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。

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。

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。

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。

船舶用复合材料的性能研究

摘要: 纤维增强聚合物基复合材料以其质量轻、耐腐性好、材料和铺层具有可设计性等优点,被越来越多地应用于船舶制造中。本文通过对纤维和树脂性能的研究,揭示了原材料性能对船舶用复合材料性能的影响,同时对不同树脂基体复合材料性能进行了比较。

我国海洋科考船推进系统及推进器发展现状

摘要:基于海洋资源调查、科考作业、资源勘探等国家的战略需求,海洋科考船对于实现我国海洋战略十分重要。文章通过搜集、整理、分析近些年我国主要海洋科考船数据,根据现有海洋科考船类别进行分类,并对其推进系统及推进器在海洋科考船上的应用现状和特点进行分析和总结,研究结果可以为我国未来海洋科考船推进方案的选择提供参考。

船舶碳捕集、利用与封存技术综述

摘要:追踪了国内外围绕船舶碳捕集、利用与封存(CCUS)技术开展的研究,梳理了重点内容和主要研究成果;从CCUS不同技术路径的优缺点出发,分析了目前CCUS技术在船舶上的应用可行性;针对发展迅猛的液化天然气船舶,提出了开展CCUS的技术路线;总结了目前船舶CCUS技术存在的问题,针对性地提出了建议,并探讨了船舶CCUS关键技术的发展方向。研究结果表明:船舶CCUS技术可以在短期内显著减排,且适用于营运和新造在内的绝大多数含碳燃料船舶;国外正在积极部署船舶CCUS技术实船验证研究,但国内的研究多处于概念设计与仿真研究阶段;由于改造简单,技术成熟度高且成本低,燃烧后捕集法中的化学吸收法目前最适用于船舶碳捕集,但要解决能耗高和系统尺寸大等问题,需加快探索性能更优良的先进化学溶剂及更具革命性的捕集方法;液态存储是目前最成熟的存储方式,但还需要提升其安全性与经济性;亟需加快构建以大型CO2运输船为主的储运方式,推进港口与海洋平台CO2转驳、接收的基础设施建设;CO2在海洋油气田驱油驱气、淡化海水及能源催化重整等领域应用前景广阔,但船舶CO2利用技术亟待规模化、产业化和相关产业技术协同发展;将液态CO2或干冰进行海洋封存是未来的发展趋势,但亟需完善相关标准和法律法规,推动封存配套装备和技术开发;需要探索出一整套标准化、系统化的碳排放管理模式,推动CCUS技术配套发展,构建完整、绿色、经济、高效的船舶CCUS产业链。

高冰级螺旋桨疲劳强度研究

摘要:以某 PC2 冰级螺旋桨为研究对象,将 IACS 规范中2 组交变冰载荷工况的静强度有限元计算数据为输入,分析螺旋桨在应力频率谱和累积疲劳损伤率(MDR)这2 种疲劳准则下的疲劳性能,提出了一种合理和可行的冰区螺旋桨疲劳强度计算方法,并分析了螺旋桨侧斜、纵斜、剖面型式及平均应力修正理论对冰载荷作用下螺旋桨疲劳性能的影响。研究表明:对于非大侧斜桨,正侧斜角和正纵斜角均对疲劳性能有利;导缘和随缘加厚的冰区翼型能显著改善疲劳性能,有利于在保证疲劳强度的情况下实现冰区螺旋桨的轻量化;相对于传统的修正理论,IACS 推荐的平均应力修正理论偏于保守。论文提出的冰区螺旋桨疲劳强度计算方法得到了“雪龙2”号实船走航监测数据的验证。