面向船舶大型复杂结构的多机器人协同焊接研究

摘要:为了适应不同船舶的焊接需求,缩短船舶焊接时间,研究面向船舶大型复杂结构的多机器人协同焊接方法。构建多焊接机器人的焊接动态力平衡方程,设置约束条件并建立焊接规划模型,采用区域划分法划分舰船焊点分区,通过元启发嵌套算法设计多机器人协同焊接规划流程。利用分数阶PID控制器,将焊接控制的传递函数转化为整数阶传递函数,控制机器人精准跟踪目标焊缝,输出理想的船舶焊接轨迹。实验结果表明,采用该技术执行焊接任务的总均衡性高达0.935,具有良好的应用效果。

船用高温固体氧化物燃料电池方案的可行性探讨

摘要:相比于其他氢能燃料电池方案,高温固体氧化物燃料电池(SOFC)与天然气燃料方案具有燃料成本低、联合循环的系统效率高、天然气燃料储-输-用经济和安全性高等优点,适合于中大型船舶与远海航行的应用场景。本文从船用紧凑式制氢重整器、船用能源系统集成等关键技术方面讨论讨论该方案在船上应用的可行性,为船用SOFC技术路线的发展提供可行性参考。

船用颗粒阻尼能量损耗特性影响研究

摘要:颗粒阻尼技术作为抑制低频振动的重要方式,可应用于抑制船舶低频振动。为探索颗粒阻尼器的耗能机理,本文基于离散单元法对颗粒阻尼器在不同振幅、不同填充比、不同振动频率下的运动状态和耗能进行研究。结果表明:颗粒在填充比为50%的工况下,在不同振动频率和振幅激励时颗粒的运动状态比较丰富,出现了不规律的耗能现象;填充比为70%、90%时,颗粒的耗能随着振动的幅值和频率的增加而增加,特别是在颗粒填充比为70%、振动频率为120Hz、振幅为5mm的情况下,颗粒的耗能达到了顶峰。在损耗因子方面,振幅在1~4mm时90%填充比要明显高于50%、70%填充比;在振幅为5mm时,90%填充比低于70%填充比而高于50%填充比。

深潜装备材料发展关键技术研究

摘要:本文以深潜装备材料应用需求为导向,深人研究当前各国主要耐压壳体材料和固体浮力材料的应用现状及发展趋势。通过对材料的机械性能、化学成分等指标进行对比分析,提出了当前深潜材料发展遇到的系列技术瓶颈问题和相应解决方案。通过深人分析各国深潜材料的关键技术和性能指标,发现其总体趋势均向着高强度、低密度方向发展,但在尝试进一步提升材料性能指标时,却导致材料出现韧度降低、焊接性能差、吸水率增高等系列缺陷。因此,尝试研发各项性能优异的空心陶瓷和纳米复合材料等新型材料。陶瓷基复合材料和碳纳米管增强浮力材料以其优异的结构强度和抗压性能,必将大幅提升深潜装备的总体性能指标,成为深潜器的重要选材。

海底门声学计算及水下多孔介质材料降噪

摘要: 分别建立船舶海底门的声场模型和声-固耦合模型,对海底门的声传递损失、结构湿模态进行计算,获取海底门降噪设计需避开的共振频率。建立海底门的流体模型,采用URANS和FW-H对流场及水动力噪声进行数值计算,云图显示格栅背面出现了显著的流动分离及压力脉动,且压力峰值条带沿着格栅对角线方向分布,频谱曲线显示海底门水动力噪声以低频为主。数值计算表明,当仅将海底门钢制格栅替换成水下多孔介质材料时降噪3.4dB。共振频率计算及水下多孔介质材料应用为海底门声学设计提供了思路。

柔性表皮与鲨鱼体表粘液耦合作用减阻效果数值模拟

摘要:本文采用粘流数值模拟方法,通过Workbench搭建双向流固耦合求解器,对粘液析出的柔性平板减阻效果进行数值模拟研究。结果表明,耦合粘液析出与柔性覆盖层可进一步提升减阻效果。粘液与柔性平板耦合之后,起到了进一步减阻的作用。从减阻效果来说,粘液与柔性平板的减阻技术可行,能在粘液减阻基础上进一步减少16.3%~21.20%

水下无人航行器发电及储能技术研究

摘要:自水下无人航行器出现以来,关于其发电和储能系统的研究就从未停止。对适合长期部署的自供电水下无人航行器的需求一直在增长,需进一步研究小规模海洋梯度能源系统。本文综述了利用海洋热能(海水温差、相变材料和热电发生器)和海洋环境能(风能、太阳能和波浪能)的发电技术,总结其优缺点。同时,介绍目前及未来用于水下无人航行器的储能电池,包括锂电池、燃料电池、半燃料电池等。最后,对水下无人航行器电池的未来发展方向进行讨论,为其发电及储能技术发展提供一定参考。

船用材料运输工装的研发与应用

摘要:在多批量、多船型并行建造的总组阶段,原有的龙门吊、塔吊等吊装资源已无法满足所有材料的吊装需求,需按任务的轻重缓急及申请顺序进行吊装作业。由于巨型总段等晒装材料物量巨大,吊运作业无法满足作业需求,造成经常性等待作业,导致现场人员出现作业等工、误工的工时浪费。为此,研发了一种适用于多工况船舶建造场景作业的材料运输工装,在吊车等资源不足的情况下,可以长期有效地运输材料,以满足现场材料吊运需求。

舰船超声波防海生物污损技术应用试验研究

摘要:针对舰船的海生物腐蚀污染问题,对超声波防海生物污损技术在海水阀箱、螺旋桨上的应用进行试验研究,同时检验超声波装置对海水阀箱、螺旋桨金属材料力学拉伸和冲击性能的影响。结果表明:在63 天的试验周期内,超声波防污技术对海生物的生长与附着有一定的抑制作用,对海水阀箱、螺旋桨金属材料的力学性能、冲击性能和表面涂层性能等基本无影响。研究结果证明了超声波防海生物技术的价值,并排除了应用风险,对舰船超声波防海生物技术的实船应用具有一定的指导意义。

船体结构优化技术研究进展

摘要:船舶在设计阶段进行结构优化,能在保证结构性能的同时,有针对性地获得轻量化、高强度、抗爆、减振等一系列优势,为船舶安全可靠、性能提升,乃至绿色环保、可持续发展等提供助力。结合近年最新研究成果,阐述结构优化技术在军船、民船典型构件上的应用情况,明确优化技术的适用场景,重点分析大型、复杂船体结构的优化方法。从经典优化方法、智能优化算法、基于代理模型的优化方法等3 个方面阐述船舶结构优化技术的发展,总结各种优化算法的优点及不足,指出改进代理模型未来需解决的问题。研究成果可为船体结构的轻量化设计、力学性能研究提供参考。