近年來,南北極的科學開發(fā)是一個全球的熱點,破冰船肩負著開辟航道、極地救援、物資供給等重要任務。因此,設計和建造性能更優(yōu)越的破冰船,能夠為南北極開發(fā)提供充分保障。海冰物理力學的特殊性以及破冰船與海冰相互作用的復雜性,使許多學者和專家更傾向于采用試驗方法來研究破冰船的破冰阻力,理論研究相對較少。本文將在理論上建立破冰船破冰阻力計算模型,推導出破冰船破冰阻力,并確定破冰船破冰能力。基于上述背景,采用理論分析和數(shù)值模擬相結合的方式,研究破冰船的破冰阻力。具體研究內(nèi)容如下:首先,對于平整冰層,利用彈性地基上的沿破冰船行進方向的半無限長梁和沿垂直于破冰船行進方向的無限長梁的疊加組合,考慮浮力和冰破壞準則等因素,建立計算模型,推導破冰船破冰阻力的理論計算公式。通過將本文所推導的理論計算公式與現(xiàn)有的經(jīng)驗公式和理論公式進行了對比,驗證本文所推導的理論計算公式的有效性。然后,基于LS-DYNA數(shù)值模擬軟件,建立破冰船與冰相互作用的三維實體有限元模型。建模過程中,考慮海冰的破壞模式,利用經(jīng)典的理論公式驗證船冰模型的可靠性,并對數(shù)值模擬的結果進行分析。最后,將對比破冰阻力理論計算結果與數(shù)值模擬結果;研究冰厚和首柱傾角對破冰阻力的影響規(guī)律。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：U674.21;U661.311
【部分圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文“東北航道”和“西北航道”分別位于亞洲大陸的海，其中東北航道所能航行的時間大約有 3 至大約只有幾個星期。北極航道的開通極大縮短估量的經(jīng)濟價值。例如，2013 年夏天，商船從到達荷蘭，比以前經(jīng)過赤道繞道到達荷蘭，航程間 9 天，并且可以避免海盜的搶劫，這樣就節(jié)地北部航道，俄羅斯會保證商船的安全，并且給，降低了很多麻煩。兩條極地航道見圖 1-1。

圖 1-2 中國“雪龍?zhí)枴睒O地考察船國自主建造的首艘“雪龍?zhí)?2 號”極地科學考察破，該船將于 2019 年建成。該破冰船具備雙向破冰中國第二艘能在極地航行的破冰船，并且比“雪龍國將能實現(xiàn)雙破冰船的格局，為我國積極開發(fā)南北可以看出，破冰船在現(xiàn)代經(jīng)濟發(fā)展和極地考察中簡介構特點和沒有破冰能力的船舶相比，破冰船的長總尺寸比一般船舶要短，而寬度總尺寸比較長，這的航道。對于船體框架來說，船體龍骨更符合碰撞耐低溫的厚鋼材焊接而成。破冰船內(nèi)部有幾個比較方便的破冰和加深吃水[10]。表面涂層采用的是特殊的抗冰涂料，有利于對外層冰之間的摩擦，整個船體采用了耐低溫的超高性能

圖 1-3 俄羅斯 50 年勝利號核動力破冰船整冰海域一般常有“連續(xù)式”、“沖撞式”和“半九十年代的破冰方法是利用破冰船上的前后左法不僅操作繁瑣、消耗能量，而且效率很低。冰時，先把船尾的水艙充滿，把船開到冰層上船頭的水艙注滿，利用船身的自重將冰層壓碎航行。破船尾的冰與破船前方的冰原理一樣。將左右兩側的水艙交替注滿，之后排空，使破的。，當海冰的厚度不超過 1.5 米時，將采用“連堅固的船首和強大的螺旋槳推動力，直接把船厚度超過 1.5 米時，將采用“沖撞式”破冰方船一般船頭的吃水線較淺，船尾的吃水線較深槳推動力作用下，輕而易舉的就能爬上海冰冰，之后將破冰船倒退到一定距離后，再重復之在冰封的海域開辟出新航道[12]。
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本文編號：2865252