[发明专利]一种实际水域中冰缘区航行船舶阻力性能试验方法

说明书

本发明涉及一种实际水域中冰缘区航行船舶阻力性能试验方法，包括：步骤一：选取实验海域；步骤二：通过浮标球和拦截渔网拦截出航道，并将模型冰放置于航道内；步骤三：将试验冰区航行船模放置于航道内，并由第一辅助船和第二辅助船分别通过拖曳钢缆在航道内拖曳前进，第一辅助船和第二辅助船均位于航道外；步骤四：测量拖曳钢缆上的力、拖曳钢缆和第一辅助船之间夹角和拖曳钢缆和第二辅助船之间的夹角，计算获得试验冰区航行船模在航道内前进时所受的阻力。本发明不仅能消除传统拖曳水池对船模尺度和航速的限制，而且能模拟真实不规则波浪与浮冰相互作用的环境，从而实现对冰缘区航行船舶阻力性能的测试。

技术领域

本发明涉及一种船舶阻力性能试验方法，特别是一种实际水域中冰缘区航行船舶阻力性能试验方法。

背景技术

近年来，随着全球气温升高，北极航道的开通已经成为可能，并且北极航道在资源、政治、军事等方面都有着极为重要的意义，随之而来的则是多个国家之间的极地争端日益加重，极地问题已经成为我国建设海洋强国的重要的一部分。但是由于极地环境的复杂性及其生态环境的多变性，人类在极地地区进行活动必须依靠具有特殊性能的极地船舶与海洋工程结构物。而随着极地冰缘区的范围逐渐扩张，船舶在冰缘区航行时的性能具有十分重要的作用。

通常进行波浪-浮冰共同作用的复杂环境的工况时，是在具有造波能力的拖曳水池中进行的，因为大多冰水池中缺乏造波设备，难以模拟这种复杂工况。但是传统拖曳水池对船模的尺寸和拖曳速度都有较大的限制，并且通过在造波机中输入相关参数来获得规则波或者不规则波，但造波机所造出的波浪都为单向的、伪随机的波浪。并且水池造波机所造出的不规则波浪，都是根据线性叠加原理拟出的，局限于波浪的线性特征。由此可知，在传统拖曳水池中，所模拟的波浪-浮冰耦合环境，其与真实的波浪-浮冰环境有本质上的区别。实际海浪通常为三维的非线性波浪，因此对于实际海况下模拟的冰缘区的波浪-浮冰环境为风和重力产生的具有尖峰坦谷等非线性特征的波浪与浮冰的相互作用的环境。

因此在实际海域中进行冰缘区航行阻力性能试验，不仅能消除传统拖曳水池对船模尺度和航速的限制，而且能模拟真实不规则波浪与浮冰相互作用的环境，这一因素关系着试验数据的准确性和可靠性。

发明内容

针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是提供一种可真实模拟浮冰-波浪耦合的环境、消除传统拖曳水池带来的限制的实际水域中冰缘区航行船舶阻力性能试验方法。

为解决上述技术问题，本发明一种实际水域中冰缘区航行船舶阻力性能试验方法，包括以下步骤：

步骤一：选取实验海域；

步骤二：通过浮标球和拦截渔网拦截出航道，并将模型冰放置于航道内；

步骤三：将试验冰区航行船模放置于航道内，并由第一辅助船和第二辅助船分别通过拖曳钢缆在航道内拖曳前进，第一辅助船和第二辅助船均位于航道外；

步骤四：测量拖曳钢缆上的力、拖曳钢缆和第一辅助船之间夹角和拖曳钢缆和第二辅助船之间的夹角，计算获得试验冰区航行船模在航道内前进时所受的阻力。

作为本发明的一种优选方案，模型冰为非冻结模型冰且密度、船-冰摩擦系数与真实海冰相当，模型冰尺寸根据试验冰区航行船模尺寸确定。

作为本发明的另一种优选方案，航道的长度和宽度由试验冰区航行船模尺寸、航速及所需模型冰密集度工况确定。

作为本发明再一个优选方案，浮标球下方安装空心管。

本发明有益效果：与现有技术相比，本发明不仅能消除传统拖曳水池对船模尺度和航速的限制，而且能模拟真实不规则波浪与浮冰相互作用的环境，从而实现对冰缘区航行船舶阻力性能的测试。选取合适的海域海况，该方法则可真实的模拟浮冰-波浪耦合的环境，消除传统拖曳水池带来的限制。

附图说明