В ледовых условиях - Морские вести России

В ледовых условиях

20.03.2018

Морской транспорт

Проблемы безопасного плавания судов в ледовых условиях

Статья предназначена для судоводителей, владельцев судов с ледовым классом, инженеров проектных организаций, специализирующихся на проектировании транспортного и вспомогательного флота для плавания в ледовых условиях. Рассмотрены проблемы и критерии надежности судов ледового плавания. Намечены пути решения проблем.

Э. Короткий, старший преподаватель кафедры «Управление судном» ФГБОУ ВО «ГМУ им. адм. Ф.Ф. Ушакова»

Одной из приоритетных стратегических задач отечественной транспортной системы является дальнейшее развитие Северного морского пути (СМП), внутренних водных путей на северных судоходных реках России, а также водных путей Дальневосточного и Азово-Донского бассейнов. Для решения данных транспортных задач ФЦП «Модернизация транспортной системы России» необходимо наличие транспортных судов соответствующей ледовой категории, способных обеспечить круглогодичную навигацию в северных транспортных регионах России. В основном это нефтяные танкеры, газовозы, контейнеровозы.

Самостоятельное плавание в ледовых условиях не менее актуально и для вспомогательного портового флота, предназначенного для жизнеобеспечения транспортных судов и экипажей в портах. Строительство и эксплуатация таких судов потребует решения многих научных вопросов в обеспечении эксплуатационной надежности судов. Основным критерием надежности судов ледового плавания является прочность корпуса судна, способная выдерживать нагрузки, возникающие при движении судна во льдах с установленной эксплуатационной скоростью, а также нагрузки от сжатия льдами. По сути, проблема надежности судов ледового плавания представляется как системная, состоящая из информационных, технических и технологических особенностей плавания во льдах.

Данные особенности представляются как:

информационные – мониторинг прочности корпуса и ледовой обстановки;

технические – прочность корпусных конструкций и мощность силовой установки;

технологические – способы преодоления ледового сопротивления как в самостоятельном плавании, так и в составе каравана.

Ледовая прочность корпуса

Научные исследования в вопросах надежности судов ледового плавания посвящены ледовой прочности корпусов судов, мониторингу прочности корпусных конструкций с помощью установки соответствующих датчиков и оптимизации веса ледовых подкреплений с учетом постоянного мониторинга прочности корпуса в реальном времени, эксплуатационной надежности конструкций ледового пояса.

Ледовая прочность корпусов судов влечет за собой увеличение веса корпуса, уменьшая полезную (коммерческую) грузоподъемность судна. То есть с увеличением ледового класса судна, обеспечивающего круглогодичное плавание по СМП, увеличивается надежность конструкций корпуса, но уменьшается коммерческая привлекательность инвестиций в создание такого флота. Следовательно, данное направление в полной мере не решает проблемы надежности ледового плавания из-за отсутствия востребования на рынке транспортной системы таких судов.

Постоянный мониторинг прочности корпуса в реальном времени также не решает проблемы для транспортного флота, так как установка множества датчиков связана с удорожанием строительства таких судов из-за сложности конструкций. Мониторинг прочности направлен на выбор принятия решений в целях предупреждения повреждений корпуса, и в случае критических показаний датчиков движение судна (каравана) будет остановлено для поиска оптимальных решений. К тому же установка таких систем потребует от персонала наличия соответствующих знаний и умений в их обслуживании и использовании, что для коммерческих экипажей и владельцев транспортных судов не является привлекательным, так как потребует специальной профессиональной подготовки. Такие системы могут эффективно использоваться только на специализированных судах, кораблях (научные, военные, ледоколы). Таким образом, исследования направлены в основном на построечную прочность корпуса, на мониторинг прочности корпуса и ледовой обстановки в реальном времени и отработку решений исходя из данных мониторинга.

Мало исследованы формы корпуса судна ледового плавания, при которых трение корпуса о лед будет минимальным, что позволит выбрать оптимальную мощность силовой движительной установки. В основном для колки льда использовалась носовая оконечность судна, выполненная в форме ложки или под традиционным углом наклона.

Впервые при постройке судна-спасателя «Балтика» для ФБУ «Морспасслужба Росморречфлота» (основные ТТД в табл. 1) корпус данного судна был спроектирован и выполнен асимметричным. ДП смещено к правому борту, левый борт по всей длине от ватерлинии до днища выполнен под углом наклона, обеспечивающим колку льда по всей длине борта (рис. 1).

Рис. 1. Боковой вид и вид с кормы по ДП

Таблица 1

L [m]

76,4

B [m]

20,5

Tdesign [m]

6,3

Pd [MW]

3 x 2,5

Dp [m]

3,0

TB, ahead [ton]

87,7

Vow, ahead [kn]

15,4

С помощью трех движительных установок, две из которых расположены в кормовой части судна и одна в носовой, ледокол-спасатель «Балтика» при своей ширине 20 метров способен прокладывать канал во льдах шириной до 50 метров, двигаясь под углом α от ДП судна.

Ледокол «Балтика»

На испытаниях судно показало исключительные показатели по ледовой проходимости, так как угол наклона по всей длине одного из бортов уменьшает площадь трения борта о лед и, постоянно подламывая его под корпус, обеспечивает хорошую ледовую ходкость. При традиционных подходах проектирования для обеспечения таких же результатов проходимости во льдах потребовалось бы наличие большей мощности главных движительных установок.

Ледовый класс ледокола-спасателя «Балтика» по классификации РМРС определен символом – Icebreaker 6. Ледовые испытания проводились в Арктике при выполнении рейса Мурманск – Сабетта – Мурманск в период с 20.03 по 10.04.2015.

На испытаниях были достигнуты основные проектные данные:

1. Скорость:

– около 9,0 узла в ледяном поле толщиной 60 см в режиме движения носом и кормой;

– около 3,8 узла в ледяном поле толщиной 100 см в режиме движения носом;

– около 5,3 узла в ледяном поле толщиной 100 см в режиме движения кормой.

2. Прокладка канала шириной около 50 м под углом α от ДП судна обеспечивается на скорости 2 узла при толщине ледяного поля на уровне 60 см.

3. Результатами испытаний отмечается, что судно было в состоянии двигаться почти перпендикулярно (угол α около 900) при толщине льда на уровне 45 см.

4. При движении кормой судно было способно продвигаться при толщине льда 122 см.

Следует отметить что «Балтика» – это судно ледокол-спасатель, способное осуществлять ледовые проводки аварийных судов. Для транспортных судов не требуется движительной установки в носовой части, следовательно, при тех же традиционных подходах проектирования и строительства пропульсивного комплекса для транспортного флота привлекательным остается выполнение бортовых конструкций наружной обшивки судна. Очевидно, что это повлечет уменьшение полезной грузоподъемности, но и в то же время позволит получить возможность самостоятельного плавания без ледокола с меньшим увеличением мощности силовой установки в сравнении с традиционными требованиями, а возможно, и при тех же мощностных характеристиках, что и для судов с обычным ледовым усилением. Не в полной мере исследована сила трения корпуса о лед в зависимости от угла наклона бортовой наружной обшивки транспортного судна и, соответственно, выбор мощности движительной установки. Не изучена ситуация ледового сжатия корпуса судна с асимметричным корпусом и высотой борта более 6-7 метров.

Совершенствование надежности судов ледового плавания наиболее приемлемо для круглогодичной эксплуатации в Азово-Донском бассейне, в том числе для судов «река-море». Например, порт Ростов-на-Дону принимает суда шириной до 20 метров, а традиционное судостроение для судов «река-море», учитывающее ширину шлюзовых камер, ориентировано на ширину до 14-16 метров. Следовательно, строительство судов шириной от 20 метров и более с асимметричным корпусом по ДП и наклонным бортом должно быть востребовано на грузоперевозках в круглогодичном режиме самостоятельного плавания между портами Азово-Донского бассейна и портами Средиземноморья.

Морские вести России №12 (2017)

Баннер
6MX
Справочник Речные порты России 2019
Журнал Транспортное дело России