伴隨著北極海冰的日漸消融,極地船舶航行問題得到越來越多學者的關注。與在常規(guī)水域中航行時不同,船舶在冰區(qū)航行時運動形式更為復雜,遇到風險的可能性也更大。這種情況下,對其操縱性能的預報和模擬就具有重要的意義。本文在現(xiàn)有研究基礎上,分別使用經(jīng)驗算法、有限元方法和概率性方法計算了船舶在冰區(qū)運動時的冰載荷,并對船舶的運動情況和操縱性能進行模擬,希望對極地航行船舶相關力學問題的深入研究提供支撐。首先利用MATLAB語言編程建立了船舶在冰區(qū)航行時的三自由度運動模型,先對船舶在敞水中的運動情況進行了模擬,并與實航數(shù)據(jù)進行了對比,驗證了程序的正確性;接著使用經(jīng)驗公式方法計算冰力和冰力矩,加入到三自由度方程中,將模擬結果分別與實船試驗的數(shù)據(jù)和前人的數(shù)值方法模擬結果進行了對比,驗證了本文方法的正確性,最后分析了不同參數(shù)下船舶冰區(qū)回轉運動的規(guī)律。然后基于非線性有限元方法對船舶直行與回轉運動時與海冰發(fā)生碰撞的情形進行了模擬,通過與經(jīng)驗公式算得的冰載荷進行比較,驗證了有限元模擬結果的準確性,在此基礎上分析了各種參數(shù)對船舶運動的影響;接著使用流固耦合方法,模擬了存在流體域時船舶與海冰的相互作用,分析了考慮海水的作用... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：131 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１阿爾托大學冰池進行的操縱性試驗１６８１??使用概率性方法對于船舶操縱性的研宄較少

本文研究思路

在操縱運動中的坐標關系如圖２．１所示，其中ｖ是Ｇｘ軸與軸之間的角，規(guī)定其正方向為自Ｑｘｃ軸轉至Ｇｘ軸順時針方向；ｗ為動系下船舶前進度；５為舵角，規(guī)定左舵為正，右舵為負；ｒ為船的轉首角速度，順時針的運動通�？梢酝ㄟ^以上所述的位置參數(shù)和運動參數(shù)來表示，因此通過數(shù)舶的操縱運動也就是求解在給定操縱規(guī)律下各個運動參數(shù)和位置參數(shù)隨律，然后建立船舶操縱運動微分方程式并求解。??動方程??的操縱運動主要研究固體在流體中的運動。在固定于地球的坐標系中，船動參數(shù)隨時間變化的規(guī)律十分復雜，而在固聯(lián)于船體的運動坐標系中，船一直保持不變，因此在運動坐標系中分析船舶的操縱運動較為容易。??上節(jié)所述的船舶操縱運動坐標系統(tǒng)，可以得到兩坐標系之間的坐標變換關ｘ０?＝?ｘｃｏｓｉ／／?－?ｙｓｉｎｙ／??

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]平整冰中破冰船操縱性能初步預報方法[J]. 王超,康瑞,孫文林,王國亮.  哈爾濱工程大學學報. 2016(06)
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[7]黃、渤海海冰對船舶通航安全的影響及應對措施[J]. 劉強,孫健,王鳳武.  世界海運. 2012(06)
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[9]渤海冬季冰區(qū)錨泊與航行安全的研究[J]. 王忠明.  中國水運(下半月). 2010(07)
[10]北極加速變暖條件下西北航道的海冰分布變化特征[J]. 蘇潔,徐棟,趙進平,李翔.  極地研究. 2010(02)

博士論文
[1]基于現(xiàn)場實驗的海洋結構隨機冰荷載分析[D]. 屈衍.大連理工大學 2006

碩士論文
[1]平整冰中破冰船操縱性能初步預報[D]. 康瑞.哈爾濱工程大學 2016
[2]冰材料模型與局部形狀對船冰碰撞影響研究[D]. 高巖.上海交通大學 2015
[3]基于非線性有限元方法的船舶—冰層碰撞數(shù)值研究[D]. 王健偉.上海交通大學 2015
[4]冰區(qū)航行的船舶運動數(shù)學模型[D]. 陳海龍.大連海事大學 2014
[5]破冰船的冰阻力估算方法研究[D]. 劉源.華中科技大學 2014
[6]船舶冬季渤海冰區(qū)航行安全分析[D]. 李傳玉.大連海事大學 2012
[7]破冰船破冰載荷與破冰能力計算方法研究[D]. 何菲菲.哈爾濱工程大學 2011
[8]舵角和航速影響下的船舶操縱運動建模與仿真[D]. 洪劍飛.大連海事大學 2010



本文編號：3055909