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。

极地海洋环境下复合材料的失效机制研究进展

摘要:在极地海洋环境中,材料会受到碎冰、冰层的磨损冲击及海水的腐蚀作用,低温潮湿环境会恶化材料力学性能,强紫外线会加速材料层合板树脂基体老化,这些都将导致材料性能降低进而发生失效。本文介绍开发极地航道所面临的问题,分别阐述极地温度、极地海洋大气及海水成分、海冰运动等环境条件对纤维增强复合材料的影响;结合极地海洋环境服役的复合材料发展趋势,对未来该服役材料的失效研究工作进行展望。分析认为:目前的研究报道主要集中在极寒温度、紫外线照射、极地海水、海冰运动 4方面环境条件下的复合材料老化机制,但系统性不足,缺乏针对极地海洋环境特点的多因素耦合模拟加速老化试验的设计,且极寒环境下对复合材料损伤的定量分析不足。进一步探寻极地海洋环境下复合材料的失效机制,对避免极地航行的安全隐患和经济损失有着重要意义。

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。

冷喷涂技术研究进展及其在舰船领域的应用

摘要:冷喷涂作为一种低温固态成型技术,具有基材热影响小、粉末材料不易氧化、沉积效率高等特点,可用于金属防护涂层制备、零部件修复和增材制造。首先从冷喷涂系统、喷涂材料、喷涂工艺3个方面介绍了冷喷涂技术的特点; 其次总结了近年来冷喷涂技术在粉末材料设计、涂层结合机理、组织结构与性能调控方面的研究进展;然后,详述了冷喷涂技术在国外海军舰船领域的应用情况; 最后,简述了冷喷涂技术在我国海军舰船领域的研究及应用情况,并对其未来发展方向进行了展望,以期提高我国海军舰船装备腐蚀防护及维修保障能力。

小型无人船关键技术在南极近岸海底地形调查中的应用

摘要:南极大陆是研究全球气候变化的典型区域,也是开展科学考察的“天然实验室”,挖掘南极科考潜力对提升我国在南极领域的话语权具有重要意义。南极近岸海域是全球海洋调查的重点关注区域,现场实测数据可以为合理开发利用南极资源提供数据支撑,但受其高海拔、低温、强风等极端条件影响,南极近岸海域数据资料极度匮乏。随着无人船应用领域逐渐拓宽,这一困境在未来将得到进一步解决。本文主要围绕南极近岸海域作业环境的特殊性,聚焦小型无人船关键技术,分别从船体设计与续航保障、高精度定位、自主避障、通信控制四个主要方面对南极近岸海域场景下小型无人船的具体应用进行分析,旨在完善一套能够适应极区环境作业的无人船系统模式,为未来无人智能设备在南极现场的实际应用奠定基础。

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。

舰船用钛合金制备技术的研究进展

摘要:钛合金因其出色的综合性能在船舶、汽车、航空及医疗领域起着不可替代的作用,且钛合金铸件具有良好的耐腐蚀性,是舰船制造的理想材料。但钛合金在使用过程中还存在一些问题,例如成本高、冶炼难度大等,在一定程度上限制了其在船舶上的应用和发展。综述了真空自耗电弧炉熔炼、电子束冷床炉熔炼、等离子冷床炉熔炼、粉末冶金及增材制造5种制备钛合金产品技术的工艺原理、产品特点及国内外的发展状况,对各种工艺的数值模拟成果做出总结,并对未来中国钛合金体系做出展望,以期对钛合金产品制备工艺的优化提供参考。

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.

采用混合结构叶片的双叶轮漂浮式风力机气动特性

摘要:[目的]为实现漂浮式风力机“降本增效”,提出一种新型双叶轮漂浮式风力机,即采用混合结构叶片的双叶轮漂浮式风力机。[方法]基于自由涡尾迹方法研究其在平台静止和运动状态下的气动特性。[结果]结果表明,无论平台静止还是运动,采用混合结构叶片的双叶轮漂浮式风力机在2种不同叶轮布置形式下的总功率均较传统单叶轮具有一定优势,同时能在一定程度上降低风力机叶片的成本。其中,混合结构主叶轮上风向布置配合常规副叶轮下风向布置为最优方案。[结论]研究成果可为海上风电的降本增效提供一定参考。

碳纤维高速船的船舶主机基座铺层优化应用研究

摘要: 碳纤维复合材料凭借质量轻、强度高、抗疲劳、成形方便等优势在船舶领域发挥着重要作用。设计中充分发挥复合材料的各项性能优势,能够对船舶主机基座进行减重优化。本研究通过试验测试得到SRJXT-740、SR-JLT-742 和SR-JTT-779 等3 种织物的材料参数实测值; 以实测结果作为有限元分析的输入参数,研究不同织物及其铺层层数对船舶主机基座的强度和阻抗影响; 在此基础上优化铺层设计,在结构强度和阻抗与原铺层( SR-JTT-779×5) 的基本相同的情况下,得到SR-JXT-740×4+SR-JLT-742×3 的优化铺层方案,使碳纤维复合材料主机基座的质量降低30%。