【摘 要】
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近年来,随着全球变暖的加剧,北极航道的商业化已逐步成为可能。虽然北极航线拥有众多得天独厚的优势,但由于极地地区恶劣的天气条件和自然环境,使得在极地海域航行的船舶面临着极大的风险和挑战。目前国际海事组织正在制定《极地规则》,以确保在极地海域航行船舶的安全,这也使得极地船舶安全问题成为一个热门研究议题,船舶积冰问题就是其中之一。积冰会对船舶稳性带来不利影响,增加船舶倾覆的风险,严重危害船舶的航行安全。
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近年来,随着全球变暖的加剧,北极航道的商业化已逐步成为可能。虽然北极航线拥有众多得天独厚的优势,但由于极地地区恶劣的天气条件和自然环境,使得在极地海域航行的船舶面临着极大的风险和挑战。目前国际海事组织正在制定《极地规则》,以确保在极地海域航行船舶的安全,这也使得极地船舶安全问题成为一个热门研究议题,船舶积冰问题就是其中之一。积冰会对船舶稳性带来不利影响,增加船舶倾覆的风险,严重危害船舶的航行安全。本文针对极地船舶的积冰计算和极地船舶瘫船稳性一二层衡准,开展了如下研究工作:本文基于国内外学者提出的海浪飞沫生成和冻结数学模型,在此基础使用C语言开发了船舶积冰质量和积冰分布的计算程序。该程序可对船舶的甲板形状以及上层建筑形状和位置进行模拟,并计算该船舶在不同海况条件(有义波高、跨零周期)和气象条件(气温、风速、相对湿度)以及航行条件(船速、航向角)的组合下,船舶在一定时间段内的积冰质量和积冰分布。根据国外学者进行的平板结冰实验结果,以及国际海事组织制定的《2008完整稳性规则》中有关船舶积冰的预测范围,利用一艘渔船作为计算样船,计算了该渔船在各种海况、天气和航行组合条件下的积冰情况,以此验证积冰计算程序的通用性和精确性。为研究积冰对于船舶浮态和GZ曲线的影响,本文根据船舶浮态平衡原理,编写了积冰船舶浮态计算程序,并利用了一艘渔船和一艘集装箱船对于计算结果进行了验证。而后本文继续以上文提到的渔船作为计算样船,计算了该渔船在不同气温和航向组合条件下的积冰情况,并利用积冰船舶浮态计算程序以及本课题组前期开发的船舶GZ曲线计算程序,计算了积冰船舶的浮态以及GZ曲线的变化情况,并对变化趋势做出了分析。为研究积冰对于船舶瘫船稳性衡准结果的影响,本文继续以上文提到的渔船作为计算样船,将积冰船舶的浮态参数以及GZ曲线作为瘫船稳性衡准的输入数据,计算了积冰船舶瘫瘫船稳性一二层衡准结果,并对衡准结果的变化趋势进行了分析,对于极地船舶稳性安全提出了合理的建议。
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