国外极地破冰船吊舱推进系统发展研究

不断上升的全球气温导致两级冰层加速消融,南北两级的战略价值也日益凸显。推进系统作为极地破冰船核心装备之一,对于提升破冰船的破冰性能和航行能力至关重要。本文介绍影响破冰船航行的极地环境条件,分析不同国家破冰船的分类及特征,总结破冰船吊舱推进系统的发展及特点,展望吊舱推进系统在破冰船领域的应用前景,为我国新型破冰船推进方案的选取提供思路和参考。     

美俄破冰船技术发展研究

破冰船是世界各国推进极地战略的重要抓手,具有重要的战略地位。目前,世界在役极地破冰船主要集中在俄罗斯、美国、加拿大、芬兰、瑞典、丹麦等国家。其中,俄罗斯是全世界拥有破冰船数量最多,技术最先进,极地作业能力最强的国家。美国作为世界头号强国,其极地能力建设也不容小觑。本文旨在通过对近年来美、俄极地破冰船技术更新和能力建设情况的梳理,研判未来破冰船的发展趋势,从而为我国破冰船装备建设和发展提供参考与借鉴。     

极地重型破冰船结构设计特点浅析

极地重型破冰船是极地航路开辟、救援支援、科学考察及资源开发的重点保障装备。与中低冰级极地船型/破冰船相比,由于其高冰载荷作用环境特点,该船型在高强度钢/特种材料应用、冰载荷作用下结构安全评估以及船体结构布置设计等方面有其鲜明特征,需予以重点考虑,不可武断地沿用以往针对中低冰级极地船型的结构设计经验。该文以某型PC2级极地重型破冰船型为例,总结其结构设计/评估经验,重点就冰区构件高强度结构钢应用、冰区外板复合钢板应用需求与特点、非线性评估技术应用对冰区构件尺度影响、冰致剪力/弯矩分布特点及其对主船体内部平台、桥楼侧壁等非冰带区构件设计影响展开讨论,阐明此类船型结构设计特点及其与中低冰级极地船型/破冰船在整体结构布置思路、冰区结构设计评估方面的主要区别。文中认为：随着冰级的升高,冰载荷的影响已不仅仅局限于冰区外板及其附连构件区域,在冰区构件材料选型及整船全局性结构布置、设计等方面也会产生重大影响。     

中国极地破冰船总体与结构设计技术现状与展望

本文基于近年来国内预研、设计或改造、建造的多型极地破冰船,提取总体和结构设计关键技术,简要介绍了适用于我国国情的不同等级极地破冰船的总体船型、推进系统、防寒系统设计及结构冰载荷模拟、冰带构件优化设计等方面研究内容。对我国此类船型研发的特点和难点作扼要说明,着重介绍了国内相关设计关键技术的研究现状及实船应用情况;探讨了此类船型国内后续研发方向,并对相应关键技术的研究方向作展望。     

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.     

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。     

某型极地破冰船的艏部线型优化

极地破冰船首部线型的优化设计,既需要考虑在冰区作业时的破冰能力,又要兼顾其在敞水域中的航行性能.该文基于不同的冰阻力预报经验公式,对冰阻力和破冰船首部特征参数进行敏感性分析,提出破冰性能较佳的首部特征参数取值范围,并兼顾敞水域阻力性能进行首部线型优化.经过敞水域中的模型阻力试验验证和冰区中的阻力数值模拟验证,优化方案在敞水域中设计航速附近的阻力增加约2％,但在不同层冰厚度下、破冰航速时的冰阻力下降7％～12％.     

澳大利亚在建极地科考破冰船“努伊娜”号综合介绍

澳大利亚在建极地科考破冰船"努伊娜"号是一艘目前即将投用的国际极地海洋科学考察船。从船舶规范、船载科考能力、极地科考补给能力等3个方面,介绍这艘集海陆综合补给与南大洋科学考察于一身的新型极地科考破冰船,使读者了解当前世界极地科考船的设计、建造与考察功能等方面的最新发展态势。     

船舶柴油机烟气余热利用过程的交互性影响研究

文章以MANB&W10S90ME-C9.5型柴油机为对象,建立了匹配300 kW级超临界CO2布雷顿循环发电装置所用2 MW烟气换热器的系统整体仿真模型,分析了柴油机50％～100％负荷条件下的烟气换热器性能参数变化规律、废气旁通阀30％～100％开度调控时的柴油机性能参数变化规律,为余热利用系统在船舶上的使用提供了理...     

基于环向裂纹法的气垫平台破冰载荷数值模拟

气垫船因其独特的船体构造能适应冰面、水面、陆地等多种环境,也可以很好地完成运送物资、救援、破冰等任务.设计气垫破冰船或者破冰平台时,冰载荷预报对于总体和船身结构安全十分重要.本文利用理想化破冰假设,基于环向裂纹法求解气垫平台在低速下在全冰面上破冰过程中所受的冰力;基于直径为50 m的气垫平台在不同气垫压力的情况下进行破冰过程的数值模拟,得到了在低速下不同气垫压力大小时的冰力时历图.通过分析冰力时历图,可认为气垫压力会通过影响气腔高度以及气腔扩散半径来影响气垫平台低速破冰时的冰力,且当气腔扩散半径等于冰碎裂半径时,冰力达到最小值.     

高炉煤气余热锅炉数值模拟与传热系数的修正

应用CFD软件对某高炉煤气余热锅炉进行数值模拟,研究了余热锅炉内部的流动和温度分布,分析了各部分烟道中的换热情况以及流场对换热的影响。将数值模拟与热力计算数据进行比较,根据分析结果,提出了修正热力计算中影响传热系数相关参数的建议,为提高热力计算的精度提供依据,文中的研究可为同类余热锅炉的设计提供参考。     

极地物探船破冰阻力数值仿真及试验研究

由于极地物探船作业的特殊性,极地海域冰况对物探船阻力会产生较大的影响.开展极地物探船冰阻力性能研究对船型开发具有重大意义.本文利用数值仿真方法和冰池模型试验方法研究极地物探船在平整冰区的航行过程,并对比分析2种研究方法的试验现象和结果.研究表明:数值仿真方法可以较为准确地反映出极地物探船在平整冰区的航行过程和冰层的破碎...     

极地破冰船冰区结构设计规范对比研究

通过对各主要船级社关于破冰船结构设计的规范进行比较和分析,研究了不同规范关于冰级定义、船体加强区域划分、材料和腐蚀余量、船体外形参数、冰载荷、冰区总强度、冰区构件尺寸以及结构设计细则的具体要求;总结了各种规范体系的特点,为今后极地破冰船的结构设计研发提供了规范参考,具有一定的现实意义。     

极地船舶操纵性预报研究

从北极航道出发,研究了北极航道对船舶操纵性影响的主要因素。介绍了船舶操纵性的模型试验和数值模拟方法 ,研究了船舶操纵性的性能指标和提高方法,并通过模型试验分析了上海船舶研究设计院(SDARI)设计的极地重载甲板运输船的操纵性性能。由于现行规范中对极地船的操纵性性能没有明确要求,建议设计中留足余量,以避免极地环境特殊性造成的操纵性性能降低所引发的突发状况。     

极地某构型船首与浮冰碰撞的数值模拟研究

近年来,随着北极海冰的覆盖面积和厚度不断减小,极地航行装备越来越受到关注。北极航区相较于传统航区,海冰与船舶进行更频繁的相互作用,是造成船体结构疲劳损伤的主要原因之一。因此模拟海冰与船碰撞的动态过程,并对影响因素进行分析,对于预报在极区航行的船舶结构动力响应有着重要作用。文章提出了可应用于商业软件LS-DYNA的模拟冰材料参数,并根据ISO的P-A曲线验证了其可行性,构建了船首模型;在船首航行方向速度分别为5 kn、6 kn和7 kn,浮冰尺寸为10 m×10 m×0.6 m的工况下,模拟船首与浮冰碰撞的过程并进行参数影响分析。     

大型破冰船青睐核动力

  目的  核动力破冰船具有续航时间长、破冰能力强等优点,可以为我国极地科学考察事业提供保障。针对未来我国核动力破冰船的发展方向,开展船用反应堆非能动安全壳冷却系统（PCCS）换热器特性研究。  方法  利用Fluent软件对关键设备的换热器进行建模,研究不同方案下的流量分布情况。  结果  模拟结果显示：增大传热管束中心管间距可提高流量分配的均匀性;分配联箱与汇流联箱的截面积比取为0.7时,流量分配较均匀。  结论  所做研究可为我国新一代核动力破冰船反应堆的方案设计提供技术参考。     

从“雪龙”号救援俄罗斯船看极地航行风险及破冰船发展趋势

最近,“雪龙”号极地考察船在南极救援俄罗斯“绍卡利斯基院士”号科考船的行动受到从国家领导到普通百姓的极大关注。俄罗斯科考船被困南极、“雪龙”号的救援行动,让不少人对破冰船的工作方式、破冰能力以及南极航行风险产生了浓厚兴趣。     

船舶主机废气余热温差发电的数值模拟与试验研究

为了对船舶柴油机废气余热加以利用以达到船舶节能和减少碳排放的目的,结合船舶余热的特点,开展了船舶余热温差发电的数值模拟与实验研究。采用CFD方法完成了实验装置相关参数的选择后,进一步对温差发电装置的换热过程进行模拟,并通过实验验证了模拟的正确性。最后,以MAN/B＆W41V32/40式船舶主机为研究对象,对其废气余热温差发电的性能进行了评估。结果表明,在热端平均温度为500 K,冷端平均温度为310 K,冷却水流速为10 m/s的工况条件下,设计安装的1764片温差发电片输出总功率理论上可达31.75 kW。     

船舶主机废气余热温差发电的数值模拟与试验研究

为了对船舶柴油机废气余热加以利用以达到船舶节能和减少碳排放的目的,结合船舶余热特点,开展船舶余热温差发电的数值模拟与试验研究。采用CFD方法完成试验装置相关参数的选择,然后对温差发电装置的换热过程进行模拟,并通过试验验证模拟的正确性。最后,以MAN/B&W41V32/40式船舶主机为研究对象,对其废气余热温差发电的性能进行评估,结果表明,在热端平均温度为500 K、冷端平均温度为310 K、冷却水流速为10 m/s的工况条件下,设计安装的1 764片温差发电片输出总功率理论上可达31.75 k W。