Методы и инструменты определения механизма дрейфа льда в Арктике с помощью буев, установленных на лед

В архиве!
Наименование задачи:
Методы и инструменты определения механизма дрейфа льда в Арктике с помощью буев, установленных на лед
Организация-заказчик:
Требуемый уровень технологической готовности:
От TRL 8. Полнофункциональный образец (мелкосерийное производство)
До TRL 9. Серийное производство
Области применения:
Транспорт, хранение, логистика и переработка
Описание технологического запроса:
Одним из важнейших факторов при анализе ледовой обстановки в северных морских акваториях является информация о направлении и скорости дрейфа льда.

Современный уровень развития технологий позволяет решать задачу постоянного дистанционного мониторинга дрейфа ледяных образований в пределах обширных морских акваторий двумя способами:
1. Мониторинг дрейфа льда на базе спутниковой оптической или радиолокационной съемки
Основные преимущества:
- широкий охват морских акваторий при каждой съемке;
- возможность периодического получения исходных данных;
- возможность оперативной автоматизированной обработки однородных спутниковых изображений.
Основные недостатки:
- невозможно обеспечить регулярную оптическую съемку из-за частого наличия облачности в северных регионах, а также из-за плохой освещенности в зимние периоды;
- радиолокационная съемка акваторий может быть обеспечена не чаще, чем дважды в сутки;
- интенсивность покрытия акваторий спутниковыми изображениями зависит от орбитальных параметров используемых комических аппаратов;
- в период интенсивного таяния льда резкие изменения структуры ледяных образований не позволяют определить опорные точки и рассчитать направление и скорость дрейфа;
- велика задержка в получении спутниковых изображений, которая может превышать период в несколько часов;
- высокая стоимость данных, получаемых с большинства оптических и радиолокационных спутниковых систем;
- практически полная зависимость от иностранных поставщиков спутниковых изображений, большинство из который в настоящий момент отказывается предоставлять данные российским организациям.
2. Мониторинг дрейфа льда с использованием автономных спутниковых радиомаяков
Основные преимущества:
- возможность организации продолжительного мониторинга дрейфа ледяных образований;
- возможность получения данных о дрейфе с любой интенсивностью;
- возможность получения данных в режиме, близком к реальному времени;
- возможность выбора общего количества используемых радиомаяков, схемы их начального размещения в акватории, а также конкретных ледяных образований, на которые должны быть установлены радиомаяки;
- возможность дистанционной установки радиомаяков с помощью беспилотных летательных аппаратов.
Основные недостатки:
- необходимо выполнение работ по расстановке радиомаяков на ледяных образованиях;
- удаленный пользователь получает информацию лишь о дрейфе отдельных ледяных образований; для общей оценки динамики ледовой обстановки в акватории требуется расстановка значительного количества радиомаяков;
- часто передача данных с ледовых радиомаяков выполняется через иностранные спутниковые системы; на данный момент такой способ передачи данных остается доступным для российских организаций, но следует принимать во внимание этот фактор риска.

Таким образом, идеальным вариантом для интенсивного мониторинга дрейфа морского льда является комбинация данных дистанционного зондирования Земли и результатов фукционирования автономных радиомаяков. Однако в настоящее время наиболее доступными представляются инструментальные методы решения этой задачи.

В 2021 году в морях восточной части Северного ледовитого океана силами ПАО «Совкомфлот» для определения скорости и направления генерального дрейфа ледяного покрова на ледяные поля были выставлены 5 радиомаяков, передававших собственные координаты в режиме, близком к реальному времени. Среднесуточное количество принятых от одного радиомаяка сообщений составило от 88 до 470, а среднее количество позиций одного радиомаяка в сутки — от 52 до 189. Продолжительность функционирования радиомаяков составляла до 105 суток. По данным телеметрии среднее расстояние дрейфа ледяного покрова в наблюдаемый период составляло 10-15 морских миль в сутки с характерными увеличениями скорости дрейфа, зафиксированными всеми радиомаяками.

Необходимо разработать и реализовать Программу долговременного интенсивного мониторинга фактического дрейфа морского льда с помощью специализированных автономных радиомаяков. Программа должна включать следующие мероприятия:
- анализ изменчивости ледовых условий в Карском море, определение текущей обстановки и прогноз развития ледовых условий на основе спутниковых изображений;
- определение оптимальных районов размещения радиомаяков и разработка схемы их расстановки;
- обоснование минимально необходимого количества радиомаяков;
- расстановка радиомаяков в исследуемой акватории;
- организация постоянного мониторинга ледовой обстановки на базе данных, поступающих с радиомаяков.
Применяемое в рамках решения технологической задачи оборудование должно обеспечивать параметры не ниже достигнутых в рамках пилотного проекта 2021 года. Кроме того, радиомаяки должны соответствовать следующим характеристикам:
- возможность установки с БПЛА на ледяные образования любого типа;
- возможность фиксации на ледяном образовании со сложной поверхностью (айсберг, стамуха);
- масса: не более 1000 г;
- средняя точность определения собственного местоположения: не хуже 50 м;
- интенсивность получения удаленным пользователем координат ледяного образования: не менее 70 позиций в сутки;
- продолжительность автономного функционирования: не менее 10 месяцев
- положительная плавучесть;
- полная герметичность;
- температура хранения: -40 – +40°C;
- температура эксплуатации: -40 – +20°C.

Применяемое оборудование должно соответствовать требованиям к пожаро- и взрывобезопасности, принятым на судах, перевозящих нефть, нефтепродукты и сжиженный газ.
Контактная информация