破冰船舵设备载荷计算方法

随着全球变暖,冰川消融,极区通航不仅为极区能源开采带来了极大便利,同时大大缩短了欧美与亚洲的航线距离。冰区航行中的船舶安全逐渐成为船舶设计建造时需首要考虑的因素。本文根据极地船舶航行特点,结合国内外行业规范对冰区船舶舵系设备的相关要求及载荷计算方法,运用冰/水动力学理论,研究舵系设备在冰带作用下的载荷算法,并运用有限元法对比了冰区与常规海况下舵设备的结构响应差异,可为实际冰区舵系设备的设计提供一定参考。     

能见度不良条件下极地冰山的识别与避让

<正>0引言随着社会经济的发展和人类对未知区域探索的需求,在极地水域活动的船舶越来越多,特别是极地夏季期间。船舶冰区操纵技术一直是业内探讨的主要问题,极地航行的主要风险、操纵方法和注意事项~([1-4])、破冰技术和方法~([5])等是南北极航行实践人员探讨的主要话题。随着通导技术和装备的发展,船舶极地航行风险大幅降低。如:气象预报手段增多和准确性的提高,使航行于极地水域的船舶能够有效规避大风浪航行的风险;卫星遥感技术能快速、实时、动态地获得     

基于Dijkstra算法的极区船舶航线规划方法

极区船舶航行面临诸多环境因素引起的安全风险,其中以海冰冰厚和密集度等因素的影响最为显著。为指引极地航行船舶根据冰况合理地进行航线规划,文章通过建立海冰栅格地图模型,采用Dijkstra算法,结合冰阻力估算公式考虑船舶尺度参数影响,针对航行距离、航行时间以及燃油消耗等优化目标,建立多目标极区船舶航线规划求解方法。结果显示,基于文章规划方法可提供符合不同目标要求的合理航线。研究成果可支撑考虑船舶本身性能的航线规划方法构建,为实际工程应用奠定基础。     

极地船轴系的强度设计分析

极地船舶的开发是我国极地战略目标的重要支撑部分，而船舶的动力心脏——推进系统的强度设计因极地冰区的多工况航行变得更为复杂。为保证船舶在极地航行的可靠性和安全性，该文介绍了DNV船级社关于极地船轴系强度的基本设计理念和相应的规范要求。关于冰载激励对推进系统设备的影响，DNV基于其经验推荐了1种考虑柴油机气缸激励和冰载激励相位角的数字解决方案。文中应用DNV开发的Nauticus Machinery软件对某PC4级别的冰区船舶轴系分别进行了时域和频域扭振计算，然后采用Palmgren-Miner线性累积疲劳方法进行了该轴系尺寸的合规性分析，并对时域分析结果和频域分析结果进行了比较。针对极区船推进轴系的强度设计，文章提出了1种迭代方案来进行轴系的尺寸设计及优化。     

极地航行船舶及海洋平台防冰和除冰技术研究进展

极地具有气候环境极端恶劣、海气交换强烈、湿度很大等特点,在此航行(或冰区航行)的船舶和海洋平台结构表面极易形成覆冰,它不仅影响设备操作,更直接威胁到船舶和海洋平台的安全。对国内外极地航行船舶及海洋平台防冰和除冰技术的现状进行综述。首先,介绍覆冰对极地航行船舶及海洋平台不同部位的影响和危害程度。然后,归纳和分析国内外现有防冰和除冰方法与技术,包括电加热、红外线、超声导波等主动除冰方法,以及超疏水涂层、牺牲性涂层、水润滑涂层以及低交联度界面滑移涂层等被动除冰方法。最后,总结现有防冰和除冰技术在极地航行船舶及海洋平台上的适用性及优缺点,为极地航行船舶及海洋平台的防除冰设计提供参考。     

国内外极地海冰业务化预报系统概述

在全球气候变暖和北极海冰快速减少背景下，极地海冰预报发挥着越来越重要的作用。提高极地海冰预报能力是极区船只航行以及极区能源开发与保护等许多领域和方面的重要保障。近年来，各国发展并建立极地海冰预报系统，极地海冰业务化预报取得了显著进展。通过对海冰数值动力模拟进行模型开发、检验和验证，使模式结果不断向观测值靠拢，以实现灵活、强大的海冰模拟的目标，提高对极地海冰演化的预测。我国的极地海冰业务化预报系统在准实时同化海冰密集度和海冰厚度的基础上，实现了卫星观测海洋表面温度数据的融合，解决了极区观测变量数据同化技术中海冰-海洋界面物质和能量的协同调整的难题，为极地科考和商业航行提供更精细化、更准确的海冰预报服务能力。文中简要介绍国内外极地海冰业务化预报系统的现状，并展望了未来发展的难点与问题。     

基于船基海冰参数现场测量的极区船舶结构冰激疲劳损伤分析

论文建立了一种极区船舶结构冰激疲劳评估方法。基于极地科学考察船在北极现场的测量数据，分析得到海冰的统计特性；由冰厚和航速的联合概率分布，得到极区环境航行的典型工况。采用离散元方法建立船-冰作用模型，获取不同工况下船首局部区域的冰载荷分布。将局部冰载荷施加在船首有限元模型的对应区域，采用插值方法计算热点区域应力幅值和循环次数。根据累积疲劳损伤理论，将各工况的疲劳损伤叠加，得到总损伤。为验证该方法的准确性，将船舶结构冰激疲劳寿命计算结果与英国劳氏船级社规范进行了对比分析。结果表明，该方法可很好地应用于极区船舶结构冰激疲劳设计。     

船舶极区格网惯性导航中航行路径校正方法

船舶一旦进入极地地区,惯性导航系统就会失去效用,易导致航行路径偏离既定的航线。为此,设计一种极区格网惯性导航中航行路径校正方法。该方法分为两部分,第一部分通过格网北建立格网坐标系,第二部分以格网坐标系作为基准,建立惯性导航误差方程,并通过四元数法进行求解,得到船舶航行路径偏移误差值,以此驱使船舶回归既定航行路径。实验结果表明,应用该方法后,校正后的路径与原始既定航行路径之间的拟合优度接近于1,证明该方法有效。     

2万t极地多用途船安全设计

针对极地运输船舶的安全设计问题,以某2万t极地多用途船为研究对象,参考芬兰瑞典冰级规则(FSICR)、极地规则和船级社相关规范,提出了极地运输船在船体结构、甲板机械防护、消防救生设备防护、通道防冻、居住区安全、航行安全及通信等方面的安全措施。应用这些措施有利于提高极地运输船的安全性。     

无人水面艇导航技术研究

无人水面艇是能够自主航行的无人水上航行器,在海洋勘探、海上救援和海上运输等领域具有重要意义,其海上自主航行的关键是自主航行与导航技术。无人水面艇导航技术主要包括单一导航方式和组合导航方式2类。本文以卫星导航、惯性导航及组合导航方式的无人水面艇导航技术为基础,对比不同导航技术的特点,总结无人水面艇导航技术发展趋势。     

北斗卫星导航系统在水下无人航行器中的应用方案研究

本文阐述北斗卫星导航系统在水下无人航行器的几种主要应用方案,根据北斗卫星导航系统的导航定位和短报文通信功能特点,将北斗在UUV的应用分为两大类:一类主要利用北斗导航提供导航定位服务,如组合导航、基于北斗的水下导航系统等;另一类主要利用北斗系统的短报文通信服务或兼具使用导航定位服务,如基于北斗卫星导航系统的UUV遥控系统等。本文为水下无人航行器的北斗卫星导航系统应用提供了发展思路。     

极地船舶规范及其主要技术发展

通过梳理极地船舶国际公约、规范技术现状，分析中国船级社建立的极地航行船舶规范特点，并结合我国极地战略及发展需求，总结未来极地船舶规范的技术发展趋势。针对极地船舶破冰技术、防寒技术和航行及保障技术等重要关键技术问题，从船舶结构冰载荷技术、冰载荷作用下的结构强度计算、冰载荷激励下螺旋桨和轴系强度、极地船舶防寒设计与低温试验验证、极地操作能力评估和冰区操作船体监测技术等方面进行阐述，提出了发展建议，为未来我国极地船舶规范体系的自主构建提供技术支持。     

精密导航设备航行试验精度的计算机辅助测量

本文提出了对惯性导航系统、平台罗经系统等精神导航设备航行试验精度测量的计算机辅助方法。该方法利用计算机对叠标图象和导航设备计算机发送的中行信息进行组合处理，从而能够实时动态地测量出精度导航设备的航行误差。该方法与以前的人工测量法相比，有着精度高、实时性和自动化程度高等优点。     

GPS与惯性导航系统的综合

惯性导航系统是先进的自主式导航系统，航空、火箭、导弹、宇宙航行等方面，在航母、潜艇、巡洋舰、乃至驱逐舰上已都有应用。随着利用卫星导航的全球定位系统（ＧＰＳ）技术的发展，在舰船上采用全球定位系统与惯性导航系统综合的技术将进一步提高惯性导航系统和全球定位系统的性能。对舰船设计工作者来说，甚为重要的是不应该使全球定位系统和惯性导航系统分别孤立运行，而必须将两者合理地综合。美国海军新型的全球定位系统接收机     

极地航行船舶电气设计和设备配置特殊性研究

从极地航行船舶所在的环境状况入手,分析了低温、冰况、船上结冰、高纬度、极昼极夜对船舶航行安全和使用造成的影响,提出相应的应对方案和措施来减少和消除由此带来的影响,研究极地船舶在电气设计和设备配置的特殊性,对极地航行船舶电气设计具有一定的指导作用。     

北斗卫星导航系统的船舶监控应用及展望

自从2012年底正式系统运营以来,中国北斗卫星导航系统（BDS）在船舶领域发展迅猛,其精准定位和短报文收发能力,将导航和通信有机融合在一起,为海洋航行提供了极大的便利。我国的海洋渔业、远洋执法等部门,都将北斗系统作为重要的导航通信手段之一。文中向读者介绍了北斗卫星导航系统的发展现状,以及在船舶监控管理方面的系统应用,并结合船舶导航设备的不同应用场景,展现了北斗卫星导航系统在船舶通信领域的强大生命力。     

极地航行船舶电气设计和设备配置特殊性研究

从极地航行船舶所在的环境状况入手,分析了低温、冰况、船上结冰、高纬度、极昼极夜对船舶航行安全和使用造成的影响,提出相应的应对方案和措施来减少和消除由此带来的影响,研究极地船舶在电气设计和设备配置的特殊性,对极地航行船舶电气设计具有一定的指导作用.     

极地冰区船舶发展分析

分析了极地冰区船舶发展的背景,对极地航道、资源开发等因素等进行论述,认为发展极地冰区船舶是未来船舶行业发展的重要方向。研究了与极地航行船舶相关的规范、规则的发展情况,认为规范和规则对极地冰区船舶的运行安全和减少排放等要求日趋严格,各船级社对极地船舶的设计要求和验证方法逐渐统一。介绍了当今世界主要的破冰船船型及动力系统,并对极地冰区船舶的发展特点进行分析。     

极地(冰区)航行船员培训及我国的实施建议

为保证极地（冰区）船舶航行安全、保护极地环境、履行有关国际公约以及基于实施国家海洋战略的需要,分析国际公约对极地航行船员培训要求,研究国外有关国家极地船员培训现状及中国极地船员培训现状,提出中国极地（冰区）航行船员培训实施的建议。     

CCS发布《极地船舶指南》

正极地水域地理位置独特,环境条件特殊,船舶在极地水域航行时,因冰和/或寒冷气候,以及其他不可低估的条件,存在附加风险,降低船舶的安全,比如船—冰碰撞影响船体结构强度,寒冷气候可能导致船舶稳性减弱、引起管路冰冻、航行设备失效和船员执行力下降等。CCS已颁布了船舶冰区加强和船舶防寒的规范要求,构成完整的船舶规范体系。本次《极地船舶指南》旨在为实施CCS冰级规范和防寒规范、IMO《国际极地水域操作船舶规则》提供技术指导,保障极地航行船