МОДЕЛИРОВАНИЕ В МОРСКОЙ ЛЕДОТЕХНИКЕ

В современном мире сложно представить создание значимого инженерного сооружения без моделирования его внешнего и внутреннего вида, работы основных механизмов, условий эксплуатации и многих других особенностей конструкции и возникающих явлений на стадии проектирования. В настоящей работе моделирование трактуется как один из вычислительных методов, позволяющих получать количественные результаты при изучении ледового воздействия на морские сооружения, к которым в первую очередь относятся ледоколы и транспортные суда, опорные основания платформ, объекты гидротехнического строительства. Рассмотрены физический и математический методы. Приведены сравнительные достоинства обоих методов при применении в задачах морской ледотехники, а также перспективы их развития для решения широкого круга научных задач, направленных на развитие арктического судостроения.

1. Седов Л. И. Методы подобия и размерности в механике. — М.: Наука, 1977. — 440 с.
2. Баренблатт Г. И. Автомодельные явления — анализ размерности и скейлинг / Пер. с англ. — Долгопрудный: Изд. дом «Интеллект», 2009. — 215 с.
3. Седов Л. И. Об основных моделях в механике. — М.: Изд-во Моск. ун-та, 1992. — 151 с.
4. Неуймин Я. Г. Модели в науке и технике: история, теория, практика. — Л.: Наука, 1984. — 189 с.
5. Сазонов К. Е. Роль В. Фруда в создании теории корабля: К 200-летию со дня рождения // Судостроение. — 2010. — № 5. — С. 63—68.
6. Готман А. Ш. К 200-летию со дня рождения Вильяма Фруда // Фундам. и прикладная гидрофизика. — 2011. — Т. 4, № 1. — С. 88—96.
7. Сазонов К. Е. «Царь-ледокол» академика А. Н. Крылова // Проблемы Арктики и Антарктики. — 2021. — Т. 67, № 2. — С. 208—221.
8. Борусевич В. О., Русецкий А. А., Сазонов К. Е., Соловьев И. А. Современные гидродинамические лаборатории. — СПб.: ФГУП «Крылов. гос. науч. центр», 2019. — 316 с.
9. ITTC — Recommended Procedures and Guidelines. General Guidance and Introduction to Ice Model Testing. 7.5-02-04-01. — 2017. — URL: https://www.ittc.info/media/8051/75-02-04-01.pdf.
10. Sodhi D. S., Griggs D. B., Tucker W. B. Ice performance tests of USCGC Healy // Proceedings of the 16th International Conference POAC’01, Ottawa, Cana­da. — [S. l.], 2001. — Vol. 2. — P. 893—908.
11. Каневский Г. И., Клубничкин А. М., Сазонов К. Е. Прогнозирование характеристик ходкости многовальных судов. — СПб.: ФГУП «Крылов. гос. науч. центр», 2019. — 160 с.
12. Kanevskii G. I., Klubnichkin A. M., Sazonov K. E. The calculation of the propulsion in ice field using alternative system of the propeller-hull interaction coefficients // Proceedings of the ASME 2018 37d International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering, OMAE, Madrid, Spain. — [S. l.], 2018. — (Paper 77210).
13. Вершинин С. А., Трусков П. А., Кузмичев К. В. Воздействие льда на сооружения Сахалинского шельфа. — М.: Ин-т Гипростроймост, 2005. — 208 с.
14. Добродеев А. А., Сазонов К. Е. Физическое моделирование ледовой нагрузки на протяженные гидротехнические сооружения. Сооружения с вертикальной стенкой // Арктика: экология и экономика. — 2020. — № 4 (40). — С. 77—89. — DOI: 10.25283/2223-4594-2020-4-77-89.
15. Добродеев А. А., Сазонов К. Е. Физическое моделирование ледовой нагрузки на протяженные гидротехнические сооружения. Откосные сооружения с наклонной гранью // Арктика: экология и экономика. — 2021. — Т. 11, № 1. — С. 90—100. — DOI: 10.25283/2223-4594-2021-1-90-100.
16. Сазонов К. Е. Теоретические основы плавания судов во льдах. — СПб.: ЦНИИ им. акад. А. Н. Крылова, 2010. — 274 с.
17. Valanto P. Numerical prediction of ice loads and resistance of ships advancing in level ice // Proceedings of 6th International Conference on Ships and Marine Structures in Cold Regions, ICETECH’2000, St. Petersburg. — [S. l.], 2000. — P. 215—230.
18. Ралстон Т. Анализ ледовых нагрузок на конические конструкции в рамках теории предельного равновесия // Физика и механика льда / Ред. П. Трюде. — М.: Мир, 1983. — C. 282—297.
19. Croasdale K., Cammaert A., Metge M. A Method for the Calculation of Sheet Ice Loads on Sloping Structures // Proceedings of IAHR Ice Symposium, Trondheim, Norway. — [S. l.], 1994. — P. 874—881.
20. Tan X., Su B., Riska K., Moan T. A six-degrees-of-freedom numerical model for level ice-ship interaction // Cold Reg. Sci. Technol. — 2013. — Iss. 92. — P. 1—16.
21. Бирюков В. А., Миряха В. А., Петров И. Б. Анализ зависимости глобальной нагрузки от механических параметров льда при взаимодействии ледяного поля с конструкцией // Докл. Акад. наук. — 2017. — Т. 474, № 6. — С. 696—699.
22. Петров И. Б. Проблемы моделирования природных и антропогенных процессов в Арктической зоне Российской Федерации // Мат. моделирование. — 2018. — Т. 30, № 7. — С. 103—136.
23. Гриневич Д. В., Бузник В. М., Нужный Г. А. Обзор применения численных методов для моделирования деформации и разрушения льда // Труды ВИАМ. — 2020. — № 8 (90). — С. 109—122.
24. Von Bock und Polach R., Ehlers S. Model scale ice. — Pt. B: Numerical model // Cold Regions Science and Technology. — 2013. — 94. — P. 53—60.
25. Лян Л., Шхинек К. Н. Воздействие льда на откосные сооружения // Инж.-строит. журн. — 2014. — № 1. — C. 71—79.
26. Hopkins M. A. Four stages of pressure ridging // J. Geophys. Res. — 1998. — 103 (C10). — Р. 21883—21891.
27. Hansen E., Loset S. Modeling floating offshore units moored in broken ice: model description // Cold Regions Science and Technology. — 1999. — 29. — P. 97—106.
28. Rantaa J., Polojärvia A. Limit mechanisms for ice loads on inclined structures: Local crushing // Marine Structures. — 2019. — 67. — P. 102633.
29. Long X., Liu L., Liu S., Ji S. Discrete Element Analysis of High-Pressure Zones of Sea Ice on Vertical Structures // J. Mar. Sci. Eng. — 2021. — 9. — 348 p.
30. Шхинек К. Н., Балагура С. В., Большев А. С., Фролов С. А. Математическое моделирование воздействия ровного льда и торосов с заякоренными плавучими сооружениями типа FPU и платформами типа SPAR // Науч.-техн. сб. РМРС. — 2009. — № 32. — P. 93—108.
31. Løset S., Shkhinek K. N., Gudmestad O. T., Høyland K. V. Actions from ice on Arctic Offshore and Coastal Structures. — Trondheim; St. Petersburg; Moscow; Krasnodar: Publ. “LAN”, 2006. — 271 p.
32. Zhou L., Diao F., Song M. et al. Calculation Methods of Icebreaking Capability for a Double-Acting Polar Ship // J. Mar. Sci. Eng. — 2020. — 8. — 179 p.
33. Добродеев А. А., Клементьева Н. Ю., Сазонов К. Е. Несимметричное движение крупнотоннажных судов в «узком» канале // Проблемы Арктики и Антарктики. — 2018. — Т. 64, № 2.— С. 200—207.
34. Dobrodeev A. А., Klementyeva N. Y., Sazonov K. E. Large ship motion mechanics in “narrow” ice channel // IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. — 193. — 2018. — P. 012017.
35. Богородский В. В., Гаврило В. П. Лед. Физические свойства. Современные методы в гляциологии. — Л.: Гидрометеоиздат, 1980. — 384 с.
36. Timco G. W., Weeks W. F. A review of the engineering properties of sea ice // Cold Regions Science and Technology. — 2010. — 60 (2). — P. 107—129.
37. Епифанов В. П., Сазонов К. Е. Влияние стоячих волн на локальную прочность ледяного поля // Докл. Акад. наук. — 2019. — Т. 489, № 6. — С. 30—35.
38. Ледяные образования морей Западной Арктики / Под ред. Г. К. Зубакина. — СПб., ААНИИ, 2006. — 272 с.