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。

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。

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。

基于复合模型驱动的船舶设备二三维协同布置技术

摘要:[目的]针对传统的船舶三维物理模型与二维原理图之间的数据割裂、难以并行建模等问题,提出一种基于复合模型驱动的船舶设备二维、三维协同布置技术。[方法]首先,通过构建面向系统的复合模型,自动识别并配置二维、三维模型的关联参数集,包括设备几何尺寸、空间位置坐标、物理性能参数以及船舶系统功能逻辑关联等多维度信息;然后,基于舱室布置智能关联映射算法,依据二维原理图的逻辑关系,自动在三维模型中实现设备布置的精准映射与动态更新,确保二维、三维模型在设计过程中的协同变化;最后,开展机舱布置案例的技术验证。[结果]对比结果表明,相较于传统的非协同设计流程,二维、三维协同布置技术的效率提高了约4.5%,充分验证了所提方法的可行性与有效性。[结论]研究成果可为船舶设备二维、三维协同布置提供参考。

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。

“未来”号深远海绿色智能技术试验船开发

摘要:“未来”号深远海绿色智能技术试验船主要用于执行绿色智能技术中试验证、深海装备水面支持保障和海洋科学综合调查等任务,具有总体布局合理、加/ 换装能力强、设备接入灵活、操控性能优良、高度智能化、测试能力强大等优点,是支撑关键系统与设备的智能化升级和绿色化发展、推动科技成果转化与产业化的重要基石。该文介绍了“未来”号的功能定位,并从功能多样化、全船模块化、系统智能化等方面分析其设计需求,同时阐述了研制过程中涉及的船型与总布置、模块化加/ 换装设计、动力冗余与组合推进系统、智能信息系统、满足智能和动态测试需求的融合平台、动力系统实船海上测试验证平台、动态测试系统、试验协同控制系统等关键系统的总体方案,可为后续船海装备专用试验船的开发提供参考。

中国船舶配套设备国产化路径研究

摘要:[目的]随着船舶行业步入新一轮上行周期,船舶配套业也进入新的运转周期,设备产量持续增长,但我国船舶配套设备国产化率仍有待提高。为了促进船舶配套设备国产化水平的提升,研究船舶配套产业发展路径与趋势是推动行业高质量发展的重要方向。[方法]通过梳理船舶配套设备国产化现状,对设备产业分布、生产链条国产化水平和实船装船率等进行研究分析,[结果]提出现行国产化进程中制造业工艺不够、品牌认可度不高等痛点,并指出后续的行业发展建议。[结论]研究成果可为我国船舶配套产业发展提供一定参考。

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。