谈武汉船舶设计研究所安全管理的有效措施

我所是舰船总体研究所,涉及船、机、电、动力等多种专业,并有相应的研究试验和少量产品试制。随着军转民方针和改革开放政策的实施,打破了我所对社会封闭的格局,走向市场,逐步成为一个具有技术开发能力的综合性研究所。我所在日常工作和生产中以落实责任制为核心,以安全教育为本,以现场为重点,强化管理,制止违章,消除事故隐患,实现了安全生产。1 建立健全安全管理体系和制度,加强安全管理工作 建立健全安全管理体系和制度是实现安全工作规范化管理的重要手段。首先对我所安委会及其所属机构进行了调整,建立了以所长和主管副所长为核心的安全生产责任人体系,明确安全第一责任人。并在有关部门设立专职安全管理人员,强调基层单位,如研究室、试验室、试制生产的项目组、加工制造的生产车间等,管生产的必须管安全、明确各单位的安全生产责任人。同时还在基层生产单位聘请熟悉本单位生产和具有一定安全管理水平的人作为兼职安全员,形成一个自上而下的安全生产管理网络。

船舶模块化建造关键技术研究

随着科学技术的进步和船舶需求量的增长,船舶建造模式逐步进入了以中间产品为导向的模块化建造模式。相比原传统的建造模式,模块化建造模式下增加了大量中间模块舾装及建造的环节,既包含了区域或功能模块的组装成型、进舱安装,又包括大型分段或总段模块的结构建造、预舾装以及合拢的整体过程。船舶模块化建造技术更为复杂。模块化建造技术是实现模块化造船的前提,本文在分析船舶模块主要类型的基础上,研究了船舶模块化建造流程及其关键技术和措施,为提高模块化造船水平提供参考。

船舶设计制造中的数据转换标准研究

随着CAD/CAE/CAM/VR技术在船舶设计和制造领域的推广应用,须要对迅速膨胀的数据信息进行大量的共享和交换。本文简要阐述了目前常用的IGES、DXF、STEP三种数据转换标准,介绍了这些数据转换标准的结构组成,并分析了不同数据转换标准的优缺点。

船舶直流电网短路恢复过电压对系统保护设计影响研究

直流电网是船舶电力系统的重要发展方向,受保护器械重量、体积等制约因素使采用限流熔断器成为船舶直流电网保护设计的选择方案,然而保护器械的快速动作使系统中出现的暂态恢复过电压可能引起非故障支路限流熔断器熔断,造成选择性保护失效。本文面向船舶直流电网短路恢复过电压现象,从理论上分析研究了其对系统保护设计的影响,并针对性的提出了改进方案和工程应用方法,可指导船舶直流电网选择性保护设计进一步优化完善,提高船舶直流电网运行的安全可靠性。

一种液压装置控制器的设计及其控制技术研究

介绍了一种液压装置控制器的设计。通过梳理某液压装置所需控制与检测信号类型,进行液压装置控制器的设计。该控制器是基于数字信号处理(DSP)控制芯片,能够实现液压装置的控制和相关传感器检测,并对控制方法和控制算法进行了研究,其已应用于某水面无人遥控艇装置控制系统中,设计方案成熟可靠。

磁水复合式水润滑艉轴承设计及其润滑性能研究

推进轴系是舰船艉部振动最重要的激励源,而传统的推进轴系与船体结构通过支承轴承联接,这两部分之间没有相应的减振措施,因此推进轴系上的激励直接作用于船体结构,形成辐射噪声。本文以舰船艉部减振及提高水润滑轴承使用寿命为目的,利用磁力轴承低摩擦、结构简单等优点,设计一种新型磁水复合式水润滑艉轴承,对其摩擦学性能进行数值分析,并与传统水润滑艉轴承的性能进行对比。结果表明,磁水复合式艉轴承在外载荷、转速及轴承间隙相同的情况下,最小液膜厚度变大,最大液膜压力减小,轴承温升降低,说明磁力支承可以有效改善水润滑轴承润滑状态,提升轴承承载能力,减少轴承摩擦损失,可为未来舰船低摩擦艉轴承设计提供新的技术途径。

改进的多目标优化算法及其在船舶设计中的应用

对多目标优化问题的固定加权和方法加以改进,采用随机权系数方法将多目标优化问题转换成为单目标优化问题,利用序列二次规划方法获得问题的最优解。由于权系数的随机性,多次运行能够得到多目标优化问题的Pareto优化解和Pareto前沿。和固定权系数相比,这种方法能够找到非凸均衡面上所有的Pareto最优解。采用TOPSIS法进行多属性决策(MADM)研究,对Pareto最优解给出排序。针对船舶概念设计阶段主尺度确定过程的多目标优化问题,给出了一艘散装货船两个优化目标的数值算例。计算结果表明,随机加权和方法可以求出多目标Pareto最优解集,和先验加权方法相比,随机加权方法能为设计者提供更多的选择;和遗传算法相比,现在的方法简便且精度良好。

船舶舵机液压系统气蚀机理分析及改进设计的研究

采用阀控缸型电液伺服系统的船舶舵机液压系统实际使用中发生系统气蚀，影响舵机正常工作。本文采用键合图法建立舵机液压系统的模型，并据此进行了仿真分析和研究，确定了舵机液压系统发生气蚀的条件，提出了系统改进措施。

船用机械系统线谱展频技术研究

机械系统线谱噪声是重要的水声探测和识别特征,减振降噪技术主要针对其量级进行控制。针对线谱能量在频域集中的特征,提出一种展频运行策略,可在功能不变的同时将其能量在频域进行展宽,削弱其可供识别的频域特征。船用离心泵台架试验表明,提出的展频运行策略工程可行,随着频率分辨率的细化降低线谱峰值的效果可达7~15 dB。

新型平衡舵阴极保护设计与保护效果评价

目的 针对新型平衡舵结构的电偶腐蚀薄弱区域,设计并优化牺牲阳极保护系统,并对保护效果进行评价。方法 基于边界元法,开展新型平衡舵电偶腐蚀仿真研究,分析电偶腐蚀薄弱区域。针对腐蚀薄弱区域,采用经验法设计牺牲阳极保护系统,开展服役初期和服役3 a后阴极保护效果仿真。从涂层破损率和阳极数量对阴极保护效果的影响出发,优化阴极保护系统。开展物理模型试验,对优化后阴极保护系统的保护效果进行评价。结果 电偶腐蚀主要发生在壳体和底座等支撑材料处,必须采取严格的防腐措施。采用经验法设计的牺牲阳极保护系统在服役初期可以使平衡舵保护电位均负于–800m V,处于良好的阴极保护状态。随着阳极的消耗,服役3 a后,阴极保护系统无法为平衡舵提供有效保护。涂层破损率的增加和阳极数量的减少,都会使平衡舵阴极保护电位正移。通过物理模型试验验证了优化后阴极保护模型的可靠性,对比试验结果,模型的预测误差在5%以内。结论 优化后的阴极保护方案为涂层+8块牺牲阳极,可以在服役3 a涂层破损率达20%的严苛工况下,为平衡舵提供有效阴极保护。优化后的阴极保护系统,铝阳极用量减少30%,有助于节省船舶动力。

小型船舶冷库制冷系统的改进设计研究

以某小型船舶冷库制冷系统运行中的几点问题为例,针对冬季冷却水温度偏低,冷凝负荷大幅变化时,制冷系统不能稳定运行和冷库制冷系统运行时振动噪声较大的问题,分别进行了原因分析,并给出了切实可行的改进设计方案,提高了冷库制冷系统的性能,降低了制冷设备的振动噪声水平,可以满足船员的使用需求。希望对制冷设计师和用户有所借鉴和启迪,进一步提升我国船舶冷库制冷系统的设计和应用水平。

船舶柴油发电机组CAN总线健康监测及调控系统设计

针对传统CAN总线难以满足中大型船舶越来越高的设备监控需求问题,本文以柴油发电机组及其辅助系统设备为对象,研制了一套CAN总线健康监测及调控系统。以CAN网关板为核心的星形总线拓扑可根据信息帧接收频率向CAN总线发送波特率调节指令,以提高CAN总线抗干扰能力和通信的可靠性。经长期运行验证,可较好地满足中大型船舶柴油发电机机组CAN总线监控的需求。

船舶电气设备电路板卡自动检测系统设计

船舶电气设备中的重要电路板卡是设备、系统运行的核心组成部分,对板卡进行定期检测是提升可靠性、验证可靠性的根本手段。传统的板卡人工检测方式效率低、操作步骤复杂、接口通用性差,难以满足多型号、快速化板卡检测的需求。提出一种船舶电气设备电路板卡自动检测系统设计方案,分析了检测系统需求,介绍了其组成和工作原理。测试系统经过长期使用检验,具有检测效率高、自动化程度高、接口通用性强扩展性强的特点,可较好的满足船舶电气设备电路板卡快速检测需求。

低温海水环境船舶典型材料电化学特性研究

船舶金属材料在海洋环境中的电化学特性是船舶电场特性产生过程中的重要影响因素,长期以来,国内多聚焦于常温海水环境下的金属材料电化学性能研究,对低温海水环境下的金属材料电化学特性研究较少。文中针对3种典型的船舶主体材料,开展了不同温度及盐度影响试验,对比分析其在低温海水环境下的极化电位、极化曲线及极化电阻,总体结果表明金属材料的开路电位随海水温度的降低而增大,自腐蚀电位随着海水温度的降低而正移,随着海水温度的降低溶解活化程度变低。文中工作可为进一步研究电场特征控制和分析评估提供基础理论参考。

船用合流型三通调节阀声流固耦合声学特性研究

针对合流型三通调节阀噪声声压频谱、声指向性等声学特性规律不明确的问题,基于声流固耦合理论,以PN50 DN250三通调节阀为研究对象开展声学特性研究。基于k-ε模型分析阀门定常流动,在定常流动收敛的基础上开展LES非定常流动分析,并导出流固耦合面及流体域内的时域脉动信息作为噪声激励源,开展三通调节阀不同工况下的声学特性研究。搭建三通调节阀流噪声试验台,试验工况下数值模拟噪声与实测噪声声压仅相差1.85 dB(A),验证声流固耦合数值模拟方法的准确性。分别数值模拟阀门实际工况下80%及60%开度下的噪声声学特性,总结出阀门噪声声压级分别为51.18和54.13 dB(A),验证三通调节阀噪声满足使用要求,提出的声流固耦合数值模拟方法可为合流型三通调节阀声学特性分析提供一定参考。

潜艇舱室空气复合污染影响研究

潜艇舱室是一个典型的密闭环境,由于艇内人员多、建造材料、仪器设备、非金属材料复杂繁多,导致舱室内部的空气污染物成分非常复杂,空气污染成为影响艇员身心健康的主要因素。潜艇舱室常有的污染气体,会同时影响人体,其复合作用的规律不同于单一气体作用于人体时产生的特征和规律,有必要对空气复合污染物影响人体健康指标的主要因素和影响规律进行分析。本文选取SO_(2)、氟利昂(氟利昂-12)、NO_(2)、甲醛等4种气体作为危害气体研究对象,采用主因素研究法,对舱室主要污染物复合危害效应进行分析研究。研究表明,不同浓度的气体组合对船员健康产生了明显差异的影响,它们浓度水平的高低决定了舱室环境的最差、最佳状态。因此需对上述气体应严格控制,这对保证艇员的健康,增强潜艇战斗力具有重要意义。

基于动量源与精细多孔介质的堆芯特征组件域CFD计算分析技术研究

堆芯计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)对确定堆芯薄弱环节、优化特征结构、提升安全及经济性等具有重大意义。典型压水堆燃料组件存在大量带交混翼片格架,导致存在网格数量激增、网格划分困难、求解难以收敛等问题。目前基于流固作用机理所建立的动量源模型未考虑交混翼背流侧低压区对流体的影响,预测交混翼下游域轴流分布误差较大,此外在识别交混翼片固体域、添加动量源项时较为困难。为此本文提出了一种基于精细化多孔介质和动量源的联合仿真方案来模拟5×5带交混翼片棒束通道冷却剂流动,该方案中的域识别技术可以精确定位流体域中交混翼片所在位置,并基于格架前端及交混翼片迎流与背流侧的流固作用机理,建立多孔介质和动量源模型。该方案在格架域,采用精细化多孔介质模型,提高原格架固体所在流域局部阻力系数,相较于在格架域施加动量源项,其数值稳定性更好。而在交混翼域,对动量源方案进行了优化,优化后的动量源模型考虑到了交混翼片背流侧低压区对流体的作用,其仿真交混翼下游的速度分布和传热更准确。该方案可以在网格生成的过程中无须考虑格架、交混翼片的几何特征,从而实现全结构化网格建模、CFD求解耗时短、对网格数量不敏感,鲁棒性较优。通过与实验及贴体网格仿真结果对比,验证了该方案仿真阻流、流动、交混、涡流、传热的有效性。同时仿真5×5棒束通道时可减少90%的网格数量和60%的计算耗时。此外,由于棒束通道交混翼在轴向和周向都是规则排列,因此本文开发的动量源方案通过调整坐标即可适用于更大流体域的燃料组件。

含裂纹缺陷的预扭壳结构非线性振动特性研究

基于扩展等几何方法和一阶壳体剪切变形理论建立了含裂纹缺陷的功能梯度预扭壳结构的非线性振动控制方程。控制方程中考虑了预扭壳结构的预扭角度及几何非线性,应用扩展等几何方法,采用反映位移变化的富集函数来描述裂纹的位置及长度,一方面可以提高计算精度,另一方面可以避免在裂纹处的网格加密,提高计算效率。采用了直接迭代法求解非线性振动控制方程。通过与现有文献结果对比,证明了本文方法的正确性和稳定性。在此基础上,探究裂纹对功能梯度预扭壳结构非线性振动频率的影响,研究了预扭角度、裂纹位置及长度和材料的功能梯度指数等参数对预扭壳非线性振动特性的影响规律。

双差模非屏蔽线缆回路的电磁串扰研究

随着电气化的发展,电气与电子系统中的电磁兼容问题越来越被重视,为了消除或抑制电磁耦合的影响,实现设备或元件电磁兼容的工作,有必要对线缆间的串扰进行研究。但目前少有相关研究关注独立的发射回路与接收回路构成的双差模回路间的电磁串扰问题。提出了一种基于多导体传输线理论的五导体传输线模型,并基于此研究了双差模非屏蔽线缆回路间的串扰问题。该方法根据耦合机理,首先建立单位长度五导体传输线等效模型,然后根据有限差分的方法列写基尔霍夫方程组,最后补充边界条件后求解得到串扰的频域解。将串扰计算结果与CST软件仿真结果进行对比,验证了该模型和计算方法的可行性与有效性,经计算分别研究了感性耦合与容性耦合,分析得到了不同因素对线束间串扰的影响规律,可为实际工程中采取措施抑制线缆间串扰提供指导,体现出该模型的先进性。

舰船波纹管补偿装置等效仿真方法研究

波纹管补偿装置的应力分析是进行波纹管设计和寿命评估的重要研究手段。为简化波纹管仿真模型,提高仿真效率,研究了S型波纹管单波简化模型和对称简化模型在内压和弯曲载荷下的有限元仿真技术,提出模型简化方式、载荷施加方法。与整体模型仿真结果对比,采用单波简化模型和对称简化模型进行波纹管内压和弯曲载荷计算,可给出一致的仿真解,最大应力误差不超过1%,满足仿真分析需求。在进行S型波纹管受压和弯曲载荷下的仿真时,可充分利用波纹段波段的对称性和波形的对称性,使用单波简化模型和对称简化模型,提高计算效率,并可保证计算精度。