铝合金带筋板船体结构有限元建模方法研究

带筋板是目前常用的铝合金板材型式,在这类铝合金带筋板上布置的横向加强筋一般采用悬挂式结构,纵向加筋采用骑筋结构形式。悬挂式及骑筋结构在装配和焊接等方面具有工艺简便快捷的优势,但在结构有限元建模分析中,这2种结构形式会产生一定困难。若要用有限元模型详细描述悬挂式及骑筋结构需很细化的单元,对于铝合金带筋板构成的船体或舱段结构中数量庞大的悬挂式和骑筋结构,必然使得单元的数量剧增,会给结构分析带来困难。因此,需要一套大型铝合金带筋板结构中悬挂式结构及骑筋结构的简化建模方法和规则。本文应用结构分析软件MSC.Patran对典型带筋板结构进行有限元建模,通过计算分析研究提出悬挂式和骑筋结构的简化建模方法。该方法既能保证模型结构的合理性,又能满足精度要求,同时明显降低了模型的自由度规模,可为具有悬挂式和骑筋结构的铝合金带筋板船体结构有限元建模参考。

风浪联合作用下船舶耐波性能的数值模拟分析

本文主要研究风浪联合作用下船舶耐波性能数值模拟分析,主要目的是通过研究优化船舶耐波性数值分析方法,为船舶安全运行模拟打好基础。在研究过程中提出以UDF造波技术和二阶Stokes波浪理论仿真海洋风浪,从而获取船舶数据,再利用船舶有限元模型实现船舶耐波性模拟。另外,为验证本方法的应用效果,分析不同波高下的耐波数值模拟精度,本文进行了试验,通过数据对比发现,风浪联合作用下的耐波形数值模拟精度更高,这充分证明了该方法值得推广应用。

极限载况下的船舶艉轴变形安全状态评估

针对船舶设计建造阶段轴系校中计算不能完全覆盖实际运营极限工况的问题,以某半潜船极限载况实船航行为例,利用直接计算法得到波浪中航行时的船体变形,提出一种实船航行艉轴变形安全评估方法。该方法基于设计波法确定船体波浪载荷,利用全船有限元计算船体艉轴变形,依据规范采用轴系校中的方法评估艉轴安全,并通过船舶装载手册验证数据的可靠性,是一种有效完整的艉轴变形安全模拟评估方法。

国外舰艇装备数字孪生技术应用研究

数字孪生技术自诞生以来,广泛应用于工程建设领域。美国率先将数字孪生技术应用于航天飞行器维修保障领域,并在此基础上持续探索其技术潜力,尝试融入海军武器装备建设数字化转型之中。系统梳理了工业领域数字孪生技术的概念内涵和发展历程,结合近年来国外舰艇装备领域数字孪生技术的应用现状与发展构想,分析了数字孪生技术在舰艇装备设计建造、维修、升级改造等方面的应用前景,并探讨了其在应用中面临的挑战等。

实现船舶电网稳定运行的变频负载控制系统设计

采用实现船舶电网稳定运行的变频负载控制方法可以有效解决船舶电网负载突加时引起的主机超负荷、电网频率低频振荡等方面问题,尤其适用于大型变频负载较多的电力推进船舶。基于船舶电网和变频负载的技术,设计实现船舶电网稳定运行的变频负载控制系统,阐述系统总体架构方案,给出目标负载功率计算方法和负载实时输出功率计算方法。系统的变频负载控制时效性强,可以避免电网产生较大的功率或频率波动和功率或频率越限,提高机组的使用寿命,实现电网的安全稳定运行,对于变频负载配置较多的船舶综合电力系统设计有一定的借鉴意义。

燃料电池系统中氢气储存与输送技术的创新研究

为促进氢燃料电池技术的发展和应用,本文全面介绍了氢燃料电池系统的工作原理和组成结构,重点讨论了氢气储存与输送技术的应用,探讨了储氢技术的概况、储氢质量影响因素分析和不同环境温度下储氢瓶压力特性分析,讨论了氢气输送系统的组成、管路和安全性分析,并提供了氢燃料电池在汽车行业的应用案例。本文为进一步推动氢燃料电池技术的发展和应用提供了有益参考。

汽车起重机用平衡阀静态特性仿真及试验研究

以汽车起重机起升机构系统中的某型流量为300 L/min平衡阀为研究对象,根据平衡阀的结构特点及工作原理,搭建数学模型,并对阀口模型进行精准过流面积计算。以数学模型为基础在AMESim中搭建仿真模型,分析负载压力、主阀流量、背压及控制特性曲线的静态特性;同时对平衡阀进行试验,试验结果对比仿真结果修正数学模型中参数值。结果表明:随着控制压力的增大,主阀口流量呈逐渐增大的趋势;当达到额定流量300 L/min时,主阀口流量保持不变;仿真模拟曲线与试验曲线最大误差为2.7%,验证了模型的可用性。

船舶压载水系统可靠性分析

压载水系统能过保证船舶在航行过程中船体稳定,是邮轮重要的组成部分。由于压载水系统结构复杂,系统可靠性难以分析。为了分析压载水系统的可靠性变化,考虑系统在连续时间下的状态变化,基于连续贝叶斯网络,建立了一种新的船舶压载水系统可靠性分析方法。首先基于压载水系统的故障机理,提出动态故障树模型。然后利用单位阶跃函数和冲激函数,将动态故障树模型转化为连续时间的贝叶斯网络,对系统可靠性进行分析,最后,利用算例对船舶压载水系统进行仿真,得到船舶压载水系统的可靠性以及剩余寿命随时间变化的曲线。

基于滑膜控制的船舶永磁同步推进电机直接转矩控制研究

随着吊舱推进器的发展,永磁同步电机被广泛用作船用推进电动机,但由于螺旋桨负载的复杂性,为了提高推进电机的控制性能,在全面分析直接转矩控制(DTC)策略的基础上,提出了基于滑模控制的直接转矩控制策略,控制率采用二阶滑模控制中的超螺旋算法,并证明了其在转矩和磁链控制的收敛性。分别建立传统DTC和基于滑模控制的DTC的数学模型,基于Matlab/Simulink进行仿真对比研究。结果表明,基于滑模控制的DTC相对于传统DTC,具有转矩脉动小,响应速度快,鲁棒性和抗干扰能力强等特点。

我国水上应急救援装备技术保障能力评估研究

为推进国家水上救助打捞能力现代化,基于对水上应急救援作业特点与发展现状的分析和水上应急救援装备技术体系的构建,摸清了我国救捞系统现有装备技术的“家底”。围绕充分发挥行业专家优势,建立了综合采用层次分析和模糊综合评判的多层次能力评估模型。综合考虑水上应急救援的影响因素,从陆、海、空、天4个维度建立了水上应急救援装备技术保障能力评估指标体系。实践结果表明,基于对我国水上应急救援装备技术体系构建的综合多层次能力评估模型能有效评估我国水上应急救援装备技术的保障能力,较好地反映装备技术发展实际。

高速液滴撞击下叶片表面微结构防水蚀性能研究

为了有效解决汽轮机叶片的水蚀问题,提高汽轮机运行的安全稳定性,基于水蚀频发位置的结构特点和水蚀特征,提出一种叶片表面微结构的防水蚀方法。这类方法中所包含的叶片表面微结构能在不影响叶型性能的前提下达到较好的防水蚀作用。基于防水蚀机理、结构经济性等多方面考量,设计了沟槽、条纹、球窝、球凸和锯齿共5种表面微结构,并采用两种叶片材料制成标准件及5种带结构试件,在团队自主设计的水蚀测试系统内进行水蚀性能试验。提出平均体积损失作为评价不同结构试件水蚀特性的参数,并使用无量纲抗水蚀性能参数进行对比排序。研究发现:在叶片材料表面布置锯齿形微结构后,叶片材料表面的抗水蚀性能最好,其抗水蚀性能系数是平面的1.57倍;布置条纹、沟槽、球窝3种结构均能在不同程度上提升表面抗水蚀性能。研究结果可为实际叶片防水蚀提供参考。

船舶关键设备优化使用策略及性能恢复基准模型的建立与评价体系

针对船舶设备定期维修时可能产生的设备拆解过程及过剩维修带来的成本浪费、维修间隔过长可能会导致安全隐患等问题,研究船舶设备故障发生规律,并对设备的运行状态进行多参数的实时监控。采用ADF方法选定稳定工况数据,构建稳定健康状态记忆矩阵,以记忆矩阵模型为基准,判断设备运行状态偏差,基于机理模型进行分析评价,确定潜在故障、频度,以及RPN,并针对性制定缓解应对措施。使用视情决策优化模型对船舶设备使用及维修进行优化,对优化后的船舶设备进行状态评估,可以实现对决策优化模型的评价,从而有效降低传统维修保养模式存在的成本浪费问题。

迎浪航行下高速双体船耐波性能研究

耐波性能一直都是船舶水动力性能研究的重点。基于计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)数值仿真方法,以高速双体船为切入点,综合研究其在复杂海况下的耐波性能。基于Fluent建立双体船等比例仿真模型,运用流体体积(Volume of Fluid,VoF)数值造波技术进行数值造波。针对三级以下的海况进行规则波耐波性能研究,获得不同波长下纵摇、升沉运动幅值算子响应曲线。结果表明,在规则波下,不同波长双体船纵摇及升沉幅值相对变化均较小,说明该船体结构在三级海况以下耐波性较好。但是,波长在60 m时,纵摇及升沉运动出现峰值,会导致船体的耐波性较低。

船舶涂装中一体化移动VOCs处理装置设计

由于船舶制造行业的发展,船舶及海洋工程平台、港口设备等大型船舶外场涂装量逐年增加。船舶外场涂装的工艺复杂,具有VOCs排放量较大、浓度较低且无组织性以及环境污染强的特点。传统固定式厂房管道收集VOCs难以满足外场涂装的VOCs处理要求,根据外场涂装的特点,提出了一种一体化移动组合处理装置,对设备及管道合理布局,使其整体一体化集成,即采用“预过滤+沸石吸附+催化燃烧”组合工艺集成模块式可移动装置。基于集成化的设备工艺优化思路,从处理工艺的选择、装置的设备组成及工艺参数的设计及一体化设计等方面,说明了该装置在船舶外场涂装VOCs治理中的应用,以期为船舶涂装行业VOCs治理提供一定的优化参考。

船舶行业国际标准化现状及发展建议

国际标准作为船舶装备国际化发展的重要技术支撑,对船舶领域技术创新、产业发展和国际贸易起着重要促进作用。各国高度重视船舶领域国际标准化工作,积极开展技术研究,在智能船舶、安全环保等重点领域布局国际标准制定。该文概述了船舶工业领域主要国际标准化组织(ISO/TC8、ISO/TC188、IEC/TC18、IEC/TC80)的机构设置和标准制定情况,围绕国际新形势和我国航运造船等产业发展需求,分析船舶行业国际标准化前景及发展趋势,并对我国船舶行业国际标准化发展现状予以总结,提出了持续完善现有国际标准布局维度、有序推进重点领域国际标准制定、积极承担管理权职务等意见建议,推动船舶领域更多先进技术通过标准形式走出去。

基于PHAST的苯海上运输船泄漏模拟分析

为预防苯海上运输中的泄漏安全事故,利用PHAST软件,以苯海上运输船为研究对象,探究不同泄漏孔径、风速对苯泄漏后的扩散距离及泄漏导致的池火、闪火、喷射火与超压爆炸范围的影响规律。结果表明,事故发生后,云团泄漏扩散距离、喷射火辐射影响半径及爆炸超压影响半径与泄漏孔径尺寸成正比,泄漏扩散距离、爆炸超压影响半径与风速成反比。浓度100×106以及风速3 m/s下,泄漏孔径由25 mm增加到时75 mm,顺风扩散最大距离扩大了近4倍,云团最大单侧宽度增加了3倍。风速越小,越不利于苯的扩散,使得安全距离较远,且超压半径较大,风险较高。

深远海浮式风电标准体系分析

海上风电规模将不断扩大,向深远海化和浮式化发展。我国在深远海浮式风电技术领域与欧美国家几乎同步起步,并在技术上展现出一定的优势,但在标准化领域,尚未形成匹配的领先地位。针对海上浮式风电标准体系,本文全面总结了国际标准化组织、国际电工委员会的标准。对比分析了以美国和挪威为代表的国外先进标准体系不同路线。本文结合我国浮式风电技术发展现状和工程经验,梳理了国家和行业标准现状,提出了围绕产业链、自成体系,相对完整,融合发展,以国际标准为突破点来构建深远海浮式风电标准体系。

一种高速永磁电机动力装置控制系统设计

高速永磁电机相比于普通电机具有转速更快、体积更小、工作效率更高、成本更低的优势,在近几年科学技术的迅猛发展中得到了越来越多的应用,成为制造行业中的一个重要装备。高速永磁电机动力装置设计包括了电机设计和控制系统设计等部分,本文主要对其控制系统进行分析设计。

先导阻尼对二通插装阀组合换向阀压力损失的影响

二通插装阀组合而成的功能阀在各类高压大流量系统中应用广泛。常用的O型机能三位四通换向功能阀由P型先导电磁阀+二通插装阀组合而成,有一种由O型先导电磁阀+二通插装阀组合而成的换向阀,不仅具有O型机能三位四通功能,同时在进油端还集成防反冲功能,在系统急停等情况下供油端已卸荷,因换向功能阀阀芯未来得及关闭到位,可有效防止液压缸压力油瞬间超大流量回流并经已卸荷的电磁溢流阀回油的情况。但这种换向功能阀在使用一段时间后出现回油压力异常增高的现象。本研究为了解异常现象的背后机理,首先通过介绍其详细工作原理,分析并定位了影响回油压力异常增高的几个可能因素,针对换向功能阀,基于AMESim软件仿真模拟不同先导阻尼孔径对插装阀压力损失的影响效果来复现故障,再通过现场试验,验证了分析结果,最后给出了设计细节方面的优化建议。

一种新的叠加64QAM星座设计方案

为了提升可见光通信系统的传输速率和克服信道相关性,在2×2多输入多输出可见光通信系统中提出一种叠加64阶正交幅度调制(64QAM)星座方案。首先,在发射端生成两路几何整型的8QAM信号,通过两个发光二极管(LED)发送;其次,在自由空间传输到接收端线性叠加得到一个方形的64QAM星座信号。实验表明,所提方案误码率更低、电压峰峰值工作范围更广,相较于现有方案的发射端信号具有更大的最小欧式距离和较低的峰均功率比值,因此抗噪声能力更强,能有效降低发射端LED产生非线性失真风险。理论仿真和实验都证明了其优越性。