郭春雨, 謝暢,2， 王帥， 李夏炎， 駱婉珍

(1.哈爾濱工程大學(xué) 船舶工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150001；2.南通中遠(yuǎn)川崎船舶工程有限公司，江蘇 南通 226005)

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碎冰條件下冰區(qū)船阻力性能試驗(yàn)研究

郭春雨1, 謝暢1,2， 王帥1， 李夏炎1， 駱婉珍1

(1.哈爾濱工程大學(xué) 船舶工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150001；2.南通中遠(yuǎn)川崎船舶工程有限公司，江蘇 南通 226005)

摘要：為了探究碎冰條件下冰區(qū)船試驗(yàn)方法和實(shí)船阻力預(yù)報(bào)方法 ，研究碎冰條件下冰區(qū)船舶阻力隨速度變化規(guī)律，以及阻力隨密集度變化規(guī)律，采用非凍結(jié)模型冰在拖曳水池中開(kāi)展了4種密集度(60%、70%、80%、90%)工況下阻力試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：隨著碎冰密集度的增加，船模與碎冰的遭遇頻率向更高速度點(diǎn)轉(zhuǎn)移；碎冰密集度不同，船?？傋枇Σ环€(wěn)定區(qū)也不同；船?？傋枇﹄S著碎冰密集度的增加而增加；根據(jù)加拿大海洋技術(shù)研究所的Colbourne實(shí)船轉(zhuǎn)換方法，預(yù)報(bào)了實(shí)船在1.05 m和2.0 m冰厚時(shí)的總阻力。

關(guān)鍵詞：碎冰；冰區(qū)船；阻力試驗(yàn)；密集度；非凍結(jié)模型冰；實(shí)船阻力

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1390.u.20160127.1137.026.html

隨著北極冰蓋的范圍逐漸縮小，北極航線逐漸被航運(yùn)界所關(guān)注，相對(duì)于繞行蘇伊士運(yùn)河或巴拿馬運(yùn)河航線，北極航線至少縮短40%的航行距離，并且降低運(yùn)輸成本和風(fēng)險(xiǎn)[1]。隨著油氣資源和礦產(chǎn)資源開(kāi)采技術(shù)的提高，號(hào)稱“第二個(gè)中東”的北極正逐漸成為人類索取資源的基地[2]。在不久的將來(lái)，俄羅斯和北美環(huán)北極地區(qū)生產(chǎn)的大量石油和天然氣將會(huì)被供應(yīng)到東北亞地區(qū)。這給建造破冰船、冰區(qū)運(yùn)輸船以及極地海工裝備的造船業(yè)提供了商機(jī)。隨著北極航線的開(kāi)通，以及北極油氣資源的開(kāi)采，研發(fā)出高效性能的冰區(qū)運(yùn)輸船舶越來(lái)越受到關(guān)注。一直以來(lái)，冰區(qū)船舶研究的方向主要集中在破冰條件下的性能預(yù)報(bào)。但是在碎冰條件下冰區(qū)船舶性能預(yù)報(bào)方面，開(kāi)展的研究并不多見(jiàn)。對(duì)冰區(qū)運(yùn)輸船舶設(shè)計(jì)者和經(jīng)營(yíng)者而言，因?yàn)楸鶇^(qū)運(yùn)輸船舶通常在專業(yè)破冰船已經(jīng)開(kāi)辟的碎冰航道中航行，或者是在夏季碎冰航道中航行，碎冰條件下冰區(qū)船舶性能問(wèn)題是非常重要的問(wèn)題。

國(guó)外在冰區(qū)船舶研發(fā)建造方面已經(jīng)積累了幾十年甚至上百年的經(jīng)驗(yàn)。自從Runeberg發(fā)表關(guān)于波羅的海破冰船第一篇文章以來(lái)，冰區(qū)船阻力性能研究一直都是科研人員關(guān)注的焦點(diǎn)。Derradji-Aouat等[3-5]受ITTC冰委員會(huì)委托，以加拿大海岸警衛(wèi)隊(duì)(CCGS)“Terry Fox”號(hào)船模為標(biāo)準(zhǔn)船型，采用Spencer法對(duì)阻力試驗(yàn)進(jìn)行不確定性分析。Jones[6]采用加拿大海岸警衛(wèi)隊(duì)(CCGS)“Healy”號(hào)破冰船船模進(jìn)行破冰條件下阻力試驗(yàn)、自航試驗(yàn)和操縱性試驗(yàn)。將試驗(yàn)結(jié)果轉(zhuǎn)換到實(shí)船，并與實(shí)船適航數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。Wang等[7]分析了 “Terry Fox”號(hào)破冰船船模在破冰條件下阻力和自航試驗(yàn)結(jié)果，并與早期的實(shí)船適航資料進(jìn)行對(duì)比。Kim等[8]應(yīng)用LS-DYNA軟件數(shù)值模擬了自破冰型貨船在碎冰條件下阻力性能，并與韓國(guó)釜山國(guó)立大學(xué)拖曳水池進(jìn)行的非凍結(jié)模型冰試驗(yàn)結(jié)果和加拿大海洋技術(shù)研究所進(jìn)行的凍結(jié)模型冰試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。Tan等[9]應(yīng)用編程的方法評(píng)估雙向作用冰區(qū)船在平整冰的性能，通過(guò)將模型試驗(yàn)中獲得的數(shù)據(jù)編寫到程序中，分析雙向作用冰區(qū)船尾向破冰時(shí)船體-槳-冰相互作用對(duì)船機(jī)槳匹配的影響。編寫的程序又反過(guò)來(lái)作為一種性能預(yù)報(bào)工具應(yīng)用到模型試驗(yàn)中以分析冰區(qū)船舶推力減額等。

我國(guó)在冰區(qū)船舶研究方面處于剛起步階段，特別是冰區(qū)船舶的試驗(yàn)技術(shù)，國(guó)內(nèi)還曾未開(kāi)展過(guò)試驗(yàn)研究。本文采用非凍結(jié)模型冰，在哈爾濱工程大學(xué)船模拖曳水池中進(jìn)行碎冰條件下船模阻力試驗(yàn)，探究碎冰條件下船模試驗(yàn)方法和數(shù)據(jù)處理方法，以及實(shí)船轉(zhuǎn)換方法。

1試驗(yàn)?zāi)Ｐ图胺桨冈O(shè)計(jì)

碎冰條件下船模試驗(yàn)依托哈爾濱工程大學(xué)船模拖曳水池。

1.1試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

本試驗(yàn)采用的船模以某集裝箱船為模型，是常規(guī)船型，見(jiàn)圖1，船模參數(shù)見(jiàn)表1。假設(shè)該船型滿足在真實(shí)冰厚為1.05 m的碎冰條件下航行，或在前方有破冰船破冰開(kāi)道的真實(shí)冰厚為1.05 m的碎冰航道中航行，是一種冰區(qū)加強(qiáng)型集裝箱船?？珊叫杏跂|亞至西歐航行的北極航線或北歐波羅的海航線。

圖1　某集裝箱船模型Fig.1　The model of a standard container ship

主尺度實(shí)船船模線間長(zhǎng)Lpp/m230.04.3671型寬B/m32.20.6114吃水T/m10.80.2051濕表面積(無(wú)舵)S/m295303.4357縮尺比λ--52.6670

1.2試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

由于和敞水條件下船模試驗(yàn)技術(shù)不同，需要對(duì)碎冰條件下船模試驗(yàn)方案進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。

1.2.1非凍結(jié)模型冰

非凍結(jié)模型冰是碎冰條件下船模試驗(yàn)成敗的關(guān)鍵，也是試驗(yàn)前期準(zhǔn)備最耗時(shí)耗力的工作。綜合分析不同的非凍結(jié)模型冰后，本試驗(yàn)決定采用58#半精煉顆粒狀石蠟為原材料加工制作成非凍結(jié)模型冰。由于石蠟是顆粒狀的，所以需要加工工具將顆粒狀石蠟加工成所需要的板狀石蠟，真實(shí)冰厚度為1.05 m，按照縮尺比λ=52.667，非凍結(jié)模型冰的厚度為2 cm。

根據(jù)北極碎冰尺寸統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)碎冰尺寸的數(shù)量服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布函數(shù)，見(jiàn)圖2。計(jì)算得到了七種不同尺寸模型冰的數(shù)量，見(jiàn)表2。加工制作了七種不同尺寸的方形非凍結(jié)模型冰，見(jiàn)圖3。

圖2　不同尺寸模型冰對(duì)數(shù)正態(tài)分布圖Fig.2　Lognormal distribution with seven different model ice

圖3　七種不同尺寸的模型冰Fig.3　Seven different sizes of model ice

模型冰尺寸/cm2模型冰面積/m2數(shù)量/塊概率5×50.00251440.062210×100.011590.168115×150.02252390.265320×200.043670.203725×250.06254780.132630×300.093030.088235×350.12251120.0799

1.2.2浮筒圍欄裝置

船模拖曳水池的尺寸：長(zhǎng)×寬×深為108 m×7 m×3.5 m。為了減少池壁效應(yīng)，圍欄的寬度取船模寬度的近5倍，即3 m。根據(jù)試驗(yàn)船模的主尺度和航速需要，為了滿足船模試驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集需要，在水池中圍成一個(gè)長(zhǎng)28 m、寬3 m的碎冰區(qū)。為了考慮到給拖車一個(gè)緩沖區(qū)域，并且盡可能的充分利用碎冰區(qū)，在碎冰區(qū)的盡頭加裝了一個(gè)長(zhǎng)8 m、寬3 m的緩沖區(qū)，在緩沖區(qū)和碎冰區(qū)之間用一個(gè)支撐浮筒。支撐浮筒可以防止碎冰區(qū)的模型冰滑進(jìn)緩沖區(qū)，也可以起到圍欄兩側(cè)的支撐作用，防止圍欄兩側(cè)的浮筒向中間飄動(dòng)，見(jiàn)圖4。

圖4　圍欄的實(shí)際效果Fig.4　The actual rendering of fence

1.2.3試驗(yàn)工況

敞水條件下進(jìn)行每個(gè)速度點(diǎn)的阻力試驗(yàn)時(shí)，由于每次試驗(yàn)時(shí)水面是平靜的，所以重復(fù)做同一個(gè)速度點(diǎn)的阻力試驗(yàn)時(shí)測(cè)得的阻力值偏差是在允許范圍之內(nèi)的。但是，對(duì)于碎冰條件下同一個(gè)速度點(diǎn)的阻力試驗(yàn)，由于航道內(nèi)的碎冰塊的分布是不斷變化的，所以進(jìn)行阻力重復(fù)性試驗(yàn)。碎冰條件下船模阻力試驗(yàn)船模速度點(diǎn)相應(yīng)有：0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2 m/s，試驗(yàn)圖像見(jiàn)圖5。

圖5　船首和碎冰碰撞(1.2 m/s)Fig.5　The collisions between the bow and pack ice (1.2 m/s)

2試驗(yàn)結(jié)果及分析

在拖曳水池中安裝浮筒圍欄后，在浮筒圍欄的碎冰區(qū)布置模型冰，布置四種碎冰密集度，依次是60%、70%、80%和90%密集度。

2.1阻力隨速度變化情況對(duì)比

敞水和不同密集度工況下平均總阻力隨速度變化曲線見(jiàn)圖6，碎冰阻力隨速度變化曲線見(jiàn)圖7。

圖6　不同工況下總阻力隨速度變化曲線Fig.6　The total resistance versus velocity for different conditions

圖7　不同工況下碎冰阻力隨速度變化曲線Fig.7　The pack ice resistance versus velocity for different conditions

圖6所示，4種不同密集度工況下總阻力的總體趨勢(shì)是隨著速度的增大而增加的，但是在0.6 m/s和1.0 m/s處卻有特殊情況出現(xiàn)，特別是0.6 m/s這個(gè)速度點(diǎn)。70%密集度工況下0.6 m/s速度點(diǎn)具有明顯的阻力激增現(xiàn)象，已經(jīng)比80%密集度和90%密集度工況下在該速度點(diǎn)的總阻力要大的多，這就說(shuō)明了在70%密集度時(shí)，該速度點(diǎn)特別容易出現(xiàn)遭遇頻率。在80%密集度工況下的1.0 m/s速度點(diǎn)，也出現(xiàn)了遭遇頻率，導(dǎo)致80%密集度工況下在該點(diǎn)的阻力值比90%密集度工況下更大。在90%密集度工況下的1.2 m/s速度點(diǎn)，也出現(xiàn)了阻力激增現(xiàn)象，該點(diǎn)附近可能也出現(xiàn)了遭遇頻率?？傊?，根據(jù)圖6可以得出，隨著碎冰密集度的增加，遭遇頻率向更高速度點(diǎn)轉(zhuǎn)移。

圖7表示四種不同碎冰密集度工況下碎冰阻力隨著速度的變化曲線，和圖6類似，也可以得出類似的結(jié)論。為了比較四種不同密集度工況下碎冰阻力和水阻力占總阻力的比例，計(jì)算了碎冰阻力與水阻力的比值，見(jiàn)表3。從表3可以看出，同一速度點(diǎn)時(shí)，隨著碎冰密集度的增加，碎冰阻力和水阻力的比值在不斷增加；同一密集度時(shí)，隨著速度的增加，出現(xiàn)了比值減小的趨勢(shì)，這是由于低速時(shí)船模的水阻力很小而碎冰阻力相對(duì)增加比較大，導(dǎo)致比值在低速時(shí)比高速時(shí)偏大。

表3　4種不同密集度工況下碎冰阻力與水阻力比值

2.2阻力隨密集度變化情況對(duì)比

航速為0.2～1.2 m/s時(shí)，總阻力隨密集度變化曲線和碎冰阻力隨密集度變化曲線分別見(jiàn)圖8和圖9。

圖8　總阻力隨密集度變化曲線Fig.8　The total resistance versus concentration

圖9　碎冰阻力隨密集度變化曲線Fig.9　The pack ice resistance versus concentration

圖8所示，在0.2、0.4和0.8 m/s速度點(diǎn)時(shí)，總阻力隨密集度變化的趨勢(shì)基本趨于平緩，接近線性關(guān)系。但在0.6 m/s速度點(diǎn)時(shí)，總阻力隨密集度變化的趨勢(shì)卻起伏不定，特別在70%密集度時(shí)，0.6 m/s時(shí)總阻力比0.8 m/s時(shí)的總阻力都要大；而在80%和90%密集度時(shí)的總阻力和60%密集度時(shí)總阻力相近，且比70%密集度時(shí)總阻力要小得多；這再一次說(shuō)明了0.6 m/s速度點(diǎn)的特殊性，在0.6 m/s速度點(diǎn)附近總阻力起伏不定，出現(xiàn)阻力不穩(wěn)定區(qū)。在1.0 m/s速度點(diǎn)時(shí)，曲線在80%密集度時(shí)出現(xiàn)了一個(gè)峰值，說(shuō)明這個(gè)速度點(diǎn)在80%密集度時(shí)是一個(gè)特殊點(diǎn)，出現(xiàn)阻力不穩(wěn)定區(qū)。在1.2 m/s時(shí)，曲線在80%密集度時(shí)有個(gè)拐點(diǎn)，而在90%密集度時(shí)阻力值突然增加。這說(shuō)明船模和碎冰在1.2 m/s時(shí)出現(xiàn)遭遇頻率，使得在80%密集度到90%密集度附近出現(xiàn)了阻力不穩(wěn)定區(qū)，有的地方發(fā)生阻力突降，有的地方發(fā)生突增的現(xiàn)象。

圖9是碎冰阻力隨密集度變化曲線，出現(xiàn)阻力不穩(wěn)定區(qū)的現(xiàn)象比圖7中顯示的現(xiàn)象更為明顯。

3實(shí)船總阻力預(yù)報(bào)

目前，在冰區(qū)船舶阻力試驗(yàn)研究領(lǐng)域中，加拿大國(guó)家研究委員會(huì)海洋技術(shù)研究所(NRC/IOT)技術(shù)相對(duì)成熟，且受國(guó)際拖曳水池委員會(huì)(ITTC)冰委員會(huì)的委托研究冰區(qū)船模阻力試驗(yàn)的不確定性分析。所以，本文以加拿大海洋技術(shù)研究所(IOT)冰區(qū)船舶阻力試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析方法為基礎(chǔ)[10]。Colbourne針對(duì)碎冰條件下船模阻力試驗(yàn)，計(jì)及不同密集度的碎冰條件，專門開(kāi)發(fā)出一種分析方法，用于分析碎冰條件下船模阻力試驗(yàn)，以及進(jìn)行實(shí)船換算。Colbourne將浮冰阻力和清冰阻力看成一個(gè)整體，也就是將碎冰條件下冰區(qū)船舶總阻力分為敞水阻力和碎冰阻力，且碎冰阻力與速度有平方的關(guān)系，碎冰阻力和碎冰密集度有n次冪的關(guān)系，針對(duì)不同船型，n的取值不同[11]。

在碎冰條件下，假設(shè)碎冰的尺寸相對(duì)于船舶的尺寸是小的，在冰區(qū)船舶通過(guò)碎冰水域時(shí)，發(fā)生碎冰斷裂的情況非常少，以至于這種碎冰斷裂引起的阻力可以忽略不計(jì)。那么，碎冰條件下的總阻力可以分為兩個(gè)成分，一個(gè)是敞水阻力，另一個(gè)是由于碎冰在船體周圍發(fā)生各種運(yùn)動(dòng)(包括碎冰下沉、碎冰翻轉(zhuǎn)、碎冰滑動(dòng)等)所引起的阻力，稱之為碎冰阻力。其中，敞水阻力可以通過(guò)船模拖曳水池的阻力拖曳試驗(yàn)測(cè)得，而碎冰條件下船模阻力試驗(yàn)所測(cè)得的總阻力減掉敞水阻力，就得到了碎冰運(yùn)動(dòng)所引起的碎冰阻力。碎冰條件下總阻力可以表示為

(1)

式中:ROW為敞水阻力，Rp為碎冰阻力。根據(jù)Colbourne法基本原理，敞水阻力與速度成平方的關(guān)系。Colbourne認(rèn)為碎冰阻力與冰密度、船寬、冰厚度、速度和碎冰密集度有關(guān)，并且進(jìn)行無(wú)量綱化?；跓o(wú)量綱理論，Colbourne對(duì)速度進(jìn)行了無(wú)量綱化，定義了冰傅汝德數(shù)Frp，并且該傅汝德數(shù)與碎冰密集度也有關(guān)。無(wú)量綱系數(shù)分別為

(2)

(3)

(4)

式中:COW為敞水阻力，Cp為碎冰阻力系數(shù)，F(xiàn)rp為冰傅汝德數(shù)，ρi為冰密度，g為重力加速度，hi為冰厚度，B為船寬，V為速度，C為碎冰密集度，n為碎冰密集度的次冪[12]。

3.1敞水阻力系數(shù)的確定

繪制ROW-V2曲線圖，如圖10。從圖中可以得到，COW=6.917 1。因此，可以得到敞水阻力公式:

ROW=6.917 1V2

(5)

圖10　敞水阻力隨速度平方變化曲線Fig.10　The open water resistance versus the square of velocity

3.2浮冰阻力系數(shù)的確定

根據(jù)加拿大海洋技術(shù)研究所(IOT)多年的試驗(yàn)驗(yàn)證，可以知道，lnCp與lnFrp呈線性關(guān)系。分別計(jì)算lnCp和lnFrp，結(jié)果見(jiàn)表4。作lnCp-lnFrp圖，見(jiàn)圖11。根據(jù)lnCp-lnFrp圖可以得出碎冰阻力系數(shù)Cp與冰傅汝德數(shù)Frp之間的關(guān)系：

(6)

式(6)不僅適合60%密集度、70%密集度、80%密集度和90%密集度工況，還適合其他密集度工況。

圖11　碎冰阻力系數(shù)與冰傅汝德數(shù)關(guān)系圖Fig.11　Plot of pack ice resistance coefficient against Froude number

速度/(m·s-1)lnCp60%密集度70%密集度80%密集度90%密集度lnFrp60%密集度70%密集度80%密集度90%密集度0.21.52202.19602.07771.9572-0.5392-0.6163-0.6831-0.74190.41.49321.77581.69741.55190.15390.07690.0101-0.04880.61.11761.66010.92250.82870.55940.48230.41560.35670.80.57760.76040.91150.75610.84710.77000.70320.644310.51380.77240.85600.53651.07020.99320.92640.86751.20.59300.61920.41660.56211.25251.17551.10871.0498

3.3實(shí)船總阻力預(yù)報(bào)公式

通過(guò)以上兩步的數(shù)據(jù)處理，可以分別得到敞水阻力系數(shù)COW、碎冰阻力系數(shù)Cp。于是，碎冰條件下實(shí)船總阻力的估算公式可以表示為

(7)

式(7)中的相關(guān)參數(shù)都是實(shí)船的主尺度，速度也為實(shí)船速度，冰的物理量也是實(shí)際冰參數(shù)。對(duì)于碎冰密集度的次冪n，Colbourne最初基于FPSO和海工船的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，建議n取3。后來(lái)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于分析其他冰區(qū)船舶的碎冰阻力時(shí)，n=2能與實(shí)際情況更為吻合，誤差也最小，所以這里n取為2。

根據(jù)實(shí)船總阻力估算公式，預(yù)報(bào)本次試驗(yàn)所采用的實(shí)際碎冰厚度hi=1.05m，60%密集度和90%密集度工況下實(shí)船總阻力，見(jiàn)圖12。然后，預(yù)報(bào)另一種實(shí)際冰厚hi=2m，60%密集度和90%密集度工況下實(shí)船總阻力，見(jiàn)圖13。

圖12　碎冰厚度為1.05 m時(shí)實(shí)船總阻力曲線Fig.12　Total resistance curve of full-scale for 1.05 m thick ice

圖13　碎冰厚度為2.0 m時(shí)實(shí)船總阻力曲線Fig.13　Total resistance curve of full-scale for 2.0 m thick ice

4結(jié)論

本文主要針對(duì)目前我國(guó)冰區(qū)船舶試驗(yàn)研究空白做一些探索性研究，其中包括碎冰條件下船模試驗(yàn)原理、試驗(yàn)現(xiàn)象以及實(shí)船性能預(yù)估等。主要結(jié)論如下：

1)船模低速航行時(shí)，撞角形球鼻艏和艏柱連接處很容易堆積碎冰塊，引起比較大的阻力增值；船模高速航行時(shí)，由于撞角形球鼻艏上面是水平的，碎冰容易沿著球鼻艏上面滑動(dòng)撞擊艏柱，這對(duì)船艏的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度構(gòu)成較大威脅。

2)和敞水條件下阻力試驗(yàn)不同，碎冰阻力試驗(yàn)時(shí)航道碎冰的分布情況是不斷發(fā)生變化的。所以，對(duì)于同一個(gè)速度，每次試驗(yàn)測(cè)得阻力值的重復(fù)性不好。因此，每一個(gè)速度的阻力值不是一個(gè)固定值，而是一個(gè)范圍，只要阻力在該范圍內(nèi)，都是合理的。

3)隨著碎冰密集度的變化，船模和碎冰的遭遇頻率也發(fā)生向航速高的方向轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)。出現(xiàn)遭遇頻率時(shí)，該速度點(diǎn)附近的阻力值震蕩非常厲害，是一個(gè)阻力不穩(wěn)定區(qū)。

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收稿日期：2015-04-10.

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41176074,51209048); 教育部博士點(diǎn)基金項(xiàng)目(20102304120026);工信部高技術(shù)船舶科研項(xiàng)目(G014613002);哈爾濱工程大學(xué)青年骨干教師支持計(jì)劃(HEUCFQ1408).

作者簡(jiǎn)介：郭春雨(1981-)，男，教授，博士生副導(dǎo)師. 通信作者：郭春雨, E-mail: guochunyu@hrbeu.edu.cn.

doi:10.11990/jheu.201504022

中圖分類號(hào)：U674.21

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1006-7043(2016)04-0481-06

Resistance of ships in pack ice conditions

GUO Chunyu1, XIE Chang1,2, WANG Shuai1, LI Xiayan1, LUO Wanzhen1

(1.College of Shipbuilding Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China； 2.Nantong COSCO KHI Ship Engineering Co., Ltd., Nantong 226005, China)

Abstract：To explore test methods and the prediction methods of full-scale ship resistance for ships in the pack ice conditions and to research the laws of change in resistance versus velocity and resistance versus concentration, we carried out a resistance test using a model ship for four pack ice concentrations (60%, 70%, 80% and 90%) in a towing tank. The results show that the frequency of collisions between the model ship and the pack ice, and velocity increased with increasing pack ice concentration; different concentrations had different unstable regions of total resistance. The total resistance of the model ship increased with an increase in pack ice concentration. Finally, according to Colbourne′s model-ship correlation at Institute of Ocean Technology, Canada, we forecast total resistance for ice thicknesses of 1.05 m and 2.0 m.

Keywords：pack ice; ship in ice; resistance test; concentration; synthetic ice model; full-scale ship resistance

網(wǎng)絡(luò)出版日期：2016-01-27.