Effects of Breaking Waves on Composite Backscattering from Ship-Ocean Scene

The existence of the sea surface is bound to affect the electromagnetic （EM） scattering from marine targets. When dealing with the composite scattering from targets over a sea surface by applying high-frequency EM theories, the total scattering field can be decomposed into three parts in low sea states, namely, the direct scattering from the sea surface, the direct scattering from targets and the coupling scattering between the sea surface and targets. With regard to high sea states, breaking waves make the direct scattering from the sea surface and the coupling scattering more complicated. To solve this issue, a scattering model is proposed to analyze the composite scattering from a ship over a rough sea surface under high sea states. To consider the effect of breaking waves, a three dimensional geometric model is adopted together with Ufimtsev＇s theory of edge waves for the scattering from a breaker. In addition, the coupling scattering between targets and breaking waves is taken into account by considering all possible scattering paths. The simulated results indicate that the influence of breaking waves on the scattering field from the sea surface and on the coupling field is non-negligible, and the numerical results also show the effectiveness of the proposed scattering model.

基于自航模的某海洋调查船回转性能数值研究

本文针对某海洋调查船在实船海试过程中出现回转横倾角过大问题,采用基于RANS方程的数值模拟技术结合自航模型对其回转性能进行数值模拟,获得了其回转性能预报结果,为了减小该船回转过程中的横倾角,对船底呆木开展改进设计,获得呆木改进设计方案后该船的回转性横倾。通过对比分析可知,改进方案有效降低了回转过程中的横倾角,避免了回转中横倾过大的问题,为该船的顺利交付提供了技术支撑。

基于“三全育人”理念的船舶与海洋工程专业思政教学改革探索

中国教育进入新时代,海洋强国战略对船舶与海洋工程专业的人才培养提出育人育才双要求。目前,高校船舶与海洋工程专业课程思政教学改革研究较少,该文讨论课程思政的教学现状,整理船舶与海洋工程专业思政元素,建立全员、全程、全方位思政教学模式,以期为高等院校的船舶与海洋工程专业思政教学改革提供参考借鉴。

论北方海航道开发前景:气候、海运与破冰船

随着全球气候不断变暖,北极冰川融化加剧,北方海航道海域冰层日趋缩小和变薄,为北方海航道开发提供了历史性机遇。全球化趋势下,国际货物贸易飞速发展,国际海运尤其是欧亚大陆间海运活动昌盛,传统南方航道面临压力,为北方海航道开发提供了现实需求。破冰船自出现以来,不断迭代升级,在动力、船体设计、船体材料、辅助设备等方面飞速发展,破冰能力不断提高,为北方海航道开发提供了技术可能。近年来北方海航道的开发取得飞速发展,而且俄罗斯仍在加大对北方海航道的开发力度,但北方海航道开发也面临国际合作环境恶化、资金投入大、经济性不强等问题。整体而言,在气候变暖、海运需求旺盛和破冰船技术不断发展的大背景下,长期来看,北方海航道开发的前景仍十分广阔。

船用钛合金及铬涂层抗烧蚀性能研究

在海洋船舶使用期间,船用零件长时间在热烧蚀环境中工作,导致其使用寿命显著缩短。该文介绍一种用于船用零件的新型钛合金材料,并在表面镀铬。根据船舶工作环境的特点,进行激光烧蚀实验。在此基础上,通过观察铬涂层和钛合金基体在高温下的烧蚀行为,探讨其烧蚀失效的原因,并比较其他材料的抗烧蚀性能。采用扫描电子显微镜和能量色散光谱仪研究钛合金基体和铬涂层的表面形貌。得出以下结论,在激光烧蚀实验中,钛合金基体表面产生一个大而深的烧蚀坑,在烧蚀坑的中心区域光滑平整,但伴有大量裂纹,边缘区域形成厚厚的氧化物堆积,虽然激光烧蚀下涂层的烧蚀坑较浅,但不仅烧蚀坑中心区域出现裂纹,还出现大量黑色空洞,烧蚀坑边缘区域也有氧化物堆积,但堆积的厚度不如钛合金形成的厚度厚。通过以上实验证明,铬在船用零部件外部保护中的有效性可以大大延长船舶部件的使用寿命。

基于逆向管理的远洋船舶船员情绪风险控制模型设计

在“一带一路”发展背景下,为了克服远洋船舶航运船员的情绪风险带来的负面后果,通过逆向管理方法对远洋船员的各种情绪风险进行了分析,研究发现,管理者对于船舶的科学管理处于首要位置,其次招聘和培训合格的船员有利于克服情绪风险,另外增加沟通和设置娱乐活动也是克服情绪风险的有力支撑。对中国国际贸易船舶物流安全管理具有积极意义,在一定程度上丰富了远洋船员心理学的研究,对“一带一路”繁荣发展和中华民族伟大复兴具有添砖加瓦的重要作用。

远洋船舶尾气碳捕集技术及发展趋势研究

二氧化碳(CO_(2))作为主要的温室气体,减排的迫切性日益凸显,一系列国际航运碳减排措施已逐步进入强制执行阶段。碳捕集技术被认为是最直接有效的碳减排技术。然而,船舶尾气碳捕集技术的研究和应用还处于起步阶段,亟需大量深入的针对性研究。因此,针对远洋船舶的尾气碳捕集技术及其发展趋势进行了探讨。首先,介绍船舶尾气碳捕集技术的背景及现状,对当前工业源尾气处理方案及主流的碳捕集技术进行分析和研究。其次,量化国际海事组织对航运业的碳排放要求,对比各种碳减排技术在船舶领域中的可行性和适用性,详细研究了远洋船舶使用碳捕集技术的影响因素与面临的挑战,包括技术要求、技术成本、设备可靠性、能源消耗、二次污染等。最后,结合历史数据和未来趋势预测,对远洋船舶尾气碳捕集技术的发展趋势做出展望,并提出改进方法,以帮助减少船舶排放的碳足迹。

美国《2022年航运改革法》服务合同最低要求规则研究

美国总统拜登于2022年6月13日签署了美国《2022年航运改革法》,这一法案是针对美国航运运价高居不下推出的救济手段。法案以本国货主利益为导向,采取严格紧缩的航运管理制度,其中,法案赋予美国联邦海事委员会制定服务合同最低要求与必要基本条款的权利,此项条款将会对船货双方间服务合同自由订立、船货双方的合同履行与违约责任的确立乃至国际班轮运输带来深远影响。

一体化运营的钦州自动化码头海铁联运发展

针对多式联运建设过程中铁路与港口最后1 km迟迟不能打通的问题,以钦州港自动化码头海铁联运为实践案例,分析了海铁联运现状和推进过程中数据不通、运输规则不同等困难。基于海运与铁路2套不同的运行机制特点,采用实证研究法和个案研究法,提出先实现物理区域合并、堆场资源共享,再打破信息壁垒、实现信息系统融合,最终实现统一调度、业务融合的一体化运营的分步式推进路径。研究成果可为其他港口海铁联运建设提供借鉴。

基于自适应过滤法的香港地区货运海船交通量预测

为准确预测香港地区货运海船月交通量,建立了基于自适应过滤法的香港地区货运海船交通量预测模型.建模所用的统计数据来源于香港特别行政区海事处网站.首先直接使用自适应过滤法建模,进而使用数据标准化的自适应过滤法建模.比较这两个模型发现,后者的均方差更小、平均相对误差更小,两者预测时间序列与样本时间序列的灰色绝对关联度接近,这意味着后者的离散性、精度均优于前者,预测时间序列与样本时间序列折线的几何相似性与前者接近.因此,用数据标准化的自适应过滤法模型预测了未来8个月香港地区货运海船交通量.

国际海事组织航运碳排放政策下的船用碳减排技术研究

航运业作为温室气体排放的主要来源之一,碳减排的迫切性日益凸显。为降低碳排放,一系列国际航运业碳排放的政策法规已逐步进入到强制执行阶段,航运业面临着巨大的压力。文章通过对国际海事组织颁布的航运碳排放政策法规体系进行梳理与总结,从政策层面和技术层面对比研究各种碳减排技术在船舶领域中的可行性与适用性。碳捕集技术是当前航运业应对碳排放法规的1种直接有效的技术,文中基于船舶尾气碳捕集技术发展现状,结合远洋船舶运行特点和尾气排放特性,从技术要求、运行成本、能源消耗等方面分析远洋船舶使用碳捕集技术所面临的挑战,提出船用碳捕集适用技术的建议及措施,并结合历史数据,对远洋船舶尾气碳捕集技术的发展方向进行展望,为我国航运碳排放政策制定及船舶碳减排技术的发展和应用提供参考。

基于人工智能的三维结构全局应力求解方法研究

针对结构健康监测系统(SHM)中有限数量的应力测点难以监测结构全局应力的问题,提出一种基于人工智能的三维结构全局应力求解方法,通过少量应力测点实现对三维结构物应力场的实时求解。首先,基于有限单元之间对载荷响应的关联性,运用相关性分析找出求解三维结构物应力场的特征单元;其次,利用神经网络建立特征单元与相关单元的求解关系,并将特征单元设为应力测点进而求解结构全局应力;然后,以某海洋平台连接器结构为应用主体,考虑测点数量、神经网络架构、收敛准则等因素对求解精度的影响,建立连接器结构应力场人工智能算法优化模型;最后,开展实尺度模型试验,经比较分析得出该算法模型应力求解精度高达93.6%,该技术可切实提升SHM系统的实用性,将传统的对“点”监测提升为对“场”监测。

船舶与海洋工程专业虚拟仿真实验平台建设及教学策略探究

随着我国现代教育事业的持续发展,高校也进入了教育改革的全新阶段。在各种现代信息技术的支持下,我国高等教育改革取得阶段性成就,同时各种现代信息技术在教育领域中的应用价值也得到体现。其中虚拟仿真技术具有较强的模拟性,在实验教学中发挥巨大的影响,解决传统实验教学无法解决的诸多问题。船舶与海洋工程专业主要培养适应我国海洋工程发展的高水准专业型人才,通过实验能够有效培养本专业人才的创新能力、实践能力、问题解决能力,使其更好地适应行业发展。基于船舶与海洋专业实验教学中存在的诸多不足,该文将对虚拟仿真实验进行概述,虚拟仿真实验在船舶实验教学中的应用优势,整合传统实验模式中存在的问题,站在虚拟仿真实验平台建设和虚拟仿真实验教学两个方面提出实践教学策略。

基于多距离声阵实测回归传播损失的浅水域水下辐射噪声源级测量方法

浅水域水下辐射噪声传播会受到海面与海底反射的影响。基于传统单水听器方法进行浅水域船舶水下辐射噪声源级测量相比深水域测量面临三个问题:(1)浅水域声场中复杂的声场分布特征会增加单水听器测量结果的不确定度;(2)浅水域传播损失系数小于深水域,采用球面波衰减系数进行源级修正会带来较大偏差;(3)水听器近水面布放会导致测量结果受到水面镜像反射的影响比深水域更大。本文提出一种工程化的基于多距离声阵实测传播损失的浅水域船舶水下辐射噪声源级推算方法,在浅水域测量船舶水下辐射噪声源级时剥离界面反射的影响,得到自由场环境下船舶水下辐射噪声源特性。利用不少于3个正横距离分析该海域的传播损失系数,并提出剥离水面劳埃德镜像效应的修正公式。为了验证该方法的有效性,使用UW350声源模拟船舶噪声源在千岛湖开展验证试验,试验结果表明,在20 Hz~1 kHz频段内,推算得到的声源级频谱与1m处参考水听器测量声压级频谱平均偏差小于3 dB。

虚拟海洋环境仿真关键技术与应用研究

本文利用虚拟现实和可视化技术,对虚拟海洋环境仿真中海浪仿真、海风仿真与风海流仿真等关键技术进行研究,并基于研究成果开发了交互式虚拟海洋仿真系统。结合中国海洋大学丰富的海洋实践教学经验,对东方红2号海洋调查船进行三维建模,并运用体素化分析方法模拟其在海面的运动情况,构建了虚拟海洋环境观测载体。系统根据涉海专业出海实践内容设计观测实验,还原了海风观测实验和CTD观测实验,能有效缓解当前涉海高校实践教学资源的不足,提高海洋人才的培养质量。

基于海上航线风能资源特征的船舶风帆选型

将风帆装置的气动特性、船舶航线信息和典型航区风能资源特征相结合,提出一个船舶风帆选型方法。根据风洞试验数据分别计算并归一化圆弧形翼帆、滚筒帆、涡轮帆和天帆的风力助推系数和横漂系数;考虑不同航线上风力、风向的概率数据计算出不同风帆的助推指数和横漂指数,将每年12个月的助推指数和横漂指数相加得到总助推指数和总横漂指数;以不同风帆的总助推指数较大,兼顾较小总横漂指数的优选原则,确定最佳的风帆类型。以上海—中国香港航线和横滨—洛杉矶西段航线为例,利用这种风帆选型方法,计算出2个航线不同风帆助航装置的综合助推指数、横漂指数和总评价指数,确定了2条航线的最佳风帆装置,为船舶风帆的选型设计提供依据。

远洋船舶润滑油含水量的快速测定装置设计

文章基于目前远洋船舶在润滑油管理中存在的不方便快速检测润滑油含水量的难题,结合多年航运工作实践经验,自主设计了一种简便快捷的润滑油含水量快速测定装置。在润滑油内加入只与水进行化学反应的氢化钙(CaH2),可生成不溶于水或者润滑油的气体,进而用测量该气体压力的方法测量润滑油中的含水量。经性能试验,并与同工况下与实验室常规测定和标杆产品测定数据相比较,自制装置的平均测定误差和标杆产品所测误差相似,有些测试结果优于标杆产品测定数据,且均接近常规测定方法(实验室蒸馏法)结果,验证了自主设计的润滑油含水量测定装置测试结果的正确性和可行性。

新工科背景下专业英语教学改革探索研究——以船舶与海洋工程专业为例

为应对新一轮科技革命和产业变革所面临的新机遇、新挑战,新工科建设正在持续推进。工业革命正加速经济、技术全球化,各行各业国际交流合作越来越密切,对人才的国际交流能力提出了更高的要求。目前,高校船舶与海洋工程专业英语的教学内容及教学模式存在诸多短板,基于国际化船舶与海洋工程人才培养模式,亟须对船舶与海洋工程专业英语课程教学各方面进行优化完善。结合英语教学特点,通过分析目前高校船舶与海洋工程专业英语教学过程中存在的问题,从师资、教材、教学模式、考核评价四个方面对船舶与海洋工程专业英语教学的改革探索提出了优化建议,以期为高等院校的船舶与海洋工程专业人才培养提供参考借鉴。

略论宋、元、明时期橹的发展——以文渊阁《四库全书》为中心的考察

根据航行水域与目的功能的不同,宋、元、明时期使用橹的船只可以分为内河行船、沿海战船和远洋海船三类。在内河船中,橹在宋代已遍布南北主要水系,元代承之,明代则进一步发展出适应各自水系的船型以及与之相配套的橹。橹的技术特点在宋、元、明时期较为稳定,没有显著变化。橹操作轻便,速度极快,声音响亮,数量上分为单橹、多橹,以双橹为常见,其局限性是不能航行于浅水且动力有限,不能在江河中逆流上溯。在东南沿海的抗倭斗争中,常配备多橹快船,但橹又须与风帆篙桨相配合以保持动力,并且由于火器的进步,至明末时小型战船往往又弃橹用桨,以保证水手的安全。在远洋航行中,风帆取代橹成为主要的动力工具,但橹又必不可少,故而针对橹又设有专门的管理操作人员和管理制度。

西欧近代船医的产生

船医,简言之即船舰上的医生。英语文献有船医(ship doctors)、外科船医(ship surgeons)和内科船医(ship physicians)三种表示方法,但在近代(或帆船时代),船医多指外科医生。船医涉及的医学领域不局限于外科学,还包括内科学和药学。航海医学或船舶外科学(ship's surgery)就船医概念有几层理解:专业的船医为船员治病;船医接受过专门培训,有正规的资格(证);船医有丰富的海上诊断经验;船医对热带病颇有了解。