破冰船破冰阻力计算方法研究

发布时间：2020-11-01 08:03

　　 近年来,南北极的科学开发是一个全球的热点,破冰船肩负着开辟航道、极地救援、物资供给等重要任务。因此,设计和建造性能更优越的破冰船,能够为南北极开发提供充分保障。海冰物理力学的特殊性以及破冰船与海冰相互作用的复杂性,使许多学者和专家更倾向于采用试验方法来研究破冰船的破冰阻力,理论研究相对较少。本文将在理论上建立破冰船破冰阻力计算模型,推导出破冰船破冰阻力,并确定破冰船破冰能力。基于上述背景,采用理论分析和数值模拟相结合的方式,研究破冰船的破冰阻力。具体研究内容如下:首先,对于平整冰层,利用弹性地基上的沿破冰船行进方向的半无限长梁和沿垂直于破冰船行进方向的无限长梁的叠加组合,考虑浮力和冰破坏准则等因素,建立计算模型,推导破冰船破冰阻力的理论计算公式。通过将本文所推导的理论计算公式与现有的经验公式和理论公式进行了对比,验证本文所推导的理论计算公式的有效性。然后,基于LS-DYNA数值模拟软件,建立破冰船与冰相互作用的三维实体有限元模型。建模过程中,考虑海冰的破坏模式,利用经典的理论公式验证船冰模型的可靠性,并对数值模拟的结果进行分析。最后,将对比破冰阻力理论计算结果与数值模拟结果;研究冰厚和首柱倾角对破冰阻力的影响规律。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U674.21;U661.311
【部分图文】：

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文“东北航道”和“西北航道”分别位于亚洲大陆的海，其中东北航道所能航行的时间大约有 3 至大约只有几个星期。北极航道的开通极大缩短估量的经济价值。例如，2013 年夏天，商船从到达荷兰，比以前经过赤道绕道到达荷兰，航程间 9 天，并且可以避免海盗的抢劫，这样就节地北部航道，俄罗斯会保证商船的安全，并且给，降低了很多麻烦。两条极地航道见图 1-1。

图 1-2 中国“雪龙号”极地考察船国自主建造的首艘“雪龙号 2 号”极地科学考察破，该船将于 2019 年建成。该破冰船具备双向破冰中国第二艘能在极地航行的破冰船，并且比“雪龙国将能实现双破冰船的格局，为我国积极开发南北可以看出，破冰船在现代经济发展和极地考察中简介构特点和没有破冰能力的船舶相比，破冰船的长总尺寸比一般船舶要短，而宽度总尺寸比较长，这的航道。对于船体框架来说，船体龙骨更符合碰撞耐低温的厚钢材焊接而成。破冰船内部有几个比较方便的破冰和加深吃水[10]。表面涂层采用的是特殊的抗冰涂料，有利于对外层冰之间的摩擦，整个船体采用了耐低温的超高性能

图 1-3 俄罗斯 50 年胜利号核动力破冰船整冰海域一般常有“连续式”、“冲撞式”和“半九十年代的破冰方法是利用破冰船上的前后左法不仅操作繁琐、消耗能量，而且效率很低。冰时，先把船尾的水舱充满，把船开到冰层上船头的水舱注满，利用船身的自重将冰层压碎航行。破船尾的冰与破船前方的冰原理一样。将左右两侧的水舱交替注满，之后排空，使破的。，当海冰的厚度不超过 1.5 米时，将采用“连坚固的船首和强大的螺旋桨推动力，直接把船厚度超过 1.5 米时，将采用“冲撞式”破冰方船一般船头的吃水线较浅，船尾的吃水线较深桨推动力作用下，轻而易举的就能爬上海冰冰，之后将破冰船倒退到一定距离后，再重复之在冰封的海域开辟出新航道[12]。
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本文编号：2865252