WWW.BOOK.LIB-I.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные ресурсы
 
s

«Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» Институт Государственного управления, права и инновационных технологий (ИГУПИТ) Выпуск 1, январь – февраль 2014 Опубликовать статью в ...»

Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» Институт Государственного управления,

права и инновационных технологий (ИГУПИТ)

Выпуск 1, январь – февраль 2014

Опубликовать статью в журнале - http://publ.naukovedenie.ru Связаться с редакцией: publishing@naukovedenie.ru

УДК 659.62

Лобанов Василий Алексеевич

ФБОУ ВПО «Волжская государственная академия водного транспорта»

Россия, Нижний Новгород1

Доцент кафедры Судовождения и безопасности судоходства Кандидат технических наук E-Mail: lobbas@mail.ru Прогноз ледового воздействия на суда Пермского портового флота при планировании его зимнего отстоя Аннотация: Статья подготовлена по материалам научно-исследовательской работы «Обоснование возможности безопасной стоянки судов ОАО «порт Пермь» в зимний период у причальной стенки по левому берегу реки Кама». В рамках данной работы экспертами проведён анализ ледовых и гидрометеорологических условий в месте планируемого зимнего отстоя судов. По результатам анализа выявлены наиболее неблагоприятные сочетания ледовых и гидрологических факторов, определяющих ледовые нагрузки на караван.

Выполнен обзор состава портового флота и его технических характеристик, обоснован выбор барж временного защитного ограждения. Предложен ряд схем формирования каравана и его защитного ограждения, разработан комплекс организационных мероприятий по обеспечению безопасного отстоя флота. С применением классических полуэмпирических методик и CAEмоделирования процесса взаимодействия защитного счала с дрейфующими льдами произведены количественные и качественные оценки ледового воздействия на караван. В качестве оптимального построения барж временного защитного счала рекомендована схема вида «уступ» при осадке судов 1,5 м. С учётом динамического запаса прочности определено потребное количество продольных стальных швартовных канатов для надёжного противодействия давлению льда на караван.

Ключевые слова: Судно; портовый флот; зимний отстой флота; ледовые условия;

ледовая защита; CAE-системы; конечно элементное моделирование.

Идентификационный номер статьи в журнале 34TVN114 603950, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5А 34TVN114 http://naukovedenie.ru Интернет

–  –  –

Prediction of the ice action on the vessels of Perm harbor fleet in planning their winter moorage Abstract: The article highlights the research undertaken on «Practicability Study of OJSC Perm port owned vessels safe mooring when wintering along quayside of the river Kama left bank».

The paper describes the expertise of ice and hydro meteorological conditions in the position of the intended vessel wintering. The analysis results disclose the most adverse combination of ice and hydrological factors which aggravate ice loads on the vessels formation. There have been reviewed the port fleet winter units and their specifications, as well as preventive measures against probable damages in configuring winter temporary shield guard barge units. Variable schemes of the vessels formation and their shield guard barges against damages have been proposed here entailing manysided managerial efforts to ensure safe winter mooring of the fleet. Quantitative and qualitative evaluation of the ice impact on the vessels formation linked with shield guard barges have been substantiated using classical semi empirical methods and CAE modeling of interaction of shield guard barges linked to side-by-side formation and drift ice. The bulge or «ledge» type scheme has been recommended for vessels with the draft of 1.5 m as an optimal barge-to vessel units configuration. The required quantity of longitudinal steel wires has been optimized in view of the dynamic strength margin to reliably counteract the ice pressure against the vessels formation.





Keywords: Vessel; port fleet; wintering fleet; ice condition; ice guard; CAE-systems; finite element modeling.

Identification number of article 34TVN114

–  –  –

Введение С 1989 года до весны 2013 года самоходные и несамоходные суда ОАО «Порт Пермь»

отстаивались в зимний период у стенки грузового района в соответствии со схемой, разработанной ГИИВТом (Горьковский институт инженеров водного транспорта (ныне Волжская государственная академия водного транспорта); в 1989 году [7]. С октября 2013 года появилась необходимость расстановки судов для зимовки у причальной стенки Заостровского терминала, расположенного по левому береги реки Кама на участке 2249,7 – 2250,5 км по атласу ЕГС (единая глубоководная система европейской части России (внутренние водные пути) том 9 часть 1 [1].

Вследствие изменения района отстоя флота и уточнения его количественного и качественного состава Федеральное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Волжская государственная академия водного транспорта»

Россия, Нижний Новгород (ФБОУ ВПО ВГАВТ) по заказу ОАО «Порт Пермь» произведены новые обоснования безопасной зимней стоянки судов с учётом проекта [7]. При этом помимо использования традиционных аналитических, полуэмпирических и нормативных методик для оценки ледового воздействия на суда и гидротехнические объекты [3,4,8,9,10], экспертами выполнено моделирование развития ситуации при различных вариантах ледовой защиты каравана с применением современных CAE-систем [11].

Потребность в подобном прогнозе обусловлена неспособностью упомянутых методик к описанию динамики вероятных последствий навала льдов на караван. CAE-системы – это программные комплексы, реализующие численные решения (чаще в трёхмерной конечноэлементной постановке) в задачах механики твёрдых тел и различных сред.

Трудоёмкость описания и относительная длительность решения задач в большой степени окупается высокой достоверностью, наглядностью, детализацией рассматриваемых процессов. В общем случае CAE-системы в сочетании с адекватными традиционными решениями – это инструмент, обеспечивающий оптимальное соотношение затрат судовладельца на проведение экспертного ледового анализа с надёжностью получаемых результатов.

Гидрометеорологические условия отстоя флота Гидрометеорологические условия обусловливают отстой флота в зимний период в порту – время, место, схемы расстановки и защиты судов, комплекс организационных мероприятий по безопасному отстою флота. К ним относятся температура воздуха, ледовые условия, уровненный режим и скорость течения у причала.

Гидрометеорологическую обстановку, не претерпевшую значимых изменений за период с 1989 года, допустимо характеризовать данными, приведёнными в работах [6,7]. При этом температура воздуха определяет ледообразование, толщину и прочность льда, состояние и продолжительность ледовых явлений. Средняя месячная и расчётная температура воздуха приведены в табл. 1.

–  –  –

Вполне очевидно, что подавляющая часть ледовых нагрузок будет приходиться на суда «головной» защиты каравана. С учётом этого проанализировано несколько вариантов временных схем построения баржевого ограждения каравана (Рис. 3).

–  –  –

Теоретические основы и приёмы CAE-симулирования для решения экспертных ледовых проблем, связанных с флотом, описаны в монографии [5]. В настоящей работе целью моделирования являлась оптимизация схемы защиты каравана по минимуму нагрузок в продольных швартовных канатах при заданном угле их заведения, так как именно они воспринимали преобладающую часть динамических ледовых нагрузок.

Другим критерием оптимизации выступало качественное состояние льда после прохождения защитного ограждения. Поэтому в расчётных схемах также варьировалась осадка судов защиты в пределах 0,5 – 1,5 м. Потребность в этом, в первую очередь, была

–  –  –

обусловлена экспертными предположениями о значимом влиянии осадки на степень раздробленности льдов, формирующуюся после прохождения барж защиты.

Результаты моделирования Анализ результатов численных экспериментов обращает внимание на значительную временную изменчивость ледовых нагрузок на корпусах судов ледовой защиты (Рис. 4, кривая В).

Рис. 4. Пример временной зависимости продольных ледовых нагрузок на судах защиты Даже сильно сглаженные значения расчётных продольных ледовых усилий, испытываемых баржами защиты в процессе навала ледяной среды, не отличаются монотонностью (Рис. 4, кривая С). Поэтому при подборе продольных швартов необходимо обеспечить запас их прочности с учётом «динамических рывков».

Численный прогноз суммарных нагрузок в швартовах, заведённых с судов защиты под углом 45° к причальной стенке, проиллюстрирован данными рис. 5 и 6. При этом рассмотрены наиболее неблагоприятные ледовые и гидрологические условия: дрейф крупнобитых сильносплочённых льдов толщиной 0,6 м со скоростью 1,0 м/с.

–  –  –

Анализ кривых рис. 6 по уровню натяжения швартовных канатов явно отдаёт предпочтение двум вариантам защиты каравана – «уступ» и «фронт». Так по величине удельных нагрузок (общее максимальное усилие, отнесённое к количеству судов защиты) эти схемы дают ощутимый выигрыш по отношению к варианту «клин» ( 250 кН/судно против 370 кН/судно). Кроме того, очевидно, что степень «динамичности» ледовых нагрузок по

–  –  –

схеме защиты «клин» (кривая С, рис. 6) значительно превосходит аналогичные характеристики у вариантов «уступ» и «фронт» (кривые А и В, рис. 6).

Но при осадке барж защиты 0,5 м эти различия практически становятся малозначимыми (Рис. 5). Например, удельные нагрузки колеблются в пределах 210 – 230 кН/судно по всем вариантам защиты при относительно устойчивой скорости их нарастания ( 8 кН/с). Тем не менее, с позиций «динамичности» большую стабильность нагрузок обеспечивает схема защиты «уступ» (кривая В, рис. 5).

Следует также отметить незначительный прирост максимальных нагрузок в швартовах (в пределах 5%) с увеличением осадки судов защиты по вариантам «уступ» и «фронт».

Численный эксперимент убедительно подтвердил связь осадки судов ограждения и качественного состояния льда после прохождения им защитного счала (Рис. 7 и 8).

Рис. 7. Качественное состояние льда при осадке судов защиты 0,5 м Так, например, при осадке в 1,5 м контакт барж защиты, построенных по схеме «уступ», с крупнобитыми сильносплочёнными или сплошными льдами обеспечивает ощутимо большую раздробленность льдов (мелкобитый и тёртый лёд, рис. 8) по отношению к аналогичному параметру при осадке защитного счала в 0,5 м (крупнобитый и мелкобитый лёд, рис. 7). Поэтому с позиций ледовой безопасности нижестоящих судов каравана выбор предопределён в пользу увеличения осадки судов ограждения. Однако необходимо указать на важную качественную особенность характера движения льда под судами защиты при их больших осадках. Она заключается в наличии эффекта «подднищевого» наслоения льдов с его последующим выбросом. При этом в гораздо меньшей степени это нежелательное явление свойственно варианту защиты «уступ», что, по-видимому, обусловлено более сложной схемой разрушения льда.

–  –  –

Рис. 8. Качественное состояние льда при осадке судов защиты 1,5 м С учётом отмеченного судовладельцу была предложена к использованию схема защитного построения «уступ» при осадке судов в пределах 1,3 – 1,5 м. Расчётные максимальные нагрузки на швартовы по этому варианту находятся пределах 0,80 – 0,85 МН (Рис. 6). Для удержания счала потребуется 4 стальных швартовных каната диаметром 23 мм, выбранных в соответствии с ГОСТ 2688-80 [2]. С учётом динамического запаса прочности и вероятных форс-мажорных ледовых явлений экспертами рекомендовано их двукратное количество.

Выводы Потребность в численном прогнозе вероятных последствий навала льдов на 1.

караван обусловлена неспособностью аналитических методик к описанию динамики развития этого процесса.

С учётом количественного и качественного анализа результатов CAEмоделирования судовладельцу был предложен к использованию вариант защитного построения «уступ» при осадке барж защиты в пределах 1,3 – 1,5 м.

При выбранной схеме защиты в качестве продольных швартов рекомендовано 3.

применение стальных канатов диаметром 23 мм в количестве 8 линий (с учётом динамического запаса прочности).


Похожие работы:

«Антивоенные выступления в журналах толстовцев Е.В. Агарин лософия Л.Н. Толстого имела много составных элементов, иногда даже вступавших друг с другом в противоречие. Но к 1914–1918 гг. именно религиозный, а не этический или социальный аспект его Антивоенные выступления в журналах толстовцев философии становится ведущим в...»

«Правила участия в Акции "Акция с телеканалом Motors TV" ОАО "Ростелеком" (ОГРН 1027700198767, имеющее местонахождение: 191002, г. СанктПетербург, ул. Достоевского, д. 15), проводит в зоне обслуживания сети связи в следующих макрорегиональных филиалах (территория проведения Акции): Мак...»

«1 ПРИМЕЧАНИЯ Поликрат — правитель греческого острова Самоc в Эгейском море, живший в VI веке до Р.Хр. Совмещал в себе черты жестокого политика, блестящего военного организатора и покровителя искусств и наук. Удачливость Поликрата сделала его имя синонимом слова "счастливец". Однако финал его жизн...»

«УДК 547.814.5 + 544.032.733 Э.В. САНИН, вед. инж., НТК "Институт монокристаллов" НАН Украины, Харьков, А.И. НОВИКОВ, канд. хим. наук, доц., НТУ "ХПИ", А.Д. РОШАЛЬ, канд. хим. наук, ст. научн. сотр., ХНУ им. В.Н. Каразина, Харьков ПРОИЗВО...»

«Это краткое руководство расскажет Вам об основных возможностях услуги "Мобильные сотрудники" от МТС Подробнее на www.mpoisk.by "Мобильные сотрудники" Об услуге "Мобильные сотрудники" от МТС – единственный на рынке продукт, сочетающий удобст...»

«Муниципальное автономное образовательное учреждение дополнительного образования детей города Перми "Детская школа искусств № 9" ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ОБЩЕРАЗВИВАЮЩАЯ ПРОГРАММА В ОБЛАСТИ МУЗЫКАЛЬНОГО ИСКУССТВА (ФОРТЕПИАНО) Предметная область "МУЗЫКАЛЬНОЕ ИСПОЛНИТЕЛЬСТВО" про...»

«РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ Plane 9505 3G PS9034MG Благодарим Вас за выбор продукции Digma! Перед началом использования данного устройства, пожалуйста, внимательно прочтите руководство для обеспечения правильной экс...»

«Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение ГИМНАЗИЯ № 171 Центрального района Санкт-Петербурга Уважаемые родители, учащиеся, друзья и социальные партнеры гимназии Вашему вниманию предлагается аналитический публичный доклад в форме периодического отчета образовательного учреждения перед общест...»

«ЛОгИкА СубСтАНцИИ И ЛОгИкА ПРОцЕССА: тавхид И ПРОбЛЕМА бОЖЕСтвЕННых АтРИбутОв* (А. В. Смирнов) С-логика и П-логика В каком ключе следует понимать выражения "логика субстанции" и "логика процесса"? Речь идет, с одной стороны, о логике мышления, которая задана предс...»

«Документ предоставлен КонсультантПлюс Решение Ярославского УФАС России от 11.07.2014 по делу N 05-02/197Ж-14 Суть жалобы: Положения аукционной документации не соответствуют требованиям законодательства. Решение: Жалоба признана необоснованной, поскольку заявит...»










 
2017 www.book.lib-i.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные ресурсы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.