Многоцикловое и истирающее воздействия дрейфующего ледяного покрова на морские гидротехнические сооружения (Методы описания воздействия ледяного покрова на сооружения шельфа), страница 8

Величина R_B будет случайной, так как координаты точек контакта со льдом 2 и 3 - случайные. Для определения среднего значения силы ледового сопротивления R_B следует ввести функцию плотности вероятности р(х) попадания в точку борта со случайной координатой х. При движении в предельных льдах скоростной составляющей сопротивления можно пренебречь. Тогда вместо R_в в уравнение (38) подставим тягу винтов R_т и определим толщину льда, преодолеваемого непрерывным ходом. Расположив бортовые точки контакта на различном расстоянии от форштевня, построим эпюру предельных толщин ломаемого льда h(х) по длине судна. Характер этой эпюры дает представление о рациональности спроектированных обводов корпуса с точки зрения его ледокольных качеств.

Для возможности сопоставления форм корпуса различных судов введем безразмерные величины дисперсии силы прямого ледового сопротивления и средней толщины преодолеваемого льда

 и                                  (42)

Такой подход вполне можно использовать для оценки формы опоры гидротехнических сооружений.

Многочисленные натурные и модельные исследования показали, что движение ледокола в сплошных льдах сопровождается постоянно чередующимися процессами, обусловливающими сопротивление льда движению судна. Ограничимся рассмотрением непрерывного движения ледокола в сплошных льдах с постоянной скоростью и попытаемся установить для этого случая наиболее общие законы взаимодействия корпуса судна со льдом. Отметим, что непрерывное движение ледокола с постоянной скоростью возможно лишь в ровных льдах, однородных по толщине и прочности.

Таким образом, при выводе зависимости для ледового сопротивления будем полагать, что имеется установившееся непрерывное движение ледокола с малой скоростью в сплошных льдах, однородных по толщине и прочности.

Представим полное сопротивление движению ледокола в сплошных льдах в виде суммы двух слагаемых:

                                                                 (43)

где R_пр - прямое сопротивление; R_ск - скоростное сопротивление.

Прямое сопротивление, в свою очередь, также запишем в виде суммы

                                                                 (44)

где R₁ – сопротивление, обусловленное разрушением льда; R₂ - сопротивление, обусловленное притапливанием и поворачиванием взломанного льда.

Выражение для сопротивления, зависящего от скорости движения ледокола, можно представить в виде

                                                            (45)

где R₃ - сопротивление раздвиганию взломанного льда и сопротивление, обусловленное взаимодействием отдельных льдин друг с другом и с корпусом ледокола; R_в - сопротивление воды.

Сопротивление воды (R_в) движению судна во льдах отличается от сопротивления на чистой воде. Однако при сравнительно малых скоростях движения (v_s=1-4 узла) R_в можно определить общепринятыми методами [24].

Таким образом, общий вид выражения для полного сопротивления при движении ледокола в сплошных льдах будет выглядеть следующим образом:

                                                 (46)

При проведении исследования процесса взаимодействия корпуса судна со льдом принята гипотеза независимости отдельных составляющих полного ледового сопротивления друг от друга. В результате проведенных аналитических и экспериментальных исследований получен способ определения ледового сопротивления и его составляющих при движении ледокола в сплошных льдах с малой скоростью, учитывающий главные размерения судна, форму корпуса, а также физико-механические свойства льда.

В.А. Лихоманов и Д.Е. Хейсин в своей статье [28] описывают вероятностный подход к проблеме определения плотности распределения вероятности попадания ударов льда в различные участки борта.