Модели для прогнозирования параметров рейсов судов в Арктике: существующие подходы и возможные пути развития

O.V Tarovik

doi:10.25283/2223-4594-2021-3-422-435

Abstract

Any information support system for Arctic shipping requires a ship transit model as one of the key elements that allows for strategic analysis, operational planning of vessel voyages, and ice routing of a ship. At the same time, there is no single recognized approach to develop such a model, due to the complexity of ice cover in terms of its impact on shipping. In this article, we have identified and analyzed three principal approaches to predict the parameters of vessel voyages in the Arctic. They are (1) semi-empirical models to estimate the vessel resistance in ice and then calculate propulsion performance, (2) numerical methods to model ship-ice interaction and calculate ice resistance, (3) statistical models to assess the ship speed based on regression equations or neural networks. Analysis of the strengths and weaknesses of each approach allowed us to propose a concept to develop the ship transit model for practical application.

Highlights

МОДЕЛИ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ РЕЙСОВ СУДОВ В АРКТИКЕ: СУЩЕСТВУЮЩИЕ ПОДХОДЫ И ВОЗМОЖНЫЕ ПУТИ РАЗВИТИЯ
Вместе с тем в настоящее время не существует единого подхода к созданию моделей движения судов во льдах, что обусловлено исключительной сложностью ледяного покрова с точки зрения его влияния на судоходство
Вместе с тем принципиальным достоинством статистического подхода является возможность неявного учета всего комплекса факторов, влияющих на параметры движения судов во льдах, вплоть до чисто субъективных аспектов, таких, например, как стиль управления судном конкретным капитаном

Summary

Кораблестроение для Арктики

МОДЕЛИ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ РЕЙСОВ СУДОВ В АРКТИКЕ: СУЩЕСТВУЮЩИЕ ПОДХОДЫ И ВОЗМОЖНЫЕ ПУТИ РАЗВИТИЯ. Рассмотрены полуэмпирические модели расчета ледового сопротивления, численные методы моделирования взаимодействия судов со льдом, а также статистические модели, базирующиеся на регрессионных соотношениях или методах искусственного интеллекта. Вместе с тем в настоящее время не существует единого подхода к созданию моделей движения судов во льдах, что обусловлено исключительной сложностью ледяного покрова с точки зрения его влияния на судоходство. Приведем в качестве примера общую формулу для оценки сопротивления судна Ri в сплошном ровном льду толщиной hi при скорости хода υ согласно методике Линдквиста:. Во-первых, используемые данные о геометрии ле- особенности формы корпуса судна, а также особендового поля Даже для сооружений относительно простой конусообразной формы различные численные методы при различной геометрии сеточной области приводят к результатам, различающимся как по качественной картине изменения нагрузки во времени, так и по количественным показателям [17].

Зоны контакта

Cv v rel n

Расчетная модель Натурные данные

Толщина льда г

Толщина льда