驾着“雪龙”闯南极

“雪龙”是种什么龙?怎么以前没听说过?嘿嘿,“雪龙”不是龙,而是一艘能在南北极间驰骋的破冰船,今天,我就要开着它去南极喽!虽然我是第一次驾驶“雪龙号”,但我对自己很有信心噢。第一次驾驶“雪龙号”,感觉哪里都新鲜……怎么?你在替我担心?经验不足,有点紧张是难免的,不过我可是航海专业的高材生,大大小小的船开过不少,驾驭这条“龙”应该不在话下,何况还有船长在一旁指点呢!一会儿功夫,我就熟悉这条“龙”的脾气了。开着它在广阔的海面上航行,我那个得意劲儿呀……在风平浪静的海上航行了几天,没出一点事。我心想：南极考察也不过如此嘛!事实证明我高兴得太早了,苦日子在后面呢!     

不同冰情影响下的北极船舶航速优化

为便于北极航行运营决策,在考虑冰区气象条件的基础上,为保证船舶安全性,降低船舶成本,建立不同冰情影响下的北极船舶航速优化模型.鉴于北极航运与冰区通航有严格的时间窗约束,利用离散时间元法,建立有向无环图,利用最短路径算法进行求解,极大地提高了模型求解精度.通过改变冰密集度,求得不同冰情下使航次总成本最小的最优航速,解决冰区航线航行经济性选择问题,可以进一步为北极航线船舶运营提供决策支持.     

环境湿度和金属表面温度对金属表面冰黏附强度的影响

为保证船舶在北极航道特殊环境下正常航行,对船舶金属材料进行冰黏附测试就显得极为重要.对黄铜、6061铝合金和Q235这三种船舶常用金属进行实验,测量不同温度和不同湿度下这三种金属的表面冰黏附强度,并分析其与表面温度以及表面湿度之间的关系.结果表明,冰黏附强度变化规律与类液层理论相符;黄铜、6061铝合金和Q235的切向...     

新型南极科考船——“白濑号”

日本的南极观测船名叫“白濑号”，是极地科学考察破冰船。老“白濑号”服役将近25年，先后25次远征南极，2008年从南极返回后将光荣退役。采用了最新破冰技术的新船，将于2009年投入使用，船名仍沿用“白濑号”。     

模型冰尺寸对船舶尾流场影响的PIV试验研究

以76000DWT 1B级冰区加强型巴拿马散货船的缩比模型为研究对象,应用粒子图像测速(PIV)技术对船舶的敞水标称伴流场及船体具有不同尺寸模型冰(5cm×5cm×2cm,10cm×10cm×2cm,15cm×15cm×2cm)附着条件下尾部标称伴流场进行了测量,模型冰选取聚乙烯泡沫挤塑板.并对轴向速度分布、速度矢量分布及流线等进行了分析.研究结果表明:船底及舷侧附着冰的存在,导致裸船体航行时产生的艉部伴流场受到干扰,船壳附近湍流边界层结构被破坏,附着冰状态下均表现为较高的平均伴流值,敞水工况下的平均伴流值、15cm模型冰工况下的平均伴流值、10cm模型冰工况下的平均伴流值、5cm模型冰工况下的平均伴流值呈现依次递增的情况.     

Y形分叉复式航道船舶交通调度优化建模

为解决复式航道中存在的船舶交通冲突,以天津港复式航道为原型,抽象出一种Y形分叉复式航道模型.基于该航道船舶交通流特点及航行规则,划定影响航道船舶交通的三个关键区域,分别构建航道入口处主、辅航道及航行模式分配模型,警戒区主、辅航道交通流转换模型及Y字航道口分合流模型,以船舶总等待时间最小为目标函数,建立复式航道船舶调度数学模型,并设计相应的遗传算法求解模型.基于船舶进出复式航道模拟数据,利用MATLAB进行仿真实验.经过航行连续性、安全性、调度高效性分析,验证了模型的合理性及算法的有效性,可为VTS管理人员进行复杂水域船舶交通管理提供辅助决策.     

带VDR应急车令的设计与实现

应急车令是用于控制船舶驾驶的一种设备，它是船上驾驶室主控车令控制器的备份控制设备，可以通过船用车令命令向“机舱”和“集控室”等多个控制部位发出指令，使船舶在遇到特殊情况下能正常驾驶与航行。进入21世纪以来，各类船舶上纷纷要求安装应急车令系统，以保证船只在航行中的绝对安全，因此应急车令系统在这种情况下应运而生。本文介绍一种电子控制的船舶应急车令的设计与实现方法。     

船舶总纵强度的校核

充分考虑到船舶营运中的腐蚀对船舶的影响，从船舶防腐措施及航行状态等方面分析了利用船舶年平均腐蚀率估算其强度的不确定性．根据实船测试确定“育龙”号船的腐蚀率并对该船的船中剖面模数及船舶“压载出港”、“压载到港”两种营运状态允许承受的最大静水弯矩进行校核．根据计算结果提出并采取良好的改进措施．研究结论对充分考虑腐蚀对船体强度的影响，确保航行安全具有实际意义．     

磁致位移传感器冰雪厚度测量仪原理及其应用

基于磁致伸缩原理的位移传感器具有高精度、高稳定性、多位置测量的特点,据此研制了一种能同时测量冰/雪表面和冰底面变化的接触式冰雪厚度测量仪.该仪器被应用到低温实验室冰厚和南极固定冰区冰雪厚度的测量中.实验室历时540h,测量精度±0.13cm;现场应用持续6个月,测量精度±0.20cm.高精度的测量数据,特别是现场测量数据,为分析冰厚变化的细微过程提供了基础,为深入研究气-冰-海耦合过程,完善海冰热力学数值模型提供了支持.另外,该仪器还能为冰工程领域的研究提供技术支持.     

极区船舶及海洋结构冰荷载的离散元分析

 冰荷载是影响极区船舶及海洋结构振动响应和疲劳寿命的重要因素。针对海冰的离散特性,分别采用具有黏结-破碎效应的球体单元、扩展圆盘单元以及基于闵可夫斯基和方法的扩展多面体单元构造海冰离散单元模型,分析了船体、固定式、自升式以及浮式海洋结构的冰荷载特性及分布规律。此外,为计算海冰作用下海洋结构的振动响应,建立了相应的冰激结构振动的离散元-有限元模型。在上述基础上自主研发了基于图像处理单位（GPU）并行算法的海冰离散元软件（IceDEM）,实现了对船舶以及海洋平台结构冰荷载离散元分析的大规模计算。     

新型破冰结构破冰和保护能力试验研究

为降低大面积冰排对滩海区海上结构物的作用力,设计了一种新型破冰结构.利用破冰结构使大面积冰排发生弯曲破坏变成面积较小的破碎冰块,降低破冰结构后方被保护结构物上的冰力.以圆柱桩为例,通过试验对比冰排对圆柱桩挤压力以及破碎后的冰块对圆柱桩撞击力,检验破冰结构对圆柱桩的保护能力.另外,为检验破冰结构的稳定性,测试了冰排对破冰...     

浅水区斜坡人工岛海冰危害及减灾措施

为减轻海冰对斜坡人工岛的灾害性影响,经过现场调查和分析,揭示了由于大面积冰盘的能量使其一部分与斜坡人工岛发生作用而产生爬坡、破坏和堆积现象,确定了斜坡人工岛前海冰堆积体的形状.现场调查和物理模型试验结果表明,采用曲面破冰结构诱导海冰在斜坡人工岛前形成堆积体,可以增加海冰接触人工岛的能量消耗,降低海冰对斜坡人工岛的危害.     

不同破坏模式下锥体结构冰力定性分析

采用弹性基础板模型,对锥体结构上冰破坏力随不同弯曲破坏模式而变化的关系进行了定性分析,给出了由2个尺寸比表达的与3种破坏模式相对应的冰荷载表达式和1个由尺寸比定义的破坏模式图.利用这一结果揭示了弯曲破坏冰力幅值与周期大幅度变化的力学机理.板型弯曲破坏冰力是尺寸比k1的减函数;楔梁型破坏冰力是k1的增函数.这预示着最大冰力将在两种破坏模式过渡时出现.冰力周期随冰的断裂长度与其厚度之比k2增大而增长,当k2大于5时,破坏模式由板型过渡到楔梁型.该结果可在现场数据分类识别和冰力速度效应的定性分析等方面得到应用.     

Change of bacterial community in the Malan Ice Core and its relation to climate and environment

In order to understand the relationship between the community structure of bacteria in ice core and the past climate and environment, we initiated the study on the microorganisms in the three selected ice samples from the Malan ice core drilled from the Tibetan Plateau. The 16S ribosomal DNA (rDNA) molecules were directly amplified from the melt water samples, and three 16S rDNA clone libraries were established. Among 94 positive clones, eleven clones with unique restriction pattern were used for partial sequence and compared with eight reported sequences from the same ice core. The phylotypes were divided into 5 groups: alpha, beta, gamma proteobacteria; CFB, and other eubacteria group. Among them, there were many “typical Malan glacial bacteria“ pertaining to psychrophilies and new bacteria found in the ice core. At a longer time scale, the concentration distribution of “typical Malan glacial bacteria“ with depth showed negative correlation with temperature variations and was coincident with dirty layer. It implied the influence of temperature on the microbial record through impact on the concentrations of the “typical Malan glacial bacteria“. In addition, the nutrition contained in ice was another important factor controlling the distribution of microbial population in ice core section. Moreover, the result displayed an apparent layer distribution of bacterial community in the ice core section, which reflected the microbial response to the past climatic and environmental conditions at the time of deposition.     

冰表面结构及其物理特性的新探索

冰是自然界中最广泛存在的物质之一,对人类生存乃至整个自然界变化都有重要的影响,因此对其本质的研究一直吸引着科学家们的广泛兴趣．尽管上百年来科学界对冰的各种形态及其相变规律做了大量研究,但对冰的表面结构及其相应物理化学性质的了解仍然非常有限．近几年来,我们在冰表面的结构及其物理化学特性的研究中取得了一些新的进展．首次提出了可以描述冰表面氢原子（悬挂OH键）结构有序度的序参量,并发现冰表面结构在融化前比体内更加有序的现象．进一步的研究显示冰表面序参量跟冰表面分子空位的形成和小分子的吸附有着密切的联系．序参量大也就是悬挂OH键排布越不均匀的冰表面的分子越容易形成空位,而分子吸附也越容易发生．     

基于三阶段蚁群算法的土地利用核查 路径规划与目标导航

针对当前土地利用监管外业核查难以快速、准确地遍历所有待核查地块等问题,进行了土地核查路径规划与目标导航定位技术研究。提出了基于改进蚁群算法的土地核查路径规划与目标导航问题的三阶段求解方法,即“先分群,再搜索阶段最优路径,最后实现全局最优路径规划”,将大区域的多辆车路径规划问题简化为小范围单辆车路径规划与目标导航,利用改进蚁群算法求解出土地核查全局最优路径和导航信息。在此基础上对扬州市面积约6 600 km²范围内580个待核查图斑开展土地核查,利用该算法将外业核查车辆行驶路程由2 250 km缩短为1 683.3 km,缩短了25.2%。精准的目标导航方法较采用商用导航仪提高了工作效率和核查目标导航的准确性。     

惯性导航系统极区导航参数解算方法

针对惯性导航系统(INS)极区航向、速度误差增大和大圆航线航向角快速改变的问题,提出了一种INS极区导航参数解算方法.首先研究了极区INS误差抑制机制,构建了椭球面栅格航向基准模型,然后利用INS解算的导航参数信息,实现了栅格航向和栅格速度解算,最后完成了极区导航参数导航性能评估.理论分析和仿真结果表明,该方法计算简单,解算的导航参数有利于极区航行监控和航行绘算;栅格航向和速度精度明显优于地理航向和速度精度,可以满足极区载体航行需求,提高了INS极区导航性能.     

浮冰作用下单桩海上风机动力响应分析

随着海上风电在环渤海地区不断发展，冰激振动响应为当前环渤海地区海上风机面临的重要问题 .基于海上风机一体化数值分析软件，对浮冰作用下单桩海上风机动力学响应展开研究 .重点探究单桩风机塔基以及泥面线处载荷动力响应变化规律，研究不同冰载数值模型、冰厚以及冰速对单桩海上风机动力响应影响，开展抗冰锥结构下单桩海上风机动力响应影响规律.结果表明：不同冰载数值计算模型下的计算结果差别较大，采用Matlock双齿模型计算出的塔基载荷以及泥面线载荷最大，分别为无浮冰作用的 2.2倍与 1.3倍；单桩海上风机动力响应随冰厚增加而增加，冰速变化对单桩海上风机结构荷载影响不明显；采用抗冰锥措施后，作用于单桩海上风机的冰荷载显著降低，极大降低单桩风机塔基以及泥面线位置处的剪力与弯矩，塔基位置处剪力与弯矩的最大值分别为无抗冰锥结构的82%与95%.同时抗冰锥结构可极大降低作用结构上的冰荷载，其冰载最大值与标准差分别为不采用抗冰锥结构的5%与7%.