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.     

极地海域撬冰式破冰拖船关键技术应用研究

针对破冰船的破冰结构和船体艏艉线型形状对破冰效率的影响问题,基于船体艏艉型线和形状及撬冰式冰刀结构形式的研究和探索,提出了破冰船的破冰冰刀设计方法。同时,阐述了船体艏艉形状对破冰效果的影响,论证了两种方法用于常规动力破冰拖船的实际效果,得出了通过对船体艏艉型线和形状以及撬冰式冰刀结构形式的优化设计能够达到小吨位海工船破冰目的的结果,并取得了较好的实效。     

"雪龙2"号南极首航破冰试验

为在自然条件下实尺度测试"雪龙2"号的破冰能力,2019年11月"雪龙2"号在南极首航期间,中国在南极考察站——中山站附近普里兹湾固定冰区,首次自主开展了一系列专业破冰试验.通过选取破冰区域、实地测量冰雪厚度、钻采冰芯测量冰温度和盐度、切取完整冰坯并加工冰梁,完成了冰弯曲强度试验和艏艉双向破冰时的实船数据测量,首次获取了中山站附近固定冰的弯曲强度力学特性,成功验证了"雪龙2"号的破冰能力.本文详细介绍了"雪龙2"号现场破冰试验,并根据测量的海冰特性和船舶破冰航行数据对其艏向破冰能力进行了初步评估,摸索了一套在极地冰区开展破冰船破冰试验的方法,同时也对现场破冰试验中需要改进的方向提出了思考,可为我国新的破冰船建设提供参考.     

一种撬冰式破冰艏设计及静水阻力计算

基于近年来对X型艏与撬冰式船首的研究,设计一种能够兼顾无冰水域阻力特性的新型撬冰式破冰艏。通过数值模拟计算两型主尺度相同但分别具有新型破冰艏与传统球鼻艏的海工辅助船的静水阻力,并进行对比以及通过船模试验进行验证。结果表明,具有新型破冰艏的船舶在设计航速下的阻力更小,为破冰船静水阻力性能与破冰性能无法同时兼顾的问题提供了新的解决思路。     

连续破冰模式下极地破冰船艏部冰载荷计算方法研究

极地破冰船在破冰过程中的冰载荷预报是破冰船设计过程中亟待解决的问题。论文根据能量守恒原理提出了连续破冰模式下冰载荷的分析方法;运用非线性有限元软件模拟破冰船的连续破冰过程,获得不同冰厚和不同船速下的船艏碰撞力时历曲线。通过理论计算及数值仿真结果的对比分析,证实作者提出的连续式冰载荷理论计算公式和数值仿真方法的可行性。计算方法及计算结果对于破冰船结构设计具有重要的参考价值。     

带破冰功能全回转拖船的设计

为满足拖船在北方港口冬季冰期的持续作业要求,根据冰期的特殊作业环境,设计研发了带破冰功能的全回转拖船。在分析破冰船特点的基础上,将带破冰功能的全回转拖船设计成勺型艏、斜艏柱、大圆角船艉,使拖船同时具备破冰功能,满足冰期港口内的破冰及拖船拖带顶推作业的要求,为维护港口持续稳定的发展保驾护航。     

破冰船推进功率与破冰能力的匹配性分析

为探索一套简便快捷用于分析破冰船推进功率与破冰能力匹配性的方法,利用ABS规范对4艘不同等级的破冰船进行最小推进功率计算,并以此为依据开展破冰工况螺旋桨设计.最后考虑船形状、船体参数、螺旋桨推力以及冰的物理性能,基于ЦайЛ.Г半经验破冰厚度公式估算了 4艘破冰船的破冰厚度,对比估算的破冰厚度与实船破冰能力之间的偏差＜30％.研究表明,本文探索的推进功率与破冰能力匹配性分析方法实际可行,可为破冰船设计者提供一定参考.     

倾情护航大国重器“雪龙2”号

<正>2019年7月11日,我国第一艘自主建造的极地科考破冰船"雪龙2"号在上海顺利交付,标志着我国极地考察现场保障和支撑能力取得了新的突破。与"雪龙"号不同,"雪龙2"号是全球首艘采用船艏、船艉双向破冰技术的极地科考破冰船,不仅如此,"雪龙2"号还是全球首艘智能极地科考破冰船,拥有一套集智能机舱、智     

新建极地科学考察破冰船的推进方式

极地科学考察破冰船主要承担执行极地科学考察和部分物资补给运输任务,首要功能是破碎水面冰层、开辟航道。船舶的破冰能力主要取决于船型设计、破冰方法以及推进方案等,其中影响船舶破冰方式和破冰能力的最关键因素是推进方案。在基本确定电力推进的基础上,研究比较不同电力推进方式在破冰船上应用的优缺点,并对新建极地科学考察破冰船的推进系统方案进行介绍。     

我国首艘自主建造极地科考破冰船——“雪龙2”号下水

正2018年9月10日,我国首艘自主建造极地科考破冰船"雪龙2"号下水。"雪龙2"号是全球首次采用双向破冰技术的船舶,对我国极地科考事业意义重大。(1)极大拓展我国极地。相较"雪龙"号,"雪龙2"号最大的特点是结构强度满足PC3要求,双向破冰,并且具有以2～3 kn航速、连续破1. 5 m冰+0. 2 m积雪的能力,为国际极地主流的中型破冰船型,且为全球第一艘采用艏、艉双向     

考虑流场影响下破冰船艏部结构响应研究

通常考虑船-冰碰撞附连水的水动力效应有附加质量法和流固耦合法。本文建立了破冰船破冰场景,基于流固耦合法进行了数值仿真计算,分析了水域流场对船体的冲击压力变化、流场的速度分布变化以及流场的动能变化。同时与附加质量法的计算结果进行了比较,对比分析了船艏的碰撞力大小、损伤变形以及局部冰载荷等差异,揭示了流场对船-冰碰撞的影响规律,对于破冰船结构设计具有重要的参考价值。     

全球大功率科考破冰船聚焦

今年初,中国科考船＂雪龙＂号成功营救出困在南极的俄罗斯极地科考船＂绍卡利斯基院士＂号,救援过程颇为艰险曲折。随着媒体报道的聚焦,极地科考破冰船再一次进入人们的视野。据美国海岸警卫队2013年6月的统计,目前功率在10000hp及以上的破冰船全球共服役78艘,在建4艘,计划建造13艘,总计95艘。在这些具有破冰能力的船舶中,具有科考能力的船舶即科考破冰船共有24艘（包括在建或计划建造）。其中,美国和加拿大、俄罗斯为第一阵列,拥有的科考破冰船分别达到5艘、5艘和4艘。毫无疑问,美国是世界上科考破冰能力最强的国家，拥有2艘重型破冰船（功率在45000hp以上）、l艘中型破冰船（功率20000～45000hp）、l艘轻型破冰船（功率10000～20000hp）。另外，正在新建一艘。其他国家的科考破冰力量基本为2艘或l艘中型或轻型破冰船。如果将欧洲主要国家的科考船和破冰船研发力量统一考虑，那么欧洲的大功率科考破冰船开发能力当属世界领先，可以列入第一阵列。     

基于非线性有限元法的船舶冰区破冰数值模拟

应用非线性有限元法进行了破冰船冰区破冰数值模拟。通过比较数值模拟结果和试验结果,对冰体材料模型进行了验证;采用该冰体材料模型,对破冰船以不同航速在不同厚度的层冰中破冰航行时的动态响应进行了数值研究,给出了破冰过程中层冰的变形、冰力的大小以及冰的变形能和动能变化,分析了船速、冰层厚度对破冰阻力的影响。该研究结果对分析破冰船在层冰中破冰时的动态响应特性具有一定的参考价值。     

破冰船的破冰能力估算方法初探

目前在实际设计工作中 ,破冰能力的估算有多种方法。结合一条 2 940kW多用途工作船的设计工作 ,对破冰船破冰能力估算方法进行了试算比较。     

“雪龙2”号极地科考破冰船在沪下水

正2018年9月10日,我国首艘自主建造的极地科考破冰船"雪龙2"号在上海命名下水。其船长122.5米,宽22.3米,7.85米,排水量约13 990吨,自持力60天,载员90人,能以2～3节的航速在冰厚1.5米+0.2米雪的环境中连续破冰航行,满足无限航区要求,具备全球航行能力。"雪龙2"号采用国际先进的船艏船艉双向破冰船型设计,并具备全回转电力推进功能和冲撞破冰能力,可实现极区原地360°自由转动,并可突破极区20米当年冰冰脊,船舶机动能力比"雪龙"号大幅提升。     

破冰船冲撞式破冰结构强度数值仿真方法研究

本文基于瞬态动力学分析法对破冰船冲撞式破冰过程进行有限元数值仿真研究。针对该方法中的船冰撞击分析、海冰浮力模拟等一些关键问题进行研究,根据上述方法对某破冰船冲撞式破冰过程进行数值模拟,并对应力计算结果进行校核。总之,本文建立的一套评价破冰船冲撞式破冰过程船体应力方法,对于中国老龄破冰船的强度评估具有重要意义。     

极地破冰船的破冰技术发展趋势研究

本文对国内和国外目前先进破冰技术和学者们对破冰技术的研究进行归纳和整理,重点介绍新涌现的极地破冰船的破冰技术,并对未来破冰船的发展趋势进行研究,为极地破冰船未来发展的研究方向提供有益参考。     

基于非线性有限元法的船舶冰区破冰数值模拟（英文）

应用非线性有限元法进行了破冰船冰区破冰数值模拟。通过比较数值模拟结果和试验结果,对冰体材料模型进行了验证;采用该冰体材料模型,对破冰船以不同航速在不同厚度的层冰中破冰航行时的动态响应进行了数值研究,给出了破冰过程中层冰的变形、冰力的大小以及冰的变形能和动能变化,分析了船速、冰层厚度对破冰阻力的影响。该研究结果对分析破冰船在层冰中破冰时的动态响应特性具有一定的参考价值。     

破冰船冲撞式破冰模拟及结构损伤分析

提出一种适用于船冰碰撞的海冰材料模型。基于该材料模型,通过非线性有限元模拟冰台撞击刚性墙,验证该模型的正确性,并成功将其运用于某PC3冰级破冰船冲撞式破冰过程数值模拟中。研究破冰船冲撞不同厚度层冰的动响应结果,总结船冰相互作用过程中碰撞力和能量的变化、船体结构损伤特性和破冰能力,研究成果可为破冰船结构设计提供参考。     

半潜式破冰船

苏联工程师瓦迪坶·皮库尔新设计的破冰船。他声称新型的破冰船将使目前的原子能破冰船远远落后。新设计的排水量为一万吨的半潜式破冰船,可以在水面上航行,也可以半潜式航行。它以特別加强的船壳结构和“梳子”式的破冰设备来破冰。在冰层相当厚的情况下,它可先潜入一个预定的深度,然后很快地排出压载水,使船体快速往上浮,从下面往上顶。把冰层顶破。它的破冰能力将比目前的破冰船提高许多,可破碎厚达五米的冰层。