Методика проектирования конструктивных систем арктических ветроэнергетических установок тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Ригель Иван Владимирович

• Ригель Иван Владимирович
• кандидат наук
• 2026

Оглавление диссертации кандидат наук Ригель Иван Владимирович

Введение

Глава 1. Анализ современного состояния области исследования

1.1 Компоновочные решения несущих конструктивных систем арктических ветроэнергетических установок

1.2 Исследования в области строительства и эксплуатации ветроэнергетических установок в холодном климате

1.3 Нормативное обеспечение расчетов несущих конструкций арктических ветроэнергетических установок

1.4 Вычислительные методы для расчета конструктивных систем ветроэнергетических установок и их элементов

1.5 Выводы и задачи исследования

Глава 2. Методы расчета несущих конструктивных систем арктических ветроэнергетических установок

2.1 Расчетные модели конструктивных систем и элементов арктической ветроэнергетической установки

2.2 Методы моделирования нагрузок и граничных условий в расчетных моделях арктических ветроэнергетических установок

2.2.1 Метод моделирования аэродинамических и инерционных нагрузок от ветроагрегата

2.2.2 Метод моделирования динамической ветровой нагрузки на башню ветроэнергетической установки

2.2.3 Метод моделирования нелинейных граничных условий с учетом реактивных сил многолетнемерзлого основания

2.3 Методика расчетных исследований несущих конструкций арктической ветроэнергетической установки на основе вычислительных методов

2.4 Выводы по главе

Глава 3. Валидация методов расчета на основе натурных исследований арктической ветроэнергетической установки

3.1 Описание исследуемой ветроэнергетической установки и площадки размещения

3.2 Методика проведения натурных исследований арктической ветроэнергетической установки

3.2.1 Измерение динамических характеристик сооружения

3.2.2 Измерение температуры основания

3.3 Результаты натурных исследований арктической ветроэнергетической установки

3.3.1 Результаты измерения температуры основания

3.3.2 Результаты мониторинга колебаний ветроэнергетической установки

3.4 Валидация вычислительных методов на основе натурных данных

3.4.1 Разработка расчетной модели исследуемой ветроэнергетической установки

3.4.2 Модальный анализ несущей конструктивной системы ветроэнергетической установки

3.4.3 Аэросервоупругое моделирование и сопоставление с натурными данными

3.5 Выводы по главе

Глава 4. Численные исследования несущей конструктивной системы арктической ветроэнергетической установки

4.1 Анализ климатических нагрузок и воздействий на несущие конструкции ветроэнергетической установки в арктических условиях

4.2 Анализ динамического отклика конструктивной системы арктической ветроэнергетической установки

4.3 Напряженно-деформированное состояние и устойчивость конструктивной системы арктической ветроэнергетической установки

4.4 Выводы по главе

Глава 5. Разработка несущих конструкций арктических ветроэнергетических установок на основе расчетной методики

5.1 Блок-схема процесса разработки проектных решений конструктивных систем арктических ветроэнергетических установок

5.2 Апробация алгоритма определения оптимальных конструктивных параметров на примере башни арктической ветроэнергетической установки мощностью 100 кВт

5.2.1 Выбор основных размеров и конструктивных параметров башни

5.2.2 Конечно-элементное моделирование конструктивной системы

5.2.3 Расчет усталостной прочности башни

5.2.4 Адаптация конструктивной системы к транспортным ограничениям

5.3 Выводы по главе

Заключение

Список сокращений и условных обозначений

Словарь терминов

Список литературы

Приложение А. Справка о внедрении результатов диссертационных исследований

Приложение Б. Чертеж конструктивного решения модульной арктической ВЭУ

Введение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методика проектирования конструктивных систем арктических ветроэнергетических установок»

Актуальность темы исследования

Исследования в области арктического ветроэнергетического строительства соответствуют стратегическим задачам России, направленным на освоение и использование пространства Арктики, развитие инфраструктуры Северного морского пути, что предусмотрено в национальных документах, включая «Стратегию научно-технического развития РФ» [1], «Стратегии развития Арктической зоны Российской Федерации и обеспечения национальной безопасности на период до 2035 года» [2] и «Энергетическую стратегию до 2050 года» [3], где в п. 88 указано на необходимость разработки «оборудования и технологий гибридных автономных энергокомплексов, включая системы управления, а также оборудование ветроэнергетических установок, в том числе арктического исполнения». Развитие ветроэнергетики играет важнейшую роль в реализации международных программ по снижению углеродного следа и смягчению последствий глобального изменения климата. Создание энергосистем на базе ветроэнергетических установок (ВЭУ) в Арктике, обладающей значительным ветроэнергетическим потенциалом, позволяет замещать дорогостоящее привозное дизельное топливо и обеспечивать энергонезависимость удаленных населенных пунктов и промышленных объектов. В то же время эксплуатация ВЭУ в арктическом регионе характеризуется уникальными природно-климатическими условиями: экстремальными скоростями ветра (более 60 м/с), отрицательными температурами (ниже минус 50 °С), повышенной плотностью воздуха (более 30%), высокой вероятностью обледенения элементов сооружения и деградацией многолетнемерзлых грунтов (ММГ) на фоне климатических изменений.

Зарубежные ВЭУ арктического исполнения преимущественно рассчитаны на температуры минус 30-40 °С, что обеспечивается обычным климатическим исполнением с небольшими доработками. При этом арктическая зона России имеет существенно более низкие температуры, в связи с чем применение зарубежных ВЭУ связано с большими рисками. Кроме того, в мировой практике известны случаи чрезмерных резонансных колебаний ВЭУ на мерзлоте, связанных с сезонной и долгосрочной деградацией ММГ. В связи с указанными факторами, проектирование, расчетное обоснование конструктивных элементов и систем и эксплуатация ВЭУ в арктической зоне РФ требуют учета экстремальных северных условий.

В распространенных программных комплексах (ПК) строительного назначения отсутствуют готовые решения для моделирования комплекса воздействий на арктическую ВЭУ, включая ее выраженную аэроупругость в турбулентном ветровом потоке, меняющиеся эксплуатационные режимы, краткосрочную и долгосрочную динамику природно-климатических условий. Научно-технической проблемой является методический разрыв между моделированием

аэродинамики, динамики сооружения и температурно-зависимой реакции основания. Отсутствие обоснованных методик, связывающих вычислительные методы расчета не позволяет оценить и учесть влияние арктических факторов на напряженно-деформированное состояние (НДС) несущих конструкций ВЭУ и риск возникновения резонансных явлений в условиях изменяющейся жесткости основания.

В работе разработана методика цифрового проектирования конструктивных систем арктических ВЭУ на основе синтеза специализированных вычислительных методов, объединяющих динамическое аэросервоупругое моделирование ВЭУ, прогнозирование тепломеханического поведения многолетнемерзлого основания и прочностной расчет несущих конструкций.

Актуальность темы обоснована международными и государственными приоритетами и стратегиями, научно-техническими задачами и потребностями инженерной практики. Исследование направлено на решение комплексной научно-технической задачи, имеющей прикладное значение для обеспечения технологического суверенитета в области арктической ветроэнергетики и создание научно-методического задела для проектирования ВЭУ в условиях меняющегося климата динамично развивающихся северных территорий Арктической зоны Российской Федерации.

Степень разработанности темы исследования

Работы по исследованию, проектированию ВЭУ для Арктики выполнялись В. И. Сидоровым, М. П. Федоровым, П. П. Безруких, С. В. Грибковым, В. В. Елистратовым, М. А. Конищевым, В. Г. Николаевым, В. Я. Шеином, К. Н. Юсуповым, К. К. Ильковским и др.

Методическую основу проектирования несущих конструкций арктических ВЭУ составляют четыре ключевых направления:

1. Расчет нагрузок на конструкции ВЭУ (строительная аэродинамика, теория воздушного винта и теория лопасти, строительная климатология). Этому напрвлению посвящены работы Н. Е. Жуковского, В. И. Сидорова, К. П. Вашкевича, Г. Х. Сабинина, А. М. Белостоцкого, С. И. Дубинского, А. Навье, Д. Стокса, Э. Симиу, А. Бетца, Л. Прандтля, Д. Каймала, Г. Глоерта, Г. Снела, Т. Ванга, К. Андерсона, М. Дрелы, Б. Монтгомери, В. Лехтомаки, С. Рисаннена, С. Ойя и других.

2. Разработка и обоснование несущих конструкций ВЭУ, анализ НДС и динамического отклика сооружения (теория балок, теория пластин и оболочек, статика и динамика сооружений, метод конечных элементов (МКЭ) и другие расчетные методы). Этому направлению посвящены работы С. П. Тимошенко, Г. Кирхгофа, В. В. Лалина, И. А. Константинова, В. В. Елистратова, А. А. Панфилова, Л. С. Сабитова, Л. Эйлера, Д. Бернулли, О. Лява, К. Ланцоша, К. Петерсена, П. Шаумана, М. Сиделя, М. Майнера и других.

3. Исследование реакции многолетнемерзлого основания с учетом его деградации на несущие конструкции ВЭУ (механика мерзлых и талых грунтов, прогнозное теплофизическое моделирование системы «сооружение-основание»). Этому направлению посвящены работы Н. А. Цытовича, С. С. Вялова, В. Д. Карлова, Г. С. Шпиро, Н. И. Фусса, И. И. Сахарова, В. Н. Парамонова, А. Ю. Мирного, Е. Винклера, Х. Мэтлока, Л. Риза, М. Женга, Ж. Янга, С. Краузера, К. Ли, А. Тсегай и других.

4. Комплексный анализ статических и динамических взаимодействий конструктивных элементов ВЭУ (вычислительные методы аэросервоупругого моделирования). Этому направлению посвящены исследования и разработки Д. Джонкмана, М. Спрейга, Д. Мартена, У. Кольера, А. Хансена и других.

Отечественные исследования ВЭУ в арктических условиях посвящены преимущественно ветроэнергетическому районированию и оценке ресурсов ветровой энергии, влиянию арктических факторов на режимы работы ВЭУ (СПбПУ, МФТИ, ДВФУ, МЭИ, МГСУ и др.). Однако комплексные системные работы по проектированию несущих конструктивных систем ВЭУ с учетом влияния арктических факторов и их взаимодействия не выполнялись.

Цель и задачи исследования

Целью работы является разработка методики проектирования несущих конструктивных систем арктических ВЭУ на основе комплекса связанных вычислительных методов, обеспечивающей учет совместного влияния аэродинамических и эксплуатационных нагрузок, обледенения и деградации многолетнемерзлого основания на НДС и динамический отклик конструкций ВЭУ.

Для достижения цели решались следующие задачи:

1. Анализ существующих конструктивных решений ВЭУ арктического исполнения и выявление специфических природно-климатических факторов, воздействующих на несущие конструктивные элементы ВЭУ, оценка применимости существующих методов их расчета, нормативной базы и программных комплексов.

2. Разработка методики расчетных исследований для проектирования несущих конструктивных систем ВЭУ с учетом влияния арктических условий на нагрузки и воздействия, НДС и динамический отклик сооружения на основе комплекса вычислительных методов аэросервоупругого, теплофизического и конечно-элементного моделирования.

3. Валидация и верификация математических моделей и вычислительных методов на основе натурных исследований арктической ВЭУ.

4. Проведение комплекса численных исследований ВЭУ для оценки влияния арктических факторов на НДС и собственные частоты колебаний (СЧК) несущих конструктивных систем и элементов арктических ВЭУ.

5. Разработка алгоритма проектирования элементов несущих систем арктических ВЭУ с оптимальными конструктивными параметрами и его апробация на примере ВЭУ мощностью 100 кВт для условий Ямало-Ненецкого автономного округа (ЯНАО).

Научная новизна работы:

1. Разработана комплексная методика расчетных исследований для проектирования несущих конструктивных систем арктических ВЭУ, интегрирующая методы аэросервоупругого, теплофизического и КЭ моделирования, позволяющая учитывать взаимовлияние аэродинамических и эксплуатационных нагрузок, обледенения лопастей и деградации ММГ.

2. Разработаны методы моделирования динамической ветровой нагрузки и реактивных сил ММГ, действующих на ВЭУ, сформированы расчетные модели конструктивных систем арктических ВЭУ

3. Впервые предложен способ оценки динамического отклика ВЭУ, основанный на анализе изменяющихся во времени СЧК из-за деградации ММГ в условиях климатических изменений, обледенения и снеговой нагрузки, что обеспечивает исключение резонансов в течение жизненного цикла сооружения.

4. Предложен алгоритм проектирования элементов несущих систем арктических ВЭУ с оптимальными конструктивными параметрами на основе разработанной методики.

Теоретическая и практическая значимость работы

Теоретическая значимость заключается в развитии методов расчета конструкций ВЭУ, работающих в арктических условиях при интенсивных внешних динамических нагрузках. Результаты вносят вклад в теорию расчета несущих конструкций арктических ВЭУ за счет разработки метода моделирования нелинейного взаимодействия «свая-мерзлый грунт», связывающего реакцию основания с температурой грунта, интеграции модели реакции ММГ в расчетные модели несущих конструкций ВЭУ, разработки метода обеспечения отсутствия резонансов для ВЭУ с переменными во времени параметрами (масса, жесткость закрепления), вызванными климатическими факторами.

Практическая значимость определяется направленностью исследования на решение прикладных задач проектирования. Результаты могут быть использованы проектными и научными организациями для обоснования конструктивных решений новых арктических ВЭУ, адаптации существующих установок к условиям российской Арктики, повышения надежности и экономической эффективности арктических объектов ветроэнергетики.

Результаты работы внедрены в АО «Росатом Возобновляемая энергия» для проектирования опытных образцов отечественных ВЭУ арктического исполнения, что подтверждается Справкой о внедрении результатов диссертационных исследований.

Методология и методы исследования

Методологической основой является концепция компьютерного инжиниринга, рассматривающая ВЭУ как динамическую систему «ветроагрегат (ВА) - башня - фундамент -основание». Основным методологическим принципом является интеграция расчетных методов из различных областей знаний (аэродинамика, строительная механика, теплофизика, геотехника) в единую расчетную методику для моделирования и проектирования ВЭУ в условиях арктических природно-климатических воздействий.

В ходе исследования применялись взаимодополняющие методы, включая:

• Теоретико-аналитические: импульсно-лопастной метод (ИЛМ) с модификациями для учета обледенения; методы строительной климатологии для определения параметров ветрового потока; методы подсчета циклов и расчета накопленных повреждений (правило Майнера) и др;

• Численные: МКЭ (ANSYS, FEA NX, SCAD Office); методы модального анализа и анализа устойчивости; метод прямого интегрирования уравнений движения; аэросервоупругое моделирование (QBlade); прогнозное теплофизическое моделирование системы «сооружение-основание» (GTS NX);

• Экспериментальные: планирование и проведение натурных исследований ВЭУ (акселерометрия, тензометрия, термометрия); статистическая обработка и спектральный анализ данных мониторинга; верификация и валидация расчетных моделей и результатов путем сопоставления с натурными данными.

Положения, выносимые на защиту

Методика расчетных исследований для проектирования несущих конструкций арктических ВЭУ на деградирующем многолетнемерзлом основании с учетом арктических природно-климатических условий. Методика включает:

1. Методы моделирования динамической ветровой нагрузки на ВА и несущую конструктивную систему арктической ВЭУ, моделирования реактивных сил ММГ, для учета условий закрепления в расчетных моделях ВЭУ

2. Подходы к формированию расчетных моделей конструктивных систем арктических ВЭУ, адаптированных к специализированным пакетам для аэросервоупругого моделирования и прочностным КЭ комплексам.

3. Способ оценки динамического отклика ВЭУ для расчетного обоснования исключения резонансов при сезонной и долгосрочной деградации ММГ, обледенении и снегонакоплении.

4. Алгоритм определения оптимальных конструктивных параметров элементов несущей систем арктической ВЭУ при соблюдении критериев исключения резонансов, прочности и устойчивости сооружения, логистических и технологических требований.

Достоверность и обоснованность результатов исследований обеспечивается использованием признанных научных концепций, включая строительную механику, динамику сооружений, теорию аэроупругости и геотехнику. Расчеты выполнялись с использованием современных вычислительных методов (МКЭ, ИЛМ) в сертифицированных ПК, включая ANSYS, QBlade, SCAD Office, FEA NX, GTS NX с верификацией и валидацией на основе экспериментальных данных из научной литературы и результатов проведенных автором натурных исследований действующей арктической ВЭУ.

Апробация результатов

Результаты исследования представлены и обсуждены на ряде научных конференций и мероприятий: Всероссийская конференция «Неделя науки ИСИ», СПбПУ, Санкт-Петербург, 2022; XV Научно-техническая конференция ВНИИГ «Гидроэнергетика. Гидротехника. Новые разработки и технологии», Санкт-Петербург, 2023; Международный строительный форум «Арктика», Тюмень, 2023; Всероссийская конференция «Неделя науки ИСИ», СПбПУ, Санкт-Петербург, 2023; Всероссийская конференция «Неделя науки ИСИ», СПбПУ, Санкт-Петербург, 2024; Международная научная конференция «Civil, industrial and urban construction 2024», СПбПУ, Санкт-Петербург, 2024; XVI Научно-техническая конференция ВНИИГ «Гидроэнергетика. Гидротехника. Новые разработки и технологии», Санкт-Петербург, 2024; XVII Научно-техническая конференция ВНИИГ «Гидроэнергетика. Гидротехника. Новые разработки и технологии», Санкт-Петербург, 2025; XXII Международная Научно-практическая конференция «Возобновляемая и малая энергетика - 2025. Энергосбережение. Автономные системы энергоснабжения стационарных и подвижных объектов», Москва, 2025.

Результаты исследования были представлены на XIV и XV Конкурсах проектов «Энергия развития» ПАО «РусГидро» в 2023, 2024 гг., по результатам которых автор награжден дипломами лауреата и победителя.

Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ) в рамках проекта «Аэросервотермоупругое моделирование арктических ветроэнергетических установок, расположенных на деградирующих многолетнемерзлых основаниях». Идентификатор проекта: 25-29-00497.

Глава 1. Анализ современного состояния области исследования

1.1 Компоновочные решения несущих конструктивных систем арктических

ветроэнергетических установок

Под ВЭУ, понимается комплекс взаимосвязанного оборудования и сооружений, предназначенный для преобразования энергии ветра в другие виды энергии [4]. В настоящее время термин «ВЭУ» подразумевает ветроэлектрические установки, преобразующие энергию ветра в электрическую энергию [5].

ВЭУ представляет собой комплекс технических устройств, в который входит устанавливаемый на несущие конструкции ветроагрегат (ВА), включающий ветроколесо (ВК), редуктор (при наличии) и электрогенератор, размещаемые в гондоле, а также система автоматического управления и регулирования режимов работы установки и ее элементов.

ВЭУ классифицируются по различным признакам, основным из которых является ориентация оси вращения ВК относительно направления ветрового потока: различают горизонтально-осевые (ось вращения ВК совпадает с направлением ветрового потока) и вертикально-осевые установки (ось вращения ВК перпендикулярна направлению ветрового потока). Также ВЭУ различаются по числу лопастей, типу ротора, методу регулирования мощности и другим признакам. Наиболее широкое распространение в современной энергетике получили горизонтально-осевые ВЭУ, которые обладают высокой эффективностью преобразования энергии ветра, тогда как вертикально-осевые, находят применение лишь в определенных условиях, таких как ограниченное пространство, сложная роза ветров и др. На существующих арктических ветроэнергетических объектах в России, США, Финляндии и других стран, как правило, используются горизонтально-осевые трехлопастные ВЭУ [6].

Несущая конструктивная система горизонтально-осевой ВЭУ включает два основных конструктивных элемента - башню и фундамент.

Башня представляет собой вертикальный консольный конструктивный элемент, предназначенный для размещения ВА на проектной отметке, необходимой для обеспечения номинальной производительности ВЭУ. Кроме того, в конструкции башни ВЭУ предусматривается размещение вертикальных коммуникаций, таких как лестницы и технологические площадки для обслуживания, кабельные линии для передачи электрической мощности и сигналов управляющих систем.

Наиболее широко применяемыми решениями являются конструкции башен ВЭУ, изготавливаемые из стали, реже из железобетона. Среди новейших разработок в данной области, развиваются конструкции деревянных башен ВЭУ [7], бетонных башен на основе строительной

3Б-печати [8]. По конструктивному исполнению выделяют трубчатые, решетчатые башни, башни с оттяжками (мачты). На Рисунке 1.1 приведены типы башен современных ВЭУ

Рисунок 1.1 - Типы башен ВЭУ: а - стальная трубчатая, б - железобетонная [9], в - решетчатая [10], г - с оттяжками [11].

Наибольшее распространение, в связи со своей технологичностью и универсальностью получили стальные трубчатые конические башни (Рисунке 1.1, а), состоящие из нескольких секций на фланцевых соединениях. Особенностью стальной трубчатой башни является осевая симметрия, которая делает конструкцию нечувствительной к углу поворота гондолы при смене направления ветра. Секции конической башни, как правило, изготавливаются из ряда пар гнутых полуконусных пластин, соединенных двумя вертикальными продольными сварными швами. Высота башни определяется проектной отметкой размещения ВА, диаметр верхнего сечения конической башни определяется размерами подшипника рыскания, обеспечивающего поворот ВА при изменении направления ветра. Диаметр и толщина стенки по высоте башни устанавливается расчетом. Основными факторами, определяющими размеры башни, являются устойчивость стенки при сжатии, усталостная прочность, а также жесткость для исключения резонансов. По мере увеличения размеров ВЭУ, еще одним важным фактором становятся габаритные ограничения, которые должны обеспечивать возможность транспортировки секций башни [12].

Специфика возведения и эксплуатации ВЭУ на удалённых территориях в северных условиях накладывает ряд требований на несущие конструкции:

• конструкции должны иметь минимально возможную площадь поверхности для сведения к минимуму обледенения её поверхности;

• конструкции должны быть выполнены их хладостойких материалов, применяемые конструкционные стали должны удовлетворять требованиям по ударной вязкости при экстремальных температурах (С355-6 по [13] и выше);

• конструкции должны быть построены по модульному принципу для удобства доставки и монтажа;

• все основные узлы (болтовые соединения, система передачи мощности и информации) должны быть максимально защищены от внешних воздействий;

• технология возведения должна учитывать дефицит рабочей силы и строительно-монтажной техники на площадке строительства;

• технология возведения должна строиться, с минимизацией или полным отсутствием таких работ как сварка, бетонирование, сборка мелких узлов и компонентов.

Подавляющее большинство ВЭУ, расположенных в арктической зоне, имеют стальную трубчатую башню (Кольская ВЭС, ВЭС в п. Амдерма, ВЭС в п. Тикси, ВЭС Сийска в Швеции, ВДЭС Коцебу на Аляске и др.) незначительное количество ВЭУ малой мощности возведено с использованием решетчатых башен (ВДЭС Уэльс, Аляска) [14]. Преимуществами стальных трубчатых башен для строительства и эксплуатации ВЭУ в арктических условиях являются высокая степень заводской готовности, защищенность внутреннего пространства и минимизация обледенения элементов за счет низкой площади поверхности по сравнению с решетчатыми конструкциями.

На Рисунке 1.2 приведена классификация конструкций башен, сформированная по результатам анализа конструктивных решений ВЭУ. Как показано на Рисунке 1.2, в данном исследовании рассматриваются стальные трубчатые секционные башни, что обусловлено их широким распространением в арктической ветроэнергетике и соответствием ряду специфических требований для изолированных северных территорий.

Рисунок 1.2 - Классификация башен ВЭУ

Башня закрепляется на фундаменте с помощью болтового фланцевого соединения или сварки с анкерным элементом и передает на фундаментную конструкцию значительные сдвигающие силы и опрокидывающие моменты от ветрового потока. Данные нагрузки могут быть восприняты следующими способами:

1. за счет увеличения вертикальной нагрузки на основание (пригруза) и площади подошвы фундамента;

2. за счет анкеровки в грунте основания посредством конструктивных элементов, воспринимающих выдергивающие нагрузки (грунтовые анкеры, сваи и т. п.).

На Рисунке 1.3 приведены схемы реактивных сил, воспринимающих опрокидывающий момент для различных конструкций фундамента ВЭУ

а) б) в)

Рисунок 1.3 - Схемы перераспределения нагрузок фундаментами различного типа: а -гравитационный фундамент, б - анкерный фундамент, в - свайный фундамент

Тип конструкции фундамента определяется типом башни, условиями площадки размещения ВЭУ и способом противодействия опрокидывающим силам. Конструктивное решение фундамента определяет общую устойчивость сооружения, а также оказывает влияние на динамический отклик ВЭУ - жесткость закрепления ВЭУ и опорные реакции основания зависят от прочности и жесткости грунта и элементов фундаментной конструкции. Учет фактической жесткости фундамента и опорных реакций грунта является важной составляющей расчета несущих конструктивных систем ВЭУ, поскольку этот фактор влияет на общее НДС сооружения. СЧК ВЭУ при учете фактической жесткости опорной конструкции могут снижаться до 20% [15] по сравнению с абсолютно жестким закреплением, что важно учитывать при оценке риска возникновения резонансов.

В связи с широким спектром климатических, геологических и логистических условий территорий с холодным климатом, существуют примеры конструктивных решений фундаментов арктических ВЭУ с различными конфигурациями. Анализ конструктивных решений фундаментов для ВЭУ в условиях арктической зоны, их особенностей и условий применения приведен в статье [16].

На Рисунке 1.4 представлены примеры конструктивных решений фундаментов ВЭУ для арктических условий.

Рисунок 1.4 - Конструкции фундаментов ВЭУ для арктических условий: а -гравитационный монолитный, б - гравитационный сборный [17], в - гравитационный модульный [18] г -

свайный трехлучевой

Выбор конструктивного решения фундамента ВЭУ и принципа строительства на многолетнемерзлых грунтах (ПСММГ) зависит от типа основания. Для морозных скальных оснований и плотных сухих сыпучемерзлых грунтов, не чувствительных к изменению температуры, рекомендуются гравитационные фундаменты, в том числе с анкерами. В случае низкотемпературных твердомерзлых грунтов с малой толщиной активного слоя также могут применяться заглубленные гравитационные фундаменты или свайные конструкции. При большой толщине сезонно-талого слоя, пластичномерзлых грунтах, а также при слабых и рыхлых вышележащих грунтах могут использоваться свайные фундаменты с заглублением до многолетнемерзлых грунтов (ММГ), кессоны, опускные колодцы которые могут применяться как по I ПСММГ с сохранением грунтов в мерзлом состоянии, так и по II ПСММГ с допущением полного оттаивания ММГ.

В настоящее время наиболее распространенным и проверенным решением при строительстве зданий и сооружений в зонах с ММГ являются свайные конструкции фундаментов,

реализующие I ПСММГ. Такие конструкции, как правило, представляют собой высокий ростверк, обеспечивающий зазор для свободной циркуляции воздуха у поверхности земли, опирающийся на группу защемленных в ММГ буроопускных свай. Из-за удаленности арктических объектов, отсутствия местных материалов и короткого строительного сезона железобетонная конструкция фундамента арктической ВЭУ может стать основным источником затрат и сложностей при строительстве [19].

Для ускорения монтажа и снижения затрат на строительство ВЭУ в арктических условиях целесообразно использовать фундамент, выполненный полностью из стальных элементов заводского изготовления. Однако конструктивная система «башня-фундамент», выполненная полностью из стали, обладает меньшей инерцией и жесткостью, более чувствительна к сезонным и долгосрочным изменениям условий эксплуатации, связанным с промерзанием и оттаиванием основания, что может приводить к резонансам на рабочих частотах ВА, повреждению конструкции и снижению усталостной долговечности несущих конструкций [20] и требует учета влияния свойств ММГ на динамическое поведение несущей конструктивной системы ВЭУ при проектировании.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ригель Иван Владимирович, 2026 год

Список литературы

1. Указ Президента РФ от 28.02.2024 № 145 «О Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации» // Собрание законодательства РФ № 10 - 04.03.2024 - ст. 1373

2. Указ Президента РФ от 26.10.2020 № 645 «О Стратегии развития Арктической зоны Российской Федерации и обеспечения национальной безопасности на период до 2035 года» (ред. от 27.02.2023) // Собрание законодательства РФ № 44 - 02.11.2020 - ст. 6970

3. Распоряжение Правительства РФ от 12.04.2025 № 908-р «Об утверждении Энергетической стратегии Российской Федерации на период до 2050 года» // Собрание законодательства РФ № 16 - 21.04.2025 - ст. 2075

4. ГОСТ Р 51237-98 Нетрадиционная энергетика. Ветроэнергетика. Термины и определения. - М.: ИПК Издательство стандартов, 1999.

5. ГОСТ Р 54418.1-2023 (МЭК 61400-1:2019) Ветроэнергетика. Установки ветроэнергетические. Часть 1. Технические требования (IEC 61400-1:2019, Wind energy generation systems - Part 1:Design requirements, MOD). - М.: ФГБУ «Институт стандартизации», 2024.

6. Ресурсы и технологии использования возобновляемых источников энергии: учеб. пособие / В. В. Елистратов [и др.] — СПб. : ПОЛИТЕХ-ПРЕСС, 2022. — 528 с.

7. Boretti, A. (2025), Assessing the Sustainability of Wooden Wind Turbine Blades and Towers Compared to Conventional Designs. Applied Research, 4: e70007. https://doi.org/10.1002/appl.70007

8. Yang I-H, Bui Q-T, Park J-H, Jeong S-T. A Feasibility Study on the Lateral Behavior of a 3D-Printed Column for Application in a Wind Turbine Tower. Energies. 2023; 16(20):7218. https://doi.org/10.3390/en16207218

9. Kjeldsen, A Tvindm0llen // Сайт Wikimedia Commons [Электронный ресурс]. URL: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Tvindm%C3%B8llen.jpg#file (Лицензия CC BY 3.0) (дата обращения: 24.04.2025).

10. Argenberg, V Wind turbines, Wind farm, Wind energy, Mirny, Crimea // Сайт Wikimedia Commons [Электронный ресурс]. URL: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wind_turbines,_ Wind_farm,_Wind_energy, _Mirny,_Crimeajpg (Лицензия CC BY 4.0) (дата обращения: 24.04.2025).

11. TGCP Vestas V126-3.45 MW guyed tower at 0sterild, 2017 // Сайт Wikimedia Commons [Электронный ресурс]. URL: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Vestas_V126-3.45_MW_guyed_tower_at_%C3%98sterild,_2017.jpg (Лицензия CC BY-SA 4.0) (дата обращения: 24.04.2025).

12. Burton, T. [et al.] Wind energy. Handbook. John Wiley & Sons, Chichester, 2001, 617 pp.

13. ГОСТ Р 27772-2015 Прокат для строительных стальных конструкций. Общие технические условия. - М.: Стандартинформ, 2016.

14. Разработка концептуальных и научно-технологических основ создания ветро-дизельных энергоустановок модульного типа для арктических условий с отечественной ветроустановкой единичной мощностью 50-100 кВт : Отчет по НИОКР / Елистратов В. В., Панфилов А. А., Конищев М. А., Грядюга Н. Н. - Санкт-Петербург : Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, 2018. - 146 с.

15. Schaarup, J. (Ed.) Guidelines for design of wind turbines. 2nd Edition. Det Norske Veritas, Copenhagen and Ris0 National Laboratory, 2002, 286 pp.

16. Елистратов В.В., Ригель И.В. Конструктивные решения и методы проектирования фундаментов ветроэнергетических установок для условий Арктики // Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. 2024. Т. 311. С. 43-56.

17. Li, X.; Hao, H.; Wang, H.; Zhang, L.; Guo, Y.; Lian, J.; Du, Y.; Wang, X.; Zeng, C. Design and Analysis of a New Prefabricated Foundation for Onshore Wind Turbines. Buildings 2024, 14, 193. https://doi.org/10.3390/buildings14010193

18. Патент № RU207608U1, 03.11.2021. Универсальный модульный фундамент арктической ветроэлектрической установки // Сайт Google Patents / В.В. Елистратов, А.А. Панфилов, С.Г. Петров [Электронный ресурс] URL: https://patents.google.com/patent/RU207608U1/ru (дата обращения: 10.09.2023).

19. Satari, M., and S. Hussain. 2008. "Vibration-based wind turbine tower foundation design utilizing soil-foundation-structure interaction." In Proc., 14th World Conf. on Earthquake Engineering. Tokyo: International Association for Earthquake Engineering.

20. Yang, Z. (Joey), Still, B.A., Wait, I., Chen, G. Dynamic Responses of a Wind Turbine Founded in Warm Permafrost. Journal of Cold Regions Engineering. 2018. 32(4). D0I:10.1061/(ASCE)CR.1943-5495.0000169.

21. Бутузов В. А. Российская ветроэнергетика: научно-конструкторские школы, этапы развития, перспективы / В.А. Бутузов, П. П. Безруких, С. В. Грибков // Журнал СОК №5 (стр. 6276) [Электронный ресурс]. URL: https://www.c-o-k.ru/articles/rossiyskaya-vetroenergetika-nauchnokonstruktorskie-shkoly-etapy-razvitiya-perspektivy (дата обращения: 10.09.2023).

22. Сидоров В.И. Ветродвигатели в Арктике. Изд. 2-е, доп. — М.-Л.: Изд-во СМП, 1946. 169 с.

23. Шеин, В. Я. Проектирование, строительство и эксплуатация первой в мире промышленной ВЭС в Арктике - ВЭС «Заполярная», Воркута, 1992-1996-2009 гг. / В. Я. Шеин // Энергетик. - 2022. - №6. - с. 48-53.

24. Елистратов В.В. Современное состояние и тренды арктической энергетики // Технический оппонент, 2019. №2. С. 13-21.

25. IEA Wind TCP Recommended Practice 13: Wind Energy in Cold Climates. 2012.

26. IEA Wind TCP Recommended Practice 13 2nd Edition: Wind Energy in Cold Climates.

2017.

27. IEA Wind Task 19. Available Technologies of Wind Energy in Cold Climates - Report.

2016.

28. IEA Wind Task 19. Available Technologies of Wind Energy in Cold Climates- Report 2nd Edition. 2018.

29. Сон, Э. Е. К выбору оптимальных конструктивных схем и параметров ветроэнергетических установок для Российской Арктики / Э. Е. Сон, С. В. Ганага, В. Г. Николаев, Ю. И. Кудряшов // Известия РАН. Энергетика. - 2020. - №3. - с. 33-59.

30. Елистратов, В. В. Научно-техническое обоснование и проектирование энергокомплексов на основе ВИЭ для сложных природно-климатических условий // В. В. Елистратов // Электричество. - 2023. - № 10. - с. 4-21, DOI:10.24160/0013-5380-2023-10-4-21.

31. Патент № RU167022U1, 20.12.2016. Модульный фундамент для ветроэлектрической установки // Сайт Google Patents / В.В. Елистратов, А.А. Панфилов, М.А. Конищев, Р.С. Денисов [Электронный ресурс] URL: https://patents.google.com/patent/RU167022U1/ru (дата обращения: 10.09.2023).

32. Стрелков, Ю. М. Совершенствование конструкций и технологий строительства ветроэлектрических установок и высоковольтных воздушных линий : дисс. ... канд. техн. наук : 2.1.1, 2.1.7 / Стрелков Юрий Михайлович. - Казань, 2023. - 151 с.

33. Martini F., Contreras Montoya L.T., Ilinca A. Review of Wind Turbine Icing Modelling Approaches. Energies 2021, 14, 5207. https://doi.org/10.3390/en14165207

34. Jiang W., Wen R., Qin M., Zhao G., Ma L., Guo J., Wu J. A Fast Simulation Method for Wind Turbine Blade Icing Integrating Physical Simulation and Statistical Analysis. Energies 2024, 17, 5785. https:// doi.org/10.3390/en17225785

35. Tahani M., Hossein A., Hong J. Simulation of unsteady ice accretion on horizontal axis wind turbine blade sections in turbulent wind shear condition. Physics of Fluids. 2024. 36. DOI: 10.1063/5.0227355.

36. Hu L., Zhu X., Hu C., Chen J., Du, Z. Wind Turbines Ice Distribution and Load Response under Icing Conditions. Renewable Energy. (2017), 113. 10.1016/j.renene.2017.05.059.

37. Lehtomäki, V., Rissanen, S., Wadham-Gagnon, M., Sandel, K., Moser, W., Jacob, D. Fatigue loads of iced turbines: Two case studies. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. 2016. 158. Pp. 37-50. D0I:10.1016/J.JWEIA.2016.09.002.

38. Rissanen, S. et al. (2016) Modelling load and vibrations due to iced turbine operation. Wind Engineering 40(3): 293—303

39. Homola, M. et al. The relationship between chord length and rime icing on wind turbines. 2009, Wiley Wind Energy

40. Homola, M. Atmospheric icing on wind turbines. PhD thesis, Narvik University (2011)

41. IEC 61400-1. Wind Energy Generation Systems - Part 1: Design requirments / Fourth edition, 2019 - 168 p.

42. Третий оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации / Росгидромет. - Санкт-Петербург: Наукоемкие технологии, 2022. - 676 с.

43. Yang, Z., Q. Li, and E. Marx. 2012. "Seasonally frozen soil effects on the dynamic behavior of highway bridges." Sci. Cold Arid Reg. 4 (1): 13-20. https://doi.org/10.3724/SPJ.1226.2012.00013.

44. Yang, Z., U. Dutta, F. Xiong, N. Biswas, and H. Benz. 2008. "Seasonal frost effects on the dynamic behavior of a twenty-story office building." Cold Reg. Sci. Technol. 51 (1): 76-84. https://doi.org/10.1016/j .coldregions.2007.05.001.

45. Тюрин, М. А. Разработка расчетной модели колебаний фундаментов газоперекачивающих агрегатов магистральных трубопроводов в условиях грунтов Ямала и Восточной Сибири : автореф. дис. ... канд. техн. наук : 25.00.19 / Тюрин Михаил Александрович. - М, 2018. - 24 с.

46. Sokolov, V.A., Strakhov, D.A., Sinyakov, L.N. Design of tower type structures to dynamic effects taking into account flexibility of the pile foundation and the base. Magazine of Civil Engineering. 2013. No 4. Pp. 46-50.

47. Bondarev, D.E. Tuned mass damper for reduction seismic and wind loads. Magazine of Civil Engineering. 2024. 17(5). Article no. 12904. DOI: 10.34910/MCE.129.4

48. Harris, S. A., Brouchkov, A.V., Guodong, C. Геокриология: характеристики и использование вечной мерзлоты. Том I. [Geocryology: Characterictics and Use of Permafrost. Vol 1.] Moscow, Berlin: Директ-Медиа, 2020. 437 p.

49. Zheng, M., Yang, Z. (Joey), Yang, S., Still, B. Modeling and mitigation of excessive dynamic responses of wind turbines founded in warm permafrost. Engineering Structures. 2017. 148. Pp. 36-46. D0I:10.1016/j.engstruct.2017.06.037.

50. Вознесенский, Е. А. Динамическая неустойчивость грунтов : монография / Е. А. Вознесенский. - Издание стереотипное. - Москва : URSS : ЛЕНАНД, 2019. - 263 с. : ил. ISBN:978-5-9710-6764-1

51. Zhu, Z., Kang, G., Ma, Y., Xie, Q., Zhang, D., Ning, J. Temperature damage and constitutive model of frozen soil under dynamic loading. Mechanics of Materials. 2016. 102. Pp. 108116. D0I:10.1016/j.mechmat.2016.08.009.

52. Мирный А. Ю, Идрисов И. Х., Мосина А. С. ДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ. ЧАСТЬ 1. ИСПЫТАНИЯ В РЕЗОНАНСНОЙ КОЛОНКЕ. ГеоИнфо. 2024. Том VI. 1/2. Pp. 28-35. DOI: 10.58339/2949-0677-2024-6-1/2-28-35

53. Мирный А. Ю, Идрисов И. Х., Мосина А. С. Динамические свойства мерзлых грунтов. Часть 2. Испытания методом трехосного сжатия. ГеоИнфо. 2024. Том VI. 3. Pp. 28-35. D0I:10.58339/2949-0677-2024-6-3-24-32

54. Crowther, G.S. Lateral Pile Analysis Frozen Soil Strength Criteria. Journal of Cold Regions Engineering. 2015. 29(2). Pp. 1-14. D0I:10.1061/(asce)cr.1943-5495.0000078.

55. Li, Q., Yang, Z. (Joey). P-Y Approach for Laterally Loaded Piles in Frozen Silt. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. 2017. 143(5). D0I:10.1061/(asce)gt.1943-5606.0001556.

56. Bekele, Yared & Sinitsyn, Anatoly. (2020). Impact of Climate Change on Infrastructure in Longyearbyen CASE STUDY OF PILE FOUNDATIONS ON SLOPING TERRAINS. 10.13140/RG.2.2.33278.33601.

57. Федеральный закон «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» от 30.12.2009 №384-ФЗ (с изменениями на 2 июля 2013 года) : [принят Государственной Думой 23 декабря 2009 : одобрена Советом Федерации 25 декабря 2009].

58. СП 16.13330.2017. Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81*/ М.: Минстрой России, 2017 - 148 с.

59. СП 20.13330.2016. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*/ М.: Стандартинформ, 2018 - 95 с.

60. СП 24.13330.2011. Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85/ М.: Стандартинформ, 2019 - 85 с.

61. IEC 61400-6. Wind Energy Generation Systems - Part 6: Tower and foundation design requirements, 2020 - 123 p.

62. DNVGL-ST-0126. Support structures for wind turbines, 2016 - 182 p.

63. Жуковский Н. Е. Вихревая теория гребного винта (статьи 1-4). Полн. собр. соч., т. IV.-ГРАЛ. -1937.

64. H. Glauert. Airplane Propellers, chapter Aerodynamic Theory, pages 169-360. Springer Berlin Heidelberg, 1935. doi:10.1007/978-3-642-91487-4_3.

65. H. Snel, R. Houwink, W. J. Piers. Sectional Prediction of 3D Effects for Separated Flow on Rotating Blades. In Proc. European Community Wind Energy Conference. Lübeck - Travemünde, 1992.

66. Timoshenko, S. (1953). History of strength of materials. New York: McGraw-Hill.

67. Елистратов В. В., Константинов И. А., Панфилов А. А. Динамические расчеты системы «Ветроэнергетическая установка - фундамент - основание» / учеб. пособие — Санкт-Петербург : Изд-во СПбГТУ, 1999. — 49 с.

68. Bergua, R., Robertson, A., Jonkman, J., Platt, A. Specification Document for OC6 Phase II: Verification of an Advanced Soil-Structure Interaction Model for Offshore Wind Turbines. Golden, CO (United States), 2021.

69. Фусс Н. И. Опыт теории о сопротивлении, причиняемом дорогами всякаго рода четыреколесным и двуколесным повозкам, с определением обстоятельств, при которых одне из сих повозок полезнее других / Сочинение г. академика Фуса // Академическия сочинения. - 1801. Ч.1. - С.373-422

70. Winkler E. Die Lehre von der Elasticitaet und Festigkeit / E. Winkler. - Prague :Dominicius, 1867. - 388 p.

71. Petersen, C.: Stahlbau (Steel Construction), 3. Edition: Vieweg-Verlag. Braunschweig1997 (in German)

72. Schaumann, Peter & Seidel, Marc. (2000). Failure analysis of bolted steel flanges. 10.1016/B978-008043875-7/50211-2.

73. Дубинский С. И. Численное моделирование ветровых воздействий на высотные здания и комплексы. Дисс. к.т.н. // Москва.: МГСУ, 2010. - 198 с.

74. Navier. Mémoire sur les lois du mouvement des fluides (фр.) // Mémoires de l'Académie des sciences de l'Institut de France. — 1822. — Vol. 6.

75. Stokes. On the theories of internal friction of fluids in motion, and of the equilibrium and motion of elastic solids (англ.) // Transactions of the Cambridge Philosophical Society. — 1845. — Vol. 8

76. Расчетная оценка возможности возникновения резонансов в системе «ВЭУ-башня-фундамент-основание» и определение максимальных нагрузок на фундамент от ураганного ветра по объекту: «Каменско-Красносулинская ВЭС - Южная площадка» : Научно-технический отчет / Белостоцкий А. М., Дядченко Ю. Н. [и др.]. -М. : НИЦ СтаДиО, 2019.

77. Соломин Е. В., Терехин А. А., Мартьянов А. С. [и др.] Оценка влияния моделей турбулентности на описание процессов вихреобразования в ветроэнергетике // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Физико-математические науки. - 2022. - Т. 26, № 2. - С. 339-354. - DOI 10.14498/vsgtu1885.

78. Voinov I.B., Elistratov V.V., Keresten I.A. et al. Profiling a Wind Wheel Blade Using Parametric Optimization and Computational Aerodynamics Methods. Therm. Eng. 71, 513-522 (2024). https://doi.org/10.1134/S0040601524060053

79. Wang T., Zhong W., Qian Y., Zhu C. Wind Turbine Aerodynamic Performance Calculation. Springer, Singapore. 2023. https://doi.org/10.1007/978-981-99-3509-3_6.

80. Helge Madsen, Torben Larsen, Georg Pirrung, Ang Li, and Frederik Zahle. Implementation of the blade element momentum model on a polar grid and its aeroelastic load impact. Wind Energy Science, 5:1-27, 01 2020. doi:10.5194/wes-5-1-2020.

81. Jonkman B., Platt A., Mudafort R., Branlard E., Sprague M., Ross H. et al. OpenFAST/openfast: v3.5.3. Zenodo. 2024. https://doi.org/10.5281/zenodo.10962897.

82. Marten D. QBlade: A Modern Tool for the Aeroelastic Simulation of Wind Turbines, PhD Thesis, TU Berlin. 2020.

83. Bladed. Wind turbine design and analysis software. [Электронный ресурс]: Сайт DNV. URL: https://www.dnv.com/software/services/bladed/ (дата обращения 19.04.2025).

84. HAWC2. Horizontal Axis Wind turbine simulation Code 2nd generation. [Электронный ресурс]: Сайт HAWC2 (DTU). URL: https://www.hawc2.dk/ (дата обращения 19.04.2025).

85. Brown K., Bortolotti P., Branlard E., Chetan M., Dana S., deVelder N., Doubrawa P., Hamilton N., Ivanov H., Jonkman J., Kelley C., Zalkind, D. One-to-one aeroservoelastic validation of operational loads and performance of a 2.8 MW wind turbine model in OpenFAST, Wind Energ. Sci., 9, 1791-1810, https://doi.org/10.5194/wes-9-1791-2024, 2024.

86. ANSYS Mechanical. [Электронный ресурс]: Сайт ANSYS, Inc. URL: ansys.com/products/structures/ansys-mechanical (дата обращения 19.04.2025).

87. Smith, M. (2009). ABAQUS/Standard User's Manual, Version 6.9. Dassault Systèmes Simulia Corp.

88. midas FEA NX [Internet]: MIDAS Website. [cited at 19.04.2025]. Available from: https://www.midasuser.com/en/product/fea-nx/

89. midas GTS NX [Internet]: MIDAS Website. [cited at 19.04.2025]. Available from: http s ://www. midasuser. com/en/product/gts-nx/

90. SCAD Office [Электронный ресурс]: Сайт SCADSoft. URL: https://scadsoft.com/ (дата обращения 19.04.2025).

91. LIRA-FEM [Электронный ресурс]: Сайт LIRALAND Group. URL: https://lira.land/lira/ (дата обращения 19.04.2025).

92. RFEM 6 [Электронный ресурс]: Сайт Dlubal. URL: https://www.dlubal.com/ru/produkty/programma-rfem-mke/rfem/chto-takoe-rfem (дата обращения 19.04.2025).

93. Елистратов В. В., Панфилов А. А., Петров С. Г. Использование цифровых технологий при обосновании энергетических и конструктивных параметров арктической ветроэнергетической установки // Сантехника, Отопление, Кондиционирование. - 2024. - № 6(270). - С. 56-59.

94. Большев А. С., Фролов С. А., Харсеев А. Е., Розов И. О. Расчет прочности основания арктической ветроэнергетической установки при действии экстремальных внешних нагрузок // Полярная механика : Сборник докладов VI Всероссийской научно-практической конференции с международным участием - Нижний Новгород: НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 2023. - 175 с. - ISBN 978-5-502-01740-4.

95. Al-Sanad S., Parol J., Wang L., Kolios A. Design optimisation of wind turbine towers with reliability-based calibration of partial safety factors. Energy Reports, 9, 2548-2556. (2023). https://doi.org/10.1016/j.egyr.2023.01.090

96. Partovi-Mehr N.; Branlard E.; Song M.; Moaveni B.; Hines E.M.; Robertson A. Sensitivity Analysis of Modal Parameters of a Jacket Offshore Wind Turbine to Operational Conditions. J. Mar. Sci. Eng. 2023, 11, 1524. https://doi.org/10.3390/jmse11081524

97. Frost 3D [Электронный ресурс]: Сайт Frost 3D. URL: frost3d.ru (дата обращения 02.07.2025).

98. Zhaysambaev, E.A., Maltseva, T. V, Kraev, A.N. CALCULATION OF THE TEMPERATURE CONDITION OF A THERMOSTABILIZABLE BASE WITH A SINGLE PILE. 14(4)2023. 5-18 p.

99. Nikiforova, N.S., Konnov, A. V. Forecast of the Soil Deformations and Decrease of the Bearing Capacity of Pile Foundations Operating in the Cryolithozone. International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2022. 18(1). Pp. 141-150. DOI:10.22337/2587-9618-2022-18-1-141-150.

100. Лалин В.В., Колосова Г. С. Численные методы в строительстве. Решение одномерных краевых задач методом конечных элементов: Учеб, пособие. СПб.: Изд-во СПбГТУ 2001.72 с.

101. Шварцман Б.С. Экстраполяционный метод нахождения численных решений с заданной точностью // Строительная механика и расчет сооружений. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1992. С. 157 - 162.

102. Drela M. (1989) XFOIL: An Analysis and Design System for Low Reynolds Number Airfoils. In: Mueller T.J. (eds) Low Reynolds Number Aerodynamics. Lecture Notes in Engineering, vol 54. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-84010-4_1

103. Специализированные массивы гидрометеорологических данных [Электронный ресурс]: Сайт ФГБУ «ВНИИГМИ-МЦД». URL: http://meteo.ru/data (дата обращения 10.01.2025).

104. Jonkman, B. & Jr, Buhl. (2007). TurbSim User's Guide. 10.2172/15020326.

105. Kaimal, J.C., Wyngaard, J.C., Izumi, Y., Cote O.R. (1972) Spectral characteristics of surface-layer turbulence. O.J.R. Meteorol. Soc. 98: 563-598

106. Montgomerie B. Methods for Root Effects, Tip Effects and Extending the Angle of Attack Range to 6180, With Application to Aerodynamics for Blades on Wind Turbines and Propellers. Technical Report, FOI, Swedish Defence Research Agency, 2004.

107. Hoerner S. Fluid Dynamic Drag; Practical Information on Aerodynamic Drag and Hydrodynamic Resistance. 2nd ed. Hoerner Fluid Dynamics, Bakersfield, Calif. 1965.

108. Uruba Vaclav. On Reynolds number physical interpretation. AIP Conference Proceedings. 2000. 020019. 10.1063/1.5049926.

109. Елистратов, В. В. Аэроупругое моделирование динамических нагрузок на несущие конструкции арктической ветроэнергетической установки / В. В. Елистратов, И. В. Ригель // Известия Всероссийского научно-исследовательского института гидротехники им. Б.Е. Веденеева. - 2025. - Т. 315. - С. 78-94.

110. ANSI/API Recommended practice 2 GEO/ISO. 1st ed, Washington, D.C.: API. 2011.

111. Tsegaye, A.B., Nordal, S., Simple Models for Frozen Soil. Modelling the Strength of Saturated Frozen Soil. 2015. 42 p. DOI: 10.13140/RG.2.2.25386.06088

112. Xi, R., Xu, C., Du, X., El Naggar, M.H., Wang, P., Liu, L., Zhai, E. Framework for dynamic response analysis of monopile supported offshore wind turbine excited by combined wind-wave-earthquake loading. Ocean Engineering. 2022. 247. Article no. 110743. DOI:10.1016/j .oceaneng.2022.110743.

113. Abbott, I. H., von Doenhoff, A. E., Stivers, L. S. (1945) Summary of Airfoil Data. (Report No. NACA-TR-824). National Advisory Committee for Aeronautics

114. EN-1993-1-1: Eurocode 3. Design of Steel Structures - Part 1-1: General Rules and Rules for Buildings, 2005 - 91 p.

115. Lee, Y.-L., Barkey, M. E., & Kang, H.-T. (2012). Metal Fatigue Analysis Handbook: Practical Problem-solving Techniques for Computer-aided Engineering. Butterworth-Heinemann.

116. Miner, M.A. (1945) Cumulative Damage in Fatigue, J. of Applied Mech. 12: A159—

A164

117. Google Карты [Электронный ресурс] : [Карта Ненецкого автономного округа] / Google. - Электрон. дан. - Google, 2025. - Режим доступа: google.com/maps (дата обращения: 12.09.2025).

118. OneWire Library [Электронный ресурс] // GitHub. - Электрон. дан. - Dallas, TX : GitHub, Inc., 2007. - Режим доступа: https://github.com/PaulStoffregen/OneWire (дата обращения: 12.05.2024). - Загл. с экрана.

119. Dallas Temperature Control Library [Электронный ресурс] // GitHub. - Электрон. дан. - Dallas, TX : Miles Burton, 2011. - Режим доступа: https://github.com/milesburton/Arduino-Temperature-Control-Library (дата обращения: 12.05.2024). - Загл. с экрана.

120. Руководство по специализированному обслуживанию экономики климатической информацией, продукцией и услугами / Под редакцией д-ра геогр. наук, профессора Н.В. Кобышевой. СПб. 2008. 336 с.

121. NPS 100C-24. Arctic. Class S. [Электронный ресурс]: Сайт Northern Power Systems. URL: https://northernpower.com/wp/wp-content/uploads/2024/04/brochure-NPS-100C-24_ARCTIC_ed2022_light_ENG.pdf (дата обращения 17.05.2024).

122. 0ye, S. Dynamic stall simulated as time lag of separation. Proceedings of the 4th IEA Symposium on the Aerodynamics of Wind Turbines. Vol. 27. Rome, Italy, 1991.

123. Klein A., Bartholomay S., Marten D., Lutz T., Pechlivanoglou G., Nayeri C., Paschereit C., Krämer E. About the suitability of different numerical methods to reproduce model wind turbine measurements in a wind tunnel with a high blockage ratio. Wind Energy Science, 3(1):439-460, 2018. doi:10.5194/wes-3 -439-2018.

124. СП 25.13330.2020. Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах/ М.: Минстрой России, 2020 - 143 с.

125. СП 498.1325800.2020. Основания и фундаменты зданий и сооружений на многолетнемерзлых грунтах. Требования к инженерной подготовке территории / М.: Минстрой России, 2020 - 42 с.

126. Hou, X., Chen, J., Sheng, Y., Rui, P.F., Liu, Y.Q., Zhang, S.H., Dong, T.C., Gao, J.W. Field observations of the thermal stability of permafrost under buildings with an underfloor open ventilation space and pile foundations in warm permafrost at high altitudes. Advances in Climate Change Research. 2023. 14(2). Pp. 267-275. D0I:10.1016/j.accre.2023.03.004. URL: https://doi .org/ 10.1016/j.accre.2023.03.004.

127. Design, construction and initial performance of wind turbine foundations in Antarctica J. M. Oswell Naviq Consulting Inc., Calgary, AB, Canada M. Mitchell, G. Chalmers, H. Mackinven Opus international consultants limited, Christchurch, New Zealand, September, 2012.

128. Dilley, L. M. and Hulse, L. Foundation design of wind turbines in Southwestern Alaska, a case study, in: The Arctic Energy Summit, October 2007, Anchorage, AK, USA, 2007-2008.

129. Fay, Ginny, Katherine Keith, and Tobias Schwörer, Alaska Isolated Wind-Diesel Systems: Performance and Economic Analysis, prepared for Alaska Energy Authority and Denali Commission, June 2010, 101 pp.

130. Community wind toolkit: A Guide to Developing Wind Energy Projects in Alaska. Renewable Energy Alaska Project (REAP), March, 2011.

Приложение А. Справка о внедрении результатов диссертационных исследований

Телефон [phone] E-mail: [e-mail] ОКПО 19472121, ОГРН 1177746952888 ИНН 9701087623. КПП 770501001

_I0.11.202S №716-10/6Ш

На № от

Результаты научных исследований, выполненные Ригелем Иваном Владимировичем, в рамках диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук «Вычислительные методы проектирования конструктивных систем арктических ветроэнергетических установок» приняты к использованию АО «Росатом Возобновляемая энергия» и будут учтены при проектировании опытных образцов линейки оборудования отечественных ветроэнергетических установок арктического исполнения.

Генеральный директор Г.А. Назаров

Акционерное общество «Росатом Возобновляемая энергия» (АО «Росатом Возобновляемая энергия»)

ул. Щипок, д. 18, стр. 2. Москва, 115093

В диссертационный совет У.2.1.1,35 при ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»

СПРАВКА

о внедрении результатов диссертационных исследований

Оникиенко Татьяна Андреевна [phone]

Приложение Б. Чертеж конструктивного решения модульной арктической ВЭУ

юнадоэа/гоо

//рил м)Г0 пшд п чзпироц щ/и рщ