冰载荷实船测试研究进展

由于缺乏实际冰况信息和对应的船体冰载荷预报方法,实船测试成为获取冰载荷的重要方法。随着更多极区船舶的建造和冰区航行,近年来取得了丰富的实船测试研究成果。文章系统论述了自2015年以来国内外关于冰载荷实船测试方面的研究进展,包括冰载荷实船测试数据内容和方法、从测试数据到冰载荷的换算方法、冰载荷的影响因素和空间分布特征、冰载荷概率模型和设计极值预报方法等,最后归纳得到的冰载荷实船测试方面的主要研究结论,可为冰载荷的研究提供重要参考,并且指出将冰载荷极值预报方法应用于实船设计仍需要更多的数据积累和理论探讨。     

冰区油船技术的最新发展

世界冰区主要分布在南北极附近水域,包括波罗的海、北极水域和鄂霍次克海。在从事冰区船舶设计和操作时,对于冰情的了解必不可少。目前世界气象组织将海冰分为第一年冰和多年冰,其中第一年冰的特点是厚度不超过1.2米,冰强度低,多年冰的特点是     

营口港冰区引航的注意事项

船舶在冰区的引航操纵不同于寻常,它需要引航员有扎实的船舶操控技艺,有在冰区航行的多年经验积累,需要与船长更加密切的配合才能顺利地将船舶安全靠泊码头。本文作者凭借多年引航经验,不断钻研总结冰区引航的操作技能,分析了影响冰区安全引航的客观因素和主观因素,提出了营口港冰区引航注意事项,特别强调了引航员主观不安全因素的有效避免,以期得到业界同仁的高度重视。     

冰力作用下半圆型防波堤的稳定性计算

半圆型防波堤是一种新近发展的结构形式,在渤海有冰水域建设半圆型防波堤,需要考虑冰作用力.利用物理模拟试验技术,获得了冰对半圆型防波堤的作用力计算公式.利用此公式,并结合规划中的天津北大防波堤的工程地质参数、半圆型防波堤的设计结构,本文把半圆型构件、抛石基床和地基作为一个整体,海冰推力作为外力,运用极限平衡方法分析了半圆型防波堤在50年一遇冰条件下的稳定性.计算结果表明沿半圆型构件的底面防波堤在冰荷载作用下是稳定的,但在水位接近半圆型构件底面,冰作用力达到最大时,整体稳定性不满足要求,沿抛石基床或者砂垫层有可能出现滑动现象.说明在进行半圆型防波堤设计时必须校核冰推力作用下的稳定性.这对在冰区设计半圆型防波堤具备参考价值.     

冰区航行与靠离泊安全

2009年冬季严寒天气,中国渤海、黄海北部海上大面积结冰,海上冰况为近三十年来最严重的一年。欧洲易北河也发生几十年未见的严重冰冻。对当地的海上石油生产、交通运输、渔业养殖等活动造成严重影响。2004年1月份作者在波罗的海芬兰湾曾经历了严重的冰区航行,今年1月份又随万箱船在欧洲易北河遇到严重浮冰,在冰区航行和靠离冰冻码头方面,积累了一些实践操船经验,撰写冰区航行与靠离泊安全,供同仁参考。     

“可燃冰时代”已经来临?

正2017年5月18日,中国国土资源部部长姜大明宣布中国首次海域天然气水合物(天然冰)试采成功,引起国内外广泛关注。为什么可燃冰的试采成功引起了上至党中央、国务院,下至普通群众的强烈反响?我们是否已经迎来了"可燃冰时代"?在可燃冰开采这条路上,我们已经走了多远,还有多远的路需要走?     

新型冰区船舶涂料的现状研究及发展方向

极地船舶需求增长空间广阔，全球航运市场对于冰区航线的兴趣持续增长。对在冰区航行船舶的船壳水下部分的涂层也有了更高的要求。文章介绍了新型冰区船舶涂料的技术研究方向，为冰区航行船舶船壳水下部分提供坚强的保护，同时还可以帮助冰区船舶更好地提高能效，减少CO₂排放。     

一次惊险的渤海冰航

正渤海海域易受活动频繁的西伯利亚冷空气影响,加之岸边河流汇入,结冰早,冰质海淡水混杂,扩张快,面积广,冰层厚,尖利难消融,加大了船舶冰区航行的难度,对船舶驾驶、机器运转都提出了较高的管理要求。笔者曾有数次驾船经过冰区的经历,但2010年     

冰区航行

如何保证船舶的冰区航行安全和冰区的货载安全?需要航海人员严格遵守冰区航行的相关规定,充分吸取前人的经验、教训,总结自己的实践经验。笔者有幸两次驾驶巴拿马型散装船冬季进入加拿大圣劳伦斯湾,都安全地完成了货载任务。现介绍如下,供参考。1对冰要有一定的认识     

冰区溢油探测技术及其优缺点

及时发现冰区溢油位置是监视和预测及清理溢油的关键.目前国际上物理探测技术种类较多,但不同冰-水条件,同一技术所得结果存在差异.我国在该方面的研究成果较少,并正在努力发展.国际上针对该问题有近20年的研究历史.他们通过对大量室内外实验研究,获得了不同冰-水条件下探测技术的效果.这对我国渤海和黄海北部低温和结冰海区溢油探测技术的发展会有积极的作用.     

计及流体影响的船舶回转冰阻力数值模拟

[目的]极地船舶在极地航行时,复杂的冰阻力不仅会给船舶带来结构上的威胁,还对船舶的操纵性提出了新的挑战,尤其当船舶在层冰区中进行转向运动时,挑战更大。近年来的研究主要集中在船—冰碰撞的强相互作用上,而少有研究流体对冰阻力的影响。[方法]采用非线性有限元法,基于适当的冰材料模型和合理的耦合破坏模式,研究船舶回转运动过程中冰与船之间复杂、强烈的非线性相互作用。同时,采用流固耦合方法,研究流体对船—冰相互作用的影响。[结果]数值结果与经验公式的对比确定了模拟的有效性与可靠性,其中对比有、无流体作用时船舶受到的纵向、横向和垂向冰阻力情况显示,计及流体影响时,船舶的冰阻力在3个自由度上会有明显提升。[结论]船舶破冰回转运动中考虑流体对冰阻力的影响,能准确预测船舶回转时的冰阻力且能有效保证船舶的航行安全。     

冰破坏机理的试验研究

冰是一种复杂的材料,在不同的作用速率下,冰表现出完全不同的破坏特征.同时,在与不同的结构形式发生作用时,冰的破坏形式也不尽相同.对冰的破坏形式及其破坏进程控制机理的了解和把握,是保证工程设计中对冰力值估计准确性的重要前提.以我们对不同结构形式进行的冰力模型试验研究成果和近期国际上有代表性的研究为依据,对工程中常见的冰破坏形式、控制机理进行了讨论.研究中发现,冰的脆性破坏成为实际情况中冰的主要破坏特征,同时由于冰自身复杂的材料特性,这种破坏特征也成为最难把握的一种特征.对于冰的延性破坏已有比较成熟的认识.     

MARIC中标3000总吨级破冰调查船

<正>4月18日,中国船舶及海洋工程设计研究院(MARIC)在国家海洋局北海分局3 000总吨级破冰调查船设计招标中成功中标,获得一型破冰调查船的设计订单。该项目是国家海洋局北海分局用于黄海和渤海海域破冰,进行冰区海洋环境监视、海冰测量以及兼顾冰区救助等任务计划新建的一型多用途破冰科考调查船,夏季可进行深远海调查(包括极地冰区调查作业)。该船在船舶首尾双向破冰、科考调查作     

冰载荷下的船舶运动建模

针对破冰过程的几个典型阶段,分析和计算冰载荷对船舶的作用力,并应用破冰船模型考察了冰载荷在不同的冰密集度、冰厚以及不同航速下对船舶的不同影响。计算结果表明:冰厚、海冰密集度和航速对船舶所受到的冰载荷作用力皆有影响,其中冰厚和航速对其影响较大,海冰密集度对其影响相对较小,但船舶所受冰载荷作用力皆因这三种因素的增大而增大,所采用的计算模型可为后续冰载荷计算提供一定参考。     

冰区航行船舶冰阻力研究方法综述

船舶在冰区航行时的冰阻力性能一直是国内外关注和研究的重点。冰阻力的研究主要集中在经验方法、数值模拟和实验研究三个方面。同时,由于冰区船舶在航行过程中频繁地与冰层或浮冰产生碰撞,海冰的材料结构和力学性质对冰阻力的研究有重要影响。文章从冰的物理力学特性出发,简要回顾几种重要的冰本构关系模型及其适用性;并从经验方法及试验与数值模拟相结合两个角度,回顾和讨论浮冰区和平整冰区中船舶的冰阻力性能研究进展;最后,基于研究现状提出尚需进一步解决的问题。文章旨在介绍冰区船舶冰阻力性能的研究进展,望能为后续冰阻力研究提供参考。     

破冰船阻力性能估算

在预测船体冰阻力数值方法中,有许多不同的公式可以用来估算不同冰况下工作的船体冰阻力。其中模型试验仍将是最准确的预测,但其他的一些方法也可以给冰阻力的估算提供依据。对破冰船的破冰方式在破冰过程中所受的阻力进行分析,探讨其在不同冰况下的冰阻力成分,分析各种冰阻力计算公式,然后对1艘破冰船进行实际计算,最后分析各公式计算结果以及各种方法的优缺点及适用范围。     

松花江航道整治建筑物防冻防冰措施研究

分析了松花江不同整治建筑物受到的冰破坏部位和冰破坏机理,通过对国内外已有防冰措施与松花江实际应用的防冰措施进行防冰效果比较,提出了适合松花江不同类型整治建筑物采用不同材料、结构和布置形式的防冰措施,并提出了改进方法。     

冰区航行船舶冰阻力数值研究进展

冰阻力是影响船舶在冰区航行性能的关键因素。当前主要的冰阻力研究方法有经验公式法、模型/实船试验法和数值模拟方法。数值模拟方式能够对船舶破冰的全过程进行快速模拟,且模拟成本低,参数易于控制 、结果较为准确,是一种比较适宜的冰阻力预报方法。随着计算技术的进步,各种数值模拟方法层出不穷,其中包括基于网格单元的有限元模型,基于无网格方法的离散元模型、SPH法、近场动力学模型等;近年来,网格模型与无网格模型的耦合方法也逐渐发展起来。文章简要梳理了冰区航行船舶冰阻力数值研究的进展,并基于研究现状提出尚需进一步解决的问题,意在为进一步提高冰阻力数值模拟精度提供参考。     

冰区航行船舶操纵性研究综述

极地资源的开发和北方航道的通航对冰区船舶操纵运动性能提出了更高的要求和挑战。论文梳理了冰区航行船舶遭遇不同冰况时的操纵性特点,分析了冰区船舶操纵问题的本质,对国内外冰区船舶的全尺度和模型的操纵性试验、冰-船相互作用下的操纵性数值预报研究进展进行了介绍。冰区船舶操纵性的研究主要应用基于经验公式的半数值计算方法,仍是一个较新的领域。     

冰区航行中船体结构冰压力分布特性的离散元分析

冰区船舶表面冰压力分布规律是其结构安全预警和冰载荷监测的重要辅助信息.本文采用基于GPU(Graphics Processing Unit)并行和粘结-破碎模型的离散元方法模拟平整冰在不同冰况条件下的破碎过程,进而获得船体结构表面的冰压力分布和大小.在冰压力的计算中,考虑时间上的累积效应,即累积最大值和累积平均值,从多个角度分析了船体结构表面的冰压力危险区域和冰压力分布特性.通过船体结构直行破冰的离散元模拟,分析了船体结构的总体冰载荷和局部冰压力.为验证本文方法在船体结构冰压力分析中的可靠性,根据冰载荷的IACS规范计算了船体结构与大块浮冰自由碰撞过程,对比分析了碰撞点上的冰压力.计算结果表明,离散元计算结果与规范对比误差保持在6.7％～18.1％之间.本文方法为冰区船舶的设计研发提供了可靠的分析手段,其计算结果可为船体结构的冰区航行安全预警和冰载荷监测提供合理的辅助决策信息.