固态储氢技术在船海领域的应用研究进展
摘要:氢能是降低船舶领域碳排放,推动船舶动力绿色、可持续发展的有效途径。固态储氢技术因其体积储氢密度高、使用安全性好等优势,为船用氢燃料的安全高效储存问题提供了极具潜力的解决方案。本文梳理了固态储氢技术的原理、分类及特点,阐述了其在船海领域的应用现状,分析了该技术在船舶行业应用中面临的挑战,并对其未来发展趋势进行了展望,旨在为推动固态储氢技术在船海领域的广泛应用提供一定的理论参考。
船用巴沙木芯钢—复合材料接头性能优化设计
摘要: 为提高船用巴沙木芯钢—复合材料接头承载能力，采用有限元模拟对其进行性能优化。首先利用Abaqus 软件中的VUMAT 子程序构建了巴沙木材料失效准则，随后建立胶接巴沙木夹芯钢—复合材料连接接头的模型，经由计算结果同实验结果的对比来证实仿真的精准性。同时分析原始结构失效原因，并对其进行钢板末端改为完全延伸的形式和增加木芯转角的初步形状优化，接着通过SIGHT 软件集成实验设计（DOE）模块中的最优拉丁超立方算法进行设计采样，根据采样点构建响应面模型，最终将结构质量、极限承载力和刚度作为优化目标函数，基于NCGA 遗传算法对巴沙木芯钢−复合材料接头开展了多目标优化。优化后的结构比初始方案的质量下降17.4%，极限承载力提高13.1%。
超临界二氧化碳发电系统在未来舰船动力领域的应用前景与关键技术分析
摘要:超临界二氧化碳（S-CO2）发电系统以S-CO2 作为工质，基于真实气体的闭式布雷顿循环，通过直接或间接方式将热源释热转换为电能，具有功率密度高、循环效率高等优势，可以较好地满足未来舰船动力发展的需求。通过介绍S-CO2 发电系统的技术特点及其近60 年的发展历程，提出面向舰船总体设计和动力系统应用的 7 种关键技术，涵盖总体设计、协调匹配、运行控制、电磁兼容、减振降噪、工质控制、安全可靠等方面，并基于系统工程方法论，梳理并提出舰船S-CO2 发电系统设计的总体思路。
复合材料导管对泵喷推进器水动力性能及振动特性的影响
摘要:［目的］针对泵喷推进器的轻量化与减振需求，提出将碳纤维增强复合材料（CFRC）应用于泵喷推进器导管。［方法］首先，建立泵喷推进器CFD/FEM 双向流固耦合数值计算方法，获取泵喷推进器在流体激励下的结构响应，进而分析结构变形对水动力性能和轴系激励的影响；然后，建立泵喷推进器的CFRC 导管模型，分析CFRC 对泵喷推进器水动力、结构振动传递和响应的影响。［结果］CFRC 导管泵喷推进器的结构变形为10−7 m 量级，对水动力性能没有影响；复合材料导管前4 阶湿模态的固有频率比干模态减少了65.3%～80.2%；在振动特性方面，在定子与导管连接约束处激励时， CFRC 导管的总加速度级相较于金属材料（铜合金）下降了1.053 3 dB，但在内表面激励时CFRC 导管的振动性能则有所反弹。［结论］CFRC 在实现轻量化的同时，还可以显著改善泵喷推进器的振动特性，研究成果可为推进器设计提供参考。
自主船舶技术发展现状与展望
摘要：在全球航运业加速向低碳化、数字化与智能化转型的背景下，人工智能、物联网、大数据与自动控制等新兴技术深度赋能船舶工业，推动海上水面自主船舶成为国际航运科技竞争的战略制高点。尽管我国已在自主船舶领域启动多项研发项目并取得实质性进展，但仍面临市场需求不明确、技术驱动力不足等瓶颈。该文选取绿色燃料集装箱船为主要研究对象，聚焦其在真实航运环境中的智能化、自主化提升需求，提出四大核心发展方向，并构建自主船舶的分层逻辑架构，开展自主化技术在船舶领域的应用研究。在此基础上，该文进一步分析自主船舶的发展演进趋势，识别其在关键技术突破与制度规范建设方面存在的短板与挑战，提出针对性的发展路径建议，为推进我国自主船舶研发、应用场景落地及体系化能力建设提供有力支撑。
船用大功率质子交换膜燃料电池动态耦合特性分析与多约束优化
摘要：[目的]质子交换膜燃料电池（PEMFC）系统在可变负载下的性能退化是制约其应用可靠性与经济性的关键瓶颈，而传统电气模型难以揭示多物理场动态交互机制，为解决该问题，[方法]提出一种基于阳极引射器循环的船用大功率PEMFC 系统结构，并构建系统“热-电-气-液”多物理场动力学模型，开展考虑热动力性与经济性的动态耦合特性分析。借助基于Spearman 相关系数的相关性分析工具对不同运行参数下的系统性能指标的响应趋势进行探索。针对系统多约束优化难题，提出一种基于人工神经网络与多目标灰狼优化算法的多约束优化框架，以获取PEMFC 系统的最佳运行参数与最佳综合性能。[结果]研究结果表明：最佳操作点下的PEMFC 系统净功率提高2.71%，且运营成本降低12.21%。[结论]研究结果可为船用大功率PEMFC 系统的热动力性-经济性协同设计提供一定参考。
我国船舶与海洋工程装备发展现状及展望
摘要：船舶与海洋工程装备（简称船海装备）是开展海洋运输、资源开发、科学考察、权益维护等活动的直接载体，加快建设制造强国和海洋强国的重要支撑；总结我国船海装备领域的发展成就与经验并谋划未来布局方向，对巩固船海装备制造业优势、促进船海装备领域高质量发展具有重要意义。本文从船海装备领域整体进展、重点船海装备发展情况、船海装备领域发展经验等方面梳理了我国船海装备领域发展现状，在辨析我国船海装备领域发展环境的基础上，凝练了更加注重绿色环保高效，数字化、智能化、无人化发展，深远海资源开发利用多元化、融合化等领域发展趋势。面向未来，可重点布局远洋运输船舶、内河绿色智能船舶、深海油气资源开发装备、海洋新兴资源开发装备、深海探测与作业通用装备、深远海综合保障装备，发展船海装备节能与环保、船海装备数智化、船海动力与能源、船海装备试验验证、关键材料应用、船舶智能制造等共性关键技术，同步加强以智能设计与优化、自主航行运输船舶、无人车间／船厂为代表的前沿技术研究，以形成高端船海装备研发能力、带动关键系统设备工程应用、解决基础前沿技术能力薄弱问题。
面向船舶大型复杂结构的多机器人协同焊接研究
摘要：为了适应不同船舶的焊接需求，缩短船舶焊接时间，研究面向船舶大型复杂结构的多机器人协同焊接方法。构建多焊接机器人的焊接动态力平衡方程，设置约束条件并建立焊接规划模型，采用区域划分法划分舰船焊点分区，通过元启发嵌套算法设计多机器人协同焊接规划流程。利用分数阶PID控制器，将焊接控制的传递函数转化为整数阶传递函数，控制机器人精准跟踪目标焊缝，输出理想的船舶焊接轨迹。实验结果表明，采用该技术执行焊接任务的总均衡性高达0.935，具有良好的应用效果。
跨介质航行器水下推进技术研究进展与展望
摘要：[目的] 跨介质航行器（HAAV）兼具空中飞行器的高度机动性和水下潜航器的长续航性与强隐蔽性，且在多维度海洋信息勘探、生态环境监测、海上应急救援等领域具有广阔的应用前景，吸引了航空航天、船舶海洋、智能装备等行业的广泛关注。为促进跨介质航行器水下推进技术的进一步发展，[方法] 在构型分类的基础上，从推进器型式的角度将跨介质航行器分为传统水下推进技术、空水复用推进技术和特种仿生推进技术。对各种水下推进技术的工作原理、性能分析、设计应用现状及技术瓶颈进行梳理，并对该技术未来发展方向进行展望。[ 结果] 结果表明：高性能HAAV 水下推进技术的机理深化、概念创新和方案论证研究是该领域未来的重要发展趋势。[结论] 研究成果可为跨介质航行器水下推进技术提供一定参考。
全球液氢运输船专利技术分析及发展建议
摘要：在碳中和的大环境下，氢能源拥有巨大市场潜力，能否实现液化天然气一样的海上运输规模，成为制约其广泛应用的关键因素，液氢运输船的研制显得尤为迫切。通过检索全球液氢运输船领域的专利文献，采用定量与定性相结合的方法分析专利发展路径，全面展现液氢运输船领域的技术创新态势；聚焦船舶总体设计、液氢储罐设计、液货处理系统研发、液氢动力系统研究等关键技术，从专利布局的角度研究技术发展路径，在技术创新、专利布局、专利风险3 个方面提出发展建议，应重点围绕液氢运输船布置、液氢储罐设计、液氢蒸发气体处理等问题开展技术创新。同时，加快在液氢运输船的船型结构、储罐型式（多种类型）、机舱布置方案及再液化系统（含制冷剂的选择）等关键技术方向的专利布局，并在技术方案成熟应用之前，完成所有具有潜在应用可能性的技术方案的专利保护。
