海上自主水面船舶的关键技术及挑战

海上自主水面船舶(Maritime Autonomous Surface Ships,MASS)是智能航海领域的一个重要的发展方向,而自主船舶航行的安全性、环保及经济高效等是智能化发展进程中面临的主要问题。为全面把握当前海上自主水面船舶研究现状,对海上自主水面船舶所采用的船舶感知、船舶避碰决策和自主控制等关键技术进行剖析,同时指出自主水面船舶的商用进程,对当前海上自主水面船舶的关键技术及面临的挑战进行综述。

上海船舶研究设计院建院60周年为中国船舶工业巨轮驶在世界前列贡献更多船院智慧和方案——建院60周年寄语

1964年6月22日,上海船舶研究设计院乘我国交通水运事业发展之势诞生。2024年,我们喜迎船院建院60周年。60年来,历经几代职工的不懈解奋斗,船院从微不足道的小单位发展成为了行业举足轻重的领跑者:职工从建院时68人发展到650多人;场地由租借的黄浦江畔两层破旧局促小楼到张江高科技园区两栋漂亮宽大楼;船舶设计数量从每年数艘中小型船舶到百余艘大中型船舶;船型从中低端常规船舶到包含高附加值船舶的几乎所有船型和海工装备;业务从单一船舶设计到涵盖设计与船舶绿色节能、智能产品等多元化产业同步推进……。

前沿科研成果融入船舶快速性课程教学探索

随着科学技术的不断发展,科研成果的产出使得传统教学形式和教学内容产生重要变革。该文结合新型船舶及新型推进方式,将前沿科学技术进步趋势和研究成果融入船舶快速性课程教学,立足于海洋强国战略需求,紧跟船舶海洋领域前沿科研发展形势,不断充实和完善船舶快速性教学内容,从而使教学内容适应船舶行业快速发展的变化形式,将最新科研成果融入教学,丰富教学内容,开拓学生视野,培养学生对船舶海洋领域国际前沿问题的敏感性和前瞻性。

船舶操纵性海试实验虚拟仿真设计与应用

操纵性试验是船舶海试的重要组成部分,可有效评估船舶投入运营后操纵性能的优劣。船舶操纵性海试准备时间长、成本高、风险大,难以开展实验教学。依托虚拟仿真软硬件设施,充分融合虚拟现实技术、3D成像投影技术与船舶操纵性能分析方法,探索新型实验教学模式,完成船舶操纵性海试虚拟仿真设计;并以集装箱船为例,开展实验教学应用研究。船舶操纵性海试实验虚拟仿真有效弥补了海试的诸多不足,为学生沉浸式体验船舶操纵性海试全过程、掌握相关实验规程与分析方法提供良好的虚拟仿真环境。

新能源船舶关键技术及发展趋势

据不完全统计,我国拥有沿海船舶约1.03万艘,内河船舶约13.2万艘,其中沿海老旧船舶占比虽因船型不同而存在差异,但总体而言老旧船舶占比约10%〜20%;若考虑小型船舶,则船舶老龄化问题更为突出。与此同时,船舶老龄化带来的动力系统能耗高、污染物排放量大等问题也日益加剧。因沿海及内河船舶污染物排放总量大、对大气环境影响巨大,船舶动力系统向低污染、低排放的新能源动力系统转型升级已成为行业发展的重点和热点。

船舶检验与船舶安全检查技术要点与应用

水路运输对于降低碳排放、物流成本,促进国际贸易和优化资源配置具有重要作用。随着全球经济的发展,水路运输的航线愈发复杂、船舶数量持续增加。船舶作为水路运输的工具,为保证水路运输的安全,本文对船舶检验、船舶安全检查技术的联系与区别进行分析,简述船舶检验与船舶安全检查工作的优化路径。希望在后续工作中,工作人员可以增强船舶检验与船舶安全检查成效,保障水路运输工作的安全与高效。

海洋船舶通信网络安全综述

海上运输是人类最重要的运输方式之一,海上船舶通信网络安全对一个涉海国家的经济发展至关重要。由于海上船舶通信网络基础设施建设远不如陆地互联网络基础设施建设完善,其通信网络存在很多安全漏洞,导致多起船舶在海洋航行时遭受网络攻击。近几年,国内外已有大量有关海上通信网络安全的研究文献,但缺乏海洋船舶通信网络安全研究综述文献发表。为此,针对海洋船舶通信网络结构、存在的网络安全风险及其应对安全措施等研究文献进行系统的梳理和综合讨论。在此基础上,对海上船舶通信网络安全威胁提出应对的策略和建议。

船舶有航速时三维时域格林函数计算方法研究

船舶工业CAE软件势流求解器的开发对势流计算方法的可靠性提出要求,本文针对船舶有航速时深水三维时域格林函数计算方法开展研究。首先引入三维时域自由面格林函数,其瞬时项的求解采用Hess&Smith方法,自由面记忆项的求解采用美国密歇根大学Beck团队的方法。其次,分区域推导出三维时域自由面格林函数记忆项及其导数的编程所用的数学展开表达式。然后,采用间接法模型求解分布源强和速度势,并采用压力直接积分法求出时域辐射力。最后,针对Wigley I船型开展了辐射力计算,并与公开的试验及计算结果进行对比,验证本文方法的可靠性。

中外船舶快速性课程教学模式对比及探索

船舶快速性课程是船舶与海洋工程专业的专业核心必修课程之一,该文以船舶快速性课程为研究对象,分别从中外教学模式、教学内容、课程安排以及考核方式四个方面,对比国内外教学体系的差异,进一步剖析国内外教学模式的优缺点,在国内传统教学模式的基础上,搭建更完善、科学和全面的教学模式,为提高我国高校教学质量和人才培养质量提供借鉴和参考。

协同创新向未来——访中国船舶集团青岛北海造船有限公司副总经理谷克超

在青岛海西湾这片充满活力的土地上,青岛北海造船有限公司,以其深厚的历史底蕴和雄厚的工业实力,成为中国船舶工业的一颗璀璨明珠。自19世纪末创立以来,北海造船从最初的小型修船所,逐步发展成为一个占地面积达420万平方米、拥有6.2公里码头线和多座现代化船坞的大型船舶海工造修企业。公司业务广泛,尤其在大型船舶建造领域表现卓越,积极实施“散货船+”战略,推动产品多样化,增强市场竞争力。

基于改进人工蜂群算法的船舶管路路径寻优算法分析

[目的]人工蜂群(ABC)算法具有控制参数少、局部寻优能力强、收敛速度快的特点,但在解决路径寻优问题方面,存在容易陷入局部最优的缺陷。为解决船舶管路系统中的管路路径规划问题,提出一种改进的人工蜂群(IABC)算法。[方法]在传统人工蜂群算法的基础上,在跟随蜂的更新机制中引入遗传算子中的交叉操作,并对交叉算子的交叉概率采用自适应的策略;通过对种群进行的交叉操作寻找全局范围内的新解,并改进侦察蜂寻找新路径的方式,由原来的对路径经过的点进行更新改为对路径中的“路段”进行更新;随后,提出一种适应于解决分支管路路径寻优的改进人工蜂群协同进化算法。[结果]实例验证表明,改进后的人工蜂群算法相比标准人工蜂群算法其路径布置效果能够提升32.3%~37.4%,收敛速度能够提升17.7%~29.9%。[结论]无论是解决单管路还是分支管路,改进后的人工蜂群算法相比传统的人工蜂群算法求解质量更高、收敛速度更快、稳定性更好。

碎冰模型形状对船舶碎冰阻力数值预报的影响

在数值模拟中,碎冰模型形状对于船舶碎冰阻力预报结果的准确性具有显著影响。本文以某极地环保多用途运输船为案例对象,研究7种数值碎冰模型形状对船舶碎冰阻力预报的影响,建立片状正方形、圆形、正五边形、正六边形、椭圆形、梯形和不规则多边形数碎冰模型,采用CFD-DEM的方法对船舶碎冰阻力进行预报,并将结果与冰水池模型试验相对比。研究表明,7种形状碎冰模型均能很好模拟出模型试验现象,数值计算得到的碎冰阻力值均比模型试验结果高,片状圆形碎冰模型数值计算值高2.04%,在7种形状中误差最小。因此,在以阻力预报为目的船舶碎冰航道航行CFD-DEM数值计算中,建议采用片体形状为圆形的数值碎冰模型。

船舶智能航行关键技术应用与展望

当前数字化、智能化的技术进步引领着智能船舶领域新技术蓬勃发展,成为全球航运业的趋势性发展方向,前景非常广阔。智能船舶借助先进技术和自动化系统,旨在提升操作效率和航行安全性,从而减少人为错误,其应用领域涵盖商业航运、港口管理、海洋科研和海上救援等,潜力不容忽视。针对智能船舶的智能航行领域,结合国内外理论研究与工程应用现状,研究智能航行涉及的核心技术态势感知技术、航行决策技术以及航行控制技术等,提出当前智能航行发展中面临的核心技术、理论转化以及法律法规等方面的问题,并为未来的智能航行相关研究提出一些建议。

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。

VR技术在船舶分段装配实训教学中的应用

VR技术与传统教学的融合是现阶段教育教学的一个发展趋势。基于当前VR技术在实训教学中的现状,探讨VR技术在船舶分段装配仿真实训教学中的作用和意义,并具体分析了VR技术在船舶分段装配实训教学中的应用。通过调查分析证明了VR技术在船舶分段装配仿真实训教学中的应用效果,最后提出推进VR技术在船舶分段装配仿真实训教学中的具体操作建议。

基于船舶-流场耦合作用的内河航段船舶航行虚拟辅助驾引

[目的]为进一步提高船舶航行的安全性,对船舶辅助驾驶决策相关内容开展研究。[方法]针对选取的两段内河典型航段,基于实时数字航道流场信息,考虑航行规则约束,模拟船舶-流场耦合作用下的复杂流场航段虚拟辅助驾引。模拟南京和东流航段的虚拟辅助驾引,给出相应的安全驾驶方案,在航行过程中对船舶速度、位置和航向等信息进行实时追踪。[结果]仿真结果表明,基于Fluent二次开发的船舶-流场耦合作用的算法可有效解决船舶多自由度运动耦合和船舶-流场多物理场耦合的解耦问题;遇见弯道或分汊时,操小舵角长距离航行可以在避免降速和较大横移的同时实现船舶的安全航行。[结论]该算法可以有效对接数字航道流场信息,开展复杂流场环境下内河航段船舶航行的过程模拟,结果可为内河航段船舶智能航行决策提供数据支撑。

船舶板架结构变形场测量技术研究

船舶结构强度试验过程中,传统的离散点变形测量技术难以获得结构的全场变形数据,因而无法有效揭示结构的渐进破坏过程。本文基于数字图像相关和三维激光扫描原理,提出适用于船舶板架结构变形测量的位移形函数与子区相关性准则,发展定量可控的数字散斑场制作方法,形成船舶板架结构几何形貌测量方法,建立船舶板架结构变形场测量技术;在此基础上,开展船舶板架结构模型变形场演化过程测量试验,获得模型在纵向压缩载荷所用下的结构变形场,尤其是模型结构临界状态前后的失效演化行为,揭示船舶板架结构变形场的时空演化规律,可为实船结构的失效模式识别提供基础测量技术手段。

内河水运基础设施及船舶技术发展现状与展望

我国交通运输事业已步入全面建设交通强国的新发展阶段,内河水运在综合交通运输体系中的比较优势尚未得到充分发挥,而“双循环”新发展格局及“双碳”战略的实施将要求内河水运及其核心要素的船舶技术必须实现创新发展。该文通过梳理提炼国内外内河水运以及船舶发展的现状与相关政策演变,分析创新技术研究进展与典型案例,对内河水运基础设施及船舶技术发展趋势进行展望:未来内河水运基础设施与数字、信息和网络技术深度融合,岸基控制中心作为关键性设施和船舶能源供给设施网联化;船舶则向着船型标准化、谱系化、智能化、少人化、能源绿色化及多元化、电力推进主流化等方向演进;船舶编队航行成为创新运输模式。文中所探索的内河水运基础设施及船舶技术的变革方向,可为建设新一代内河水运体系和研发先进船型提供参考。