伴隨著北極海冰的日漸消融,極地船舶航行問(wèn)題得到越來(lái)越多學(xué)者的關(guān)注。與在常規(guī)水域中航行時(shí)不同,船舶在冰區(qū)航行時(shí)運(yùn)動(dòng)形式更為復(fù)雜,遇到風(fēng)險(xiǎn)的可能性也更大。這種情況下,對(duì)其操縱性能的預(yù)報(bào)和模擬就具有重要的意義。本文在現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上,分別使用經(jīng)驗(yàn)算法、有限元方法和概率性方法計(jì)算了船舶在冰區(qū)運(yùn)動(dòng)時(shí)的冰載荷,并對(duì)船舶的運(yùn)動(dòng)情況和操縱性能進(jìn)行模擬,希望對(duì)極地航行船舶相關(guān)力學(xué)問(wèn)題的深入研究提供支撐。首先利用MATLAB語(yǔ)言編程建立了船舶在冰區(qū)航行時(shí)的三自由度運(yùn)動(dòng)模型,先對(duì)船舶在敞水中的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行了模擬,并與實(shí)航數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比,驗(yàn)證了程序的正確性;接著使用經(jīng)驗(yàn)公式方法計(jì)算冰力和冰力矩,加入到三自由度方程中,將模擬結(jié)果分別與實(shí)船試驗(yàn)的數(shù)據(jù)和前人的數(shù)值方法模擬結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,驗(yàn)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(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。然后基于非線(xiàn)性有限元方法對(duì)船舶直行與回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)與海冰發(fā)生碰撞的情形進(jìn)行了模擬,通過(guò)與經(jīng)驗(yàn)公式算得的冰載荷進(jìn)行比較,驗(yàn)證了有限元模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性,在此基礎(chǔ)上分析了各種參數(shù)對(duì)船舶運(yùn)動(dòng)的影響;接著使用流固耦合方法,模擬了存在流體域時(shí)船舶與海冰的相互作用,分析了考慮海水的作用... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：131 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１阿爾托大學(xué)冰池進(jìn)行的操縱性試驗(yàn)１６８１??使用概率性方法對(duì)于船舶操縱性的研宄較少

本文研究思路

在操縱運(yùn)動(dòng)中的坐標(biāo)關(guān)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?yàn)樽裕眩爿S轉(zhuǎn)至Ｇｘ軸順時(shí)針?lè)较�；ｗ為�?dòng)系下船舶前進(jìn)度；５為舵角，規(guī)定左舵為正，右舵為負(fù)；ｒ?yàn)榇霓D(zhuǎn)首角速度，順時(shí)針的運(yùn)動(dòng)通�？梢酝ㄟ^(guò)以上所述的位置參數(shù)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)來(lái)表示，因此通過(guò)數(shù)舶的操縱運(yùn)動(dòng)也就是求解在給定操縱規(guī)律下各個(gè)運(yùn)動(dòng)參數(shù)和位置參數(shù)隨律，然后建立船舶操縱運(yùn)動(dòng)微分方程式并求解。??動(dòng)方程??的操縱運(yùn)動(dòng)主要研究固體在流體中的運(yùn)動(dòng)。在固定于地球的坐標(biāo)系中，船動(dòng)參數(shù)隨時(shí)間變化的規(guī)律十分復(fù)雜，而在固聯(lián)于船體的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系中，船一直保持不變，因此在運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系中分析船舶的操縱運(yùn)動(dòng)較為容易。??上節(jié)所述的船舶操縱運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系統(tǒng)，可以得到兩坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)變換關(guān)ｘ０?＝?ｘｃｏｓｉ／／?－?ｙｓｉｎｙ／??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]破冰船在層冰中運(yùn)動(dòng)的數(shù)值模擬方法[J]. 高良田,王鍵偉,王慶,賈賓,王永魁,石莉.  工程力學(xué). 2019(01)
[2]破冰船冰區(qū)操縱性能離散元分析[J]. 狄少丞,王慶,薛彥卓,李佳霖.  工程力學(xué). 2018(11)
[3]平整冰中破冰船操縱性能初步預(yù)報(bào)方法[J]. 王超,康瑞,孫文林,王國(guó)亮.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(06)
[4]碎冰條件下冰區(qū)船阻力性能試驗(yàn)研究[J]. 郭春雨,謝暢,王帥,李夏炎,駱婉珍.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(04)
[5]碎冰區(qū)海冰與船舶結(jié)構(gòu)相互作用的離散元分析[J]. 季順迎,李紫麟,李春花,張林.  應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào). 2013(04)
[6]STCW公約馬尼拉修正案下的航海模擬器發(fā)展戰(zhàn)略[J]. 金一丞,尹勇.  中國(guó)航海. 2012(03)
[7]黃、渤海海冰對(duì)船舶通航安全的影響及應(yīng)對(duì)措施[J]. 劉強(qiáng),孫健,王鳳武.  世界海運(yùn). 2012(06)
[8]船舶破冰航行中避免冰卡的方法[J]. 李國(guó)定.  大連海事大學(xué)學(xué)報(bào). 2011(03)
[9]渤海冬季冰區(qū)錨泊與航行安全的研究[J]. 王忠明.  中國(guó)水運(yùn)(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(jìn)平,李翔.  極地研究. 2010(02)

博士論文
[1]基于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的海洋結(jié)構(gòu)隨機(jī)冰荷載分析[D]. 屈衍.大連理工大學(xué) 2006

碩士論文
[1]平整冰中破冰船操縱性能初步預(yù)報(bào)[D]. 康瑞.哈爾濱工程大學(xué) 2016
[2]冰材料模型與局部形狀對(duì)船冰碰撞影響研究[D]. 高巖.上海交通大學(xué) 2015
[3]基于非線(xiàn)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(xué) 2015
[4]冰區(qū)航行的船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型[D]. 陳海龍.大連海事大學(xué) 2014
[5]破冰船的冰阻力估算方法研究[D]. 劉源.華中科技大學(xué) 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(xué) 2012
[7]破冰船破冰載荷與破冰能力計(jì)算方法研究[D]. 何菲菲.哈爾濱工程大學(xué) 2011
[8]舵角和航速影響下的船舶操縱運(yùn)動(dòng)建模與仿真[D]. 洪劍飛.大連海事大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3055909