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原文传递破冰船冰载荷及运动响应研究

论文题名：	破冰船冰载荷及运动响应研究
关键词：	破冰载荷;运动响应;破冰能力;破冰船
摘要：	南北两极蕴藏着丰富的自然资源，是未来重要的能源资源基地。且南北两极蕴含着十分巨大的经济、政治、军事利益，探索和开发南北两极具有重要的战略意义。因此作为探索和开发极地地区的主要载体，破冰船的研究对我国的战略和经济发展有着十分重要的意义。由于破冰船航行区域以及作业环境的特殊性，海冰与船体的相互作用受到了研究人员的广泛关注，但是目前对于破冰船所受冰载荷以及破冰船的运动响应研究还处于起步阶段，有许多问题急需解决。本文主要针对破冰船连续式破冰过程中船体六自由度内的运动响应求解进行了深入的分析和研究，主要研究工作如下：　　1、对破冰船的破冰过程做了一些简化与基本假设，确立了两个基本坐标系及其间的转换关系，引入了破冰船的运动微分方程。分析了破冰船破冰过程中的受力情况，引入了计算碎冰、螺旋桨、船舵、周围流体作用力的半经验公式。系统阐述了运用Newmark法对破冰船六自由度内运动响应的求解方法。　　2、研究总结了海冰的物理特性和力学行为，分析了破冰船船首和船中与冰排的相互作用以及破冰船破冰的进程机理。结合实验数据及理论分析，构建了包含冰排二次断裂在内的冰力函数。　　3、在前述理论基础上，运用MATLAB编写相应程序，对破冰船的直行过程和回转过程进行数值求解，得到船体运动响应的时历曲线，并将计算结果与相关文献数据进行对比，验证了本文计算方法的准确性和可靠性。　　4、通过限制船体某些自由度的运动，分析了船舶运动与破冰性能之间的相互影响。　　5、改变船首特征参数，通过设定不同的首柱倾角及外倾角，探讨了船首形状对破冰能力的影响。　　6、推导了破冰船在冰中的推力减额计算公式，对尾部破冰模式下的碎冰阻力计算进行了修正，对比研究了首部破冰与尾部破冰模式下的船舶破冰性能。
作者：	温冈果
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	王庆
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文