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破冰船破冰载荷及运动预报方法研究

作　者: 王钰涵
导　师: 冯国庆
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 船舶与海洋结构物设计制造
关键词: 破冰船冰载荷连续破冰模式运动响应
分类号: U674.21
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 59次
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内容摘要

随着极地海洋能源勘探利用的发展，破冰船这一特殊船型的地位也越来越重要，由于破冰船航行区域及工作任务的特殊性，对于海冰与船体的相互作用也越来越受到关注，但是国内外对破冰船所受的冰载荷以及破冰船的运动的研究尚处于刚刚起步的阶段，有许多问题亟待解决。本文主要针对理想化破冰假设，对直行情况下连续破冰过程中的破冰力以及运动响应的数值模拟进行研究，主要工作包括以下几个方面：1、研究总结了海冰的物理力学特性，在此基础上分析了破冰船破冰过程中的理想化假设，简化了破冰过程。2、将海冰冰排及船体进行数值离散，研究破冰船破冰过程接触点及海冰破损形状与海冰边界两个交点位置的离散点确定方法。3、在数值离散的基础上，运用数值理论模拟破冰船直行时的连续破冰过程，预报瞬时海冰的破损形状，得到破冰力的时历曲线，并分析参数对平均冰力及海冰破碎形状的影响。4、考虑破冰载荷、螺旋桨和舵的推力及流力的影响，计算船体所受六自由度力及力矩，建立破冰船破冰过程的六自由度运动方程并对纵向运动、垂荡及纵摇耦合运动响应进行了求解。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-16
  1.1 课题背景及研究意义  9-10
  1.2 课题的国内外研究现状  10-15
    1.2.1 破冰船介绍  10-12
    1.2.2 冰载荷的研究  12-15
  1.3 课题的研究内容  15-16
第2章海冰特性及破冰过程的理想化假设  16-31
  2.1 概述  16
  2.2 海冰特性  16-22
    2.2.1 海冰的一般描述  16-18
    2.2.2 海冰的物理特性  18-20
    2.2.3 海冰的力学特性  20-22
  2.3 破冰船破冰过程理想化假设  22-29
    2.3.1 接触过程的理想化  23-24
    2.3.2 挤压—弯曲过程的理想化  24-26
    2.3.3 浮冰几何形状的理想化  26-28
    2.3.4 浮冰清除的假设  28-29
  2.4 破冰船破冰模式  29-30
  2.5 本章小结  30-31
第3章破冰过程数值模拟的离散方法  31-42
  3.1 概述  31
  3.2 破冰船及海冰冰排离散  31-37
    3.2.1 坐标系的定义  31-32
    3.2.2 破冰船的数值离散方法  32-36
    3.2.3 海冰冰排的离散方法  36-37
  3.3 关键点位置的确定  37-40
    3.3.1 理论计算  37-40
    3.3.2 具体离散点的确定  40
  3.4 本章小结  40-42
第4章破冰船连续破冰过程的分析研究  42-59
  4.1 概述  42
  4.2 破冰过程船体所受冰力分析  42-43
  4.3 破冰过程模拟  43-53
    4.3.1 数值理论  44-47
    4.3.2 实船模拟  47-53
  4.4 破冰参数变化的影响分析  53-57
    4.4.1 破冰形状的参数影响分析  53-55
    4.4.2 平均冰力的参数影响分析  55-57
  4.5 本章小结  57-59
第5章破冰船运动响应的计算方法  59-74
  5.1 概述  59
  5.2 破冰过程破冰船运动方程  59-61
  5.3 破冰船行进过程中受力分析  61-65
    5.3.1 破冰过程破冰载荷计算方法  61-63
    5.3.2 破冰船螺旋桨及舵的推力计算方法  63-65
    5.3.3 流力的计算方法  65
  5.4 破冰船运动响应求解  65-72
    5.4.1 六自由度冰力分析  65-68
    5.4.2 船体纵向运动方程的求解  68-69
    5.4.3 船体垂荡纵摇耦合运动方程的求解  69-72
  5.5 本章小结  72-74
结论  74-76
参考文献  76-79
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  79-80
致谢  80

破冰船破冰载荷及运动预报方法研究

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