基于Dijkstra算法的极区船舶航线规划方法

极区船舶航行面临诸多环境因素引起的安全风险,其中以海冰冰厚和密集度等因素的影响最为显著。为指引极地航行船舶根据冰况合理地进行航线规划,文章通过建立海冰栅格地图模型,采用Dijkstra算法,结合冰阻力估算公式考虑船舶尺度参数影响,针对航行距离、航行时间以及燃油消耗等优化目标,建立多目标极区船舶航线规划求解方法。结果显示,基于文章规划方法可提供符合不同目标要求的合理航线。研究成果可支撑考虑船舶本身性能的航线规划方法构建,为实际工程应用奠定基础。

基于船基海冰参数现场测量的极区船舶结构冰激疲劳损伤分析

论文建立了一种极区船舶结构冰激疲劳评估方法。基于极地科学考察船在北极现场的测量数据,分析得到海冰的统计特性;由冰厚和航速的联合概率分布,得到极区环境航行的典型工况。采用离散元方法建立船-冰作用模型,获取不同工况下船首局部区域的冰载荷分布。将局部冰载荷施加在船首有限元模型的对应区域,采用插值方法计算热点区域应力幅值和循环次数。根据累积疲劳损伤理论,将各工况的疲劳损伤叠加,得到总损伤。为验证该方法的准确性,将船舶结构冰激疲劳寿命计算结果与英国劳氏船级社规范进行了对比分析。结果表明,该方法可很好地应用于极区船舶结构冰激疲劳设计。

船舶与单块碎冰相互作用的水动力效应研究

采用CFD-FEM耦合算法建立适用于船-冰碰撞的数值模型,模拟船舶与单块碎冰从接近到发生碰撞的过程,提取碎冰的运动状态及船-冰碰撞力。在碎冰与船体碰撞前,由于流场的作用碎冰相对于初始位置发生了漂移,与船速同向的漂移速度分量随碎冰尺寸增加而减小;漂移使船舶与碎冰的相对速度减小,降低了船-冰碰撞力,并影响碎冰碰撞时的姿态。数值仿真结果可用于极地运输船舶的设计。