CN112298484A - 一种用于Arc冰级艏艉双向破冰船的冰区加强区域划分方法 - Google Patents
一种用于Arc冰级艏艉双向破冰船的冰区加强区域划分方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于Arc冰级艏艉双向破冰船的冰区加强区域划分方法，包括以下步骤：将三维船壳外板上的冰吃水线、冰带线、边平线和底平线二维展开画在外板展开图上；沿船长方向将破冰船的冰区加强区域从艏到艉依次划分成艏部A区域、艏部A1区域、舯部B区域、艉部A区域和艉部A1区域；将艏部A1区域划分成多个加强分区；利用冰带线、边平线和底平线将舯部B区域划分成多个加强分区。本发明将船体艏部、舯部和艉部的冰区加强区域划分为多个不同的冰载荷等级，可使加强区域的板厚呈渐变式变化，使冰区冰载荷更加符合船舶在极地海域航行时的实际受力特征。
Description
技术领域
本发明涉及船舶建造技术领域，尤其涉及一种用于Arc冰级艏艉双向破冰船的冰区加强区域划分方法。
背景技术
Arc系列冰级属于俄罗斯船级社规范针对极地航行船舶采用的冰区加强相关的船籍符号，在极地长期航行的船舶往往需要较高的冰区加强等级。传统的冰区加强划分方法是将船的冰区加强区域划分为艏部A区域、艉部C区域，该种划分方法适用于Arc4、Arc5、Arc6级或者是芬兰、瑞典冰区规范里的一些适用于北波罗海域的中低等级的船舶的冰级，但随着极地航行的船只越来越多，高等级冰区加强的需求也越来越多，若高冰级船舶(比如Arc7、Arc8、Arc9级)仍然沿用传统的冰区加强划分方法，则其船体外板的板厚沿其船长的变化较为突出，即艉部外板的板厚会比艏部外板的板厚小很多，这样对于高冰机船舶而言，其冰区加强结构及其不合理，其不同区域的冰载荷大小相差过大，在极地航行时其船体结构容易造成损坏。
同时，对于高冰级船舶，尤其是对于比较注重冰区独立操纵能力，需要具备一定的自主破冰能力的船舶，其在利用艏部破冰时通常靠船舶艉倾时船艏抬起的重力利用艏部的冰刀型线型来挤压冰层实现破冰，但遇到局部较为厚的冰层或冰脊时艏破冰方式效率大大降低，需要将船掉头过来采用艉部破冰的方式才能继续前行，艉部破冰时利用破冰船的吊舱式全回转推进器旋转180度向艉推进，螺旋桨的加强型叶片快速旋转将厚冰层和冰脊根部切碎从而实现艉破冰，同样厚度的冰层往往艉破冰时航速更快。因此传统的冰区加强区域划分方法里艏部A区域的冰载荷最强即船体结构强度最强，而艉部C区域的冰载荷要小很多即其船体结构强度很弱，若破冰船舶需要多次使用上述艉破冰方式时，会对船艉结构强度带来较大风险，不利于船舶的航行安全。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种用于Arc冰级艏艉双向破冰船的冰区加强区域划分方法，用以解决上述背景技术中存在的问题。
一种用于Arc冰级艏艉双向破冰船的冰区加强区域划分方法，具体包括以下步骤：
将三维船壳外板上的冰吃水线、冰带线、边平线和底平线二维展开画在外板展开图上；
沿船长方向将破冰船的冰区加强区域从艏到艉依次划分成艏部A区域、艏部A1区域、舯部B区域、艉部A区域和艉部A1区域；
将艏部A1区域划分成多个加强分区；
利用冰带线、边平线和底平线将舯部B区域划分成多个加强分区。
优选地，所述沿船长方向将破冰船的冰区加强区域从艏到艉依次划分为艏部A区域、艏部A1区域、舯部B区域、艉部A区域和艉部A1区域的具体步骤为：
按照外板展开图上冰吃水线的线型在外板展开图上从艏到艉依次画出艏部A区域与艏部A1区域之间的第一边界线、艏部A1区域与舯部B区域之间的第二边界线、舯部B区域与艉部A区域之间的第三边界线、以及艉部A区域和艉部A1区域的第四边界线。
优选地，所述第一边界线是画在距冰吃水线最艏端第一距离的直线；
所述第二边界线是画在距冰吃水线最艏端第二距离的直线；
所述第三边界线是画在距冰吃水线最艉端第三距离的直线；
所述第四边界线是画在距冰吃水线最艏端第四距离的直线。
优选地，第一距离为艏部b值的0.58倍；
第二距离为艏部b值+L31；
第三距离为艉部b值+L32；
第四距离为艉部b值的0.58倍，其中，所述L31和L32均可通过查询俄罗斯船级社规范计算得到。
优选地，所述艏部b值为冰吃水线最艏端的位置到冰吃水线在艏部刚到达最宽位置处之间的距离值；
艉部b值为冰吃水线最艉端的位置到冰吃水线在艉部刚到达最宽位置处之间的距离值。
优选地，所述将艏部A1区域划分成多个加强分区的具体步骤为：
确定船艏根部与船体中心线的交点为基准点；
画出距离基准点第五距离的位置处的垂线与底平线的交点和距离基准点第六距离的位置处的垂线与下冰带线的交点之间的连线所形成的外板展开线，并将该外板展开线作为第五边界线；
自距离基准点第五距离的位置处自下向上画出与底平线相交的第六边界线；
将第五边界线和第六边界线与第一边界线之间的区域作为艏部A1-I区域；
利用边平线和底平线将第五边界线和第六边界线与第二边界线之间的区域从上往下依次划分为多个加强区域。
优选地，所述边平线和底平线将第五边界线和第六边界线与第二边界线之间的区域从上往下依次划分为艏部A1-II区域、艏部A1-III区域和艏部A1-IV区域，艏部A1-I区域的外板板厚>艏部A1-II区域的外板板厚>艏部A1-III区域的外板板厚>艏部A1-IV区域的外板板厚。
优选地，所述冰带线、边平线和底平线自上向下依次将舯部B区域划分成舯部B-I区域、舯部B-II区域、舯部B-III区域和舯部B-IV区域，舯部B-I区域的外板板厚>舯部B-II区域的外板板厚>舯部B-III区域的外板板厚>舯部B-IV区域的外板板厚。
优选地，所述边平线为外板最大船宽处平面边缘连接形成的轮廓线；
所述底平线为外板平底区域的边缘连接形成的轮廓线；
所述冰带线包括上冰带线和下冰带线。
本发明的有益效果是：
1、本申请将船体艏部、舯部和艉部的冰区加强区域划分为多个不同的冰载荷等级，可使加强区域的板厚呈渐变式变化，从而使冰区加强结构更加合理，使其冰区冰载荷更加符合船舶在极地海域航行时的实际受力特征，从而可提高了船舶的使用寿命。
2、本申请中艉部的冰区加强区域不采用传统的C区域冰载荷等级，而使采用与艏部同样冰载荷大小的A区域冰载荷等级和A1区域冰载荷等级，能很好的满足极地破冰船舶需要艏艉双向破冰时的冰区加强规范要求，帮助船舶实现艏艉双向快速破冰，有效地解决了极地破冰船舶遇到较厚冰层或冰山时需要采用艉部破冰方式而传统艉部冰区加强区域范围不合理且冰载荷设计大小不足的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明的流程图。
图2是本发明在船体外板展开图上的示意图。
图3是破冰船的侧视图。
图中标号的含义为：
1为冰吃水线，2为压载吃水线，3为上冰带线，4为下冰带线，5为边平线，6为底平线，7为第四边界线，8为第三边界线，9为第二边界线，10为第一边界线，11为第五边界线，12为第六边界线，13为平底区域。
具体实施方式
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。
在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本说明书的描述中，需要理解的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。
本发明给出一种用于Arc冰级艏艉双向破冰船的冰区加强区域划分方法，具体包括以下步骤：
S1，将三维船壳外板上的冰吃水线1、冰带线、边平线5和底平线6二维展开画在外板展开图上。
所述冰带线包括上冰带线3和下冰带线4，上冰带线3为船舶冰吃水线上移h1高度的水线，下冰带线4为船舶压载水线下移h3高度的水线，h1和h3的大小可通过查询俄罗斯船级社规范计算得到。
所述边平线5为外板最大船宽处平面边缘连接形成的轮廓线。
所述底平线6为外板平底区域13的边缘连接形成的轮廓线。
将上述几条在三维船壳外板上的线进行二维展开，画在外板展开图上。
外板展开图是一张为了表示外板下料时的实际大小和形状，将具有曲度线型的船体外板完全“摊平”的展开视图。
S2，沿船长方向将破冰船的冰区加强区域从艏到艉依次划分成艏部A区域、艏部A1区域、舯部B区域、艉部A区域和艉部A1区域。
具体地，按照外板展开图上冰吃水线1的线型在外板展开图上从艏到艉依次画出艏部A区域与艏部A1区域之间的第一边界线10、艏部A1区域与舯部B区域之间的第二边界线9、舯部B区域与艉部A区域之间的第三边界线8、以及艉部A区域和艉部A1区域的第四边界线7。
所述第一边界线10是画在距冰吃水线1最艏端第一距离的直线，第一距离为艏部b值的0.58倍；
所述第二边界线9是画在距冰吃水线1最艏端第二距离的直线，第二距离为艏部b值+L31；
所述第三边界线8是画在距冰吃水线1最艉端第三距离的直线，第三距离为艉部b值+L32；
所述第四边界线7是画在距冰吃水线1最艏端第四距离的直线，第四距离为艉部b值的0.58倍，其中，所述L31和L32均可通过查询俄罗斯船级社规范计算得到，所述艏部b值为冰吃水线1最艏端的位置到冰吃水线1在艏部刚到达最宽位置处之间的距离值；艉部b值为冰吃水线1最艉端的位置到冰吃水线1在艉部刚到达最宽位置处之间的距离值。
实际造船过程中，不同加强区域的冰载荷不同，通常A区域的冰载荷>A1区域的冰载荷>B区域的冰载荷>C区域的冰载荷。
本实施例中，艏部A区域的冰载荷>艏部A1区域的冰载荷>舯部B区域的冰载荷，艉部A区域的冰载荷>艉部A1区域的冰载荷>舯部B区域，艏部A区域的冰载荷与艉部A区域的冰载荷略有不同，艏部A1区域的冰载荷与艉部A1区域的冰载荷略有不同。因此，艏部A区域的外板板厚>艏部A1区域的外板板厚>舯部B区域的外板板厚，艉部A区域的外板板厚>艉部A1区域的外板板厚>舯部B区域的外板板厚。
S3，将艏部A1区域划分成多个加强分区。
具体地，确定船艏根部与船体中心线的交点为基准点(图2、图3中A点)，船艏根部是指船舶艏部翘起的部位与水平面的相交线；
画出距离基准点A第五距离(L2)的位置处的垂线与底平线6的交点和距离基准点A第六距离(L2+2h4)的位置处的垂线与下冰带线4的交点(图3中B点)之间的连线所形成的外板展开线，并将该外板展开线作为第五边界线11，L2和h4均可通过查询俄罗斯船级社规范计算得到；
自距离基准点第五距离(L2)的位置处自下向上画出与底平线相交的第六边界线12；
将第五边界线11和第六边界线12与第一边界线10之间的区域作为艏部A1-I区域；
利用边平线5和底平线6将第五边界线11和第六边界线12与第二边界线9之间的区域从上往下依次划分为多个加强区域。
本实施例中，由于边平线5与第五边界线11有交点，因此，边平线5和底平线6将第五边界线11和第六边界线12与第二边界线9之间的区域从上往下依次划分为艏部A1-II区域、艏部A1-III区域和艏部A1-IV区域。艏部A1-I区域的冰载荷>艏部A1-II区域的冰载荷>艏部A1-III区域的冰载荷>艏部A1-IV区域的冰载荷，因此，艏部A1-I区域的外板板厚>艏部A1-II区域的外板板厚>艏部A1-III区域的外板板厚>艏部A1-IV区域的外板板厚。
若边平线5与第五边界线11没有交点，则边平线5和底平线6将第五边界线11和第六边界线12与第二边界线9之间的区域从上往下依次划分为艏部A1-II区域和艏部A1-III区域。
S4，利用冰带线、边平线5和底平线6将舯部B区域划分成多个加强分区。
具体地，所述上冰带线3、下冰带线4、边平线5和底平线6自上向下依次将舯部B区域划分成舯部B-I区域、舯部B-II区域、舯部B-III区域和舯部B-IV区域。舯部B-I区域的冰载荷>舯部B-II区域的冰载荷>舯部B-III区域的冰载荷>舯部B-IV区域的冰载荷，舯部B-I区域的外板板厚>舯部B-II区域的外板板厚>舯部B-III区域的外板板厚>舯部B-IV区域的外板板厚。
本申请中艉部的冰区加强区域不采用传统的C区域冰载荷等级，而使采用与艏部同样冰载荷大小的A区域冰载荷等级和A1区域冰载荷等级，能很好的满足极地破冰船舶需要艏艉双向破冰时的冰区加强规范要求，帮助船舶实现艏艉双向快速破冰，有效地解决了极地破冰船舶遇到较厚冰层或冰山时需要采用艉部破冰方式而传统艉部冰区加强区域范围不合理且冰载荷设计大小不足的问题。但艉部和艏部A区域和A1区域的范围会根据船体线型差异而略有不同。
同时由于本申请将船体艏部、舯部和艉部的冰区加强区域划分为多个不同的冰载荷等级，可使加强区域的板厚呈渐变式变化，从而使冰区加强结构更加合理，使其冰区冰载荷更加符合船舶在极地海域航行时的实际受力特征，从而可提高了船舶的使用寿命。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (9)
1.一种用于Arc冰级艏艉双向破冰船的冰区加强区域划分方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
将三维船壳外板上的冰吃水线、冰带线、边平线和底平线二维展开画在外板展开图上；
沿船长方向将破冰船的冰区加强区域从艏到艉依次划分成艏部A区域、艏部A1区域、舯部B区域、艉部A区域和艉部A1区域；
将艏部A1区域划分成多个加强分区；
利用冰带线、边平线和底平线将舯部B区域划分成多个加强分区。
2.根据权利要求1所述的用于Arc冰级艏艉双向破冰船的冰区加强区域划分方法，其特征在于，所述沿船长方向将破冰船的冰区加强区域从艏到艉依次划分为艏部A区域、艏部A1区域、舯部B区域、艉部A区域和艉部A1区域的具体步骤为：
按照外板展开图上冰吃水线的线型在外板展开图上从艏到艉依次画出艏部A区域与艏部A1区域之间的第一边界线、艏部A1区域与舯部B区域之间的第二边界线、舯部B区域与艉部A区域之间的第三边界线、以及艉部A区域和艉部A1区域的第四边界线。
3.根据权利要求2所述的用于Arc冰级艏艉双向破冰船的冰区加强区域划分方法，其特征在于，所述第一边界线是画在距冰吃水线最艏端第一距离的直线；
所述第二边界线是画在距冰吃水线最艏端第二距离的直线；
所述第三边界线是画在距冰吃水线最艉端第三距离的直线；
所述第四边界线是画在距冰吃水线最艏端第四距离的直线。
4.根据权利要求3所述的用于Arc冰级艏艉双向破冰船的冰区加强区域划分方法，其特征在于，第一距离为艏部b值的0.58倍；
第二距离为艏部b值+L31；
第三距离为艉部b值+L32；
第四距离为艉部b值的0.58倍，其中，所述L31和L32均可通过查询俄罗斯船级社规范计算得到。
5.根据权利要求4所述的用于Arc冰级艏艉双向破冰船的冰区加强区域划分方法，其特征在于，所述艏部b值为冰吃水线最艏端的位置到冰吃水线在艏部刚到达最宽位置处之间的距离值；
艉部b值为冰吃水线最艉端的位置到冰吃水线在艉部刚到达最宽位置处之间的距离值。
6.根据权利要求1所述的用于Arc冰级艏艉双向破冰船的冰区加强区域划分方法，其特征在于，所述将艏部A1区域划分成多个加强分区的具体步骤为：
确定船艏根部与船体中心线的交点为基准点；
画出距离基准点第五距离的位置处的垂线与底平线的交点和距离基准点第六距离的位置处的垂线与下冰带线的交点之间的连线所形成的外板展开线，并将该外板展开线作为第五边界线；
自距离基准点第五距离的位置处自下向上画出与底平线相交的第六边界线；
将第五边界线和第六边界线与第一边界线之间的区域作为艏部A1-I区域；
利用边平线和底平线将第五边界线和第六边界线与第二边界线之间的区域从上往下依次划分为多个加强区域。
7.根据权利要求6所述的用于Arc冰级艏艉双向破冰船的冰区加强区域划分方法，其特征在于，所述边平线和底平线将第五边界线和第六边界线与第二边界线之间的区域从上往下依次划分为艏部A1-II区域、艏部A1-III区域和艏部A1-IV区域，艏部A1-I区域的外板板厚>艏部A1-II区域的外板板厚>艏部A1-III区域的外板板厚>艏部A1-IV区域的外板板厚。
8.根据权利要求1所述的用于Arc冰级艏艉双向破冰船的冰区加强区域划分方法，其特征在于，所述冰带线、边平线和底平线自上向下依次将舯部B区域划分成舯部B-I区域、舯部B-II区域、舯部B-III区域和舯部B-IV区域，舯部B-I区域的外板板厚>舯部B-II区域的外板板厚>舯部B-III区域的外板板厚>舯部B-IV区域的外板板厚。
9.根据权利要求1或8所述的用于Arc冰级艏艉双向破冰船的冰区加强区域划分方法，其特征在于，所述边平线为外板最大船宽处平面边缘连接形成的轮廓线；
所述底平线为外板平底区域的边缘连接形成的轮廓线；
所述冰带线包括上冰带线和下冰带线。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210202 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |