способ движения ледокола через ледяной покров

Формула изобретения

Способ движения ледокола через ледяной покров, преимущественно в условиях сжатия льдов, включающий в себя силовое воздействие корпуса ледокола на лед в направлении, соответствующем устанавливаемому в зависимости от направления ветра и течения курсовому углу, и дальнейшее продвижение по образовавшемуся разлому, отличающийся тем, что курсовой угол устанавливают коллинеарно направлению, соответствующему векторно осредненным за предыдущие полчаса направлениям ветра и течения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области транспортных морских операций, а более конкретно к плаванию ледоколов и транспортных судов во льдах, и может быть использовано при осуществлении плавания в условиях ледовых сжатий в Арктике и замерзающих морях.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому способу является способ движения ледокола, при котором производят силовое воздействие корпусом ледокола на лед, устанавливая курсовой угол в направлении вектора действия ветра и течения, а затем осуществляют дальнейшее продвижение по разлому (см. Арикайнен А.И. и др. "Азбука ледового плавания", М. Транспорт, 1987 г. стр. 151-152). При таком способе устанавливаемый курсовой угол обычно не совпадает с рекомендованным генеральным курсом, поэтому при движении маневрируют с учетом данных вертолетной разведки, а также используя пространственные неоднородности поля сжатий.

При курсовом угле в направлении вектора действия ветра и течения оказывается существенно пониженным давление льда на корпус ледокола, что облегчает движение, а прокладываемый канал сужается значительно меньше, чем при других курсовых углах, что облегчает проводку ведомого транспортного судна.

Однако, при осуществлении ледовых плаваний в Арктике установлено, что в условиях изменчивости ветра и течений эффективность этого известного способа резко снижается, т.е. в этих условиях существенно возрастают суммарные энергозатраты на движение, уменьшается средняя скорость, а при проводке возникают ситуации "заклинивания" транспортного судна.

Целью изобретения является повышение эффективности движения в условиях изменчивости ветра и течения.

Эта цель достигается тем, что в способе движения ледокола путем силового воздействия его корпуса на лед при курсовом угле, устанавливаемом в условиях сжатий в зависимости от направлений ветра и течения, и дальнейшего продвижения по разлому, этот курсовой угол устанавливают коллинеарным направлению, соответствующему векторно осредненным за последние 0,5 часа направлениям ветра и течения в данном районе.

Сущность способа пояснена на чертежах. На фиг. 1 показан пример движения ледокола через ледяной покров в конкретных условиях изменчивости вектора действия ветра; на фиг. 2 примеры векторного осреднения за последние 0,5 часа.

Способ реализуют следующим образом.

Движение ледокола 1 (фиг. 1) через ледяной покров 2 осуществляют путем силового воздействия корпуса ледокола 1 на лед 2 и дальнейшего продвижения по разлому льда с прокладыванием канала 3. Рекомендованным генеральным курсом является направление 4. В условиях сжатий, создаваемых в ледяном покрове 2, например, действием ветра с изменяющимся вектором, производят измерения характеристик (направление и скорость) этого вектора, например, через каждые 10 мин, получая их в виде конкретных векторов 5, соотнесенных к моментам времени 6. В эти моменты времени 6 устанавливают курсовой угол 7 движения ледокола 1 коллинеарно направлению, соответствующему векторно осредненному за последние 0,5 часа направлению ветра.

Векторное осреднение за последние 0,5 часа производят, например, графическим путем (фиг. 2), при этом векторы ветра 5 в каждый момент времени 6 строят в системе координат 8 (север-юг), совмещая начало измеренного на данный момент времени вектора с концом предыдущего. При этом направление каждого вектора соответствует направлению ветра с прибавкой 180^o, а длина вектора соответствует измеренной скорости в принятом линейном масштабе, например, 1 см: 5 м/с. Прибавка в 180^o производится в связи с тем, что в гидрометеорологии направление ветра определяется по принципу: "откуда дует ветер".

Осредненные векторы 9 за каждые последние 0,5 часа в моменты времени 6 получают, начало вектора ветра 5 построенного 0,5 часа назад, и начало вектора ветра, построенного в данный момент времени 6. При интервале 10 мин между измерениями, соответственно, соединяют начало и конец цепочки из трех векторов.

Курсовой угол 7 движения ледокола 1 в каждый момент времени 6 устанавливают коллинеарным вектору 9, полученному для данного момента времени.

При наличии течения в районе плавания для каждого момента времени 6 определяют результирующий вектор действия ветра и течения (путем геометрического сложения векторов с учетом действующих коэффициентов дрейфа), а векторное осреднение за последние 0,5 часа осуществляют для этих результатирующих векторов.

Сущность способа состоит в следующем.

При изменчивости векторов ветра и течений векторное поле напряжений в ледяном покрове перестраивается с запаздывание по отношению к этим влияющим факторам. Ледяной покров может быть представлен как динамическая система; характер реакции которой определяется через известное в технике понятие "постоянной времени" (время реакции). В результате анализа опытных данных было установлено, что для типичных условий сжатия в дрейфующих ледяных полях сплоченностью 9-10 баллов время реакции составляет в среднем 0,5 часа. Тем самым, перестройка векторного поля напряжений через 0,5 часа обеспечивается примерно на 70% Одновременно, с достаточной для практики ледового плавания точностью, в пределах этого промежутка времени сохраняется близкая к линейной связь между изменениями вектора напряжений и вектора воздействующих величин (ветра и течения).

Тем самым, выбор курсового угла 7 в каждый момент времени 6 как коллинеарного направлению 9, полученному векторным осреднением влияющих факторов (ветра и течения) за последние 0,5 часа, является оптимальной "подстройкой" движения ледокола под изменяющееся поле механических напряжений.

Такая "подстройка" обеспечивает повышение эффективности движения в условиях сжатий при изменчивости ветра и течений.