作為近北極國家，加強極地船舶設計制造技術研發，提升極地船舶航行安全性，將有力助推我國實現海洋強國目標。
極地船舶在冰區航行時易遇見浮冰碰撞情況，浮冰碰撞載荷下船舶結構會產生變形損傷，如圖1圖2所示。極地船舶與浮冰碰撞模型實驗技術是船-冰碰撞下結構動力響應機理研究的核心技術，冰體破碎特性一級結構變形機制研究又是其中的關鍵。
圖1 極地船舶在冰區航行中與冰山碰撞
圖2 冰山碰撞下船體結構塑性變形損傷
武漢理工大學交通學院朱凌教授團隊在冰體碰撞下船體板動力響應模型試驗研究中，利用千眼狼高速圖像采集與測量技術、XTDIC圖像處理分析技術，拍攝分析了冰體碰撞過程中速度變化過程以及冰體失效破壞情況，研究船體板模型在冰體碰撞過程中變形過程以及船體板的應變分布變化過程，如圖3所示。
圖3 冰體-船體板碰撞模型試驗示意圖
試驗過程利用三臺千眼狼高速攝像儀，其中一臺監測冰體碰撞過程中冰體破碎動態圖像，以及分析碰撞過程中冰體速度變化，另外兩臺拍攝捕捉船體板的動態變形過程，用XTDIC圖像分析技術，對船體板表面形貌、位移以及應變進行測量和分析，并得到三維應變場以及位移場數據。
實驗過程
1、試驗前在船體板模型上做好散斑標定，試驗過程中利用千眼狼高速攝像機進行實時采集船體板模型各個變形階段的散斑圖像；
2、通過千眼狼高速圖像采集與測量技術以及XTDIC圖像處理分析技術所得到的船體板模型在冰體碰撞過程中的位移變形特性以及位移，如圖5；
圖5 冰體碰撞下船體板變形時間歷程
3、新的散斑系統集成了動態變形系統與軌跡姿態分析系統，在散斑計算的同時對于船體板模型表面特殊點的位移變化和軌跡姿態進一步分析計算，如圖6。
圖6 冰體碰撞下船體板中心點處大主應變時間歷程
通過上述試驗觀察發現在碰撞過程中冰體主要發生擠壓破壞，并以小顆粒的形式快速剝落，如圖7所示。并發現冰體與船體板模型的接觸面積在逐漸變大，碰撞過程中速度在逐漸變小。
圖7 冰體與船體板接觸過程中失效破壞過程
上述實驗研究結果可助力提升極地船舶結構強度，降低船舶航行損傷成本，為船舶制造過程中船體耐撞結構設計及抗撞性能評估提供了一定的應用價值。
千眼狼高速攝像儀5KF20M
全幅大分辨率1920×1080，滿幅采集速度3000FPS 具備智能幀率、分辨率動態調整功能 具備USB3.0、TRIG、SYNC IN、SYNC OUT等功能接口 可用快門線控制拍攝保存過程 具有外同步功能，支持多臺攝像機同步拍攝
