船舶推进装置工程应用技术分析

摘要:船舶推进技术是船舶工程应用技术中传统的配套方向,追上和缩小其与国外技术及产品的差距是工程应用技术攻关的主要目标。从目前各类型船舶对推进装置及相关技术的需求焦点出发,回顾和分析当前国内船舶推进技术的发展现状、已经形成的基本能力和技术热点方向。研究表明,通过多年的持续科研投入和产品攻关,我国船舶推进技术在工程应用方面形成了系统性的技术体系,为各型船舶推进装置的配套能力提升建立了技术保障,解决了工程应用的大量技术性问题。该研究可为船舶推进装置工程应用技术的发展提供参考。

船用金属氢化物储氢技术研究综述

摘要: 金属氢化物储氢是一种基于化学吸收原理的氢气储存方法,具有高体积储氢密度和高安全性的特点,在船舶储氢领域的应用潜力备受关注。在此背景下,对于金属氢化物储氢技术在船舶上的应用,有着材料性能、反应器性能、热管理系统、成本等一系列有待研究的问题。首先,对金属氢化物储氢技术进行归纳,总结梳理金属氢化物的工作原理及材料性能方面的研究进展,并介绍金属氢化物在船舶上的应用情况;然后,结合氢能船舶的应用环境及需求,分析金属氢化物储氢技术在船舶上应用的技术、经济可行性,并以满足氢能船舶对氢气储量和放氢速率要求为目标,介绍船用金属氢化物储氢系统的研究,包括储氢系统性能研究、储氢反应器结构、反应器结构优化、耦合船舶燃料电池的热管理系统和储氢系统设计思路;最后,结合上述研究内容,对船用金属氢化物储氢系统的研究方向进行总结与展望。

极地航行船舶防覆冰涂层研究进展

摘要:两极地区是未来重要的能源和资源基地。然而,极地长年低温多冰,极大限制了我国对两极地区的科学考察、商业航运和能源开发进程。因此,发展长效稳定的防覆冰技术是推进极地发展战略的关键。系统阐明了船舶在极地航行过程中面临的结冰困境,分析了船舶积冰的类型,总结了目前解决船舶覆冰问题的多种防除冰技术及发展现状,包括主动防除冰技术(机械除冰、超声导波除冰、加热除冰、化学熔融除冰等)和被动防覆冰涂层技术(气体润滑防覆冰涂层、液体润滑防覆冰涂层、“类液体”润滑防覆冰涂层、界面可控断裂防覆冰涂层等),同时对各技术在极地船舶防冰应用中的优缺点和可行性进行了深入分析。展望了船舶装备对特种防冰涂层的关键需求,提出主、被动协同除冰技术是实现极地船舶防覆冰的重要策略。

螺旋式吸隔声超材料分析与测试研究

摘要:由于中、低频段声波在传播过程中难以衰减,控制中、低频宽带声波已成为一个具有挑战性的课题,因此,开发具有低频吸隔声降噪功能的新型材料或结构是很有必要的。声学超材料的特殊属性为吸隔声领域的发展提供了新的思路。为有效控制中、低频段噪声,本文通过有限元软件COMSOL Multiphysics 优化设计了一种新型的空间螺旋式声学超材料,并完成100~2500 Hz 频段范围吸声和隔声性能的计算分析,借助3D 打印完成超材料制备,进行螺旋式声学超材料的吸隔声性能对比实验研究,验证计算方法的准确性。

船舶燃料电池电极材料及连接体涂层研究进展

摘要: 燃料电池动力船利用固体氧化物燃料电池( SOFC) 提供动力,其中电极材料和连接体涂层对电池性能的影响至关重要。目前常使用的钙钛矿(LSM) 阴极材料在中低温下存在导电率低的问题,Ni基阳极材料存在积碳问题,铁素体不锈钢( FSS) 连接体存在阴极“铬中毒”和高温导电性及抗氧化性差的问题。对此,混合离子导体阴极材料、双钙钛矿氧化物阳极材料和连接体涂层成为改善SOFC 性能的有力材料。本研究综述了电极材料和连接体涂层的发展状况,并提出了进一步改善电极材料和涂层性能的展望。

深海拖曳式自主水下航行器发展现状与关键技术

摘要:相较于内置传感器的一般自主水下航行器(AUV),拖曳式AUV具有测量设备空间限制小、有效载荷更换方便、自干扰小等优势,在中小尺度、快变过程的深海观测发挥了重要作用。通过梳理拖曳式AUV在国内外的发展现状,根据拖曳作业特点分析拖曳式AUV总体设计、耦合动力学分析、自主控制和智能决策规划等关键技术问题,指出专业化的拖曳载体、专用化的拖曳负载和网络化的作业场景是拖曳式AUV设计和应用的发展方向,为拖曳式AUV在水下精细探测的应用提供参考。

薄板平面分段建造过程中的变形和残余应力测量分析

摘要: 为降低薄板平面分段建造过程中产生的残余应力和面外变形对分段的力学性能和建造精度的影响,对其进行测量和演化分析。以长度为16. 4 m、宽度为14. 8 m 的典型薄板平面分段为研究对象,基于超声波应力测量和激光扫描变形测量等方法,对实施高强钢薄板机械矫平、等离子切割、角钢激光焊接、T 梁装配-焊接、绑扎碗焊接和焊后火工矫正等建造工艺过程中产生的残余应力和面外变形进行测量和分析。研究表明: 高能束等离子切割对板材变形的影响较小,但会显著影响板材的残余应力状态; 采用激光复合焊接方式的平面分段底板拼焊和角钢平角焊对平面分段的变形和残余应力的影响都可忽略; T 梁装配和焊接会显著影响平面分段底板的平整度和残余应力状态,是平面分段精度建造的重要环节; 绑扎碗切割及焊接对平面分段的建造精度影响较小,可协调与其他环节同步实施,提升建造效率; 焊后背烧的火工矫正可有效提升平面分段底板的平整度,改善残余应力状态,其实施工艺较为依赖经验,强度大,周期长。研究成果可供薄板平面分段的高效及精确建造参考。

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。

舰用钛合金及铬涂层抗氧化和腐蚀性能研究

摘要:钛合金舰载武器装备长期处于高温及海水飞溅环境,为延长其使用寿命,采用电弧离子镀技术在其表面制备Cr涂层,并研究钛合金及Cr涂层的抗高温氧化和抗盐雾腐蚀性能。结果表明:由于冷热交替作用,650℃循环氧化1 h后,在钛合金表面形成的氧化物和基体上产生裂纹,并形成Ti元素氧化物堆积。电弧离子镀的Cr涂层表面平滑完整,仅发生Cr元素氧化,对基体具有保护作用。盐雾腐蚀720 h后,钛合金表面发生腐蚀并产生剥落区域,而电弧离子镀制备的Cr涂层无腐蚀剥落区域,具有良好的抗盐雾腐蚀性能。

超大型耙吸式挖泥船动力及推进装置发展综述

摘要:[目的] 为促进超大型耙吸式挖泥船(VLTSHD)动力及推进装置的发展和升级,[方法] 对全球在役超大型耙吸式挖泥船展开分析,结合国际海事组织(IMO)绿色低碳的发展趋势,研究超大型耙吸式挖泥船动力及推进装置的发展方向。[结果] 结果表明,甲醇双燃料主机配合“一拖二”复合动力及全电配置将会在未来成为主流。电动机与导管定距桨的组合方案可替代导管可调桨,在适配多工况需求的同时可降低事故率和维修成本;全电驱动的吊舱推进装置也是解决方案之一。此外,各类节能装置的应用也是未来发展的趋势。[结论] 研究结果可为未来超大型耙吸式挖泥船的设计建造和疏浚装备开发提供一定参考。