不同船艏类型破冰模式差异的数值预报分析

船艏形状是决定破冰船破冰性能的关键要素之一.为了探究不同船艏型线特征对破冰船破冰性能的影响,本文采用常规型近场动力学方法建立了平整冰层的无网格数值模型,提出了一种基于几何数学概念用于解决冰粒子与船体碰撞问题的接触检测算法,最后应用消息传递接口(MPI)并行技术搭建了破冰船破冰过程的数值预报方法,并在FORTRAN语言环境下编写了相关计算程序.基于该仿真程序,分别预报了传统型破冰船艏形状和非传统型破冰船艏形状连续冲破平整冰层的过程,并对传统型破冰船艏的计算结果与试验结果进行了比较,验证了本文所搭建的模型的准确性.对比了两种不同船艏破冰船的破冰模式和破冰载荷特征,分析了两种破冰船艏形状各自的优缺点.本文进行的研究对于破冰船的设计具有一定的工程参考价值.     

美国海岸警卫队破冰船的三电平变频调速装置

ABB公司的DriveIT ACS 6000系列中压三电平变频驱动装置用于3-28 MVA电动机的转速和转矩控制,它采用了高效可靠的IGCT器件和直接转矩控制,在船舶工业应用中的一个实例是美国海岸警卫队的破冰船的2 x 3.35 MW主推进系统.     

兼顾敞水性能的三桨破冰船螺旋桨性能研究

为提高综合推进效率,兼顾破冰工况和敞水工况推进需求,针对三桨推进1∶1∶1和1∶2∶1两种功率分配方案,以破冰工况为设计基准开展三桨推进螺旋桨设计,并考虑干扰因子对三桨敞水推进螺旋桨进行优化,对比分析计算结果得出破冰船三桨推进功率分配为1∶2∶1时综合性能更佳.以此确定破冰工况和敞水工况螺旋桨设计参数,为重型破冰船推进...     

极地破冰船吊舱推进系统现状及发展

随着北极海冰的加速融化，北极航道的可利用程度不断增加。我国作为海洋大国及贸易大国，充分利用北极航道可以缓解我国海上运输的“马六甲困局”，保证我国战略物资的运输安全。开辟北极航道离不开极地破冰船的支持，吊舱推进系统是现代极地破冰船的关键装备，可充分发挥破冰船的破冰能力。在现有国际形势下，我国要建造极地破冰船，必须自主研制极地破冰船用的冰区吊舱推进系统。该文研究了吊舱推进器的发展历史及现状，重点分析了冰区吊舱推进系统的特点，总结了冰区吊舱推进系统研制的关键技术，阐述了冰区吊舱推进系统的发展趋势。研究发现冰区吊舱推进系统具有运行工况复杂、冰载荷多变、转矩过载倍数高和转速动态响应快等特点，相比于非冰区吊舱具有更高的技术门槛。纵观吊舱发展过程，我国应由专业的电气公司牵头，联合业内优势资源，突破关键技术，尽快推出产品并开展示范验证，从而支撑我国北极航道的开辟。     

重型破冰船电网架构研究

随着我国两极探索研究开发的需求增长，PC2级以上的重型破冰船开发研制已是极地战略的重要部分，配置极大功率、具有较大冗余度的推进系统是重型破冰船的一个显著特点。文中通过分析国外常规动力重型破冰船项目，发现采用电力推进系统已成为发展趋势，其综合电力系统总容量往往超过50 MW，配置多个主推进器，推进电机输出功率可达到20 MW，配置4台以上的原动机，单机功率可能超过10 MW。上述电力系统关键器件的容量等级在现有船舶上较少使用，且缺少国产配套。基于重型破冰船需求，通过分析电网电压等级，对发电机、推进电机及变频器选型等电力系统关键选型分析，结合国产配套情况，参考国外已有项目电网架构，该文提出一型重型破冰船电网架构，以方便开展后续船舶的研制工作。     

极地破冰船锚系交互设计技术的拉锚动力学仿真

基于三维交互设计与起抛锚运动数字化验证技术,研究极地破冰船的锚泊系统设计与起抛锚运动状态。通过三维交互建模及计算机模拟可真实地反映锚的翻转运动状态及收藏贴合情况,如果设计不完善,可以直接从工程图看出不贴合位置,量出间隙量,有助于加速设计方案的修改。三维虚拟仿真试验可每次提供不同角度、方位的仿真试验结果,为提高船舶的设计效率提供可靠的工具。     

破冰船首部与侧部接触加载工况下海冰弯曲破碎过程

在破冰船对海冰接触加载过程中，海冰会发生以径向和环向开裂为表现形式的弯曲破碎过程。海冰首先径向开裂再环向开裂的弯曲破碎过程与海冰首先环向开裂的弯曲破碎过程将导致不同的冰载荷，因此，明确不同接触加载工况下的海冰弯曲破碎过程是理论计算冰载荷的前提条件。文章针对破冰船首部与海冰直线边界接触加载、破冰船首部与海冰凹进边界接触加载，以及船侧部与海冰直线边界接触加载这3类工况，采用弹性地基薄板理论，对控制方程进行归一化处理，并通过有限元法求解归一化控制方程，分析不同工况参数下的海冰弯曲破碎过程，得到上述3类工况下的海冰弯曲破碎过程判断依据。分析结果表明：当船体与海冰接触区域尺寸较大且冰厚较小易发生先环向开裂的弯曲破碎过程，反之则易发生先径向开裂再环向开裂的弯曲破碎过程。     

艉部先行模式下船舶冰阻力试验预报方法研究

在双向航行极地船舶的基本设计与线型优化阶段，需要对艉部先行模式下的冰阻力进行可靠的试验预报。吊舱与螺旋桨对艉部船-冰作用存在影响，但现有试验规程尚未合理考虑在该影响下船舶冰阻力的变化。以中国双向航行极地科考船“雪龙2”号为原型开展冰水池模型试验，对艉部先行模式下连续破除平整冰的过程进行了模拟。通过水上-水下联合摄录设备观测了船尾前冰层的破坏现象，并描述了螺旋桨对艉部船-冰作用的影响；结合艉部先行试验数据，提出了艉部先行模式下确定冰阻力的推荐方法，为艉部先行模式下的船舶冰阻力试验预报提供指导。     

中国极地科考破冰船航行实践和未来极地船型发展建议

随着世界各国对于南北两极地区资源与权益活动的争夺进一步升温，极地越发成为关注热点。中国“十四五规划”及国家新的极地战略方针，对新的极地装备提出了迫切需求。文中介绍了“雪龙”号和“雪龙2”号极地科考破冰船近几年的航行情况，并结合我国南北极考察使用需求，提出了我国亟须建设极地重型破冰船的迫切要求；同时选取国外典型极地重型破冰船，分析了最新动力推进系统配置特点，提出对我国重型破冰船的破冰能力、防寒能力及动力形式建设的建议。