张 媛，王 超，叶礼裕，杨 波

（哈尔滨工程大学，哈尔滨 150001）

0 引 言

极地日益增长的航运活动、科学考察工作、资源开采需求以及军事领域的应用价值极大提升了极地结构物的需求量，并对其极地航行船舶的性能提出了更高的要求。破冰船是极地航行必需的开辟航道、引领冰区航行、保证极地船舶安全航行的重要交通工具[1-2]。破冰能力是衡量破冰船性能的关键标准之一，而破冰船的船艏形状特征参数在很大程度上决定了破冰效率、破冰模式，以及破冰第二阶段的冰翻转过程和浸没过程的碎冰块运动轨迹、运动模式和冰的浸没阻力。为了深度掌握船艏型线特征对破冰船破冰能力的影响，探索各关键船艏特征参数与破冰过程的相关性机理，以帮助设计出型线更优、性能更佳的破冰船艏，提高国家极地航行事业的竞争力，开展破冰船艏形状特征的破冰模式差异预报分析研究是十分必要的。

破冰船艏部形状可通过5 个特征参数来表达：外飘角、水线进流角、纵剖线倾角、首柱倾角、艏部长度[3]。其中，外飘角主要影响破冰船的破冰效率及破碎冰块的下沉效率，水线进流角的影响主要体现在清除船艏前端及其两侧形成的堆积冰的速率，即清冰效率，纵剖线倾角和首柱倾角也会一定程度地影响到破冰和冰块下沉效率。破冰船艏的设计主要是围绕上述特征开展的，目前常见的破冰船艏主要有7种：具有平行纵剖线的直线艏、凹形艏柱艏（怀特艏）、高外飘角艏（米勒艏）、具有车刀的勺形艏、具有脊骨的半勺形艏、平板系艏和狄森-瓦斯艏[4]。……