Оценки безопасных условий ледового плавания судов с применением cae -систем

7.Разработка нормативных документов по безопасности ледового плавания судна с применением CAE-систем 7.1.Структура ледового паспорта и Свидетельства о допустимых условиях ледового плавания судна Многие поднадзорные РМРС серии судов смешанного река-море плавания имеют в обозначении класса символ ледовой категории (ледовый класс, табл. 2). РМРС присваивает судну ледовый класс, руководствуясь критерием прочности корпусных конструкций и элементов движительно-рулевого комплекса, однако рекомендует иметь специальный регламентирующий документ – Свидетельство о допустимых условиях ледового плавания судна [70]. Свидетельство, выдаваемое по заявке судовладельца после экспертных оценок основных ледовых качеств судна, призвано конкретизировать условия его безопасной ледовой эксплуатации. В идеальном случае экспертиза ледовых качеств должна производиться на основе натурных испытаний судов, но по целому ряду причин (как объективных, так и в большей степени субъективных) выполнение этого условия невозможно. Это связано с необходимостью планирования эксперимента, выводом судна из эксплуатации на определённый период, высокой вероятностью получения при этом ледовых повреждений, «погоней» за нужными ледовыми условиями – всё это влечёт существенные дополнительные затраты, на которые современный судовладелец не идёт. Другим источником получения сравнительно достоверной информации о ледовых качествах судов принято считать модельный эксперимент. Однако полномасштабность его осуществима в НПО или КБ, оснащённых передовым оборудованием. Если учесть, что таковых насчитывается единицы, то следует ожидать заведомо неприемлемых условий для большинства судовладельцев. В результате анализ ледовых качеств чаще сводится к расчётам по фактическому состоянию судна, что вполне признаёт РМРС. Наряду с нормативными, полуаналитическими или эмпирическими методиками для решения экспертных проблем специалисты ВГАВТ активно используют постановки численных экспериментов с применением CAE-систем. В общем случае традиционные решения, поверенные контрольным численным моделированием с помощью CAE-систем – это инструмент, обеспечивающий оптимальное соотношение затрат судовладельца на проведение анализа ледовых качеств судов с достоверностью получаемых результатов. В качестве примера следует упомянуть разработанный ВГАВТом ледовый паспорт танкера проекта 19614, реализованный на основе эффективного сочетания упомянутых аналитических и численных методик. К настоящему времени серия этих судов, принадлежащая ВФ Танкер и построенная в 2011 году, прошла процедуру получения Свидетельств на базе ледового паспорта. Свидетельство, первоначальная форма которого была утверждена РМРС в циркуляре [70], регламентировало только безопасные режимы, причём акцент делался на условия самостоятельного ледового плавания и под проводкой ледокола. Однако достижимые режимы также определяют условия безопасной ледовой эксплуатации судна. Поэтому эксперты рекомендовали использовать ледовый паспорт в качестве обязательного приложения к Свидетельству. Принятые к исполнению форма и содержание Свидетельства показаны в Приложении 6. Имеющийся у экспертов опыт в оценках ледовых качеств судов, позволил сформировать содержание ледового паспорта. Перечисленная ниже информация, как правило, необходима и достаточна для ледового штаба при организации ледовых транспортных операций с участием данного судна: 1.Технические характеристики судна 2.Анализ ледовых условий, организации ледовых транспортных операций в районах плавания и обоснование расчётных режимов эксплуатации судна 3.Достижимые режимы эксплуатации судна во льдах 3.1.Ходкость 3.2.Инерционные характеристики 3.3.Поворотливость 4.Допустимые режимы эксплуатации судна во льдах 4.1.Допустимые скорости движения 4.2.Допустимые условия самостоятельного плавания 4.3.Безопасные дистанции при движении в караване 4.4.Оценка надёжности движительно-рулевого комплекса 5.Выводы и общие рекомендации 6.Термины и определения 7.2.Особенности использования CAE-систем при разработке ледового паспорта судна 7.2.1.Достижимые режимы ледовой эксплуатации судна Согласно требованиям ледового паспорта анализ достижимых режимов эксплуатации в разрешённых льдах заключается в оценках ходкости, инерционных характеристик и поворотливости судна. Для судов с традиционными формами носовых заострений базовой нормативной методикой при расчётах ледовой ходкости является Инструкция [23]. CAE-моделирование в этих случаях использовалось лишь для получения нескольких контрольных точек с целью корректировки кривых ходкости (Рис. 151). Рис. 151. Достижимая скорость движения танкера пр. 19614 в канале, заполненном мелкобитыми неразрушенными зимними льдами Анализ ходкости судов с нетрадиционными формами корпусов требовал постановки достаточного ряда численных экспериментов с учётом рекомендаций п.п. 4.2., 4.3. При этом гидродинамическое сопротивление судна определялось либо расчётом, либо конечноэлементным моделированием (Рис. 152). Кривая упора движителей (Рис. 152) принималась на основе их швартовных характеристик [107] и анализа сдаточных испытаний теплохода [86]. Рис. 152. Гидродинамические характеристики танкера проекта RST27 (1 – тяговая; 2 – буксировочная при осадке 4,2 м; 3 – буксировочная при осадке 3,3 м) Каждый вариант сопровождался обязательным мониторингом скорости хода. Начальная скорость движения в каждом варианте ледовых условий назначалась из экспертных предположений о ходовых возможностях судна, расчёт прекращался при наступлении относительной стабилизации сглаженной кривой скорости (Рис. 153). Это значение скорости принималось в качестве статистической точки для данных ледовых условий. Полученная выборка подвергалась статистическому анализу с целью получения набора кривых ледовой ходкости (Рис. 102а). Рис. 153. Временные зависимости скорости хода танкера пр. RST 27 в ледовом канале (1 – мелкобитый лёд толщиной 0,5 м сплочённостью 9-10 баллов; 2 – тёртый лёд толщиной 0,5 м сплочённостью 9-10 баллов; 3 - мелкобитый лёд толщиной 0,5 м сплочённостью 6-7 баллов; 4 - мелкобитый лёд толщиной 0,2 м сплочённостью 9-10 баллов) Для нахождения инерционных характеристик (путь и время разгона и торможения, табл. 14, 15) численными методами решались дифференциальные уравнения неустановившегося движения судна во льдах (17), (18). При этом скоростная кривая полного сопротивления судна в конкретных льдах описывалась линейной зависимостью при известной достижимой скорости. Если предварительно проводилось дополнительное численное моделирование буксировочных испытаний судна во льдах, то для данных условий в полном сопротивлении выделялось чистое ледовое (Рис. 154) и гидродинамическое сопротивление (Рис. 152). Таблица 14 Характеристики разгона танкера проекта 19614 до достижимой скорости в канале, заполненном мелкобитыми неразрушенными зимними льдами, при начальной скорости движения 1,3 м/с («Самый малый ход») Толщина льда, м Путь, м / Время, мин разгона при сплочённости льда, балл 6 7 8 9 10 0,1 1541/6,55 1456/6,34 1335/6,03 1171/5,58 958/4,96 0,2 1419/6,25 1258/5,83 1034/5,19 743/4,27 394/2,9 0,3 1303/5,95 1073/5,32 764/4,35 388/2,88 < 0,4 1192/5,66 901/4,8 528/3,49 111/1,22 – 0,5 1086/5,36 743/4,29 324/2,58 < – 0,6 985/5,07 598/3,77 154/1,56 – – Таблица 15 Тормозные характеристики танкера проекта 19614 в канале, заполненном мелкобитыми неразрушенными зимними льдами, при начальной скорости движения 3,9 м/с («Средний ход») Толщина льда, м Путь, м / Время, мин торможения при сплочённости льда, балл 6 7 8 9 10 0,1 295/2,74 291/2,72 285/2,68 276/2,62 260/2,53 0,2 290/2,71 282/2,66 267/2,57 241/2,4 189/2,06 0,3 285/2,68 270/2,59 243/2,43 188/2,05 59/0,99 0,4 279/2,65 257/2,52 213/2,23 111/1,47 – 0,5 272/2,61 242/2,42 175/1,97 14/0,43 – 0,6 265/2,57 225/2,31 127/1,61 – – Примечания к табл. 14 и 15. Символ «–» в графе означает невозможность самостоятельного движения судна в данных ледовых условиях. Символ «<» в графе означает, что заданная начальная скорость судна превосходит расчётную достижимую скорость. Расчётные параметры разгона получены из условия наступления момента времени 98% уровня достижимой скорости. Рис. 154. Чистое ледовое сопротивление судов в канале, заполненном сильносплочёнными мелкобитыми льдами толщиной 0,5 м (1 – танкер проекта RST27; 2 – танкер проекта 19614; 3 – сухогруз проекта RSD44) Поворотливость судов в мелкобитых льдах прогнозировалась только на основе результатов конечноэлементного моделирования. Применение численных экспериментов в оценках поворотливости затруднено большой ресурсоёмкостью задач, так как здесь требуется моделирование сравнительно больших по площади акваторий с целью минимизации влияния граничных условий (Рис. 155). Это многократно увеличивает время выполнения варианта для получения обоснованных выводов (хотя бы до изменения курса судна на 90 градусов). Поэтому эксперты, ограниченные производительностью имеющейся вычислительной системы, делали расчёт нескольких вариантов только для сильносплочённых льдов (Табл. 16). Рис. 155. Пример модели, реализующей численный эксперимент по оценке ледовой поворотливости танкера проекта 19614 (1 – судно; 2 – ледяное поле) Таблица 16 Характеристики поворотливости танкера проекта 19614 в неразрушенных зимних сильносплочённых мелкобитых льдах Толщина льда, м Угол перекладки руля, град Диаметр циркуляции по ЦТ (размер акватории), м Линейная скорость по ЦТ, м/с Угловая скорость, с-1 Угол дрейфа по ЦТ, град Время разворота на обратный курс, мин «Циркуляция» 0,20 25 440 2,1 0,0095 15,0 5,5 0,35 25 700 1,0 0,0029 11,0 18,1 0,50 25 860 0,52 0,0012 8,0 43,3 Разворот способом «Звезда» 0,20 0 – 25 300 10,0 0,35 0 – 25 300 25,0 0,50 0 – 25 300 36,0

Похожие:

	Общие правила плавания и стоянки судов в морских портах Российской Федерации и на подходах к ним Омский институт водного транспорта (филиал) фбоу впо «Новосибирская государственная академия водного транспорта»		Отчет о научно-исследовательской работе Разработка критериев оценки качества очистки внутренних поверхностей трубопроводов систем теплоснабжения жилого фонда г. Красноярска...
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Обеспечить усвоение учащимися особенностей экономико-географического положения, природных условий и природных ресурсов района, акцентировать...		Объединение специалистов по охране труда прошлое, настоящее, будущее Президент Межрегиональной Ассоциации содействия обеспечению безопасных условий труда «эталон»
	Рабочая программа по дисциплине «Элементы систем автоматики судов» Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования		Задачи автоматизированного проектирования 4 развитие cad/cam/cae-систем 10 Остальные, так называемые косвен­ные проектные работы, занимающие примерно одну треть общего времени на конструирование, могут быть...
	Положение о режиме работы гоу сош №1173 Положение разработано для регламентирования безопасных условий воспитательно-образовательного процесса и четкой организации труда...		О назначении ответственных лиц за организацию безопасной работы В целях обеспечения здоровых и безопасных условий труда и проведения учебно – воспитательного процесса, во исполнение ст ст. 212,...
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Распределение обязанностей в работе по созданию безопасных условий труда и предупреждению детского травматизма между членами администрации...		1 История развития спортивного плавания Построить график рекордов... Кафедра теории и методики спортивного и синхронного плавания, аквааэробики, прыжков в воду и водного поло
	1 История развития спортивного плавания Построить график рекордов... Кафедра теории и методики спортивного и синхронного плавания, аквааэробики, прыжков в воду и водного поло		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Цель урока: Добиться усвоения учащимися условий плавания тел на основе изученного понятия об архимедовой силе
	Задачами контрольно-пропускного режима в образовательном учреждении... Оу и создание безопасных условий для обучающихся и работников оу и других лиц, находящихся в здании и на территории оу		Процедуры контроля судов государством порта Ссылаясь на статью 15 (j) Конвенции о Международной морской организации, касающуюся функций Ассамблеи в отношении правил и руководств,...
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... В связи с установлением электронного прибора учета посещения обучающихся и работников школы, а также в целях создания безопасных...		Город окружного значения нижневартовск В целях эффективной организации образовательного процесса, обеспечения безопасных условий для жизнедеятельности школы, в соответствии...