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极地航行中“雪龙2”号科考船的冰载荷监测识别与特征分析

船舶结构,现场监测,冰载荷识别,冰载荷分布,影响系数矩阵法

冰载荷是主导极地船舶结构抗冰设计的环境载荷，而对冰激应变的实船测量是获取冰载荷的重要途径，通过有限元方法建立影响系数矩阵可反映冰载荷与冰激应变的对应关系，由此识别冰载荷。在2021年我国第12次北极科学考察期间，对“雪龙2”号科考船开展了现场监测。本文全面阐释了海冰参数及冰激应变的测量方法，并采用影响系数矩阵法对冰载荷进行识别。在此基础上结合海冰视频图像信息，针对冰脊区冲撞式破冰这一典型航行工况下，冰压力在监测区域内的时空分布特征开展深入研究。基于瑞利分离方法提取整个航线内902个船-冰作用工况的冰载荷峰值及作用周期，进而开展冰载荷概率分布特征的全航程统计分析。结果表明，第12次北极科考中“雪龙2”号的冰载荷峰值服从威布尔分布，作用周期服从对数正态分布。本文可为后续的船-冰作用机理研究提供有益参考。