破冰船冰載荷及運動響應研究.pdf

1、南北兩極蘊藏著豐富的自然資源，是未來重要的能源資源基地。且南北兩極蘊含著十分巨大的經(jīng)濟、政治、軍事利益，探索和開發(fā)南北兩極具有重要的戰(zhàn)略意義。因此作為探索和開發(fā)極地地區(qū)的主要載體，破冰船的研究對我國的戰(zhàn)略和經(jīng)濟發(fā)展有著十分重要的意義。由于破冰船航行區(qū)域以及作業(yè)環(huán)境的特殊性，海冰與船體的相互作用受到了研究人員的廣泛關注，但是目前對于破冰船所受冰載荷以及破冰船的運動響應研究還處于起步階段，有許多問題急需解決。本文主要針對破冰船連續(xù)式破冰過程

2、中船體六自由度內的運動響應求解進行了深入的分析和研究，主要研究工作如下：
　　1、對破冰船的破冰過程做了一些簡化與基本假設，確立了兩個基本坐標系及其間的轉換關系，引入了破冰船的運動微分方程。分析了破冰船破冰過程中的受力情況，引入了計算碎冰、螺旋槳、船舵、周圍流體作用力的半經(jīng)驗公式。系統(tǒng)闡述了運用Newmark法對破冰船六自由度內運動響應的求解方法。
　　2、研究總結了海冰的物理特性和力學行為，分析了破冰船船首和船中與冰排的相

3、互作用以及破冰船破冰的進程機理。結合實驗數(shù)據(jù)及理論分析，構建了包含冰排二次斷裂在內的冰力函數(shù)。
　　3、在前述理論基礎上，運用MATLAB編寫相應程序，對破冰船的直行過程和回轉過程進行數(shù)值求解，得到船體運動響應的時歷曲線，并將計算結果與相關文獻數(shù)據(jù)進行對比，驗證了本文計算方法的準確性和可靠性。
　　4、通過限制船體某些自由度的運動，分析了船舶運動與破冰性能之間的相互影響。
　　5、改變船首特征參數(shù)，通過設定不同的首柱傾