極地運輸船舶冰載荷及破冰結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、目前世界破冰船建造國家多為北歐國家，還有俄羅斯、美國、日本等。而中國現(xiàn)有破冰船多基于渤海及黑龍江冰情，還未有自主建造的極地航區(qū)破冰船舶下水。隨著極地近岸地區(qū)的冰情的減弱，北美歐洲等國紛紛開通北極近岸航線。目前北極航線的通航期為北半球夏季，在此地區(qū)航行的運輸船舶類型多以LNG、油船為主。航行于極地的船舶主要技術(shù)特點為外板厚，推進(jìn)馬力大，水線面系數(shù)大。另外，由于船運公司運營極地航行成本較高，普通運輸船舶數(shù)量龐大，對非極地運輸船舶進(jìn)行冰區(qū)改裝

2、也是一種降低運營成本的有效方法。
　　無論是專業(yè)破冰船還是冰區(qū)運輸船舶，都無法回避冰載荷帶來的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。一旦發(fā)生船舶海上事故以及油氣泄漏事故，一方面會給船東和企業(yè)帶來無法挽回的人命和經(jīng)濟損失，另一方面，對極地的環(huán)境將會造成巨大的災(zāi)難。所以極地航行船舶必須重視船舶與冰體的作用，在設(shè)計和改裝之前就要完備相關(guān)技術(shù)，提高冰區(qū)船舶的航行安全性，其次才是追求船舶的經(jīng)濟性快速性等性能。
　　本文首先簡要介紹海冰的分類、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，并對現(xiàn)今

3、冰材料相關(guān)理論進(jìn)行比較。之后以淡水冰為研究對象定義相關(guān)材料參數(shù)，利用LS-DYNA粘塑性材料通過一定編輯建立各向同性的有限元數(shù)值模型，并結(jié)合ISO推薦壓強-面積理論曲線和相關(guān)學(xué)者的實驗數(shù)據(jù)，驗證數(shù)值模型的可靠性。
　　其次，對兩種典型的破冰型式的機理和效果進(jìn)行比較。還對破冰船在行進(jìn)方向受到的阻力，分別與首部外板傾角和水線面首部夾角的關(guān)系進(jìn)行討論，得出破冰阻力與船體外板傾角成正比，船首水線面夾角約為90°時船舶破冰所受行進(jìn)阻力最小的