舰船舷侧刚性结构在浮冰冲击作用下的有限元分析

现有的浮冰冲击作用分析方法难以准确提取浮冰力学特性,造成分析结果与实际数值有较大差异,为此设计一个新的舰船舷侧刚性结构在浮冰冲击作用下的有限元分析方法。建立舰船舷侧的刚性材料本构模型,提取浮冰冲击力学特性,计算浮冰对舰船舷侧刚性结构的冲击力,有限元分析浮冰冲击作用下舰船舷侧形变特征。通过实验结果可知,该方法计算得到的最小冲击力下相对形变量低于现有的2种分析方法约5.2 mm与7.4 mm,其最大冲击力下相对象变量小于现有的2种分析方法约5.9 mm与13 mm。该有限元分析方法得到的分析结果更准确,较现有的2种方法更好。     

冰海漂流

4名爱斯基摩猎手被困在一块浮冰上,遭受着风浪和严寒的侵袭。时间在一小时一小时地流逝,他们的生命正遭受肆虐的大自然的威胁……     

潜航至地球之巅

1999年3月18日,艇身长292英尺的美国“鲟鱼”级核动力攻击潜艇“玳瑁”号从母港夏威夷州珍珠港解缆驶出。一周之后,“玳瑁”号经过阿留申群岛,于白令海中央潜入冰下,开始执行为时8周、具有历史意义的北冰洋研究任务。 潜艇的第一个目的地是位于北冰洋浮冰上的一个称作应用物理实验室冰站的临时小营地。该营地距白令海约1000英里,位于阿拉斯加州巴罗角以北150英里。美海军北极潜艇实验室的支援人员与民间科学家正在站上等着“玳瑁”号潜艇的到来。     

冰-水耦合作用下船舶与浮冰碰撞动响应数值仿真研究

船舶在碎冰区航行时会受到浮冰的碰撞,为了准确模拟浮冰碰撞载荷作用下的船体局部结构承载特征,应当考虑碰撞过程冰-水耦合作用的影响。本文采用瞬态动力学分析程序MSC.Dytran对某水面舰船在碎冰区航行时受浮冰碰撞的动态过程进行数值仿真,得到了受浮冰碰撞下的船体结构响应、碰撞载荷及碰撞过程中的能量转化特征,对浮冰尺度、碰撞位置、舰船航速对船体结构响应及碰撞载荷的影响进行了分析并给出了相应的结论。本文研究工作对于碎冰区航行舰船的载荷确定及结构设计具有重要的参考价值。     

基于参数化设计的浮冰区船舶冰阻力研究

基于Voronoi图采用参数化设计工具对不规则几何形状的浮冰开展参数化建模,参照真实冰区测量信息,利用遗传算法对浮冰尺度概率分布开展了优化研究。考虑不同浮冰尺度范围,采用有限元方法对船舶在浮冰区航行的冰阻力进行了数值计算。研究发现:大尺度浮冰相对于小尺度浮冰而言,破碎更为剧烈;优化浮冰尺度概率分布的冰阻力峰值总体而言大于优化前,平均值则较小;数值计算结果在较大浮冰尺度范围内与经验值较为吻合,浮冰阻力平均值随浮冰平均尺度增大呈负指数幂函数减小趋势。文中提供了一种对浮冰尺度概率分布进行校正和优化的方法,对船舶在浮冰区的阻力预报具有一定参考价值。     

船舶浮冰区回转运动一体化数值分析

针对极地船舶浮冰区纯自航回转性能，以体积力代替螺旋桨，考虑船体、浮冰、流体、螺旋桨和舵等因素，采用计算流体力学（CFD）和离散元方法（DEM）进行浮冰区极地船冰载荷和回转运动性能求解，开展无冰水域、不同密集度浮冰水域的双桨双舵极地船的回转运动数值模拟，分析极地船冰载荷和运动特性。极地船在55%密集度浮冰区的回转直径约为无冰水域的1.60倍，在75%密集度浮冰区的回转直径约为无冰水域的1.88倍。极地船与浮冰碰撞是随机的，船体在回转过程中所承受的载荷及运动特性具有随机性。     

船体（平台）渤海冰区作业安全性分析

[目的]冬季,海洋核动力平台在渤海区域作业时,因出现的浮冰会对其造成威胁,所以基于安全的考虑,需要对浮冰与平台的碰撞过程进行分析。[方法]首先,利用有限元数值仿真方法模拟渤海浮冰与海洋核动力平台的碰撞过程,并将数值模拟过程的阻力—位移曲线与冰锥受压实验数据进行对比,验证该数值模拟方法的可行性;然后,基于渤海冰情建立典型浮冰模型,通过浮冰与平台的撞击过程分析结构响应;最后,采取分别固定冰厚和固定冰速改变浮冰尺寸的方式,分析该平台对于浮冰的承载能力。[结果]结果显示,在碰撞过程中,骨材强度对该平台的承载能力影响较大,碰撞力会随着浮冰的持续挤压而不断增大,直至浮冰反弹;随着浮冰移动速度和冰厚的增加,该平台所能承受碰撞的浮冰尺寸也会相应降低。[结论]研究表明,平台与浮冰碰撞部位骨材的强度直接影响其自身的承载能力,分析发现浮冰移动速度比浮冰厚度对平台承载能力的影响更大。     

冰区运输船极地海域航行阻力的模型试验研究（英文）

为了考查冰区运输船在北极结冰海域航行时所受到的航行阻力,进行了一系列室内物理模型试验。试验中船体模型通过一个单向测力传感器与主拖车上的刚性拖曳臂相连。试验包含三种主要的冰条件,即船体独立航行的平整冰条件、在破冰船引导下航行的航道碎冰条件和独立航行的浮冰条件。平整冰及航道碎冰条件下对多种船体航行速度进行考察,而浮冰条件下则针对不同的冰覆盖率展开研究。试验中对冰-船相互作用模式、冰排在船体不同位置处的破坏进程以及碎冰沿船体的运动状态进行了详尽的观测,并对船体的航行阻力进行了有效的测量。此外,文中还对航行阻力均值与极值之间的差异进行了详尽的讨论与分析。结果表明,冰条件与船体航行速度是影响船体航行阻力的重要因素。     

波浪冲洗对多浮冰耦合运动影响特性研究

冰缘区是开阔水域与海冰的交界区域,波浪与海冰的相互作用是决定该区域形态结构的主要因素.本文基于计算流体力学技术,采用速度入口造波方式建立二维数值波浪水池,利用动网格技术模拟多浮冰的耦合运动,在典型入射波参数范围内,研究了波浪中浮冰的垂荡和纵摇响应.同时,重点探究了波浪冲洗冰体表面现象,及其对浮冰耦合运动的影响,对比分析了有/无波浪冲洗冰体表面时的浮冰运动响应.数值结果表明:低密集度浮冰更容易产生波浪冲洗现象,且波浪冲洗对浮冰运动具有较明显的抑制作用.     

海豹“木乃尹”之谜

威德尔海豹、食蟹海豹和罗斯海豹是南极的特有品种。以前,南极探险家感到奇怪:海豹在冰层下度过漫长的严冬,在厚厚的冰层下,氧气缺乏,威德尔海豹是怎样生存的呢?后来,经过不断的观察,才发现它的血液里贮存的氧气比人类要高五倍,它能潜水深达六百米停留一个钟头之久。而且它有十分尖利的门牙,利用它把冰层钻开一个冰洞,作为呼吸孔。探险家对另一种现象却迷惑不解:在离     

海象考察记

我们坐在看台一样的浮冰上,呼吸着北极海洋冰凉的空气。无边的冰雪世界,从眼前伸展至遥远的极地,冰天弥合,银光闪闪,令人目眩。不远处的浮冰上,麻匝匝的全是褐色皮肤的海象,蠕动着,显得懒散闲逸。     

西班牙沉船探秘

1991年4月,在菲律宾西部烈日当空的南中国海,法国潜水员吉尔贝·富尼埃身穿深红色潜水服,潜入清凉的海水之中。他的使命是:顺着目标线潜至距海面170英尺的海底,磁强计上显示,那里有神秘莫测的金属物存在。他是一个10人海底搜索队的成员,是来菲律宾西部福琼岛沿岸一英里之内的海底寻觅1600年12月14日沉没于此的一艘西班牙大帆船遗骸的。 富尼埃身体不断下沉,在幽暗的海底竭力辨识周     

浮冰碰撞下船体板塑性动力响应预测方法

[目的]极地航行的船舶会遭受浮冰碰撞,在一些极端冰碰载荷作用下船体板会出现永久塑性变形,严重影响船舶的安全和工作性能,极大地增加了极地船舶的维修成本。因此,亟需提出浮冰碰撞下船体结构塑性动力响应的预测方法。[方法]针对简化的浮冰-船体板碰撞模型,基于冰体破坏能量分析方法和船体板塑性动力响应刚塑性理论方法,探讨冰体与船体板碰撞过程中的碰撞能量分享机制,提出冰体碰撞下船体板的塑性动力响应解析式,并对比解析结果与数值结果。[结果]结果显示,所提解析方法可靠,可以快速预报冰体碰撞下船体板的塑性变形值以及碰撞力。[结论]所做研究具有较大的工程应用价值。     

“雪龙2”号极地考察船月池系统的设计与应用

[目的]在极地密集浮冰区极地考察船通过舷侧投放和回收科考探测及采样设备的作业模式受限,因此,为顺利获取极地密集浮冰区内数据和样品,需在"雪龙2"号极地考察船舯部设计月池。[方法]结合我国多年极地科学考察的经验,充分考虑极地冰区作业的特点,合理设计可在舷侧与月池作业切换的动线方案,使用创新的水压密月池底盖、特殊的轨道对接方案、低温环境下活动关节除冰等针对性设计,并经过南极考察现场作业的检验。[结果]结果表明,该设计方案可有效开展极地密集浮冰区内科考调查设备的投放和回收作业。[结论]所设计的月池系统能够较好地适用于我国极地考察船的实际需求,形成了与"雪龙2"号船破冰能力相匹配的密集浮冰区调查取样能力。     

基于SPH-FEM算法的浮冰-水-船耦合作用数值模拟方法

针对计算机模拟极地船舶在冰区航行过程中同时受浮冰与海水影响的非线性与随机性等特点,本文将光滑粒子流体动力学与有限单元法耦合算法应用于某LNG船在冰水池试验航行时与浮冰碰撞的动态过程仿真中。阐述其耦合算法的基本理论与实现方法,模拟船舶航行过程中遇到不同密集度的浮冰工况,分别监测船体所受冰阻力的数值,观察浮冰运动情况,分析LNG舶与各密集度浮冰碰撞时阻力随时间变化规律,与经验公式比较。结果表明,该耦合算法模拟的LNG船航行于各浮冰工况符合真实情况,结果具有较高精度,为后续极地船舶的冰载荷研究提供了有力依据。     

船舶进靠浮冰港口的靠泊操纵

在北方的有些港口冬季结冰严重,虽有破冰船和拖轮协助,靠泊后船舶和码头之间常有2～3m宽的浮冰,影响装卸作业;船舶进出浮冰港口和靠泊时曾发生过多起螺旋桨被打变形事故。此文对存有浮冰港口的靠泊操纵进行分析并提出安全靠泊方法。     

半潜式海洋平台受浮冰撞击作用损伤分析

基于von-Mises屈服准则的冰材料模型,采用非线性软件Ansys/LS-DYNA建立某半潜式海洋平台受浮冰撞击的有限元模型。给定浮冰某一初始动能,从浮冰和海洋平台的耗能情况和平台立柱碰撞区域应力应变的关系分析平台的损伤状况,得出平台变形是主要的耗散能量的部分,并讨论碰撞过程中结构变形和平台振动响应的关系。最后通过不同的初始动能下碰撞研究,获取了平台碰撞力和初始动能的关系,随着动能的增加,碰撞力也随着变大,但是增加的趋势却越加平缓。     

“丹尼尔号”大型船舶冰期靠泊注意事项

<正>2012年12月26日,在气温近零下30℃,海面有大量浮冰生成,浮冰最厚处近20cm的恶劣环境下,营口引航站引领有史以来进入营口港最长船舶"M.V.DANIEL N"(丹尼尔)号,成功靠泊鲅鱼圈港区18#泊位,创造了营口引航站新的历史纪录。在渤海辽东湾海域全面进入冰期的情况下,"丹尼尔号"大型船舶成功靠泊,其操作方法和注     

不同类型层冰载荷作用下船首结构响应研究

由于北极地区冰情复杂,分布着大量无规则浮冰,因此极地运输船在航行过程中难免会与冰区浮冰发生碰撞,引起船体结构响应。本文基于Ls-dyna软件构建船水冰全耦合模型,对极地运输船舶与规则层冰和不规则层冰发生碰撞分别开展数值模拟,对冰厚和航速2种不同工况条件下的船首结构损伤变形及碰撞力均值进行对比分析。研究发现,不规则层冰载荷下引起的船体结构响应更为剧烈,碰撞力均值更大,为北极冰区运输船的航行安全提供了参考。     

天津港冰期引航操纵方法分析

文章从天津港水域浮冰对船舶作业的影响、浮冰对引航作业造成的风险、冰期引航应采取的安全措施三个方面进行分析探讨，总结出了天津港冰期引航操纵的安全措施，对保障港口在冰期期间的安全生产、降低引航风险事故的发生有一定的借鉴作用。