極地運輸船舶冰載荷及破冰結構研究.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特點為外板厚，推進馬力大，水線面系數大。另外，由于船運公司運營極地航行成本較高，普通運輸船舶數量龐大，對非極地運輸船舶進行冰區(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濟損失，另一方面，對極地的環(huán)境將會造成巨大的災難。所以極地航行船舶必須重視船舶與冰體的作用，在設計和改裝之前就要完備相關技術，提高冰區(qū)船舶的航行安全性，其次才是追求船舶的經濟性快速性等性能。
　　本文首先簡要介紹海冰的分類、結構和性質，并對現今

3、冰材料相關理論進行比較。之后以淡水冰為研究對象定義相關材料參數，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值模型，并結合ISO推薦壓強-面積理論曲線和相關學者的實驗數據，驗證數值模型的可靠性。
　　其次，對兩種典型的破冰型式的機理和效果進行比較。還對破冰船在行進方向受到的阻力，分別與首部外板傾角和水線面首部夾角的關系進行討論，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阻力最小的