肖能齐 ， 周瑞平 ， 徐 翔 ， 侯之超

（1.水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室（三峡大学），湖北 宜昌 443002；2.汽车安全与能国家重点实验室（清华大学），北京 100084；3.武汉理工大学 能源与动力工程学院，武汉 430063）

0 引 言

为争夺北极地区渔业资源和矿产资源，现今各国已经开始设计和制造冰区航行的科学考察船和钻井船等[1-2]；同时，为缩短货物的航程、降低航运成本从而提高竞争力，航运界开始运用冰区货船、冰区油船和破冰LNG船舶[3]等航行于北极航道中，目前柴电混合动力推进系统和纯电力推进系统被广泛用于冰区航行船舶中。为了冰区航行船舶电力推进轴系的安全性，各国船级社对冰区航行船舶轴系扭转振动提出了相应的要求。

目前国内外学者从冰载荷下的螺旋桨激励力[4]、电机振动激励力和冰载荷下的轴系扭转振动算法等三个方面进行了一定的研究。例如，Dan和Bose等[5]以加拿大海岸警卫队破冰船的螺旋桨为对象建立螺旋桨模型，借助理论计算与实验测试手段研究了螺旋桨与冰块相互作用过程中螺旋桨的水动力特性以及冰块对螺旋桨推力和转矩的变化。胡志宽[6]提出利用ANSYS软件对所建立的螺旋桨进行了冰载荷作用下的静力分析；最后，借助冰块与桨叶的碰撞模型，分别进行了单个冰块、两个冰块和三个冰块与螺旋桨桨叶的碰撞分析。Barro[7]提出冰块作用在螺旋桨上负载与冰的强度指数、原动机的类型以及推进系统刚柔特性有关；同时考虑冰载荷下的螺旋桨激励力，对冰区柴油机推进轴系扭转振动为例进行了理论计算与测试分析。……