深海能源基站技术现状与发展趋势

深海能源基站是提高UUV续航力、扩大UUV工作范围的有效手段,将改变未来海战中UUV执行任务方式和作战规则。本文阐述深海能源基站的应用需求和工作特点,分析深海能源基站不同储能技术,重点介绍了国内外在燃料电池和核动力深海能源基站方面研究现状。从储能、部署难易、维护周期和使用方式4个方面,探讨了深海能源基站的未来发展趋势。研究表明,深海能源基站将围绕高能量密度和高功率、小型轻量模块化、长周期隐蔽免维护运行、能量信息非接触式高速同传4个方向发展。

某海洋装备研制技术风险识别与分析方法

技术风险是某海洋装备研制过程中的最主要风险,需要对其进行识别与分析。通过开展某海洋装备研制技术风险识别与分析方法研究,梳理出某海洋装备研制中任务失败、功能或技术指标、关键技术或关重设备攻关等5类重点技术风险识别对象,提出了基于工作分解结构(Work Breakdown Structure,WBS)与技术风险识别对象的风险识别方法,制定了基于技术成熟度的某海洋装备研制技术风险评价准则,并给出了化解技术风险常用的风险处理措施,可为某海洋装备以及其他海洋装备技术风险分析提供有益参考。

气瓶内衬屈服强度对环缠绕复合气瓶疲劳性能影响的研究

为考察气瓶内衬材料的屈服强度对环缠绕复合材料气瓶(CNG-Ⅱ)性能影响,利用有限元数值模拟的方法,在气瓶的结构参数、纤维缠绕层参数、内衬材料的抗拉强度、自紧压力一定的情况下,研究内衬屈服强度变化对气瓶疲劳寿命的影响。有限元分析结果表明,随着内衬材料屈服强度的增加,CNG-Ⅱ复合气瓶的自紧效果变差,工作压力下所受环向平均应力增大,疲劳寿命降低。同时,对三种不同规格尺寸的环缠绕气瓶在不同屈服强度下的疲劳试验数据进行分析,进一步验证了复合气瓶的寿命随着内衬屈服强度的增加而减小。因此,在CNG-Ⅱ复合气瓶的生产过程中,有必要在一定程度上降低内衬的屈服强度,以改善复合气瓶的性能。

1 kW家庭PEMFC-CHP系统热量分析

为考核微型燃料电池热-电联供系统的热量利用程度,采集了一年中日本某家庭使用的1 k W质子交换膜燃料电池(PEMFC)的微型热-电联产系统各单元的数据,进行统计与分析,从热量利用的角度,计算各单元热量输入输出效率。结果表明,储热水箱散热与输运管道散热是系统热损失较多的薄弱环节。相关统计与分析,对改进类似热-电联产系统,进一步提高能源综合利用效率具有参考意义。

BaO修饰的Ni0.5Cu0.5Ox-YSZ阳极的制备及性能

阳极积碳会导致直接氧化甲烷型固体氧化物燃料电池(SOFCs)的性能衰减,为增加甲烷燃料中电池的稳定性,采用硬模板法与分次浸渍法制备BaO/Ni0.5Cu0.5Ox包覆柱状YSZ复合阳极材料,制作单电池BaO/Ni0.5Cu0.5Ox-YSZ/YSZ/LSM,并进行电性能与长期稳定性测试。用SEM(扫描电子显微镜)与EDS(能谱议)对实验后的阳极结构与表面成分进行观察与分析。结果表明:在800℃的甲烷环境下,单电池的最大功率密度为323 mW/cm2;运行100 h后,电压降只有2.12%。实验后的阳极SEM像表明,阳极呈立体多孔结构,有利于燃料气体与反应废气的扩散;催化金属颗粒均匀包覆着柱状YSZ,扩大了电化学反应区域。EDS能谱分析表明,有少量积碳形成,阳极孔道未被堵塞,证明了阳极结构的稳定。单电池稳定性的增强归功于立体多孔阳极的制备与碱性氧化物BaO的加入。

基于有限元的无缝气瓶多心凹底底型优化

针对影响高压无缝气瓶安全的凹底结构,提出一种新型多心凹底气瓶底型,运用正交设计并结合有限元分析的方法,得到一组应力集中系数小、应力满足GB 5099要求的多心凹底底型设计参数。基于正交设计方法的结论,从实际加工难易和直立使用安全的角度出发,考察多心凹底底型中过渡段金属的增量和气瓶底部与地面的接触圆直径,对多心凹底无缝气瓶底型进一步优化,得到一组适应性较好、加工可行性较高的底型设计参数。

气瓶在热处理过程中破裂原因分析

为查明一起气瓶在热处理过程中异常爆裂的失效原因,对爆破气瓶材料与用于制造气瓶的管材内表面树脂状涂层进行分析,加工模拟试件并对其进行热处理,以分析模拟试件在热处理过程中的压力变化。热处理过程中不仅测量模拟试件的压力变化,还采集气瓶内的气体进行色谱分析。分析结果表明,含石墨树脂状涂层组分分解,分解产物与瓶内空气中的氧气发生反应是气瓶破裂的原因。

无缝气瓶多心凹底底型的设计

针对管制无缝气瓶凹底的设计,传统的三心凹底底型在过渡段外表面轮廓线是直线,球壳部分是等厚的球壳。将过渡段原来的直线过渡改为内外两个圆弧过渡,球壳部分设计为厚度变化的球壳,设计出多心凹底底型;运用正交设计方法,定义与设计了多心凹底底型的设计参数;用有限元分析确定各个参数对多圆心凹底底型应力的影响。结果表明,多心凹底气瓶的应力集中程度可以大幅度降低,最低应力集中系数接近于1.1,这对多心凹底气瓶底型设计和加工具有一定的参考价值。

硬模板法制备固体氧化物燃料电池Ni0.5Cu0.5Ba0.05Ox包覆管状SDC立体阳极

为在固体氧化物燃料电池中有效利用干甲烷为燃料,需制作多孔立体阳极。采用硬模板法和浸渍法制备Ni_(0.5)Cu_(0.5)Ba_(0.05)O_x包覆管状SDC阳极材料(Ni_(0.5)Cu_(0.5)Ba_(0.05)O_x/SDC),为作对比,用溶胶凝胶法制备粉末状Ni_(0.5)Cu_(0.5)Ba_(0.05)O_x,机械混合SDC粉末制备Ni_(0.5)Cu_(0.5)Ba_(0.05)O_x-SDC。将这两种阳极材料分别制作电解质支撑的单电池Ni_(0.5)Cu_(0.5)Ba_(0.05)O_x/SDC|YSZ|LSMYSZ与Ni_(0.5)Cu_(0.5)Ba_(0.05)O_x-SDC|YSZ|LSM-YSZ,并进行发电性能测试以及长期稳定性实验。结果表明,800℃下,干甲烷环境中,Ni_(0.5)Cu_(0.5)Ba_(0.05)O_x-SDC为阳极的单电池最大功率密度为324.99 m W/cm2,运行10 h后,电压下降5.60%;而以Ni_(0.5)Cu_(0.5)Ba_(0.05)O_x/SDC为阳极的单电池最大功率密度达到384.54 m W/cm2,运行100 h后,电压未严重衰减。实验后阳极的SEM照片表明,Ni_(0.5)Cu_(0.5)Ba_(0.05)O_x-SDC阳极内孔隙狭小,易被积炭堵塞;而Ni_(0.5)Cu_(0.5)Ba_(0.05)O_x/SDC阳极呈立体多孔结构,有利于燃料气体与反应后气体的扩散。催化剂颗粒均匀地包覆在SDC纤维管表面,有利于增加三相界面,提高电池的稳定性。

基于位置信号倍频的SRM相电流迭代学习控制

研究了基于迭代学习控制的开关磁阻电机相电流控制策略。常用的光电式位置传感器无法对电机位置信号上升沿和下降沿之间的其它点进行定位,基于位置点的控制策略,利用CPLD实现了具有输入限定功能的边沿检测电路和位置信号倍频电路。实验表明,该控制策略成功将电机的位置信号倍频,并在每个位置点迭代学习,能有效提高电流控制精度,降低开关频率。

基于Matlab/Simulink船舶电力系统建模与仿真

为了提高船舶电力系统的可靠性和稳定性,保证船舶在各种状态下实现功率的最优化配置,利用模块化的建模方法,建立了柴油机及调速分系统模型、发电机及励磁分系统模型、同步发电机并车控制模块模型、发电机组控制模型。在Matlab/Simulink仿真环境中对船舶电力系统的典型运行工况、常见故障工况以及并车操作进行了仿真研究。仿真结果表明,所建立模型能比较准确地反映船舶电力系统实际运行的情况,同时可以避免在实船上进行工况试验和故障测试的高成本、高危险。其数据结果对船舶电力系统的设计、调试及控制方法的研究具有重要参考意义。

无刷直流电机驱动系统传导电磁干扰分析及EMI滤波器的设计研究

无刷直流电机以运行效率高、调速性能好等优点在工业领域有很好的应用前景,然而伴随功率电路的高频化和集成化,电机驱动系统的传导电磁干扰也越发明显。本文利用电路等效法,分析了电机驱动系统差、共模干扰噪声传播路径,分别得到了其等效电路及参数。在此基础上,根据无刷电机调速控制原理,分析了负载变化对传导干扰噪声产生的影响。EMI滤波器作为抑制传导电磁干扰的主要手段,本文阐述了其研究现状和发展趋势,提出了差、共模滤波器解耦设计方法,对EMI滤波器设计具有较好的参考价值。

基于LabVIEW与Matlab-Simulink的深潜器舱口盖控制系统设计

深潜器作为探索深海资源的重要工具,通过对深海资源的探测与开发,能够有效地解决我国陆地资源不足的问题。针对现有控制系统采样频率低、控制精度不高的情况,该文采用以工控机加XPC实时内核为控制核心,以以太网为通信网络,以LabVIEW编写上位机人机交互界面,实现对舱口盖开关过程的实时控制以及状态监测。调试结果表明,基于LabVIEW与Matlab编写的上下位机控制软件,能够进行正常通讯,对传感器采样频率可达1 ms,控制命令响应时间在100 ms以内。

基于自适应反步滑模的深潜器舱口盖开关盖过程控制

深潜器作为探测海底的重要装置,能够探索深海资源,解决我国陆地资源不足的问题。为实现对舱口盖装置的精确控制,保障深潜器内人员和设备安全,推导自适应反步滑模控制器用于舱口盖启闭过程控制。通过推导舱口盖装置的数学模型和液压模型,建立舱口盖装置启闭过程的仿真模型,并对闭环、PID控制器和自适应反步滑模控制器进行仿真验证。仿真结果表明,自适应反步滑模控制器能够有效提高舱口盖装置启闭过程的跟踪精度,实现对舱口盖装置的精确控制。

大型集装箱船中压岸电系统应用研究

中压岸电系统的应用在我国仍然处于起步阶段。为推动我国船舶岸电系统(简称AMP系统)的发展,对中压AMP系统进行了深入研究。通过对中压AMP系统的结构以及快速连接、无缝切换、变频稳压三项关键技术介绍,建立了理论基础。以CO2为例对AMP系统进行环境效益分析,验证了其发展的必要性。

硬模板法制备固体氧化物燃料电池复合阳极GDC–SrMoO_4–YSZ

以活性炭纤维为模板,用硬模板法合成钙钛矿材料Sr Mo O_4,并在Sr Mo O_4阳极上浸渍Gd_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)(GDC),制备出GDC–Sr Mo O_4–YSZ复合阳极。分别以Sr Mo O_4–YSZ和GDC–Sr Mo O_4–YSZ为阳极,制备了固体氧化物燃料单电池,并测试了其电性能。探究了不同浸渍次序下,阳极的材料组成对电池发电性能的影响。结果表明,以CH4为燃料,工作温度为800℃时,Sr Mo O_4中浸渍GDC质量分数为50%,Sr Mo O_4与YSZ质量比为5:5的阳极材料,最大功率密度为317.15 m W/cm^2;Sr Mo O_4–YSZ中GDC浸渍量为50%时,单电池性能最佳,最大功率达到361.01 m W/cm^2。

基于现代新科技的新型救生艇开发

设计一种基于太阳能发电、自动识别系统(AIS)定位和热敏电阻(PTC)加热的新型救生艇。首先,设计救生艇太阳能辅助能源系统,包括太阳能电池板在救生艇上的安放及展开结构的设计,并结合典型航道光照强度进行发电量计算;然后,利用半导体制冷技术结合空气加湿-除湿技术设计救生艇空气造水系统,并应用MATLAB软件模拟海洋环境进行造水系统取水率的验算;同时,对比分析AIS-SART与雷达应答器的综合性能,为新型救生艇选配适当的应答器;最后,分析PTC加热材料的加热特性,结合救生艇的结构特点,选配适当的PTC加热材料,设计救生艇座椅加热单元,并进行PTC加热系统耗电量的理论计算。结果表明,该设计可以解决救生艇能源较少、淡水有限、定位精度低及保温性差等问题,能够提高乘员的舒适性以及延长等待救援的时间。