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。

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。

仿生水下机器人发展现状及关键技术分析

摘要: 与传统的轴向螺旋桨水下航行器相比,仿生水下机器人具有更安静的驱动、更高的推进效率和更强的机动能力,仿生水下机器人正逐渐成为水下探测和作业的重要工具。仿生水下机器人依据其模仿对象不同,可分为仿鱼型、仿多足爬行动物型以及仿软体动物等类别,本文旨在综述仿生水下机器人的研究进展包括一些新型仿生水下机器人及其推进方式和未来发展趋势。已有研究表明,仿生水下机器人通过模拟水生生物的游动方式、感知机制和行为特性,展现出较传统水下设备更高的机动性、适应性和智能水平,具有重要的科研价值和巨大的实际应用潜力。

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。

船用颗粒阻尼能量损耗特性影响研究

摘要:颗粒阻尼技术作为抑制低频振动的重要方式,可应用于抑制船舶低频振动。为探索颗粒阻尼器的耗能机理,本文基于离散单元法对颗粒阻尼器在不同振幅、不同填充比、不同振动频率下的运动状态和耗能进行研究。结果表明:颗粒在填充比为50%的工况下,在不同振动频率和振幅激励时颗粒的运动状态比较丰富,出现了不规律的耗能现象;填充比为70%、90%时,颗粒的耗能随着振动的幅值和频率的增加而增加,特别是在颗粒填充比为70%、振动频率为120Hz、振幅为5mm的情况下,颗粒的耗能达到了顶峰。在损耗因子方面,振幅在1~4mm时90%填充比要明显高于50%、70%填充比;在振幅为5mm时,90%填充比低于70%填充比而高于50%填充比。

超高压水射流机器人船舶除锈方法研究

摘要:传统喷砂除锈技术存在严重的环境污染问题,且对复杂船体表面的适应性较差。为此,本文提出一种融合超高压水射流与机器人技术的新型船舶除锈方法。该系统采用磁吸附机器人技术,能够在船体表面稳定行走,并通过非等间距喷嘴阵列优化除锈效率。同时,集成的真空回收装置有效避免了废水与废渣的二次污染,减少了返锈的风险。实验结果表明,该机器人在实际船舶作业中展现出良好的吸附、越障与除锈性能,且其效率较传统方法提升了12%~18%。该技术不仅降低了作业成本,还显著提高了除锈质量,具有较高的工程应用价值。

船舶基座轻量化设计方法研究

摘要: 以船体基座轻量化为目标,分别从结构设计和材料设计的角度对基座进行轻量化设计。从结构设计出发,采用依赖于经验的分块化设计方法和结合有限元-优化算法的拓扑优化与参数优化设计方法减小结构的体积;从材料设计出发,通过应用碳纤维T700 新型复合材料代替原有的钢制结构来减轻结构的密度。研究表明,由于不同方法的减重原理不同,优化后的减重效果和力学性能均存在差异,拓扑设计减重效果最好,减重率达62.8%,参数设计的应力和位移优化效果最好,最大应力和位移的增大率仅为5.8% 和22.1%。在实际应用中要根据不同情况选择合适的轻量化设计方法,研究结果可为船舶轻量化设计提供一定参考。

船用高温固体氧化物燃料电池方案的可行性探讨

摘要:相比于其他氢能燃料电池方案,高温固体氧化物燃料电池(SOFC)与天然气燃料方案具有燃料成本低、联合循环的系统效率高、天然气燃料储-输-用经济和安全性高等优点,适合于中大型船舶与远海航行的应用场景。本文从船用紧凑式制氢重整器、船用能源系统集成等关键技术方面讨论讨论该方案在船上应用的可行性,为船用SOFC技术路线的发展提供可行性参考。

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%。