[發明專利]一種航海模擬器模擬船冰交互過程的海冰計算方法

有效

• 申請號: 201710368913.2
• 申請日: 2017-05-23
• 公開（公告）號: CN107065597B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 孫昱浩;尹勇;孫霄峰;神和龍;劉秀文;任鴻翔;張秀鳳;任俊生;肖方兵;叢琳;劉春雷;錢小斌
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李洪福

本發明公開了一種航海模擬器模擬船冰交互過程的海冰計算方法，即根據當前海況信息將海冰計算具體劃分為破冰計算模塊和剛體運動模塊，然后對破冰過程中的海冰力、海冰碎冰形狀及海冰運動狀態進行計算分析，生成的結果傳入船舶運動模型以及冰區視景系統。本發明彌補了航海模擬器中海冰計算方法的空白，將半無限平面彈性地基理論、楔形梁結構以及能量守恒理論應用于相對應的模塊中，計算了碎冰形成條件、破冰彎曲應力、碎冰能量分布及運動狀態。本發明可以在航海模擬器冰區仿真視景中很好的表現海冰物理特性，而且作為船冰交互過程可視化的物理基礎，可以逼真對破冰過程進行動態模擬，并為船舶運動模型提供可靠的海冰受力反饋。

技術領域

本發明涉及冰區航海視景仿真技術領域，特別涉及一種航海模擬器模擬船冰交互過程的海冰計算方法。

背景技術

航海模擬器中冰區視景研究對于完善航海模擬器的多功能性，以及對相關海事領域的人員培訓、海事評估及科學研究等方面都起到了不可或缺的作用。針對于海冰數值計算，國內外的相關的研究主要集中在工程海冰數值模型的分析和應用上，如：海冰生成運移特征及物理力學性質、冰與結構相互作用的理論和試驗方法、抗冰結構和海冰設計作業條件等。在國內外研究中，冰區航行視景仿真領域屬于新興學科，而針對船冰交互過程中海冰計算的相關研究仍屬于探索階段，國內研究領域仍處空白。

在實際冰區航行中，船冰交互作用是一個十分復雜的物理過程，該過程也是冰區視景系統的重要組成部分。在冰區視景系統中的每一個時間步長內，海冰計算將進行以下兩個基本步驟：

1、根據水文氣象條件、船冰相對位置和當前海冰狀態等因素，海冰計算模型仿真計算出海冰破碎情況和海冰對船舶的作用力，并將船舶受到的海冰力情況提供給船舶運動模型；

2、最終，海冰計算模型將海冰狀態(包括海冰動態變化及破碎情況)提供給冰區視景系統作為海冰場景可視化的數據基礎。

在我國現有的航海模擬器系統中，由于缺少海冰計算過程，冰區航行視景系統無法保證場景模擬的真實性，也無法滿足IMO對模擬器功能完備性的最新要求，所以研究適用于航海模擬器的海冰計算方法迫在眉睫。

本發明涉及參考文獻如下：

[1]金一丞,尹勇《STCW公約馬尼拉修正案下的航海模擬器發展戰略[J]》，中國航海,2012,35(3):5-10。

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