我国海洋运载装备产业发展研究

摘要:我国海洋运载装备产业发展迅速,已形成先进的总装建造和系统集成配套能力,实现了由技术引进向自主创新的根本性转变;但长远发展面临的瓶颈问题未能缓解,“两头在外”的产业发展风险依然存在。着眼我国海洋运载装备产业“安全、绿色、智能、高效”的转型升级需求,本文梳理了国际海洋运载装备产业的发展经验,分析了我国海洋运载装备产业现状并总结了设备、部件、技术、服务等方面的发展挑战;论证提出了以绿色、智能转型为主线,实现装备高端化、产业规模与效益协同高质量发展,建设海洋运载装备现代化产业体系的阶段性重点任务,阐述了绿色智能高端装备核心技术研发、高技术船舶先进关键技术研发、产业链和供应链的安全韧性、产业高质量发展基础能力等主攻发展方向。进一步从保障科技创新投入、强化自主品牌发展、促进新兴技术融入海洋装备产业等方面提出了产业发展建议,以期为船舶工业转型升级研究提供参考。

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。

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。

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。

船舶大构件几何特征建模及装配干涉检测方法

摘要:船舶构件制造和装配中的制造误差与装焊变形影响肋板拉入装配的成功率和效率.提出了基于几何特征的船舶大尺寸构件快速建模及装配干涉检测方法.该方法先定义装配特征,再利用改进的ASPacNet准确识别装配特征,接着进行局部重建与拼接,最后通过时间域间断配合间隙计算方法检测装配干涉.实验显示,该方法在船舶大尺寸构件上的建模效率较传统方法提高66.01%,建模均方根误差为0.206mm,干涉检测准确率达98.81%,能有效减少试装,为船舶大构件高效装配提供新技术手段.

甲醇燃料船总体布置及燃料舱结构合规设计

摘要:为帮助船舶设计、建造和运营各相关方更好地理解和应用国际海事组织(IMO)新制定的《使用甲醇/乙醇作为燃料的船舶安全临时导则》(简称“导则”),结合甲醇燃料船设计实例梳理相关设计问题,并给出可行的甲醇燃料船设计方案。通过对《导则》在燃料舱布置、燃料舱结构强度、人员安全通道、危险区域划分和舱室通风等方面提出安全技术要求所要达到的安全目的和船舶为达到这些目的应具备的功能进行分析,结合实船设计经验给出对应的甲醇燃料船设计方案。目前这些设计方案已广泛应用于甲醇燃料船总体布置及燃料舱结构合规设计中,可作为进一步完善《导则》的参考。

数据驱动的船体大部件关键尺寸偏差分析预测

摘要:针对船体大部件建造过程中数据分析效率低、精度管控依赖工程经验的现状,研究一种数据驱动的关键尺寸偏差分析预测方法。该方法首先对建造过程中的关键尺寸偏差数据进行分析,利用I-MR控制图判断工序是否处于受控状态,并采用高斯过程回归构建关键尺寸偏差预测模型。以双层底分段建造过程为例,通过I-MR控制图监控生产过程中的异常波动,并验证高斯过程回归模型的有效性。因此,所提出的船体大部件关键尺寸偏差分析与预测方法,可为现场开展定量化的精度管理工作提供指导。