Математическая модель движения судна при предусмотренной посадке на мель

Темой исследования является анализ проблемы транспортного обслуживания пунктов с необорудованным берегом, расположенных в большинстве на побережье арктических морей и Дальнего Востока, которая является актуальной на протяжении нескольких десятилетий. Отмечается, что в отличие от обычной практики грузовых операций у причалов и на рейде в условиях необорудованного берега погрузка / выгрузка зачастую осуществляется в условиях касания судном грунта, при этом имеет место повреждение корпуса судна, а иногда в аварийной ситуации для спасения экипажа и судна необходима принудительная посадка судна на мель. Отмечается, что вследствие этого необходимо наличие системы предварительной оценки контактных условий при частичной посадке судна на грунт. В статье представлена математическая модель для жесткого корпуса судна, садящегося на мель, при этом проникновение в грунт малό по сравнению с возвышением носовой части (судно рассматривается как упругий брус). Показано, что первый контакт между носовой частью судна и грунтом приводит к высокому пику нагрузок, затем судно продолжает частичное скольжение вверх по уклону. При этом силы инерции в качестве аппроксимации рассматриваются как малые по сравнению с силами реакции грунта и гидростатическими силами. Помимо силовых воздействий учтены динамические характеристики конструкции прогибающегося корпуса. Полученное решение системы нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнений, описывающих движение судна при посадке на мель, включает продольную, вертикальную и наклонную составляющие. Предложенное решение позволит рассчитать контактные усилия, возникающие в момент соприкосновения корпуса с грунтом, с учетом ударной нагрузки и особенностей конструкции судна.

1. Азовцев А. И. Развитие судов для условий грузовых операций на необорудованных берегах арктических и субарктических морей / А. И. Азовцев, В. А. Кулеш, А. С. Огай, В. А. Петров // Полярная механика. — 2016. — № 3. — С. 450–460.

2. Осипов В. И. Сравнение численных результатов метода расчета процесса продольного спуска судна на воду и метода посадки судна на мель / В. И. Осипов // Морские интеллектуальные технологии. — 2023. — № 1–1 (59). — С. 51–58. DOI: 10.37220/MIT.2023.59.1.004.

3. Петров В. А. Исследование технологических и правовых условий обеспечения безопасности грузовых операций для судов, эксплуатация которых предусматривает посадку на грунт / В. А. Петров, А. С. Огай. — М.: Русайнс, 2018. — 326 с.

4. Кулеш В. А. Актуальность и безопасность грузовых операций при посадке судов на грунт / В. А. Кулеш, В. А. Петров // Морские интеллектуальные технологии. — 2015. — № 3–1 (29). — С. 75–80.

5. Азовцев A. И. Предложения по развитию требований к судам, эксплуатация которых предусматривает посадку на грунт / A. И. Азовцев, B. И. Евенко, В. А. Кулеш, М. А. Кутейников // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. — 2016. — № 42–43. — С. 47–58.

6. Осипов В. И. Аналитическое сравнение продольного спуска судна на воду с посадкой на мель / В. И. Осипов // Морские интеллектуальные технологии. — 2021. — №3–1 (53). — С. 41–46. DOI: 10.37220/MIT.2021.53.3.005.

7. Герман А. П. Разработка схем усиления судна для взаимодействия с грунтом / А. П. Герман, В. А. Кулеш, Фам Чунг Хиеп // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2020. — Т. 12. — № 5. — С. 915–925. DOI: 10.21821/2309-5180-2020-12-5-915-925.

8. Кулеш В. А. Проект локальной внешней конструктивной защиты днища судна от грунта / В. А. Кулеш, М. А. Кутейников, О. Э. Суров, Ч. Х. Фам // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. — 2023. — № 72–73. — С. 39–47.

9. Короткин А. И. Присоединенные массы судна: справ. / А. И. Короткин. — Л.: Судостроение, 1986. — 312 с.

10. Кулеш В. А. Нагрузки взаимодействия при ударах корпуса судна о грунт / В. А. Кулеш // Морские интеллектуальные технологии. — 2016. — № 3–1 (33). — C. 71–76.

11. Кулеш В. А. Методика расчета параметров взаимодействия судов с грунтом / В. А. Кулеш, Ч. Х. Фам // Вестник Инженерной школы Дальневосточного федерального университета. — 2021. — № 3 (48). — С. 39– 48. DOI: 10.24866/2227-6858/2021-3-5.

12. Елисеева О. П. Особенности применения модели С. П. Тимошенко в задаче определения прогибов балок при совместном учете изгиба и сдвига / О. П. Елисеева, К. В. Шадт, Н. С. Тимофеева, Е. Кононова, Р. А. Сабиров // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. — 2011. — Т. 1. — № 7. — С. 91–93.

13. Тимошенко С. П. Статические и динамические проблемы теории упругости / С. П. Тимошенко. — Киев: Наукова Думка, 1975. — 563 с.

14. Корн Г. А. Справочник по математике для научных работников и инженеров / Г. А. Корн, Т. М. Корн. — СПб.: Лань, 2003. — 831 c.