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。

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。

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。

船用闭环控制SCR系统NOx传感器的应用

摘要:[目的]为实现闭环控制选择性催化还原(SCR)系统出口氮氧化物(NOx)体积分数的精确测量,开展了对船用SCR 脱硝系统中的NOx 体积分数检测传感器的应用研究。[方法]系统介绍现有各类型氮氧化物检测技术及其原理,综合分析其在船舶SCR 系统中的适用性,通过台架试验方法,以大陆电子(Continental)品牌5WK9 型电化学型NOx 传感器为研究对象,在7L32 型发动机试验台架上进行实际的应用测试研究。[结果]研究结果表明电缆长度和测试取样点位置对NOx 传感器测试精度具有显著影响,并提出针对性的优化措施。[结论]基于现有NOx 传感器难以满足现行国际船级社协会MPC112 文件对NOx 传感器精度要求的现状,提出裕量折算法和偏差折算法2 种算法,在满足发动机排放限值前提下,将NOx 传感器精度与发动机特征参数相结合,为后续法规的更新升级提供新的思路。

自主船舶装备研发与应用思考

摘要:自主船舶是目前船舶工业发展的重要方向,自主船舶的健康发展需要完善的装备体系支撑。该文基于国际海事组织的《海上自主水面船舶规则》框架,以构建面向远程遥控模式的自主船舶装备体系为目标,分析自主船舶装备的技术需求,研究构建自主船舶装备的总体架构、配套设备体系,以及自主水平的设计与评估流程,提出船载自主功能系统与数智化设备的研发重点和发展建议,为自主船舶装备的商业化应用提供系统化理论框架和实践路径参考。

三种船用不锈钢在海水中的腐蚀匹配性

摘要: 对05Cr17Ni4Cu4Nb、0Cr16Ni5Mo和ZG03Cr26Ni7Mo4N三种不锈钢进行了电化学测试、缝隙腐蚀试验和电偶腐蚀试验,结合腐蚀形貌观察、腐蚀速率计算、动电位极化曲线等方法,对比研究了三种不锈钢在天然海水中的腐蚀性能。结果表明:三种不锈钢材料在两两偶接时,腐蚀速率相对自腐蚀速率变化不明显,电偶电位迅速正移且达到稳定,电偶电流均远小于0.3 μA/cm2。因此,三种不锈钢材料偶接使用时,不会发生电偶腐蚀,材料间具有良好的匹配性。