Использование энергетического подхода для расчетного метода ледового сопротивления с использованием данных модельных испытаний в пресном льду
Authors: Грамузов Е.М. , Калинина Н.В. , Блинов К.Д. , Куркин А.А. 
Published: December 2024

Основной проблемой моделирования ледового сопротивления является создание физической модели льда, адекватно отображающей его взаимодействие с судами и сооружениями в натурных условиях. При математическом моделировании потеря точности происходит за счет неизбежных допущений, упрощающих физическую реальность. При физическом моделировании потеря точности происходит за счет невозможности совместного моделирования всех физических процессов и не реализуемости создания модели льда, полностью удовлетворяющей теории подобия. Поэтому актуальным является создание полуэмпирических моделей сопротивления при движении судов в различных ледовых условиях, которые учитывают не только характеристики судна, а также толщину и физико-механические характеристики ледяного покрова. Приведена полуэмпирическая модель для расчета ледового сопротивления при движении судов в сплошных льдах, полученная с учетом энергетического подхода с безразмерными эмпирическими коэффициентами. Описан процесс настройки модели сопротивления на данные модельных экспериментальных исследований в опытовом бассейне. Получены безразмерные и одинаковые для модели и натурного судна эмпирические коэффициенты для различных совокупностей экспериментальных данных, где в каждом опыте были измерены все физико-механические характеристики льда, присутствующие в полуэмпирической модели. Это дает возможность наиболее обоснованно выполнять пересчет результатов модельного эксперимента на натурные суда, подставляя в расчетную модель сопротивления характеристики натурных судов и параметры натурного льда, заданные техническим заданием на проектирование или определенные данными ледовой разведки, прогнозами синоптиков. Полученные зависимости рекомендуются для прогнозирования ледовой ходкости судов активного ледового плавания.

The main problem of ice resistance modeling is the creation of a physical model of ice that adequately reflects its interaction with ships and structures in natural conditions. The loss of calculation accuracy in mathematical modeling occurs due to unavoidable assumptions that simplify physical reality. The loss of calculation accuracy in physical modeling occurs due to the impossibility of joint modeling of all physical processes and the impossibility of creating an ice model that fully satisfies the similarity theory. Therefore, the creation of semi-empirical models of resistance when moving ships in various ice conditions, which take into account not only the characteristics of the vessel, but also the thickness and physico-mechanical properties of the ice cover, is relevant. A semi-empirical model for calculating ice resistance when ships move in solid ice, obtained taking into account the energy approach with dimensionless empirical coefficients, is given. The process of adjusting the resistance model to data from model experimental studies in the experimental basin is described. The dimensionless and identical for the model and the full-scale ship empirical coefficients for various sets of experimental data, where in each experiment all the physical and mechanical property of ice present in the semi-empirical model were measured, were obtained. This makes it possible to recalculate the results of the model experiment for full-scale vessels in the most reasonable way, substituting into the calculated resistance model the characteristics of full-scale ships and the parameters of full-scale ice set by the design specification or determined by ice exploration data, weather forecasters. The obtained dependences are recommended for predicting the ice seaworthiness of active ice navigation ships.