冰区航行船舶推进器特殊性分析

冰区航行船舶推进器特殊性分析

冰是人类一个重要的开发资源。北极覆盖有多年累积的海冰，厚度很大，加上浮冰，足以阻碍一般的船只经过，而且，如果是夏季，北极的冰，退缩到离陆地很远的地区，此时若要去极点考察就不得不使用破冰船。船的核心技术就是其动力来源。推进器就是船的核心。本文着重于在冰区航行中，推进器的特殊性情况下的工作状态进行研究。

标签：冰区航行；船舶推进器；特殊性分析；研究

引言

随着人类社会发展的速度进程不断推进，社会现代化发展的速度也越来越快，越来越多的资源开发，使得我们现有的可利用资源越来越少。人类正在利用现有的科学技术，对新的能源进行开发，这其时，加大对北极的开发力度，也成为各国科学家共同努力的方向。北极的生存环境非常恶劣，在北极进行科研工作的主要交通工具就是破冰船。但是，在冰区进行科研探索，常常会遇到各种各样的情景，这就要求其核心动力设备，推进器在各种特殊情况下，都能做出合理的分析，判断，从而为科研探险提供助力。

1 环境对推进器的影响

1.1 不同物体的作用力产生的阻力影响

在冰区航行，经常会遇到冰中带水或者成块的海冰，对推动器会产生大量的阻力。因此，海冰会给推进器造成大量的载荷作用，与正常海域航行时推进器载的要求相比，技术含量要求会更高，海冰与推动器的直接接触会使海冰破坏，这种作用力被称之“冰载荷”大体积的冰川在靠进船舶时也会形成巨大的阻力，其关键是：未直接接触，但阻塞了实际的进程。在正常海域的行进过程中，海水会对船舶的推进器产生作用，这种正常在水的作用力下产生的阻力效果同样也会对推进器形成阻力。

1.2 铣削时在空泡作用下推进器的影响

对于不同环境，推动器造成的影响各不相同，也会导致推动器在接触不同介质，所产生的作用力大小也各不相同。船舶在冰川的环境下行进中，叶片在接触到海冰时，会产生空泡，这种空泡现象，对于推动器会产生大量的影响，会使叶片的速度发生变化，也会使叶片变得冰的作用变得不稳定。在不同大气压的作用下，空泡所产生的影响也各不相同，经过大量的实验证明，在叶片充分接触叶的时候，所产生的气泡效果是最小的，影响力也没有当叶片只直接接触冰川一小层，所产生的作用力大，也就是说，在冰川与推进器接触面越小，所产生的空泡，对推进器的威胁越大。

1.3 气温对推进器产生的作用

冰船在冰区中行驶，因为海冰的作用，会对推进器产生各种作用力。除此之外，气温的变化也会对推动器产生重要的影响。在气温比较低的地区，金属会受到气温的变低，韧性变得更加脆性化，很多低温下的金属合金在低温条件下与冰面接触，就对推进器造成非常严重的伤害。

2 冰区船舶推进器的设计难度

2.1 叶片对于推进器的影响

在正常情况下，冰区船舶的推动器只需要考虑船舶的动力因素，只要动力足够大，就可以使船航行的速度越快。还要保证叶片的材质足够坚硬，要达到这些要求，世界各个国家都对有限元的计算增加了更高的要求，在计算的同时，分析叶片在冰面实际应用中的，强度要求是否达标。冰船在冰区航行的过程中，不单单是在有冰的区域进行做业，还要对在海水的区域同样可以做业，这样就要充分考虑推进器的实用性能，在保证推进器工作应用正常的情况之下，再考虑其它更多的客观因素。专业机构对于冰区作业的船舶，螺旋桨叶片要远远厚于正常作业的船舶，但是又有一问题出现了，如果推进器的厚度增加了，势必会影响船舶的行进速度。叶片在原基础上增加十分之一的厚度，就会使得船舶在正常水域作业的速度下降到接近1%，实践证明，在冰区作业的船舶推动性能，相比正常水域作业的船舶要慢。看看以往船舶的发展史，不难发现，想要使推动器更加的有动力，就要在螺旋桨叶片上下功夫。在保证正常行驶的速度基础之上，更要保证推进器的使用性能。过去采取的方式是减小螺旋桨的体积的做法，在实际的应用中没有达到理想的效果，推进器在行进的过程中，受到了相当大的阻力，原因很简单，螺旋桨的体积大小厚度与叶片强度是成正比的。经过多方专家一致建议，认为0.6-0.75这个比例为更理解。这样既满足了推进器的使用性能，又不影响船舶在冰区作业的工作效率。船舶在冰区作业时不仅仅要考虑的行进的速度，还要考虑在冰区作业时的安全问题，这样就整体性能就大打折扣，不适用于冰区进行作业。

2.2 冰区对推进器叶片要求

大家都知道，大体积的载荷会对船舶在行驶过程中造成非常大的危险，尤其在冰区作业时更为明显，为了避免在冰区因为螺旋桨叶片损坏，而造成的海上航行事故。IACS对于整个在冰区进行作业的船舶做出了规定，指出了在冰区推进器的材质，厚度，进一步规范了冰区作业船舶的特殊职能。铜合金和奥氏体钢无需实验，直接可以做了推进器冰级浆的材质。其它原材料都要在线零下10度温度下进行实验，在冲击力达到20J，才能作为冰区船舶推进器螺旋桨叶片的材料。

2.3 冰区推进器的其它要求

在冰区作业的船舶推进器的设计过程中，不仅要考虑载荷对船舶的造成的因素，更要考虑船自身的体积大小，整体的合理配比，冰区推进器的叶片还要考虑

设计中的误差，还有船舶在冰区作业时推进器叶片的强度，在运行过程中的噪声和盘面比，都会对在冰区进行作业的船舶造成比较大的影响。

3 冰级桨设计层面应注意哪些问题

冰级桨是实际的应用当中，就要综合考虑，船体大小，作业环境，叶片强度等等。在保证使用功能的前提下，要考虑到其它因素会对冰区环境，所产生的作用。加强对推进器冰级桨进行合理设计，要结合冰区作业船的实际应用情况，在设计的参数的选择上，做出合理的调整，所以，要想对冰区作业的船舶推进器的研究，在船舶的设计之初就要综合对冰区作业的可行性进行分析，在保证某方面的功能使用上，适当对某些不太侧重方面，做一些放弃的牺牲，从而达到其自身性能的合理化应用。

4 结束语

综上所述，冰区航行船舶推进器在实际的应用过程中，在国家相关标准下，对冰区航行过程中推进器的桨片进行合理的规划设计，在保证其使用的前提下，对冰级桨的叶片进行强化，强化应遵循其相关设计行业行为规范。另外，还要注意冰区航行船舶推进器在低温区域进行作业时，温度对冰级桨材质所造成的影响，铣削、空化、冰川阻碍等诸多因互对整个冰区船舶作业的特殊性要求，还要考虑在实际的应用过程中，船舶的实际使用要求。在实际航行中的实际情况，做出合理化的设计，从而为适合于冰区实际作业环境的推广，推广起到积极的作用。对我国船舶事业做出更大的贡献。

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