极地海洋环境下复合材料的失效机制研究进展

摘要:在极地海洋环境中,材料会受到碎冰、冰层的磨损冲击及海水的腐蚀作用,低温潮湿环境会恶化材料力学性能,强紫外线会加速材料层合板树脂基体老化,这些都将导致材料性能降低进而发生失效。本文介绍开发极地航道所面临的问题,分别阐述极地温度、极地海洋大气及海水成分、海冰运动等环境条件对纤维增强复合材料的影响;结合极地海洋环境服役的复合材料发展趋势,对未来该服役材料的失效研究工作进行展望。分析认为:目前的研究报道主要集中在极寒温度、紫外线照射、极地海水、海冰运动 4方面环境条件下的复合材料老化机制,但系统性不足,缺乏针对极地海洋环境特点的多因素耦合模拟加速老化试验的设计,且极寒环境下对复合材料损伤的定量分析不足。进一步探寻极地海洋环境下复合材料的失效机制,对避免极地航行的安全隐患和经济损失有着重要意义。

船舶铝合金增材制造技术的研究现状及展望

摘要: 增材制造技术在船舶装备制造领域极具发展前景,轻量化、低损耗的制造模式大大地提高了能源及材料利用率。受限于铝合金自身冶金特性和增材制造工艺,铝合金构件在增材制造过程中易产生气孔、开裂等冶金缺陷,影响船舶装备的质量安全和可靠性。本研究主要概述了船舶铝合金电弧熔丝增材、选区激光熔化和摩擦搅拌沉积三种增材制造工艺及冶金缺陷控制方面的研究现状及进展,并对船舶铝合金增材制造技术的未来发展方向进行了展望,为船舶铝合金增材制造技术的发展及铝合金构件的缺陷控制提供参考。

焊接机器人在船舶建造中的应用与发展

摘要:为了响应《推进船舶总装建造智能化转型行动计划(2019—2021)》的提出,提高造船的质量、效率和效益,增加我国船舶行业的国际竞争优势,我国船舶行业应迅速提升船舶焊接装备技术,加快推广焊接机器人在船舶行业中的应用与研究,逐渐完成船舶建造智能化的转型。为此,主要阐述了国内外学者关于管道型焊接机器人、吊篮式焊接机器人、移动式焊接机器人及龙门式焊接机器人的研究,并结合焊接机器人在船企应用的案例,对船舶焊接机机器人发展趋势进行探讨。

大型油船码头靠船墩导管架结构应力分析

摘要:以开水域百米水深的30万吨级油船码头靠船墩结构为研究对象,对导管架结构在环境载荷和船舶载荷作用下的应力开展分析。借鉴海洋油气导管架平台结构形式,结合靠船墩导管架结构主要承受水平船舶载荷的特性设计八腿柱、裙桩基础的靠船墩导管架结构形式。采用Ansys有限元软件建立结构分析模型,根据环境条件、载荷组合等参数对靠船墩导管架结构进行4种不同工况下的静力分析。分析结果显示,在船舶靠泊工况下导管架结构位移和应力达最大值,主要出现在近泥面处主腿柱位置,结构应力满足许用应力要求。研究结果表明百米水深大型油船码头采用导管架结构具有一定的可行性,可为深水油船码头结构选型和设计提供一定的参考。

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。

“双碳”目标下中国船用绿色甲醇燃料的发展趋势分析

摘要:梳理了绿色甲醇燃料概念,对比分析了生物质路径、电制路径及电−生物质耦合路径等主要制备技术路径方法、减排潜力及其优劣势;总结归纳了中国国家、行业层面有关水运行业醇燃料相关政策,明确推动甲醇燃料在沿海和内河船舶中试点应用、加快甲醇加注站及储存等配套设施建设,梳理了目前中国已发布绿色甲醇相关标准文件,包括船舶甲醇燃料相关指南及聚焦绿色甲醇评价、绿色甲醇产品碳足迹评价团体标准,明确政策标准处于起步阶段;同时基于低排放分析平台(LEAP)构建中国碳排放预测综合评估模型,量化计算中长期中国水运行业能源消耗及碳排放总量,预估2050 年中国水运行业能耗总量约为5800 万~8500 万t标准煤,排放总量将下降至约0.3 亿~1.2 亿t CO2。提出未来中国推进船用绿色甲醇燃料产业发展路径建议,应持续跟踪并深度参与国际海事组织净零框架谈判进展及相关规则建设,结合行业内外优势系统深化水运行业转型路径量化研究,同时先试先行,由点及面,系统推进中国绿色甲醇有序发展。

国内外无人艇布放与回收系统发展综述

摘要:安全、可靠、高效、经济和可重复使用的布放与回收系统是开展无人水面艇(USV)布放回收作业所需重要设备。综述当前国内外USV 布放与回收系统的最新研究具有重要意义。对现有USV 布放与回收系统的特点进行比较,结果表明,采用托架吊放式收放技术的USV 布放与回收系统在通用性和经济性等方面相比其他类型布放与回收系统具有显著优势,且其对母船和USV 固有结构的影响较小。在此基础上,从回收引导和捕获对接等方面阐述该型布放与回收系统采用的关键技术,总结国内外USV 布放与回收技术开发面临的难点,展望该技术今后的发展趋势,为后续USV布放与回收系统的研发提供参考。

超大型自航绞吸挖泥船清洁燃料应用

摘要:为满足更加严格的排放标准,开发使用清洁能源的超大型绞吸挖泥船,不仅可满足绿色港口、航道建设需要,还可以填补国内绞吸挖泥船使用清洁能源的空白,同时也可进一步降低船舶营运成本,提高船舶的营运效益。文章介绍了船舶应用清洁燃料的现状及趋势,以超大型绞吸挖泥船作为大型绞吸挖泥船舶,有针对性地分析了LNG 双燃料和甲醇双燃料超大型绞吸挖泥船动力系统配置、动力系统布置、动力系统初始投资、运营维护成本等。提出了未来超大型自航绞吸挖泥船应用清洁燃料的要点,为船舶设计提供理论和技术参考。

采用混合结构叶片的双叶轮漂浮式风力机气动特性

摘要:[目的]为实现漂浮式风力机“降本增效”,提出一种新型双叶轮漂浮式风力机,即采用混合结构叶片的双叶轮漂浮式风力机。[方法]基于自由涡尾迹方法研究其在平台静止和运动状态下的气动特性。[结果]结果表明,无论平台静止还是运动,采用混合结构叶片的双叶轮漂浮式风力机在2种不同叶轮布置形式下的总功率均较传统单叶轮具有一定优势,同时能在一定程度上降低风力机叶片的成本。其中,混合结构主叶轮上风向布置配合常规副叶轮下风向布置为最优方案。[结论]研究成果可为海上风电的降本增效提供一定参考。

大型海洋结构物横向滑移装船技术

摘要:滑移装船是海上导管架平台、上部组块等大型海洋工程结构物施工过程的重要环节。为了研究大型海洋结构物横向滑移装船的可行性及关键点,降低装船施工成本及对建造场地的适用性要求,提高装船效率,保证结构物及运输船安全,指导装船作业安全开展。应用MOSES 软件,对国内某海上风电场升压站上部组块滑移装船过程进行模拟计算,将上船过程划分为若干步,以每步的分界点作为结构物滑移作业和船舶调载操作的控制点,对运输船的浮态、稳性、船体强度、调载能力以及潮汐等多重因素进行综合协调以减小误差使装船各步骤平稳过渡,从而分析大型海洋工程结构物滑移装船的可行性及关键点。从模拟结果可确定结构物在装船过程中,运输船能够实现平衡的最小浮态,并结合潮汐变化确定最终装船计划,通过各步骤的调载模拟为船方提供理论调载依据。相关分析和结论对于大型海洋工程结构物滑移装船作业提供理论指导,具有一定参考意义。