开辟北极航道，特别是作为“冰上丝绸之路”核心的北极东北航道，对中国而言具有深远的多层次战略意义^[1]。它不仅是传统航线的重要补充，更是一条牵动全局的战略新通道。经济与贸易价值上，北极航道最直接的价值体现在其对国际贸易成本的节约和效率的提升；能源与安全战略意义上，北极航道的开通为中国的能源安全和运输路径多元化提供了战略选项；地缘政治与全球影响上，北极航道的开发有助于中国更深入地参与全球治理，提升国际影响力。

我国现有最高等级的破冰船为雪龙2号为PC3级，属于中型级别，可连续破除1.5米厚度的冰加0.2米厚度的积雪^[2]。但是重型破冰船才是开启北极航道这把“未来金钥匙”不可或缺的核心工具，按我国重型破冰船规范^[3]PC2级的重型破冰船要求连续破除3.5米厚度的冰，破冰能力属于质的飞跃。

推进轴系是船舶的“动力动脉”，其性能直接决定船舶能否安全、高效航行。作为连接主机与螺旋桨的核心传动系统，它承担着传递功率、转化推力、保障动力稳定性的关键作用，一旦失效可能导致船舶失去动力甚至沉没。对船舶推进轴系振动信号进行实时准确的监测和分析对船舶运行安全意义重大。

破冰船推进轴系又存在着特殊性，其在冰载荷作用下面临许多技术难题，这些都来源于冰-桨动态交互引发的高频强冲击载荷与复杂振动响应。冰载荷下螺旋桨与冰块的撞击呈现 “接触-挤压-破碎-脱离”的周期性过程，冲击力矩可达额定值的3~5倍，远超敞水航行时的静强度设计值；同时轴系桨端的动态位移也会大幅增加。这会引起轴承失效、密封失效、材料加速疲劳、振动失稳、联轴器松动等问题。

国际上破冰船相关的试验测试设施条件以芬兰和俄罗斯为代表^[4]。芬兰的阿尔托冰水槽（40米×40米）在欧洲独树一帜，主要进行缩比船模在冰海上的抗冰性能、推进效率和机动性测试。俄罗斯的克雷洛夫国家研究中心测试能力比较综合，除了基础的船模拖曳和破冰试验，还包括船舶的耐波性、操纵性、结构强度、振动、动力装置及隐身技术等多个方面。国内天津大学冰池相对较小^[5]，主要解决破冰力学基础问题，宁波极地低温环境模拟实验平台主要演技材料的极限性能。708所联合多所高校在中山站附件普利兹冰区完成冰芯钻取、冰弯强度、“雪龙2”实船数据的测量^[6]。

可见现有试验主要是研究船的综合性能、基础力学问题和材料问题。针对重型破冰船推进轴系的试验条件欠缺。不能完整复现冰载荷对实比例轴系的作用及获取直接一手数据。

本文将对此进行初步研究探索，在陆上搭建针对实比例重型破冰船推进轴系的试验平台，模拟实际冰载荷的冲击工况，测试相应的轴系试验数据。为验证其可靠性提供条件、为改进改善优化轴系设计提供方向。

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