[发明专利]一种破冰船船体结构的冰载荷分析建模装置

说明书

本发明公开了一种破冰船船体结构的冰载荷分析建模装置，属于船舶力学技术领域。一种破冰船船体结构的冰载荷分析建模装置，包括底座，模拟船后壁中部对称开设有两个卡槽，固定座顶面相对于空腔后方的位置呈线性等间距开设有多个凹槽，船头前方对称设有两个卡块，船头后壁相对于卡块的位置开设有块槽，卡块顶面后端固设有拨板，块槽顶面相对于拨板的位置开设有板槽，卡块内侧壁与块槽内侧壁之间呈对称结构固设有两个压缩弹簧B，船头后壁中部开设有圆角。本发明可模拟各种船只的航速、重量以及船头的形状，且还可模拟出与船只撞击浮冰的形态，以此在控制变量的情况下模拟进行冰载荷的实验分析，使得实验结果更加真实且多样，实用性强。

技术领域

本发明涉及船舶力学技术领域，更具体地说，涉及一种破冰船船体结构的冰载荷分析建模装置。

背景技术

两极地区蕴含着丰富的自然资源，随着近年来全球气温的升高，极地区域海冰正在不断融化，人们在两极地区的交通及其它活动日益频繁，破冰船作为可极地区域航行的特殊船舶，在极地活动中扮演着重要角色，而如何确定作用在其结构上的冰载荷对于保障在极地海域航行的船舶安全性和可靠性来说是非常重要，为了保障破冰船在两极地区行进的安全性，研究人员便需要对极地海洋中的浮冰对破冰船产生的冰载荷进行分析，要对包括浮冰数量、浮冰与船只接触面的形状、船只负重、船头形状以及船只航行速度等各种情况都做出最优选择。

现有的方法多是采用数据计算的方式来分析冰载荷，例如现有专利技术中的CN112214831A，一种破冰船船体结构的冰载荷分析装置,包括建模单元,第一计算单元,第二计算单元,第三计算单元和分析单元；针对破冰船与海冰碰撞过程中,通过船体结构测得的应变数据,利用有限元建模,根据不同工况对冰载荷作用区域进行划分,将问题转化为冰载荷方程的优化求解,该方案中的装置的计算单元采用了正则化方法,广义交叉验证法,信赖域算法三种方法相结合,避免了冰载荷方程求解过程中的病态性,并对方程求解进行了优化,分析得到了冰载荷在船体结构上的作用情况。

虽然上述方法能够实现冰载荷的有效准确识别，但是算法和分析过程较为复杂，对于多变的极地环境而言所需计算的变量过多，这便容易使得计算出的结果过于理论化而造成破冰船面临风险，然而实地实践测验不仅难以开展，还会产生极大的成本消耗，是一种得不偿失的实验方法。

而其他现有载荷模拟实体装置中例如CN111307391B，公开了一种模拟极地船冰碰撞的特征冰阻力试验装置，该装置包括模拟极地低温池、极地浮冰制备系统、辅助连接机构、碰撞试验模拟控制系统，具体分析方法包括：S01、填充制冰海水；S02、制冰；S03、形成浮冰冰面图纹；S04、构建碰撞模拟环境；S05、碰撞模拟试验；S06、直观展示碰撞模型，该种解决方案虽然能够极大化的模拟北极浮冰的真实情况以及极地破冰船的航行环境和船冰碰撞效果和现象，保证船冰碰撞试验的极大化的接近真实性和有效性，并且具有可重复试验的优点，但是该种设计中仅能够进行不同冰层厚度以及平整冰、碎冰、冰脊的不同冰形态模拟，而无法针对破冰船对浮冰与船只碰撞面形态以及浮冰数量双变量进行同时模拟，此外针对破冰船实际运行过程中的速度以及重量均无法进行有效模拟，无法保障分析结果的真实度和多样化。

鉴于此，我们提出一种破冰船船体结构的冰载荷分析建模装置。

发明内容

1.要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种破冰船船体结构的冰载荷分析建模装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

2.技术方案