Efficiency Estimation of Variable Pitch Propeller on Steering Thruster*

ÂÂÅÄÅÍÈÅÒùàòåëüíîå èçó÷åíèå ïðîöåññîâïåðåôîðìèðîâàíèÿ ðåëüåôà äíà ïîäâîçäåéñòâèåì âîëíåíèÿ, òå÷åíèé èëåäÿíîãî ïîêðîâà â ðàéîíàõ âûñîêîéëèòîäèíàìè÷åñêîé àêòèâíîñòè íåîáõîäèìîäëÿ îïòèìèçàöèè ïðîåêòíûõðåøåíèé ñèñòåì òðàíñïîðòèðîâêè óãëåâîäîðîäîâè îáåñïå÷åíèÿ òðåáóåìîãîóðîâíÿ áåçîïàñíîñòè èõ ýêñïëóàòàöèè.Öåëü íàñòîÿùåãî èññëåäîâàíèÿ– ïîñòðîèòü äèíàìè÷åñêóþ ìîäåëüôîðìèðîâàíèÿ ðåëüåôà äíà è îöåíèòüïðîñòðàíñòâåííî-âðåìåííîé õàðàêòåðåãî èçìåíåíèÿ â ñåâåðíîé ÷àñòè Âûáîðãñêîãîçàëèâà (áóõòà Ïîðòîâàÿ) èþãî-çàïàäíîé àêâàòîðèè Áàëòèéñêîãîìîðÿ (áóõòà Ãðàéôñâàëüäåð-Áîääåí).Äî íàñòîÿùåãî âðåìåíè è â Ðîññèè,è çà ðóáåæîì ìîäåëè ðàçâèòèÿãèäðîìåòåîðîëîãè÷åñêèõ è ëèòîäèíàìè÷åñêèõïðîöåññîâ äëÿ óêàçàííûõ ðàéîíîâÁàëòèéñêîãî ìîðÿ íå ðàçðàáàòûâàëèñü.Ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå ïîîòäåëüíûì ñîñòàâëÿþùèì ëèòîäèíàìè÷åñêèõïðîöåññîâ (ýêçàðàöèÿ ìîðñêîãîäíà ëåäîâûìè îáðàçîâàíèÿìè,ïðèäîííûå âîëíîâûå òå÷åíèÿ, äàííûåïî ñåäèìåíòàöèè) îòñóòñòâóþò.Äëÿ äîñòèæåíèÿ öåëè íàñòîÿùåãîèññëåäîâàíèÿ íàìè èñïîëüçîâàíà äîñòóïíàÿàðõèâíàÿ èíôîðìàöèÿ, âêëþ-÷àÿ ìàòåðèàëû èçûñêàíèé ïðîøëûõëåò, à òàêæå âûïîëíåíî ÷èñëåííîå ìîäåëèðîâàíèåñ èñïîëüçîâàíèåì êîìïëåêñàìàòåìàòè÷åñêèõ ìîäåëåé, âêëþ-÷àþùåãî:• ìîäåëü ïðèâîäíîãî ñëîÿ àòìîñôåðûäëÿ ðàñ÷åòà ïàðàìåòðîâ àòìîñôåðíîãîïîãðàíè÷íîãî ñëîÿ ïî èñõîäíûì ñèíîïòè-÷åñêèì äàííûì;• ìîäåëü öèðêóëÿöèè âîäíûõ ìàññ, îïèñûâàþùóþ âåòðîâîéäðåéô è ñãîííî-íàãîííûå ýôôåêòû;• ìîäåëü âåòðîâîãî âîëíåíèÿ äëÿ ðàñ÷åòà ýëåìåíòîâ âåòðîâîãîâîëíåíèÿ è âîëíîâûõ äâèæåíèé ïî âñåé ãëóáèíåâîäíîãî ñëîÿ;• ìîäåëü ïåðåôîðìèðîâàíèÿ äíà â ðåçóëüòàòå âîçäåéñòâèÿëåäîâûõ îáðàçîâàíèé;• ìîäåëü òðàíñïîðòà íàíîñîâ, èñïîëüçóþùåé ðåçóëüòàòûðàñ÷åòîâ ïî óêàçàííûì âûøå ìîäåëÿì â êà÷åñòâåèñõîäíûõ äàííûõ.ÌÀÒÅÌÀÒÈ×ÅÑÊÎÅ ÌÎÄÅËÈÐÎÂÀÍÈÅ È ÐÀÑ×ÅÒÂÅÒÐÀ È ÂÅÒÐÎÂÎÃÎ ÂÎËÍÅÍÈß íàñòîÿùåå âðåìÿ ÷èñëåííîå ìîäåëèðîâàíèå âåòðîâîãîâîëíåíèÿ îñíîâàíî íà óðàâíåíèè ýâîëþöèè ñïåêòðàëüíîéïëîòíîñòè âîëíîâîãî äåéñòâèÿ N(k,β,ϕ,ϑ), êîòîðîåìîæíî çàïèñàòü â âèäå∂N∂t∂N∂N∂N∂N∂N+ ϕ + ϑ + k + β + ω = G,∂ϕ ∂ϑ ∂k∂β ∂ω(1)ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈÅÇÀÊÎÍÎÌÅÐÍÎÑÒÅÉÏÅÐÅÔÎÐÌÈÐÎÂÀÍÈßÐÅËÜÔÀ ÄÍÀÏÎÄ ÂÎÇÄÅÉÑÒÂÈÅÌÂÎËÍÅÍÈß, ÒÅ×ÅÍÈÉÈ ËÅÄßÍÎÃÎ ÏÎÊÐÎÂÀ ÍÅÊÎÒîÐÛÕÏÐÈÁÐÅÆÍÛÕ ÐÀÉÎÍÀÕÁÀËÒÈÉÑÊÎÃÎ ÌÎÐßÑ.Ï. Àëåêñååâ, ä-ð òåõí. íàóê, ïðîô.,Ñ.Ì. Àíöûôåðîâ, ä-ð ôèç.-ìàòåì. íàóê, ïðîô.,È.Í. Äàâèäàí, ä-ð ãåîãð. íàóê, ïðîô.,À.Í. Äîáðîòâîðñêèé, ä-ð òåõí. íàóê, ïðîô.,Â.Â. Äðàáêèí, êàíä. òåõí. íàóê,Ñ.À. Äðóæåâñêèé, È.Ã. Êàíòàðæè, ä-ð ôèç.-ìàòåì. íàóê, ïðîô.,È.Â. Ëàâðåíîâ, ä-ð ôèç.-ìàòåì. íàóê,È.Î. Ëåîíòüåâ, ä-ð ôèç.-ìàòåì. íàóê,È.À. Íååëîâ, êàíä. ôèç.-ìàòåì. íàóê, À.Ì. Ñåðåáðÿêîâãäå N ÿâëÿåòñÿ ôóíêöèåé îò øèðîòû ϕ, äîëãîòû ϑ, âîëíîâîãî÷èñëà k è óãëà β ìåæäó íàïðàâëåíèåì âîëíîâîãîâåêòîðà è ïàðàëëåëüþ (íàïðàâëåíèåì íà âîñòîê), à òàêæå÷àñòîòû ω è âðåìåíè t; G – ôóíêöèÿ èñòî÷íèêà îïðåäåëÿåòñÿôèçè÷åñêèìè ìåõàíèçìàìè, ôîðìèðóþùèìèñïåêòð âîëíåíèÿ. Îíà çàïèñûâàåòñÿ â âèäå ðÿäà êîìïîíåíò,èç êîòîðûõ â îñíîâíîì èñïîëüçóþòñÿ ñëåäóþùèå:G = G in+G nl+G ds_1+G ds_2, ãäå G in– ïîñòóïëåíèå ýíåðãèèîò âåòðà ê âîëíàì; G ds_1– äèññèïàöèÿ âîëíîâîéýíåðãèè, ñâÿçàííàÿ ñ îáðóøåíèåì ãðåáíåé âîëí; G ds_2– äèññèïàöèÿ çà ñ÷åò äîííîãî òðåíèÿ; G nl– íåëèíåéíîåâçàèìîäåéñòâèå â ñïåêòðå âåòðîâîãî âîëíåíèÿ.Íàèáîëåå èçâåñòíàÿ çàïàäíàÿ ìîäåëü WAM, îñíîâàííàÿíà ðåøåíèè óðàâíåíèÿ (1), áûëà ðàçðàáîòàíà ìåæäóíàðîäíîéãðóïïîé ó÷åíûõ WAMDI (Wave ModelingGroup), èñõîäÿ èç ñëåäóþùèõ ïðèíöèïîâ.Âî-ïåðâûõ, ñ÷èòàëîñü íåîáõîäèìûì èñïîëüçîâàòüíàèáîëåå òî÷íóþ àïïðîêñèìàöèþ èíòåãðàëà ñòîëêíîâåíèé,êîòîðàÿ ñîõðàíÿåò òó æå êóáè÷åñêóþ ñòðóêòóðó îïåðàòîðà,÷òî è îðèãèíàëüíîå âûðàæåíèå. Ñîîòâåòñòâóþùàÿàïïðîêñèìàöèÿ ïîëó÷èëà íàçâàíèå «äèñêðåòíîãîïðèáëèæåíèÿ».  ñëó÷àå ðàçâèòèÿ âîëí â ìåëêîâîäíûõàêâàòîðèÿõ ôóíêöèÿ ñëàáîíåëèíåéíîãî ïåðåíîñà ýíåðãèèó÷èòûâàåò ñîîòâåòñòâóþùóþ ïîïðàâêó, îïèñûâàþùóþèçìåíåíèå ñëàáîíåëèíåéíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ âîëíâ áàññåéíå êîíå÷íîé ãëóáèíû.Âî-âòîðûõ, ôóíêöèÿ èñòî÷íèêà áûëà äîïîëíåíà áîëååòî÷íûì ìåõàíèçìîì äèññèïàöèè, ôèçè÷åñêîå îáîñíîâàíèåêîòîðîãî îñòàåòñÿ îòêðûòûì. Ôóíêöèÿ äèññèïàöèèáûëà ïîëó÷åíà íà îñíîâå âûïîëíåíèÿ ñåðèè÷èñëåííûõ ðàñ÷åòîâ óðàâíåíèÿ áàëàíñà ýíåðãèè ñ òî÷íûìâû÷èñëåíèåì èíòåãðàëà ñòîëêíîâåíèé. Ýòî äàåò âîçìîæíîñòüèñïîëüçîâàòü ìîäåëü êàê ãëîáàëüíóþ.  ìîäåëèó÷èòûâàþòñÿ ðåôðàêöèÿ è äîííîå òðåíèå. Ñàìà æåìîäåëü êëàññèôèöèðóåòñÿ êàê ìîäåëü âåòðîâîãî âîëíåíèÿòðåòüåãî, à çàòåì è ÷åòâåðòîãî ïîêîëåíèÿ, ïîñêîëüêó110 Ìîðñêîé âåñòíèê ¹ 3(15), 2005