие./ Л. Д. Волков.СПб.: СПбГМТУ, 1995. -55 с.

18. Гайкович А. И. Применение современных методов в проектировании судов.

- Ленинград: Издательство ЛКИ, 1982. 89 с.

19. Гасанов К. Г. Изгиб полубесконечной пластины давлением, равномерно распределенным по площади прямоугольника // «Современные технологии в кораблестроительном и авиационном образовании, науке посвященная 100-летию со дня рождения Р.Е. Алексеева», 2016, с. 53-58.

20. Гасанов К. Г. Оценка эффективности ледокольных средств // Молодой ученый. - 2019. - №28. - с.27-30.

21. Гасанов К. Г. Сопротивление ЛПВП связанное с разрушением сплошного льда // Материалы XXXI Международной научно-практической конференции WORLD SCIENCE: PROBLEMS AND INNOVATIONS - Пенза: Издательство «Наука и просвещение», 2019, с. 106-109.

22. Гидрометеология и гидрохимия морей. Т6. Каспийское море. Выпуск 1. Гидрометеологические условия. Справочник «Проект моря». Санкт-Перебург: Гидрометеоиздат, 1992. 348 с.

23. Голушкевич С.С. О некоторых задачах теории изгиба ледяного покрова. -Л: Воениздат., 1947. - 231 с.

24. Гольдштейн Р. В., Осипенко Н. М. Механика разрушения и проблемы освоения Арктики // Арктика: экология и экономика 2015 г. №4. с. 14-27.

25. Грамузов, Е. М. Разработка теории и создание практических методов расчета ледовой ходкости, выбора формы корпуса и основных элементов речного ледокола, ориентированных на условия его эксплуатации: дис. на соиск. учен. степ. док. тех. наук (05.08.03) / Грамузов Евгений Михайлович; Нижегородский государственный технический университет - Нижний Новгород, 2006. - 341 с.

26. Дашевский И. Н. Модель симметричного трещинообразования в пластине и клине при изгибе точечным инвертером // Механика твердого тела. 2011 г. №3. с. 112-121.

27. Двойченко Ю. А. К вопросу о предельной деформации ледяного покрова. // «Теория и прочность ледокольного корабля» // Межвуз. сб. - Горький, 1978. - с. 47-49.

28. Двойченко Ю. А. Применение вариационно-разностного метода к задачам изгиба ледяного покрова // Проектирование средств продления навигации, -Горький, 1986. - С. 107-115.

29. Двойченко Ю.А. Выбор формы и размеров сегментного гибкого ограждения для ледокольной платформы на воздушной подушке [Текст] // «Ученые записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета». Комсомольск-на-Амуре, 2014. Т1, №4(20), с. 83-88.

30. Двойченко Ю.А. Деформация и пролом ледяного поля. // «Теория и прочность ледокольного корабля» // Межвуз. сб. Изд. ГПИ, Горький, 1980, с.38-44.

31. Двойченко Ю.А. Численная модель разрушения ледяного покрова при движении СВП с низкой скоростью // Вопросы теории, прочности и

проектирования судов, плавающих во льдах: Межвуз. сб. научн. тр. Горький.: 1984.- с. 81-88.

32. Двойченко Ю.А. Энергетические затраты на разрушение ледяного покрова поперечной нагрузкой. В межвуз. сб. «теория, прочность и проектирование судов, плавающих во льдах. Изд. ГПИ, Н.Новгород, 1988, С.71-75.

33. Демешко, Г. Ф. Двигательно-движительный комплекс судов на воздушной подушке / Г. Ф. Демешко. - Ленинград: Издательство "Судостроение", 1981. - 73 с.

34. Демешко, Г. Ф. Проектирование судов. Амфибийные суда на воздушной подушке: в 2 т. / Г. Ф. Демешко. - Санкт-Петербург: Издательство «Судостроение», 1992. - 269 с. - 1 т.

35. Демешко, Г. Ф. Проектирование судов. Амфибийные суда на воздушной подушке: в 2 т. / Г. Ф. Демешко. - Санкт-Петербург: Издательство "Судостроение", 1992. - 329 с. - 2 т.

36. Демешко, Г.Ф. Ограждения воздушной подушки на судах и транспортных аппаратах : учеб. пособие. / Г.Ф. Демешко. Л.: ЛКИ, 1982. - 108с.

37. Дехтяр М. Б. Остойчивость ледокольных платформ на воздушной подушке / М. Б. Дехтяр, В. К. Рыбаков // Вопросы теории, прочности и проектирования судов, плавающих во льдах, - Горький, 1984. - С. 69-75;

38. Джабраилов М. Р. Исследование напряженно-деформированного состояния ледяного покрова с трещиной, находящейся под действием движущейся нагрузки: дис. на соиск. учен. степ. кан. тех. наук (01.02.04) / Джабраилов Мурат Раджавович; Комсомольск-на-Амуре гос. техн. ун-т - Комсомольск-на-Амуре, 2008.- 173 с.

39. Добродеев, А. А. Разработка метода расчета ледового сопротивления судна при движении в крупнобитых льдах и обломках ледяных полей и его применение для оценки различных способов проводки крупнотоннажных судов: дис. на соиск. учен. степ. кан. тех. наук (05.08.01) / Добродеев Алексей Алексевич; ФГУП «Крыловский государственный научный центр» - Санкт-Петербург, 2016. - 114 с.

40. Доронин Ю. П. Морской лед/ Ю. П. Доронин, Д. Е. Хейсин - Л: Гидрометеоиздат, 1975. - 318 с.

41. Жаботинский О. Н. Использование грузовых и специализированных СВП за рубежом// Передовой опыт и новая техника, 1978, № 4, с. 67-72.

42. Жесткая В. Д., Джабраилов М. Р. Численное решение задач о движении нагрузки по ледяному покрову с трещиной // Прикладная механика и техн. физика. 2008 г. Т.49, №3. с. 151-156.

43. Зубов Н. Н. Основы устройства дорог на ледяном покрове - Ленинград: Гидрометеоиздат, 1942. - 74 с.

44. Зуев В. А. Математические модели взаимодействия судов на воздушной подушке с ледяным полем// Проектирование средств продления навигации, -Горький, 1986. - С. 6-16;

45. Зуев В. А. Обеспечение остойчивости при проектировании платформ на воздушной подушке (автоматизация расчетов) / В. А. Зуев, М. Б. Дехтяр. -Горький: Издательство «ГПИ им. А. А. Жданова», 1988. - 24 с.

46. Зуев В. А. Подготовка исходной информации при формировании математической модели проектирования ледокольных платформ на воздушной подушке // Вопросы проектирования судов, плавающих во льдах: Межвузовский сборник / Горьков. политехн. институт. Горький, 1988. - 12-20 стр.

47. Зуев В. А. Разрушение ледяного покрова/В. А. Зуев, Е. М. Грамузов, Ю. А. Двойченко. - Горький: Издательство «Научно-техническое общество им. академика А. Н. Крылова», 1989. - 86 с.

48. Зуев В. А. Сопротивление платформы на ВП при малых числах Фруда // Автоматизация проектирования судов новых типов/ Горьковский политехнический институт, Горький, 1989.

49. Зуев В. А. Средства продления навигации на внутренних водных путях /В. А. Зуев. - Ленинград: Издательство Судостроение, 1986. - 208 с.

50. Зуев В. А., Беляков В. Б., Грамузов Е. М. Способ испытания судов ледового плавания. Заявл. №3528021/27-11, 1982 г.

51. Зуев В. А., Грамузов Е. М., Двойченко Ю. А. Экспериментальные исследования разрушения ледяного покрова // Вопросы теории, прочности и проектирования судов, плавающих во льдах // Межвузовский сб. ГПИ, Нижний Новгород, 1984, с. 4-13.

52. Зуев В. А., Грамузов Е. М., Саватеев А. В., Яковлев М. С. Напряженное состояние ледяного покрова при движении ледокола // «Теория и прочность ледокольного корабля» // Межвуз. сб. - Горький, 1978. - с. 36-40.

53. Зуев В. А., Грамузов Е. М., Семенов Д. А. Моделирование ледяного сопротивления судна // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2011г. №3. с. 190-195.

54. Зуев В. А., Калинина Н. В. Модельные испытания ледокольной платформы на воздушной подушке над твердым экраном. Актуальные проблемы современной науки. Ст. международной научно - практ. конф. 13 - 14 дек. 2015. Уфа. с. 140 -150.

55. Зуев В. А., Москвичева Ю. А. Прогнозирование сопротивления окружающей среды при проектировании ледокольных платформ на воздушной подушке. Судостроение №4, СПб, 2017, стр. 11 - 13.

56. Зуев В. А., Семенова Н. М. Оценка сопротивления ледокольных платформ на воздушной подушке [Текст] // Материалы научно-технической конференции «Современные технологии в кораблестроении», Нижний Новгород, 2009, с. 181187.

57. Зуев В. А., Семенова Н. М. Прогнозирование сопротивления платформ на воздушной подушке в поле мелкобитого льда // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2013г. №3. с. 189-194.

58. Зуев В. А., Семенова Н. М., Кравченко В. А. Экспериментальное исследование ледяного сопротивления ледокольной платформы на воздушной подушке в мелкобитых льдах // Труды НГТУ им Р. Е. Алексеева №5, Нижний Новгород, 2013, 268-276 стр.

59. Зуев В.А. Нагрузка масс ледокольных платформ на воздушной подушке [Текст] // Матер. научно-тех.конференции «Современные технологии в

кораблестроении и в авиационном оборудовании, науке и производстве». Н.Новгород, 2009. с. 134 - 137.

60. Зуев В.А. Новые технологии разрушения льда и продления навигации судами на воздушной подушке // Тр. ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. Вып. 34 (318) «Вопросы морской ледотехники» СПб, 2007. - С. 78-96.

61. Зуев В.А., Грамузов Е.М., Князьков В.В. Несущая способность ледяного покрова при действии поперечной нагрузки. // «Теория и прочность ледокольного корабля» // Межвуз. сб. - Горький, 1982. - с. 5-13.

62. Зуев В.А., Калинина Н. В. Сопротивление платформ на воздушной подушке при разрушении льда // The Way of Science : International scientific journal №9, 2014, Vol. I - Volgograd, 2014. - С. 29 - 33.

63. Зуев В.А., Князьков В.В. Оценка эффективности ледокольных средств // Речной транспорт.- 1997.- № 4.- С.32-33.

64. Зуев В.А., Рабинович М. Е. Моделирование ледовой среды при экспериментальных исследованиях движения судна в битых льдах // Труды ГПИ, т 23, вып.9. - Горький, 1967. - с. 43-50.

65. Зуев В.А., Семенова Н. М. Модельные испытания ледокольных платформ на воздушной подушке на тихой воде. Тр. СПб Университета водных коммуникаций. СПб, 2012. Вып. 1(3), с. 125 - 131.

66. 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.

67. Зуев, В. А. Платформы на воздушной подушке и основные вопросы его проектирования/ В. А. Зуев, С. Г. Мохонько. - Нижний Новгород, 1992. - 84 с.

68. Ивкина Н. Влияние изменения климатических условий на ледовый режим Каспийского моря/ Ивкина Н., Наурозбаева Ж., Клове Б.// Центральноазиатский журнал исследований воды (2017) №3(2) . - С. 15-29.

69. Ионов Б.П. Ледовая ходкость судна/ Б.П. Ионов , Е.М. Грамузов. - СПб.: Судостроение, 2001. - 512 с.

70. Ионов Б.П. Проектирование ледоколов /Б.П. Ионов, Е. М. Грамузов, В. А. Зуев . - СПб.: Судостроение, - 512 с.

71. Каштелян В. И., Яровая Т. X. Использование устройств на воздушной подушке для разрушения льда // Судостроение за рубежом, 1978, № 5, с. 57-64.

72. Клементьев А. Н. Проблема зимних навигаций на Северном Каспии / А.Н. Клементьев, Ю.А. Мамедов // Труды 15-го международного научно-промышленного форума «Великие реки-2013» Секция VI. - С. 204-206;

73. Кличко В. В. Гидродинамика несущего комплекса АСВП и методы достижения заданных характеристик поддержания остойчивости, ходкости и мореходности этих судов: дис. на соиск. учен. степ. док. тех. наук (05.08.01) / Кличко Владислав Владимирович; «ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова» - Санкт-Петербург, 2009. - 430 с.

74. Князьков В. В. Влияние воздушной полости на НДС ледяного покрова // Вопросы теории, прочности и проектирования судов, плавающих во льдах // Межвузовский сб. ГПИ, Нижний Новгород, 1984, с. 66-69.

75. Князьков В. В. Оценка несущей способности ледяного покрова при воздействии судов на воздушной подушке: дис. на соиск. учен. степ. канд. тех. наук (05.08.01) / Князьков Владимир Вячеславович; Нижегородский государственный технический университет - Нижний Новгород, 1991. - 180 с.

76. Князьков В.В. Влияние размеров области распределения нагрузки и воздушной полости на напряженно-деформированное состояние ледяного покрова // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2012. № 3 (96). с. 194-201.

77. Ковалев А. Н. Определение волнового сопротивления движению судов на воздушной подушке над ледяным покровом водоема: Автореф... дис. канд. техн. наук. - Нижний Новогород: НГТУ им. Алексеева, 1998. - 20 с.

78. Козин В. М., Милонова А. В. Волновое сопротивления амфибийных судов на воздушной подушке в битом льду // ПМТФ. 1996. - Т 37 - №5. - с. 24-28.

79. Козин В. М., Погорелова А. В. Влияние битого льда на волновое сопротивление СВПА при нестационарном режиме движения // ПМТФ. 1999. - Т 40 - №6. - с. 48-53.

80. Козин В.М., Погорелова А.В. Волновое сопротивление амфибийных судов на воздушной подушке при движении по ледяному покрову // ПМТФ. 2003. Т.44, № 2, С.49-55.

81. Козин В. М. Шепель В. Т. и другие. Особенности проектирования и эксплуатации ледокольных судов на воздушной подушке. — М.: Препринт: Владивосток, ИММ ДВО РАН, 1992. — С. 63.

82. Козицкий Е.И. О несущей способности ледяного покрова // ТР. Гос. гидролог. ин-та. - Л.: Гидрометеоиздат., 1985. - Вып. 309. - с. 24-33.

83. Колызаев, Б. А. Справочник по проектированию судов с динамическими принципами поддержания/ Б. А. Колызаев, А. И. Косоруков, В. А. Литвиненко.-Ленинград: Издательство "Судостроение", 1981. - 73 с.

84. Короткин А. И. Присоединение массы судостроительных конструкций. -Ленинград: Издательство «Судостроение», 1986. - 312 с.

85. Корунов М. М. Расчет ледяных переправ. Москва: Издательство «Гослестехиздат», 1940. - 32 с.

86. Костылев, А. И. Мировой опыт изучения методов управления ледовой обстановкой [Текст] / А. И. Костылев, К. Е. Сазонов // Арктика: экология и экономика. - 2016. - № 3 (23). - С. 86-97. - (Кораблестроение для Арктики). -Библиогр.: с. 97.

87. Кочин Н. Е., Кибель Н. А., Розе Н. В. Теоретическая гидромеханика. М., «Физматгиз», 1963, ч.1, - 511 с.

88. Лавров В. В. Деформация и прочность льда. Л: Гидрометеоиздат, 1969. 206 с.

89. Ламб Г. Гидродинамика. Перевод с 6-го английского издания. Под ред. Н. А. Слезкина. - М. -Л.: ОГИЗ, 1947. - 928 с.

90. Ледовые испытания несамоходной платформы на воздушной подушке «ВП-1» в акватории порта Турку 8-9.03.1982: Отчет №Б.59 / А/О «Вяртсиля» Хельсинки, - 1982. - 16 с.

91. Ледовые испытания платформы на воздушной подушке «Ларус», проведенные в г. Турку 25-29.01.1982 г и 8-11.03.1982 г. Отчет №Б. 68 а/АО «Вяртсиля». - Хельсинки 1982 г. -16 с.

92. Ледовые испытания судна «Сейли» для обслуживания фарватеров и ПВП в Финском заливе. Отчет №Б.4А. 19-21.03.80 Хельсинки. - 1980. - 9 с.

93. Ледопроходимость судов. Натурные опыты по пролому ледяного покрова. Отчет ГПИ, Научный руководитель темы Зуев В. А., №ГР 01840009669 - Горький, 1983. с. 87.

94. Ледопроходимость судов. Экспериментальные исследования разрушения ледяного покрова. Отчет ГПИ, Научный руководитель темы Зуев В. А., №ГР 01840009669 - Горький, 1987. с. 51.

95. Милованов Э. В., Цой Л. Г. Перспективы использования амфибийных судов на воздушной подушке за рубежом.// Л.: Судостроение, 1976, № 4, с. 67-72.

96. Москвичева Ю. А. Влияние битого льда на сопротивление воды при движении судов ледового плавания // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2015 г. №2. с. 10-15.

97. Москвичева Ю. А. Приоритетное проектирование ледокольных платформ на воздушной подушке : Диссертация. дис. канд. техн. наук. - Нижний Новогород: НГТУ им. Алексеева, 2018. - 269 с.

98. Несущая способность ледяного покрова. Отчет ГПИ, Научный руководитель темы Зуев В. А., №ГР 01840009669 - Горький, 1982.

99. Огородов С. А. Воздействие ледяного покрова на дно Северного Каспия в условиях колебания уровня ледовитости [Текст] // Матер. научно-тех. конференции «Труды государственного океанографического института». Москва, 2014. с. 170 - 182.

100. Отчет о научно - исследовательской работе «Разработка технологии разрушения льда с использованием платформ на воздушной подушке с апробацией на действующем макете». Часть 14. «Изготовление моделей и проведение испытаний в опытовом бассейне». Научн. рук. В. А. Зуев. Н. Новгород, 2013. - 320.

101. Отчет о научно - исследовательской работе «Разработка технологии разрушения льда с использованием платформ на воздушной подушке с апробацией на действующем макете». Часть 6. «Результаты испытаний действующего образца ЛПВП в натуральных ледовых условиях». Научн. рук. В. А. Зуев. Н. Новгород, 2014. - 250.

102. Панфилов Д. Ф. Приближенные методы расчета грузоподъёмности ледяного покрова //Известия всесоюзного научно-исследовательского института ледотехники. Т.65, 1960. с.221-224.

103. Папкович П.Ф. Труды по строительной механике корабля. - Т.3. -Ленинград: Судостроение, 1962. - 527 с.

104. Пашин, В. М Оптимизация судов / В. М. Пашин. - Ленинград: Издательство "Судостроение", 1983. - 296 с.

105. Песчанский И. С. Ледоведение и ледотехника 2-ое издание - Ленинград: Гидрометеоиздат, 1976. - 461 с.

106. Погорелова А. В. Особенности волнового сопротивления СВПА при нестационарном режиме движения по ледяному покрову // ПМТФ. 2008. - Т 49 -№1. - с. 89-99.

107. Правила постройки и классификации высокоскоростных судов, «Российский морской регистр судоходства», 2013.

108. Приемный акт опытовой ледокольной платформы на воздушной подушке «Торос» проекта 107П, построенной ССЗ им. 40-й годовщины Октября Концерна Росречфлот., 1992, с. 76.

109. Прикладные задачи динамики ледяного покрова / В. М. Козин, В. Д. Жесткая, А. В. Погорелова [и др.]. - М.: Академия Естествознания, 2008. - 330 с.

110. Рождественский В. В. Статика корабля / В. В. Рождественский, В. В. Луговский и др. - Ленинград: Издательство «Судостроение», 1986. - 240 с.

111. Рыбаков В. К. Сопротивление битого льда движению ледоочистительного понтона // Вопросы проектирования судов, плавающих во льдах, - Горький, 1988. - С. 69-75;

112. Рывлин А. Я. Испытания судов во льдах/ А. Я. Рывлин, Д. Е. Хейсин -Ленинград: Издательство «Судостроение», 1980. - 207 с.

113. Саватеев А. В. Сопротивление большегрузных платформ на воздушной подушке // Вопросы теории, прочности и проектирования судов, плавающих во льдах, - Горький, 1984. - С. 69-75;

114. Сазонов К. Е. Теоретические основы плавания судов во льдах. — СПб.: ЦНИИ им. акад. А. Н. Крылова, 2010. — 274 с.

115. Сербин А. С., Двойченко Ю. А. Подход к моделированию ледяного покрова на основе критерия прочности льда, полученного при центральном проломе // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2017 г. №2. с. 30-33.

116. Серебряков А. О. Нефиегазовые ресурсы Каспийского моря // Геология, поиски и разведка нефти и газа. Геология, география и глобальная энергия, 2013, №2 (49). С.80-89.

117. Симонов Ю. А., Ампилохиев Л. Б. Оценка ледокольных качеств судов на воздушной подушке // Труды ЦНИИМФ, 1979, вып. 243, с. 105 - 110.

118. Смигельский С. П. Об американских работах по программе создания арктических КВП // Судостроение за рубежом, 1978, № 3 (135), с. 3 - 18.

119. Смирнов Ю.И. Результаты эксплуатационных испытаний платформы на воздушной подушке ВП-1 // Перспективные типы судов, мореходные и ледовые качества / ЦНИИМФ. - Л.: 1985. - с. 45-50.

120. Справочник по специальным функциям: Перевод с англ./ Под ред. М. Абрамовица, И. Стриган. - М: Наука, 1979. - 830 с.

121. Степанов Г.Ю. Гидродинамическая теория аппаратов на воздушной подушке. -М.: Машгиз, 1963. - 95 с.

122. Тимошенко С. П. Пластинки и оболочки/С. П. Тимошенко, С. Войновский-Кригер - М: Наука, 1966. - 635 с.

123. Тютнев, Я.А. О тяжёлых ледовых условиях на Чёрном, Азовском и Каспийском морях зимой 1971/72г.г. // Тр. ГМЦ СССР. 1975. Вып. 119. - С. 47-53.

124. Хейсин Д. Е. Прочность ледяного покрова под действием нагрузки, приложенной к кромке// Сборник научных трудов/ ААНИИ. - Д., 1960. с. 133-152.

125. Хейсин Д.Е. Динамика ледяного покрова. Л: Гидрометеоиздат, 1967. - 215с.

126. Честнов Е. И. Использование судов на воздушной подушке для взламывания льда // Передовой опыт и новая техника, 1979, вып. 2 (6 2 ), с. 69-73.

127. Честнов Е.И. Зарубежные суда на воздушной подушке // Тр. ЦНИИЭВТ. М.: 1975. - Вып. 117. - 145 с.

128. Шамсутдинова Г. Р. Методы защиты морских ледостойких платформ от ледовых воздействий / Г. Р. Шамсутдинова, С. Д. Ким // Морская техника и транспорт. - 2012. - №80. - с. 146 - 148.

129. Шульман А. Р. К расчету грузоподъёмности ледяных переправ по теории центрального изгиба упругой плиты на упругом основании // Материалы к вопросу о ледяных переправах. Москва: Гидрометеоиздат, 1946.

130. [Электронный ресурс] / - Режим доступа: http://flot-portal.ru/analytics/ispolzovanie-sudov-na-vozdushnoi-podushke-dlya-razrusheniya-ledyanogo-pokrova.html , свободный. - Загл. с экрана.

131. [Электронный ресурс] / - Режим доступа: http://www.ship-project.ru/ru/pages/296/532/ , свободный. - Загл. с экрана.

132. [Электронный ресурс] / - Режим доступа:

http://193.7.160.230/web/esimo/casp/ice/ice_casp.php, свободный. - Загл. с экрана.

133. [Электронный ресурс] / - Режим доступа:

http://www.rosmorport.ru/filials/asf_portcharges/#icebreak_serv, свободный. - Загл. с экрана.

134. [Электронный ресурс] / - Режим доступа:

http://www.rosmorport.ru/filials/asf_serv_ice/, свободный. - Загл. с экрана.

135. [Электронный ресурс] / - Режим доступа:

https://www.arcshelf.ru/projects/ledokolnaya-platforma-na-vozdushnoy-podushke/, свободный. - Загл. с экрана.

136. [Электронный ресурс] / Под ред. В. А. Кравченко - Электрон. дан. - М.: ООО «Комплексные Инновационные Технологии». - Режим доступа: http://www.arcshelf.ru/press/publications/modulnyy-printsip-formirovaniya-

tiporazmernogo-rvada-transportnykh-svp-dlya-osvoeniya-shelfa/ , свободный. - Загл. с экрана.

137. Abdelnour R., Noble P., Hope A. «Model Tests air cushion icebreakers», Presented the 13-th Canadian Symposium on Air cushion technology, Montreal, Sept. 1979, p.162-196.

138. Abdelnour, R. and Noble, P., «Model Tests for Examining the Behaviour of an A.C.I.B. in Level Ice»; ARCTEC CANADA LIMITED Final Report 286C-3, November, 1978.

139. Air cushion icebreaking study. - Can. Ship and Mar. Eng., 1978, vol. 49, № 6, p. 42.

140. Amyot, J. R. «Hovercraft Technology Economics and Applications, Elsevier Studies in Mechanical Engineering, Vol. 11, Elsevier Inc., 1989, p. 787.

141. Ball M. A. Continuing advances with air cushion icebreaking. - Proceeding of the 10th Canadian Symposium on Air Cushion Technology. Ottawa, January 1977, p. 105120.

142. Bell's Surface skimmers performing a vide variety of tasks.- Mar. Log, 1975, vol. 80, p. 33.

143. Bulk J., Dennis B., Antony J., Neal E. ACV Icebreaker test and Evaluation Program: Volume 1. Operational and Enginireng, U.S. Grotton, 1978, p. 89.

144. Bulk J., Pritchett C.W. ACV Icebreaker test and Evaluation Program: Volume 1. Executive Summery, U.S. Grotton, 1978, p. 20.

145. Carter D. «Mathematical Analisis of Icebreaking by Air Cushion platform». Sept. 77, Transport. Canada №1. p. 1 - 13.

146. Dalrymple I. The Great Lakes: Canada's fourth ocean. - Can. Ship and Mar. Eng., 1977, vol. 48, № 8, p. 12-19.

147. David W. Taylor ACV Cushion comparison tests preliminary review and definition of model and tests, 1979. р. 23.

148. Dickins D. E. «Ice conditions CCG Voyageur ice breaking trials», DOE Report, April 1979.

149. Doctors L. J., Sharma S. D. The wave resistance of an aircushion vehicle in steady and acceleration motion // J. Ship Res. 1972. V. 16, N 4. p. 248-260.

150. Dutfied D. O., Dickins D. E. Icebreaking trails with Bell Aerospace Voyageur ACV. - Canadian Aeronautics and Space J., 1974, Vol. 20, №10E. p. 471 - 474.

151. Edwards, R.Y. and Abdelnour, R., «Model Tests in Support of ALEXANDER HENRY/ACT-100 Concept Development»; ARCTEC CANADA LIMITED Final Report 122C, January, 1977, p. 217-234.

152. Edwards, R.Y., Nadreau, J.R. and Dunne, M., «Results of Full Scale Field Trials of ACT-100 with CCGS ALEXANDER HENRY»; ARCTEC CANADA LIMITED Final Report 150 c, October, 1976.

153. First hovercraft tests on ice - Antarctic, 1977, vol.8, №1. p. 8.

154. Fowler H. S. The Air Cushion Vehicle: A Possible Answer to Some Arctic Transportation Problems, Polar Record, Vol. 18, No. 114, Cambridge, 1976.

155. Fowler H.S. The air cushion vehicle as a Load speeding Transport devices. -Journal of Terramechanics, Vol.12, №2, 1975

156. Fowler H.S. Hoverterry drag and stability and low speed over water air cushion Technology. - Proc. of the 13-th Canadian Symposium on Air Cushion Technology. Sept, 1979, p 34.

157. Havelock T. H. «The Theory of Wave Resistance» // Proc. Royal Soc. London. 1932. Series A, Vol. 138, p. 339-348.

158. Icebreaking ACV platform stirs oversea interest.- Can. Ship and Mar. Eng., 1977, vol. 48, № 5, p. 37.

159. Icebreaking hovercraft.- Can. Ship and Mar. Eng., 1973, vol. 44, № 9, p. 5.

160. Jones D. J. Hovering Performance of Plenum Chamber GEM over land and water.-J. Aircraft, v.3, №4, 1966. p 333-338.

161. Kerr A. D.. Palmer W. T. «The deformation and stresses of floating ice plates». Acta mechanica 15, 1972. p. 57-72.

162. Lawrence J. Doctors, San D. Sharma The wave resistance of an air cushion vehicle in steady and accelerated motion // Journal of Research. p. 248-260.

163. Messer T. Seaway icebreaker role for ACV. - Can. Ship and Mar. Eng., 1976, vol. 47, № 4, p. 21.

164. Milano V.R. Resistance of ship to slow continuous motion in ice when assisted by an Air Cushion Vehicle. Proc. of the 12-th Canadian Symposium on Air Cushion Technology. Sept. 1978, p 247-261.

165. Nevel D. E. Moving load on a floating Ice sheet // US Army CRRGL, Rer. 261, Hanover. - p. 61-70.

166. Nevel D. E. The narrow free infinite wedge on an elastic foundation // U.S. ARMY COLD REGIONS RESEARCH AND ENGINEERING LABORATORY. Research Report, 1979. p. 1-24.

167. Newman, J. N. and Poole, F. A. P. «The Wave Resistance of a Moving Pressure Distribution in a Canal» Schiffstechnik, Vol. 9, 1962. p. 21-26.

168. O'Nayl I. A. Icebreaker helped by ACV technology. - Can. Ship and Mar. Eng., 1976, vol. 47, № 6, p. 29-30.

169. Poitras R.H. «Pilot ACV Icebreaking Trials». Transportation Development Center. Report D500-174-1-6.

170. Snyder J. C., Ball M. Iceator-I - the air cushion icebreaking. Ninth Annual off Hore Technology Conference, 1977, p. 289-297.

171. Takizawa T. Response of a Floating Sea Ice Sheet to a Moving Vehicle // Proc. Fifth International Offshore Mechanics and Arctic Engineering Symp. Tokio, 1986. -Vol. 4. p. 614-621.

172. Wade R. G. Air cushion technology. - Ice. 1978. №56-57.

173. Wade R. G. Air cushion vehicle icebreaking.- In: Summary of Current Research on snow and ice in Canada. 1976, Techn. Mem. N 118, Ottawa, 1976.

174. Wade R. J., Edwards R. Y., Kim J. K. Improvement in icebreaking by use of air cushion technology. Symposium Cargary, 1976, N10, p. 1-14.

175. Wade R.G. Icebreaking air cushion technology promises a cheap way. - Can. Ship and Mar. Eng. 1974, vol.45, p. 19-20.

176. West A. A. On the performance of the hovercraft single wall skirt. Aeronautical Quanrterly, November, 1967. p 321-331.

177. Wyman M. Deflections of an infinite plate // Canadian Journal of Research, A28, 1950. p. 293-302.

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Пример обоснования основных элементов ЛПВП для Северного Каспия 1 Техническое задание на проектирование ледокольной платформы на воздушной подушке

Ледокольная платформа должна обеспечивать в счале с толкающим буксиром прокладку ледового канала шириной не менее 18,0 м при температурах воздуха до - 20 °С. Толщина ледяного покрова - до 0,7 м, скорость прокладки канала ~ 2 м/с ( ~ 8 км/ч).

Экипаж ЛПВП - 2 чел.

Автономность по топливу - 4 сут.

Материал корпуса платформы - сталь категории Д.

Платформа не самоходная - работает в счале с буксиром, имеющим ледовое усиление.

Критерием эффективности служит минимум энергетических затрат на образование ВП и прокладку ледового канала:

Nz ^ min (1)

При работе при прокладке ледового канала в составе с буксиром или ледоколом целесообразно применить дополнительные критерии:

• критерий технической эффективности:

к»=TJT (2)

Вк hv

• критерий экономической эффективности:

С

Кэ (3)

э Bhv

к

2. Определение параметров воздушной подушки

Общее выражение для определения мощности при движении ледокольного состава имеет вид:

N = N, + N, = М П

Пв Пдв

где рв=рвп+Ар - полное давление, развиваемое нагнетателем, кПа; Ар - потери давления (в первом приближении Ар-0,2-0,3 кПа)

0 = 2( Ьвп + Бвп Ж

2 Рв

рвзд

кэ - эффективный зазор, м; рвзд - плотность воздуха, т/м ;

Я - сопротивление ЛПВП, при движении по сплошному льду, кН;

Цв, Пдв - кпд нагнетателя и двигателя соответственно.

Используя выражение (4.65) и приведенные выше выражения последовательно запишем:

I

т =

В„

■; 1вп =4 Бвп ■т; Ввп =4^

т

Рвп = 1.4

Nn = — к„ (45~т +4Бв„ / т )к

к2

С „2 л 1+-

Б

V вп у

; Ьвп =

Рв

Рв ё

п п\\ вп

1

' т

'вп ' '"/"э

2 Р3

рвзд

N. = Яу = Яр + Ятр + Яобл Я + Яг > к „ 0.2зУК(1,3 + г/Щ~п) +

крвп •- +

+1,1/

п (0.5г + 0.624кБ;п) Рвп Ьвп4Бвп / т + 2 /Рвп К

8Ш (у) 8Ш (у)

ЧБвп • т -1.1-

К

+

+ 2

к1^/тр (рв

К

т

+ (1 + ^ )РКУ ^(Г)^ (*( г) + /тр ) У +

(5)

(6)

+ 0.67 • Яг^5 (1.48 - 0.48т)Рв^Беп / ткв: где к = Б/Бвп - коэффициент пропорциональности между площадью контакта и площадью ВП.

2

г

Определим значение оптимальной мощности, используя выражения:

дЫ/ 38 = 0

Полученные по зависимости (7) значения мощности для толщины льда ^=0.7 м и ряда площадей ВП Бвп, скоростей V и отношения длины к ширине ВП т, приведены на рис. 1.

Рис. 1 Диаграмма для выбора оптимальной площади при разных т и V

По рис 1 для ширины ВП Ввп=Вк/1.2=15.0 м, отношения т=0.93 и скорости движения v=2.0 м/с оптимальная площадь составляет 8вп=210 м . Откуда величина ВП Ьвп=14.0 м.

3. Определение основных элементов ЛПВП

Высота корпуса Н выбирается по прототипу из условия размещения в отсеках оборудования и крепления ГО, м:

Н = 0.12 В = 0.12 -15 = 1.80

(8)

Величина давления ВП рвп, кПа:

! Л аи3р Ь р = 1 4

Увп ' 2

2 ( 2\ 1+Л.

v вп у

= 1.4

790 - 0.72

9.842

1 +

9.84 210

= 8.18

(9)

где оизг = 0.79 МПа - предел прочности на изгиб льда; к=0.7 м - толщина льда;

Г = 4

Л

Ек

3-106 - 0.73

12(1 -V2 )рв % V 12(1 - 0.332 )-1.025 - 9.81

= 9.84 м - характерный линейный

размер.

3

Расход воздуха, м/с:

0 = 2( Ьвп + Ввп Ж

^^ = 2-(14 +15)-0.0075,/ 2-8Л^ = 49.4

Рвзд

1.27-10

-3

(10)

где кэ=0.0075 - эффективный зазор, м;

уОвзд=1.27-10"3 - плотность воздуха, т/м3

Мощность привода, необходимого для подъема ЛПВП Ып, кВт:

= = 1.3 - 818-50.1 = 657.0

0.8

(11)

где ри=рвп+Ар=1.3рвп=1.3^8.18=10.64, кПа- давления вентилятора;

Пв - КПД вентилятора (в первом приближении можно принять пв=0,8). Высота гибкого ограждения Нго, м:

Я > к + к = 0.7 + 0.5 = 1.2

(12)

где к=0.7 м - толщина льда;

кт=0.5 - запас на преодоление препятствия, м.

Необходимо учитывать также ограничение, накладываемые условия обеспечения удовлетворительной остойчивости на величину Нго:

Нго = 0,075Ввп = 0,075 -15,5 = 1,16 « 1,2

(13)

г

4. Определение формы корпуса и ГО

Форма поперечного и продольного корпуса связана с установкой ГО и показана на рис. 2.

Рис. 2 Геометрическая схема корпуса ЛПВП и ГО

Углы развала а и завала в связаны с углами наклона бортовых ветвей корпуса и определяются устойчивостью формы элементов ГО. В первом приближении можно принять а=40-50°; в =40-50°.

Высота колена ГО Нк определяется по зависимости:

Н = Кп/00*(Рв ) + 4п1ё(Рв -Ар) ^а) к 1ё(а) - \%(<рв -Ар)

= 0.657/008(5.60°) +14 • ^(з.60°)

= 18(45°) -18(3.60°)

(14)

18(45°) = 1.645

где рв = аго^

Н

Ап - Нго 18(а)

2 81п(а) у

аго^

1.2

0 8

14.0--—--1.21е(45°)

281п(45° ) у

5.60°;

Аф=(5.6°-3.6°)=2.0° (см рис. 3); ¿=0.8 м - ширина гибкого ограждения;

Нвп=0.651 м - глубина впадины, м (для угла наклона фв=5.60°).

1.4

1.2

0.3

п.е

0.4

0.2

4^5.6у ф=З.Б

Рис. 3 ДСО на переходном режиме

После того, как определена величина высоты колена, перейдем к определению габаритов жесткого корпуса. Используя метод последовательных приближении описанный в разделе 4.2.3, получим:

Длина корпуса Ькорп = 15.18 м

Ширина корпуса В^ = Бвп + [ь^ - Ьвп) = 15 + (15.18 -14) = 16.18

Ширина днища Вдн = Ввп

2 H„

м

b 2-1.2 0.8 лл лп = 15----= 11.47 м

tg(a) sin(a) tg(45°) sin(450) Длина днища корпуса соответственно будет иметь: LdH = Вдн + (LKopn - Вкорп) = 11.47 + (15.18 -16.18) = 10.47

м

Угол наклона поверхности жесткого корпуса:

£ = arctg

с . \ 2H'

Т - Т

\ корп дн у

arctg

2 - (1,8 - 0,3) (15.18 -10.47)

32°

Далее необходимо уточнить длину и ширину жесткого корпуса с учетом размещения гибкого ограждения по периметру ВП.

Радиус скругления жеского корпуса:

я=—^ = °;8 л = з.о (15)

~ п

2в1п

п 4п

2в1п

V 4 • 6 ,

где п=6 - количество навесных элементов на подвороте. Длину продольной плоской части имеет вид:

= Корп - 2Я = 15.18 - 2 • 3 = 9.18 (16)

Далее определим количество навесных элементов на этом участке:

= = 918 = 11.47 (17)

1 Ь 0.8

Округлим величину п1=11.

Уточнённый размер продольной плоской части Ь'пч = 11 • 0.8 = 8.8.

Определим уточнённый размер длины и ширины корпуса:

КоРп = Кч + 2Я = 8.8 + 3 • 2 = 14.8 м

КоРп = Кч + 2Я = 13 • 0.8 + 3 • 2 = 16.4

Далее уточним величину длины и ширины ВП:

Кп = Ьвп + (Корп -Ькорп) = 14 + (14.8-15.18) = 13.62 м

ВВп = Ввп + (В'корп -Вкорп) = 15 + (16.4 -16.18) = 15.22 м

Откуда величина площадь воздушной подушки будет равна:

= Кп • В'вп = 13.62 • 15.22 = 207.2 (18)

Уточнённая величина длина и ширина днища будет равна: Ь'дн = Ькорп - 2Н'/= 14.8 - 2 • 1.5/18(32° )= 10.09 В'дн = Вкорп -2Н'/= 16.4-2 • 1.5/18(32°)= 11.69

м

м

Осадку ЛПВП в водоизмещающем положении определим по формуле (4.85). В результате получим 7=0.718 м. Соответственно длина и ширина корпуса по КВЛ будут иметь следующие значения:

Ь = Ьдн + 2ГД§(£)= 10.09 + 2 • 0.718Д§(32° )= 12.38 (19)

В = Вдн + 2Т!\%{$) = 11.69 + 2 • 0.718Д§(32°)= 13.98 (20)

По результатам расчета была построена схема продольного сечения ЛПВП (рис. 4), а также схема ГО (рис. 5).