船舶用高熵合金的发展与应用展望

摘要: 随着全球海洋经济的蓬勃发展和海洋战略地位的日益凸显,船舶工业对新一代高性能材料提出了更高要求。高熵合金凭借其独特的多主元设计理念与优异的性能,在船舶工业方面展现出广阔的应用前景。本研究系统综述了相关高熵合金的研究进展以及其在船舶工业中的应用潜力,重点探讨了粉末冶金、真空熔炼、增材制造等高熵合金主流制备工艺,深入分析了高熵合金在耐腐蚀性、抗生物腐蚀性、低温韧性、力学性能、耐磨性及热稳定性等方面的表现,展望了其在船体结构及功能涂层等关键部位的应用。当前的研究表明,通过成分设计、微结构调控及先进工艺的协同优化,高熵合金可满足船舶材料在极端环境下服役的性能需求。目前高熵合金面临生产工艺不满足大规模生产要求和合金成本过高等共性挑战。未来发展趋势将聚焦于突破大尺寸构件成形技术瓶颈,实现性能与成本之间的优化平衡,以推动高熵合金在船舶工程中的规模化应用。

高性能船舶及海洋工程用钢的开发

摘 要:对高性能船舶及海洋工程用钢的需求背景与研究进展进行了综述,并介绍了高品质船舶及海洋工程用钢的发展方向。海洋石油工业的飞速发展给造船及海洋工程用钢提出了高强度、高韧性、大线能量焊接、良好的耐腐蚀性以及大厚度、大尺寸规格的要求。

高性能磨料在船舶涂装中的应用

摘要:为了降低船舶涂装粉尘污染的排放,对磨料成分、组织和机械性能进行优化,对磨料进行合理选型,并研究其配比。结果显示,合理的选型和配比可实现磨料的高回收和循环利用。研究结果可有效实现粉尘减排。

国外极地破冰船船体结构与破冰模式发展研究

摘要: 在极地航道利用加速、破冰需求上升的背景下,系统梳理国外极地破冰船技术发展具有重要工程与战略意义。本文介绍了国外极地破冰船的船体结构演变路径,分析了传统艏向破冰、新型双向破冰模式的核心机理及其与推进系统的关系,总结了船体线型、结构强度与动力系统在破冰能力形成中的协同作用,展望了动力系统、船体结构、破冰模式和任务模式将向系统化、智能化与低碳化方向发展,为我国未来破冰船设计提供参考。

基于复合模型驱动的船舶设备二三维协同布置技术

摘要:[目的]针对传统的船舶三维物理模型与二维原理图之间的数据割裂、难以并行建模等问题,提出一种基于复合模型驱动的船舶设备二维、三维协同布置技术。[方法]首先,通过构建面向系统的复合模型,自动识别并配置二维、三维模型的关联参数集,包括设备几何尺寸、空间位置坐标、物理性能参数以及船舶系统功能逻辑关联等多维度信息;然后,基于舱室布置智能关联映射算法,依据二维原理图的逻辑关系,自动在三维模型中实现设备布置的精准映射与动态更新,确保二维、三维模型在设计过程中的协同变化;最后,开展机舱布置案例的技术验证。[结果]对比结果表明,相较于传统的非协同设计流程,二维、三维协同布置技术的效率提高了约4.5%,充分验证了所提方法的可行性与有效性。[结论]研究成果可为船舶设备二维、三维协同布置提供参考。

复合材料导管对泵喷推进器水动力性能及振动特性的影响

摘要:[目的]针对泵喷推进器的轻量化与减振需求,提出将碳纤维增强复合材料(CFRC)应用于泵喷推进器导管。[方法]首先,建立泵喷推进器CFD/FEM 双向流固耦合数值计算方法,获取泵喷推进器在流体激励下的结构响应,进而分析结构变形对水动力性能和轴系激励的影响;然后,建立泵喷推进器的CFRC 导管模型,分析CFRC 对泵喷推进器水动力、结构振动传递和响应的影响。[结果]CFRC 导管泵喷推进器的结构变形为10−7 m 量级,对水动力性能没有影响;复合材料导管前4 阶湿模态的固有频率比干模态减少了65.3%~80.2%;在振动特性方面,在定子与导管连接约束处激励时, CFRC 导管的总加速度级相较于金属材料(铜合金)下降了1.053 3 dB,但在内表面激励时CFRC 导管的振动性能则有所反弹。[结论]CFRC 在实现轻量化的同时,还可以显著改善泵喷推进器的振动特性,研究成果可为推进器设计提供参考。

我国未来高冰级破冰船动力型式展望

摘要:高冰级破冰船对于极地破冰护航、极地科考、海上支援等方面意义重大。国外在高冰级破冰船发展上有丰富的经验,俄罗斯通常采用核动力,展现出强大破冰能力和续航优势,其他国家采用常规动力也可满足功能需求。为了拓展进入区域、延长进入时间,我国对高冰级破冰船需求迫切。在动力型式方面,需综合考虑我国实际,借鉴国外经验,柴电推进需优化系统配置,核动力可研究其适用性,同时关注混合动力等创新型式,来满足我国在南北极复杂环境下长期、高效作业的保障能力。

极地低温环境下船体结构选材规范研究

摘要:极地低温环境下,船体结构选材是极地船舶设计的关键环节。目前,各船级社船体结构选材规范要求既相互关联又存在差异,并且缺乏统一的设计温度定义,给极地低温环境下的船体结构选材设计带来较大挑战。通过对极地低温环境下船体结构选材规范的系统梳理,按照规范基础和设计温度定义等方面的差异,可将其归纳为三大类,包括国际船级社协会统一要求S6(IACS UR S6)及船级社防寒规范、极地船级(POLAR CLASS)规范、俄罗斯船级社(RMRS)规范。文中对三大类规范之间的差异进行了对比分析,包括适用范围、设计温度和钢级选取等,提出有价值的结论和建议,以期为极地低温环境下船体结构选材设计提供参考。

“未来”号深远海绿色智能技术试验船开发

摘要:“未来”号深远海绿色智能技术试验船主要用于执行绿色智能技术中试验证、深海装备水面支持保障和海洋科学综合调查等任务,具有总体布局合理、加/ 换装能力强、设备接入灵活、操控性能优良、高度智能化、测试能力强大等优点,是支撑关键系统与设备的智能化升级和绿色化发展、推动科技成果转化与产业化的重要基石。该文介绍了“未来”号的功能定位,并从功能多样化、全船模块化、系统智能化等方面分析其设计需求,同时阐述了研制过程中涉及的船型与总布置、模块化加/ 换装设计、动力冗余与组合推进系统、智能信息系统、满足智能和动态测试需求的融合平台、动力系统实船海上测试验证平台、动态测试系统、试验协同控制系统等关键系统的总体方案,可为后续船海装备专用试验船的开发提供参考。

自主船舶技术发展现状与展望

摘要:在全球航运业加速向低碳化、数字化与智能化转型的背景下,人工智能、物联网、大数据与自动控制等新兴技术深度赋能船舶工业,推动海上水面自主船舶成为国际航运科技竞争的战略制高点。尽管我国已在自主船舶领域启动多项研发项目并取得实质性进展,但仍面临市场需求不明确、技术驱动力不足等瓶颈。该文选取绿色燃料集装箱船为主要研究对象,聚焦其在真实航运环境中的智能化、自主化提升需求,提出四大核心发展方向,并构建自主船舶的分层逻辑架构,开展自主化技术在船舶领域的应用研究。在此基础上,该文进一步分析自主船舶的发展演进趋势,识别其在关键技术突破与制度规范建设方面存在的短板与挑战,提出针对性的发展路径建议,为推进我国自主船舶研发、应用场景落地及体系化能力建设提供有力支撑。