Файл: Смирнов, В. И. Ледовые условия плавания судов в водах Канадско-Аляскинской Арктики.pdf

Г Л А В А III

Л ЕД О В О -Н А В И ГА Ц И О Н Н А Я ХАРАКТЕРИ СТИ КА СЕВ ЕР О -ЗА П А Д Н О ГО М О РСК О ГО ПУТИ

В настоящее время на основании данных о ледовых условиях можно рассчитать сроки начала и окончания ледовых плаваний судов, затраты судового времени на переходы по участкам Севе­ ро-Западного морского пути, средние эксплуатационные чистые ледовые скорости и другие навигационные характеристики. Такие возможности не исключались и ранее, но для большинства харак­ теристик носили качественный характер. И только в последнее де­ сятилетие появилось несколько способов расчета, дающих возмож­ ность определить не только сроки начала и окончания движения судов, но и их средние скорости. Перспективным в этом отноше­ нии оказался способ, предложенный и внедряемый в Арктическом и антарктическом институте П . А. Гордиенко, А. Я. Бузуевым, В. Ф. Дубовцевым, В. И. Смирновым, Г. Н. Сергеевым, Н . А. Чур­ киной, А. А. Романовым и др. [13]. Его суть заключается в выяв­ лении степени влияния основных параметров состояния льда на скорость движения современных ледоколов и судов ледового класса. Полученные зависимости позволят по фактическим или прогнозируемым ледовым условиям рассчитать скорости движе­ ния судов и затраты времени на переходы, определить сроки на­ чала и окончания плаваний по различным вариантам маршрутов и выявить наиболее оптимальный путь движения.

Объективные данные о средних многолетних и экстремальных сроках начала и окончания ледовой навигации, затратах времени движения судов во льдах и средних эксплуатационных чистых ле­ довых скоростях судов будут способствовать планированию, выяв­ лению мест и периодов возможных ледовых затруднений. Это поз­ волит путем сопоставлений произвести типизацию ледовых условий на трассах. Кроме того, появится возможность установить реаль­ ные сочетания основных параметров ледяного покрова на участ­ ках трасс, наиболее лимитирующих продвижение судов, выявить их повторяемость и изменчивость во времени и пространстве.

Эти данные имеют научно-оперативное значение. В первую оче­ редь они могут быть использованы при разработке методов прог-

106

позирования сроков ледовых плаваний судов или так называемых навигационных рекомендаций. Ценность таких характеристик за­ ключается в том, что они имеют численное значение, в связи с чем все расчетные операции могут быть осуществлены на ЭВМ .

Методические принципы обработки материалов

Одна из основных навигационных характеристик той или иной трассы — это сроки начала и окончания плаваний судов. Еще недавно критерии установления сроков начала и окончания про­ водки судов ледоколами весной предусматривали определенную протяженность дрейфующего льда принятой сплоченности (в за­ висимости от возраста и разрушенности), а осенью — определен­ ную толщину молодого льда сплоченностью 9— 10 баллов в зави­ симости от количества остаточного льда, спаянного молодым. При введении этих критериев еще использовались ледоколы типов «Си­ бирь» и «Капитан Белоусов», близкие по мощности. В американ­ ской практике начало ледокольной проводки судов приурочива­ ется к дате достижения льдом сплоченности более 1 балла, а окон­ чание— к дате достижения сплоченности 8 баллов. Дата достижения льдом сплоченности 1 балл и менее принимается как срок начала безледоколы-юго плавания судов [120] К

Такие критерии для современных мощных ледоколов, способ­ ных не только самостоятельно продвигаться в сплошном льду (припай, лед сплоченностью 10 баллов в виде больших полей, от­ дельные очень крупные поля), но и заниматься проводкой судов, явно непригодны. По-видимому, более приемлемой в качестве кри­ терия сроков начала и окончания навигации может быть опти­ мальная эксплуатационная чистая ледовая скорость одиночного

движения судна на данном участке трассы, при расчете которой исключаются затраты судового времени из-за негидрометеорологи­ ческих и ледовых причин.

Расчет возможных скоростей движения судов на основании све­ дений о состоянии льда можно осуществить несколькими путями. И . С. Песчанский [30] ввел понятие потенциальной сопротивляемо­ сти ледяного покрова, представляющей собой произведение сред­ невзвешенных значений толщины льда (см) на предел его проч­ ности при изгибе (кг/см2). При определенных критических значе­ ниях потенциальной сопротивляемости, характеризующей качество льда по всей его толщине, принималось, что ледокол данного типа может осуществлять непрерывное движение в данных сплошных льдах. В последующем были даны рекомендации для расчета по­ тенциальной сопротивляемости по наблюдениям за ледяным по-

1 По-видимому, это объясняется тем, что ледовые плавания в водах зару­ бежной Арктики осуществляют преимущественно суда, не имеющие ледовых под­ креплений [47].

107

кровом с борта самолета или с судна [45]. Но такой способ рас­ чета сроков начала и окончания навигации не нашел широкого применения из-за трудности определений средневзвешенных зна­ чений предела прочности при изгибе и других причин.

Длительное время применялся метод, основанный на результа­ тах модельных испытаний. Ю . А. Шиманским, В. И . Каштеляном и А. Я. Рывлиным [17] были получены полуэмпирические зависи­ мости ледового сопротивления сплошного и битого льда движе­ нию ледокола. Преобразование этих зависимостей В. И . Смирно­

собы расчета сроков начала и окончания навигации. Но их ис­ пользование связано с большими трудностями при определении таких параметров, как предел прочности льда при изгибе и раз­ мер льдин. Кроме того, встречались серьезные затруднения из-за отсутствия универсальной зависимости.

Наиболее действенным является метод, основанный на зависи­ мостях скорости движения ледокола от состояния льда. При этом учитываются такие его характеристики как сплоченность, тол­ щина, мощность, торосистость, разрушенность, степень сжатия, а также число судов в караване. Данный метод и принят нами, поскольку перечисленные характеристики льда отражают особен­ ности его физического состояния, определяющего сопротивление ледяного покрова движению судна.

Важной составной частью этого метода является понятие о ле­ довых скоростях движения судов. П. А. Гордиенко, Г. Н . Сергеев и А. Я- Бузуев [13] выделяют четыре основных вида ледовых ско­ ростей: 1) мгновенную, которую имеет судно в однородных льдах на отрезке пути, соизмеримом с длиной его корпуса; 2) техниче­ скую чистую — максимально возможную, обеспечивающую безопас­ ность судна при движении в однородном ледяном покрове протя­ женностью более 1 мили; 3) эксплуатационную чистую; 4) эксплу­ атационную валовую — среднюю скорость на тарифном участке с учетом всех затрат времени.

Чаще всего в дальнейшем придется оперировать технической и эксплуатационной чистыми ледовыми скоростями. Техническая ле­ довая скорость закладывается в зависимость скорости движения судна от характеристик ледяного покрова, с помощью которой рассчитываются общие затраты времени его движения на данном участке трассы. Полученная величина может служить показателем трудности ледового плавания. Но более универсальной характери­ стикой является эксплуатационная чистая ледовая скорость.

Можно было бы воспользоваться единым показателем условий плавания во льдах, который представляет собой отношение сум­ марных затрат времени при ледовом плавании и при плавании только по чистой воде на данном участке трассы. Этот единый по­ казатель введен П . А. Гордиенко и др. [13] и назван коэффициен­ том трудности ледового плавания КтДля каждого типа ледоко­ лов и судов ледового плавания характерны свои значения КтВе-

108

личины Кт, полученные для одного типа ледоколов, можно использовать в качестве объективного показателя трудности ледо? вого плавания на данном участке трассы или на участках трассы, сопоставимых с ним по протяженности. Этот критерий, так же как и введенные ледовые скорости движения судов, надо полагать, бу­ дут использованы при решении широкого круга задач, связанных

ссудоходством во льдах.

Внастоящей работе для ледово-навигационной характеристики Северо-Западного морского пути мы ограничились использова­

нием только двух видов ледовых скоростей: технической и эксплу­ атационной чистой. При этом были использованы основные зави­ симости, полученные в результате статистической обработки массовых наблюдений за скоростью движения судов, толщиной, сплоченностью, торосистостью, разрушенностью и возрастом льда, формами и размерами льдин, которые, как установлено, наиболее существенно влияют на скорость движения судов. Методической основой обработки наблюдений за скоростью движения судов и характеристик льда был отбор таких данных, в которых постоян­ ному значению какого-либо одного или двух параметров соответст­ вовали различные последовательно изменяющиеся значения дру­ гих параметров. Полученные зависимости, по данным П. А. Горди­ енко и др. [13], приведены в табл. 38.

Таблица 38

Зависимости технической ледовой скорости движения судов от изменения параметров льда

Полученные зависимости технических ледовых скоростей дви­ жения ледоколов при проводке судов в сплошных и дрейфующих

109

льдах от их параметров, по данным В. И . Каштеляна и А. Я. Рывлина [17, 18], приведены на рис. 25.

Зависимость для ледоколов типа «Уинд» получена по результа­ там их эксплуатации на трассах Северного морского пути в 1943—

Единичные сведения, обобщенные

Рис. 26. Зависимость технической скорости движения ледоколов типа «Уинд» (в узлах) от сплоченности однолетнего {1) и двухлетнего (2) льда при тороснстостн 3 балла (3)

в период таяния.

в первой главе, позволили сопоставить фактические и расчетные значения толщины льда и установить возможность определения

ПО