刘瀛昊， 佟福山， 高良田

(哈尔滨工程大学 船舶工程学院, 哈尔滨 150001)

基于原型测量的极地航行船舶船体冰载荷分析

刘瀛昊， 佟福山， 高良田

(哈尔滨工程大学 船舶工程学院, 哈尔滨 150001)

船体与海冰碰撞引起的冰载荷一直是破冰船领域研究的重点。根据S.A. AgulhasⅡ号极地科考补给船在南极海域的原型测量数据，利用影响系数矩阵法和反演法对船体艉肩部的冰载荷进行分析。通过肋骨上不同应变传感器测得的剪应变，在MATLAB中利用系数矩阵转换，得到了不同肋骨上的冰载荷。通过建立艉肩部有限元模型，采用两种不同的离散方式对载荷区域进行离散，并利用Tikhonov正则化求解反演方程，得到外板的冰载荷分布。克服了数据处理过程中解的不适定性，使得两种方法得到的计算结果也极为相近。

冰载荷；原型测量；影响系数矩阵法；反演法；Tikhonov正则化

近年来，随着全球气候变暖，人们在极地区域的活动越来越频繁，对极地航行船舶的操纵性、安全性和舒适性要求也越来越高。船舶在极地航行中会受到来自于海浪、海冰、机械以及螺旋桨等多方面的动态激励[1]。以往研究表明，当船体与海冰发生碰撞时产生的振动等级最高[2]。因此，船体冰载荷的研究尤为重要。测量冰载荷的方法通常为模型试验和原型测量。与模型试验相比，原型测量虽然成本高昂，却是得到实际冰载荷最为精确的方法，对于冰载荷特性研究及规范的补充完善都具有重大意义[3]。但在原型测量中，船舶与海冰碰撞产生的冲击载荷并不能通过直接测量得到，只能测得船体其它部位的结构响应。……