刘爱兵，周林慧，刘莉莉，田忠殿

（上海船舶设备研究所，上海 200031）

0 引言

随着不可替代能源的日趋枯竭，极地丰富的石油、天然气、渔业等资源陆续被发现，以及极地在军事上的战略意义，各国对极地的科学研究和开发日趋重视和活跃。在此形势下，破冰船自然成为在充满浮冰的极地从事此类活动的重要工具和运输载体[1-2]。

调距桨可以为船舶提供良好的操纵性和较大推力，因此很多冰区航行船舶和破冰船都采用了调距桨[3]。目前，调距机构强度设计主要是参照船级社规范，DNV GL船级社经过多年的研究积累，发展出较完善的冰区调距机构强度计算方法，并包含到其规范中[4-5]。本文根据DNV GL极地冰区强度计算规范，采用有限元方法计算了在桨叶失效冰载作用下按极地冰区PC-5级强度设计的某破冰船调距机构的强度。

1 桨叶失效冰载计算

DNV GL规范要求调距机构必须满足“金子塔强度设计原则”，即在桨叶失效载荷作用下不能导致调距机构的失效。这就要求调距机构中的名义等效应力不能超过部件材料的最小屈服强度，即调距机构的强度安全系数不小于1.0。

桨叶失效载荷 Fex是指引起桨叶塑性弯曲的极限载荷，该载荷可以由式（1）计算。

式中：c、t、r分别为桨叶根部弦长、厚度和半径；D为螺旋桨直径；为参考应力。

2 网格划分和载荷施加

调距机构强度计算采用有限元方法，在调距机构三维建模上划分有限元网格。考虑到计算时间及精度，网格在应力梯度较大的倒圆区域进行了加密，应力梯度较小的区域网格较稀疏。……