本文關鍵詞：極地運輸船舶冰載荷及破冰結構研究

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【摘要】：目前世界破冰船建造國家多為北歐國家,還有俄羅斯、美國、日本等。而中國現(xiàn)有破冰船多基于渤海及黑龍江冰情,還未有自主建造的極地航區(qū)破冰船舶下水。隨著極地近岸地區(qū)的冰情的減弱,北美歐洲等國紛紛開通北極近岸航線。目前北極航線的通航期為北半球夏季,在此地區(qū)航行的運輸船舶類型多以LNG、油船為主。航行于極地的船舶主要技術特點為外板厚,推進馬力大,水線面系數(shù)大。另外,由于船運公司運營極地航行成本較高,普通運輸船舶數(shù)量龐大,對非極地運輸船舶進行冰區(qū)改裝也是一種降低運營成本的有效方法。無論是專業(yè)破冰船還是冰區(qū)運輸船舶,都無法回避冰載荷帶來的嚴峻挑戰(zhàn)。一旦發(fā)生船舶海上事故以及油氣泄漏事故,一方面會給船東和企業(yè)帶來無法挽回的人命和經(jīng)濟損失,另一方面,對極地的環(huán)境將會造成巨大的災難。所以極地航行船舶必須重視船舶與冰體的作用,在設計和改裝之前就要完備相關技術,提高冰區(qū)船舶的航行安全性,其次才是追求船舶的經(jīng)濟性快速性等性能。本文首先簡要介紹海冰的分類、結構和性質,并對現(xiàn)今冰材料相關理論進行比較。之后以淡水冰為研究對象定義相關材料參數(shù),利用LS-DYNA粘塑性材料通過一定編輯建立各向同性的有限元數(shù)值模型,并結合ISO推薦壓強-面積理論曲線和相關學者的實驗數(shù)據(jù),驗證數(shù)值模型的可靠性。其次,對兩種典型的破冰型式的機理和效果進行比較。還對破冰船在行進方向受到的阻力,分別與首部外板傾角和水線面首部夾角的關系進行討論,得出破冰阻力與船體外板傾角成正比,船首水線面夾角約為90°時船舶破冰所受行進阻力最小的結論。最后,通過分析普通船舶船首與冰層碰撞時的損傷特點得出船舶與冰排相撞時,船首的易受損部位主要分布在首柱后側臨近區(qū)域和兩側船-冰接觸區(qū)域的結論。損傷形式分別表現(xiàn)為沖擊劃割損傷和擠壓損傷。并通過吸能分布特點推薦在相關設計或改裝中,抗冰撞擊結構采用橫骨架式。還對前進方向上冰排尺寸和數(shù)量因素與船首損傷的關系進行討論并得出相關結論。
【學位授予單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U661.4;U674.21

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本文編號：1221698