Investigation of iceberg towing processes based on finite-dimensional models of continuous media

Abstract

В работе рассмотрена проблема управления ледовой обстановкой при освоении участков на морской шельфе. Отмечено, что наиболее эффективным способом управления движения айсбергов и их осколков является использование буксировочных систем. В зависимости от размера айсберга в качестве буксировочной системы может использоваться либо одиночный канат, либо ледовая сетка. Описана технология осуществления буксировки. Рассмотрено два варианта математической формулировки задачи буксировки. Инженерный подход основан на решении системы нелинейных дифференциальных уравнений динамики с известными начальными условиями. Наиболее точным является аппарат механики сплошных сред, который опирается на фундаментальные законы сохранения. Он позволяет построить связанную нелинейную систему дифференциальных уравнений с минимальным количеством допущений. Использование данного подхода возможно при численном моделировании процесса буксировки. В работе создана конечно-элементная модель взаимодействия айсберга с буксировочной системой. Разработан упрощенный алгоритм учета жидкости. Получены кинематические и динамические характеристики процесса буксировки. Определен коэффициент динамичности усилий. The paper deals with the problem of ice management during the development of the sea shelf. It is noted that the most effective way to control the movement of icebergs and their fragments is to use towing systems. Depending on the size of the iceberg, either a single rope or an ice net can be used as a towing system. The technology of towing is described. Various of the mathematical formulation of the towing problem are considered. The engineering approach is based on solving a system of nonlinear differential equations of dynamics with initial conditions. More accurate approach is the computational continuum mechanics, which is based on fundamental conservation laws. It allows to build a nonlinear system of differential equations with a minimum of assumptions. This approach can be used for numerical modeling of the towing process. In the paper, a finite element model of the interaction of an iceberg with a towing system is created. To account liquid the simplified algorithm is prescribed. The kinematic and dynamic characteristics of the towing process are obtained. The dynamic factor of axial force is determined.