极地运输船舶冰载荷及破冰结构研究

发布时间：2017-11-24 09:05

  本文关键词：极地运输船舶冰载荷及破冰结构研究

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【摘要】：目前世界破冰船建造国家多为北欧国家,还有俄罗斯、美国、日本等。而中国现有破冰船多基于渤海及黑龙江冰情,还未有自主建造的极地航区破冰船舶下水。随着极地近岸地区的冰情的减弱,北美欧洲等国纷纷开通北极近岸航线。目前北极航线的通航期为北半球夏季,在此地区航行的运输船舶类型多以LNG、油船为主。航行于极地的船舶主要技术特点为外板厚,推进马力大,水线面系数大。另外,由于船运公司运营极地航行成本较高,普通运输船舶数量庞大,对非极地运输船舶进行冰区改装也是一种降低运营成本的有效方法。无论是专业破冰船还是冰区运输船舶,都无法回避冰载荷带来的严峻挑战。一旦发生船舶海上事故以及油气泄漏事故,一方面会给船东和企业带来无法挽回的人命和经济损失,另一方面,对极地的环境将会造成巨大的灾难。所以极地航行船舶必须重视船舶与冰体的作用,在设计和改装之前就要完备相关技术,提高冰区船舶的航行安全性,其次才是追求船舶的经济性快速性等性能。本文首先简要介绍海冰的分类、结构和性质,并对现今冰材料相关理论进行比较。之后以淡水冰为研究对象定义相关材料参数,利用LS-DYNA粘塑性材料通过一定编辑建立各向同性的有限元数值模型,并结合ISO推荐压强-面积理论曲线和相关学者的实验数据,验证数值模型的可靠性。其次,对两种典型的破冰型式的机理和效果进行比较。还对破冰船在行进方向受到的阻力,分别与首部外板倾角和水线面首部夹角的关系进行讨论,得出破冰阻力与船体外板倾角成正比,船首水线面夹角约为90°时船舶破冰所受行进阻力最小的结论。最后,通过分析普通船舶船首与冰层碰撞时的损伤特点得出船舶与冰排相撞时,船首的易受损部位主要分布在首柱后侧临近区域和两侧船-冰接触区域的结论。损伤形式分别表现为冲击划割损伤和挤压损伤。并通过吸能分布特点推荐在相关设计或改装中,抗冰撞击结构采用横骨架式。还对前进方向上冰排尺寸和数量因素与船首损伤的关系进行讨论并得出相关结论。
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U661.4;U674.21

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本文编号：1221698