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。

我国未来高冰级破冰船动力型式展望

摘要:高冰级破冰船对于极地破冰护航、极地科考、海上支援等方面意义重大。国外在高冰级破冰船发展上有丰富的经验,俄罗斯通常采用核动力,展现出强大破冰能力和续航优势,其他国家采用常规动力也可满足功能需求。为了拓展进入区域、延长进入时间,我国对高冰级破冰船需求迫切。在动力型式方面,需综合考虑我国实际,借鉴国外经验,柴电推进需优化系统配置,核动力可研究其适用性,同时关注混合动力等创新型式,来满足我国在南北极复杂环境下长期、高效作业的保障能力。

极地低温环境下船体结构选材规范研究

摘要:极地低温环境下,船体结构选材是极地船舶设计的关键环节。目前,各船级社船体结构选材规范要求既相互关联又存在差异,并且缺乏统一的设计温度定义,给极地低温环境下的船体结构选材设计带来较大挑战。通过对极地低温环境下船体结构选材规范的系统梳理,按照规范基础和设计温度定义等方面的差异,可将其归纳为三大类,包括国际船级社协会统一要求S6(IACS UR S6)及船级社防寒规范、极地船级(POLAR CLASS)规范、俄罗斯船级社(RMRS)规范。文中对三大类规范之间的差异进行了对比分析,包括适用范围、设计温度和钢级选取等,提出有价值的结论和建议,以期为极地低温环境下船体结构选材设计提供参考。

“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。

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。

核动力民用船舶研究现状与展望

摘要:本文综述了核动力民用船舶的发展历史、研究进展及面临的主要挑战,并探讨其发展趋势、应用路径。首先,回顾了核动力商船、核动力破冰船和海上浮动核电站三种典型应用的发展历程,总结了相关标准法规、监管机制现状。其次,系统梳理了当前国际在压水堆、快堆、熔盐堆、小堆、微堆等多种技术路线上的研究进展,分析其在民用船舶应用中的潜在优势,及安全性、经济性与监管方面的局限。最后,展望了小型化、模块化和固有安全方向的发展趋势,并建议通过固定航线示范运营、分段推船模式及聚焦应用场景、提升经济性、完善监管体系等措施,稳步推进核动力民船的开发与应用。

船用低碳燃料的应用现状及趋势

摘要:为应对碳排放引发的全球极端气候问题,航运业亟须发展低碳动力技术。经系统分析主流低碳燃料(天然气、石油气、绿氨、绿氢、绿甲醇等)在船舶上的应用现状,并基于21万t散货船的CⅡ计算,构建包含燃料特性、加注存储、供给系统等指标的综合评价模型。分析结果表明,当前天然气和石油气最符合短期减排需求;至中长阶段,绿色燃料成本下降到合理区间,综合评价得分:绿醇为0.71、绿氨为0.67、绿氢为0.63,3种燃料将形成主导格局,其中绿醇最具应用潜力。该多维度评价方法具有可行性,为船舶动力低碳转型提供量化决策依据。

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。

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。

国际极地船舶技术发展现状与未来趋势分析

摘要:[目的]为促进未来极地船舶技术的创新发展,[方法]针对极地地区的低温、浮冰、降雪、强风和可见度差等恶劣气候条件对极地船舶设计和运行的要求,系统分析极地船舶技术的发展现状和未来趋势。重点概述当前极地船舶在船体设计、动力系统、导航技术和环保技术等方面的技术发展,并指出其在抗低温、破冰能力、航行安全和绿色环保等领域的发展现况与关键技术突破。[结果]结果表明:尽管极地船舶面临着极端环境、技术适配性和成本等多重因素的制约,但随着绿色能源技术的广泛应用、智能化系统的全面集成以及船体结构的不断优化升级,未来极地船舶技术有望朝着高效、环保和可靠的方向发展,为极地船舶技术开发和全球航运注入新的动力。[结论]研究成果可为未来极地船舶的设计和运行提供一定参考。