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船舶工程

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《船舶工程》Ship Engineering系中国造船工程学会会刊，国家技术类核心期刊。在推动造船工业技术进步、促进船舶科研事业的发展、沟通会员单位之间的联系、报道学会动态和提供产品经济信息等方面发挥了重要的导向作用，已成为船舶及海洋工程领域中发行量大、覆盖面广的工程技术类刊物。船舶行业主流媒体。 《船舶工程》刊载内容：船舶设计、结构及性能研究；船舶动力装置和辅助机械；船舶电气设备、观通设备及自动控制技术；数字化造船；船舶建造及修理工艺；造船管理；海洋工程；风能技术和船舶行业信息等。 发行对象：《船舶工程》发行对象覆盖国内外修造船企业、船东、船舶配套设备厂、科研设计单位及高等院校的各级领导、管理决策人员和专业技术人员及中国造船工程学会会员等，并精准锁定发行到企业董事长、经理、采购决策部门主管、设计部门主管、高级工程师等领导层，使信息资源成效最大化。
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  • 发文量：9312
  • 被引量：16255
  • H指数：27
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  • CNKI综合因子：
  • 维普期刊影响因子： 0.52
  • 万方期刊影响因子：
  • 创刊时间：
  • 国内刊号/CN：31-1281/U
    国际刊号/ISSN：1000-6982
  • 发行周期：月刊
    邮发代号：4-251
  • 主管单位：中国造船工程学会
    主办单位：中国船舶重工集团有限公司
船舶工程-联系信息
  • 主编：闻雪友
  • 电话：021-64416390;54591998-803
  • 邮箱：cbgc@cssmc.cn
  • 地址：上海市中山南二路851号
  • 邮编：200032
船舶工程-获奖情况
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船舶工程 >2024年第s1期
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共4384条结果
  • 摘要：为有效解决无人潜航器密闭环境下大规模锂电池上艇存在的安全性问题,将“磷酸铁锂正极-固态电解质-铌钛氧负极”本质安全性锂电池技术引入无人潜航器锂电池设计中。对无人潜航器锂电池的功能定位进行分析,提出“磷酸铁锂正极-固态电解质-铌钛氧负极”本质安全性锂电池。在联调试验中和船舶上实际应用该锂电池,结果表明:“磷酸铁锂正极+固态电解质+钛铌氧负极”锂电池的电压平台、能量密度、功率密度等功性能指标满足上艇需求,循环寿命可提高至数千次,热失控、短路、跌落、低气压、非正常充电和海水浸泡等试验测试过程中均未发生热失控,且具有良好的环境适应性、适装性和匹配性,能提升无人潜航器的安全性。
  • 摘要：为全面有效地执行国际海事组织发布的《使用气体或其他低闪点燃料船舶国际安全规则》(IGF规则),采用两参数Weibull分布表示应力范围的长期分布,基于IGF规则中液化天然气(LNG)等液化气体对B型燃料舱疲劳设计条件的相关要求,结合国际船级社协会和中国船级社相关规范及指南对疲劳评估规范的要求,推导出累积损伤计算的简化公式。算例表明,简化的计算方法能方便、有效地计算不同设计使用寿命(对应于总的波浪遭遇次数)和对应概率水平载荷下的液化气体B型燃料舱累积损伤度。在IGF规则要求框架下,所提算法可直接满足IGF规则要求的累积损伤计算要求。
  • 摘要：船舶部材是船舶制造的重要组成部分,其智能化改造势在必行。目前,国内的船用小型构件还停留在人工打磨的阶段,而船舶建造过程中所用小型钢材通常在料仓中是无序摆放的。针对不同种类工件的无序摆放情况,通过对目标工件进行外轮廓点云处理、图纸模板匹配、粗配准、精配准来获取桁架机器人抓取目标工件位姿信息和打磨轨迹所需信息。进行了多次抓取打磨流程试验,试验结果表明打磨后工件满足中国造船质量标准,相较于传统人工打磨方式效率有所提高。
  • 摘要：为了研究电力推进调查船螺旋桨轴腐蚀断裂的原因,通过低倍试验、化学成分分析、硬度测试、样件力学性能试验等方式验证了取样产品的制造质量,通过腐蚀案例样件的形貌分析发现样件腐蚀具有典型的局部腐蚀特点,并发现样件腐蚀断面存在垢质,通过进一步X射线衍射分析获得垢质主要组成成分,并通过能谱分析检测到垢质中含有腐蚀性元素,检测后将螺旋桨轴腐蚀原因归因为垢下腐蚀。通过不锈钢腐蚀过程分析,讨论加速不锈钢局部腐蚀的多种因素,并对电力推进船舶常见的轴电流加速腐蚀的现象进行讨论,认为杂散电流是电力推进船舶各类腐蚀的重要风险,但存在难以捕捉和测量的困难,需要开展进一步研究。
  • 摘要：针对遭遇恶劣海况时,艏部颤振现象明显、高频且持续的砰击加速度容易引起人员恐慌、影响设备使用和系留等问题,采用非线性时域水弹性方法预报船体运动和剖面垂向加速度,与自航模试验对比验证,通过提取艏部砰击合力和艏剖面垂向加速度响应,研究颤振加速度与艏部砰击力的关联,并改变波长、波高、航速和吃水进行参数敏感度分析。砰击加速度主要由艏部大面积底板砰击引起,随波高增大,颤振响应非线性程度显著加剧。除采取有利航线外,高海况中舰船可考虑主动失速,或预先增大压载来降低船体颤振响应。
  • 摘要：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。
  • 摘要：为保证某混合能源无人船中储能设备并入交流母线的稳定性和安全性,采用虚拟同步发电机(VSG)技术对储能设备进行控制。通过对无人船电力系统发生对称低电压故障后的虚拟同步发电机进行暂态分析,考虑到虚拟同步发电机与传统同步发电机在功角特性、耐流能力等方面的不同,对虚拟同步发电机提出新的暂态分析方法,并改进传统短路电流的计算方法,提出考虑内电势变化的改进短路电流迭代计算方法,以提高短路电流计算的精确性。相比于不考虑内电势变化,该计算方法计算得到的短路电流实现了理论值与仿真值的吻合,误差率小于0.5%,可为后续无人船保护整定提供精确的参考依据。
  • 摘要：对循环水槽收缩段的结构参数进行选型评估,提升循环水槽工作段的流场品质。采用无量纲法,对收缩比分别为7、8、9和10的收缩段入口横截面面积进行圆整处理,获得收缩段实际收缩比分别为7.360、8.160、9.000和9.878;采用ANSYS Fluent软件,基于标准的k-ε湍流数值模型对维氏曲线、双三次曲线和五次方曲线等3种典型收缩曲线的三维流场进行计算分析,给出沿流向的中纵剖面内的速度流线图和压力云图、轴向压力和压力梯度变化规律,以及出口截面速度分布云图;引入速度标准偏差值和轴向静压变化速率,综合分析循环水槽收缩段的收缩性能,选出最佳收缩曲线。数值模拟结果表明:轴向长度为475 mm、收缩比为7.360的收缩段,维氏收缩曲线最优。
  • 摘要：为了解决水下机器人(UUV)在受海流等复杂干扰力影响时的轨迹跟踪问题,设计了一种基于改进灰狼算法的模型预测控制(IGWO-MPC)和基于非线性干扰观测器的积分滑模控制(NDO-ISMC)级联的轨迹跟踪控制器。基于MPC方法设计了运动学控制器,提出利用在GWO算法中引入非线性收敛因子,基于个体经验和权重更新灰狼位置,以及反向学习策略所设计出的IGWO算法,来优化MPC的滚动优化求解过程,使机器人以期望的最优速度对给定位姿进行跟踪。基于IGWO-MPC运动学控制器得到的期望速度指令,设计了NDO-ISMC动力学控制器,该控制器利用NDO对干扰力进行估计,并对ISMC动力学输出控制律进行补偿以抑制扰动对跟踪精度的影响,同时输出扰动条件下机器人能够稳定跟踪上期望速度的控制推力。最后,利用MATLAB进行三维空间环境仿真,验证文章提出的将IGWO-MPC与NDO-ISMC算法级联的轨迹跟踪控制器能够使UUV在复杂水下环境下实现精确且稳定的轨迹跟踪。
  • 摘要：为了得到折流板除雾器的最优运行工况,并对除雾器进行优化改进,基于智能废气再循环(iCER)系统除雾需求,选择2种转折角度(120°和135°)的除雾器进行模拟计算,分析转折角度、液滴速度和液滴粒径等3种因素对除雾效率和压降的影响,结果表明:液滴粒径越大,除雾器的除雾效果越好;液滴速度越大,除雾器的除雾效果越好;转折角度为120°的除雾器相比转折角度为135°的除雾器除雾效果更好,但压降更大。研究除雾器的优缺点,设计一种带半圆板的新型除雾器,试验结果证明其具有高效率、低压降的特点,是一种符合iCER系统试验要求的除雾器。
  • 摘要：针对V型焊接坡口尺寸检测的自动化问题,搭建线激光测量系统,并提出一种基于点云处理的坡口尺寸检测方法。由线激光传感器获取坡口轮廓点云数据,分析V型坡口的截面轮廓特征,对坡口点云依次进行统计滤波、K-means聚类分割和MSAC直线检测;利用拟合直线求交点和逐列搜索方法获取坡口截面轮廓的4个特征点,实现尺寸测量,最后通过试验加以验证。结果表明:所提方法能够稳定地实现V型焊接坡口尺寸检测,2个模型测量结果中,坡口间隙中误差最大为0.11mm,坡口宽度中误差最大为0.17 mm,坡口角度中误差最大为0.42°。该方法可满足工业应用的高精度和自动化要求。
  • 摘要：为了研究矩形沟槽结构参数对水润滑轴承弹流润滑性能的影响,建立水润滑轴承流固耦合(FSI)分析模型,采用有限元法,通过比对轴承周向水膜压力、最大水膜压力、摩擦系数、承载力、偏位角和轴承最大径向变形等参数,阐述了矩形沟槽结构参数对轴承润滑性能的变化规律。结果表明,沟槽宽度或深度越大的轴承,其承载性能越差。通过合理调整沟槽的宽深比,可以有效地改善轴承的润滑状态。在相同流水槽总断面积下,沟槽宽深比过大或过小均不是轴承弹流润滑的最好状态,沟槽宽度对轴承承载性能的影响要高于沟槽深度对轴承的影响。
  • 摘要：为研究无人船的航向保持控制问题,设计节能稳定、鲁棒性强的船舶航向保持控制器。以“育鲲”轮船模为研究对象,根据其相关参数建立船舶Nomoto模型并进行线性自抗扰控制器设计。为了践行低碳航行理念,减少无人船实际航行过程中的能耗,引入双重非线性修饰环节,使用MATLAB的Simulink工具箱进行仿真研究。仿真结果证明:根据船舶Nomoto模型和相关参数建立的线性自抗扰控制环节参数整定简单,使用船舶线性及非线性模型进行仿真试验可验证其具有较好的稳定性和鲁棒性。基于现有研究,引入双重非线性修饰环节,使用非线性函数对控制器的输出信号进行非线性化处理,使系统在使用更低能量输入时可得到更好的控制效果,实现无人船航行过程中的节能目标。使用文章所提控制方法可很好地实现无人船航向保持控制,降低船舶航行过程的能耗,具有一定的工程实用意义。
  • 摘要：基于计算机流体力学(CFD)技术,借助流体计算软件STAR-CCM+对舱内双层液体的晃荡特性进行了研究。对双层液体微幅自由晃荡开展数值模拟,计算了自由液面和油水交界面运动固有频率,并与线性势流理论计算结果进行了对比。将数值模拟结果与试验结果进行对比,分析了单、双层液体在不同激励条件下的晃荡特性。结果表明:分层液体每个晃荡模态都存在两个固有频率,且上层液体的固有频率更高,而单层液体仅有一个固有频率且随着黏度增大而降低;相较于单层液体,双层液体的自由表面晃荡更小,且存在一定的相位滞后,从而降低了压力冲击幅值;双层液体油水交界面相对自由表面运动更缓慢,上层液体对下层液体的运动有抑制作用。
  • 摘要：针对国内某典型船厂存在的智能化程度低、作业方案可控性差和库存成本高等问题,以减少船体分段的库存时间、满足分段的开工时间限制和保证胎位负荷均衡为目标建立数学模型,并引入遗传算法解决此类NP-Hard问题。在算法运行过程中采用混沌映射、精英保留策略和自适应交叉变异算子增强算法的全局寻优性和收敛性。对某船厂的实际生产数据进行计算和对比分析,结果表明,采用改进算法所得结果比船厂排产计划库存时间更少,资源利用率更高,该算法有效。
  • 摘要：为了研究船用多功能翼在零航速下水动力特性和展弦比效应,采用计算流体力学(CFD)软件和动网格技术对其进行三维水动力仿真。船用多功能翼根据荷兰Rotor Swing公司推出的可伸缩尾翼稳定器产品WING Stabilizer建立的几何模型,分析其在不同展弦比、攻角和摆动周期下的升/阻力特性。仿真结果表明,对于翼面积为0.5 m^(2)的船用多功能翼,在3~5内选择其展弦比,能在提高升力的同时,产生较小的阻力。因此可以认为多功能翼与常规减摇鳍对不同,过大的展弦比会降低鳍的升阻比。
  • 摘要：基于某常规增压柴油机,研究了掺烧代用燃料生物柴油对柴油机性能的影响。但是,相比柴油,生物柴油黏性较大,含氧量高,对柴油机影响较大。因此对掺烧水/生物柴油做进一步研究,通过提高喷油压力进行优化。在柴油机75%中高负荷下,选择以下工况进行研究:生物柴油掺混比为40%,掺水率为2%~8%,喷油压力为31 MPa~61 MPa。结果表明:随着掺水率增加,缸内爆压下降幅度较小,NO排放降幅较大,能有效缓解生物柴油富氧性带来的NO废气增加问题;随着喷油压力升高,燃油雾化效果变好,最高爆发压力也有所提高,CO与碳烟排放得到优化,这改善了掺烧生物柴油带来的燃油雾化效果变差的不利影响。最终选择生物柴油掺混比为40%,掺水率为8%,组合喷油压力为41 MPa为最佳组合,该组合下的NO排放及缸内爆压与原机相当,CO和碳烟的排放优于原机。仿真结果可为生物柴油的实际应用提供解决措施。
  • 摘要：以一艘13.7万立方米的浮式储存和再气化装置(FSRU)多点系泊设备基座为例,基于英国劳氏船级社(LR)规范,以系泊分析中各缆绳疲劳载荷作为输入,采用SESAM GENIE软件进行有限元计算得到10 kN疲劳载荷作用下的热点应力范围,通过线性换算得到其他载荷作用下的热点应力范围。基于S-N曲线疲劳损伤公式,并考虑作业海域各海况发生概率,利用Miner线性疲劳累积方法得到使用年限内各热点的疲劳累积损伤值。结果表明,各系泊设备基座疲劳寿命满足要求,疲劳累积损伤较大值位于连接首尾横缆的系泊设备基座。该方法对于浮式海洋结构的多点系泊设备基座疲劳寿命计算具有参考意义。
  • 摘要：大型液氢舱罐在不同海况下会呈现出复杂的动力学响应及热力学响应,并在很大程度上影响舱罐的安全,因此,建立一个数值模型来研究晃动条件下船用大型低温舱罐中液氢的动力学特性及热动力学特性。应用流体体积(VOF)方法捕获晃动过程中自由表面的波动,使用Lee相变模型来描述晃动过程中的蒸发冷凝现象并与已有试验进行对比验证。研究不同充注水平和晃动条件下液氢的自由表面形状和面积变化,舱壁压力变化,舱罐内气液温度变化以及相变引发的降压现象。结果表明:固有频率附近的晃动伴随着射流和破碎液面的产生,会对舱壁产生抨击压力;液面破碎程度越剧烈,液位越高,舱内压力下降速率越快;舱罐内气液温度演化经历了热分层、晃动混合和总体温升等3个阶段。研究结果对进一步理解非等温低温舱罐中流体的晃动动力学及热力学特性具有重要意义。
  • 摘要：针对一种新型的浮式梳式防波堤的消浪性能进行模型试验研究,试验模型采用固定结构形式,分析相对宽度、相对波高、水流速度和不规则波等因素对透射系数、反射系数和耗散系数的影响。研究结果表明:浮式梳式防波堤的消浪性能较为稳定,在波长较大的情况下,该型防波堤的消浪性能优于相同尺寸的方箱式防波堤;当相对宽度为0.20~0.27时,透射系数能达到最小值;在波与流共同作用下,同向水流会削弱波浪的消浪性能;在相同波浪参数下,不规则波的透射系数要略高于规则波的透射系数。
  • 摘要：为了实现船舶双焊接机器人的高精度协同控制,提出了一种基于误差补偿的协同免疫网络控制算法。在双焊接机器人运动学分析基础上,将协同控制转化为二次型优化问题;将目标函数和关节角分别定义为抗原和抗体,借鉴免疫信息处理机制构建了包括输入层、跟踪隐层、补偿隐层和输出层的协同免疫网络;将由网络跟踪隐层评价所得递归误差经补偿隐层激活产生补偿项,再通过网络递归和疫苗接种实现船舶双焊接机器人的协同免疫网络控制器设计。4种不同轨迹的双机器人协同跟踪数值仿真表明,相比于MGNN和PDNN算法,协同免疫网络控制算法的平均跟踪误差降低19.05%,平均协同误差降低17.95%,平均关节偏移降低27.73%,验证了该算法的高精度、高协同性和高重复性控制性能。
  • 摘要：为了准确建立海冰的本构关系,针对传统的物理试验和数值模拟试验2种海冰本构关系研究方法均存在的弊端和效率较低的问题,寻找一种能高效、准确预测海冰本构关系的方法。基于长短期记忆(LSTM)神经网络对海冰本构关系进行预测,通过离散元法(DEM)黏结单元模型对海冰三轴压缩试验进行数值模拟,获取不同组围压和加载速率下试样的应力-应变曲线作为数据源,搭建多层LSTM网络,采用其中5组围压、3组应变率下的应力-应变曲线作为训练数据对神经网络进行训练,预测剩余1组围压、1组应变率下海冰的应力-应变关系,并采用均方误差作为评价指标对预测结果进行评估。研究结果表明:采用LSTM神经网络数据驱动模型能较好地对海冰材料的本构关系进行预测,该方法可供极区海洋结构物的设计和海冰力学行为研究参考。
  • 摘要：针对具有不确定性和故障的三自由度并联稳定平台,提出一种基于障碍李雅普诺夫函数的反步容错控制方法。将模型不确定性、外部扰动和故障因素视为不确定性集合,通过固定时间扰动观测器对其进行实时估计,实现对控制器的补偿。通过引入障碍李雅普诺夫函数对系统状态进行约束,再结合反步法设计一种带有状态约束的容错控制器。通过稳定性理论证明该系统所有的闭环信号能够达到一致最终有界,仿真试验结果表明,该控制器能使平台在故障情况下保持稳定位姿,且能对不确定性集合进行快速、精确的估计以提升系统的稳定性。
  • 摘要：随着风电项目的大规模开发利用及风电结构的复杂化,研究高效准确、高鲁棒性的状态监测及故障诊断方法,已成为海上风电行业运维管理的关键之一。文章以海上风机传动链关键部件为主要研究对象,从信号预处理、信号时频表达以及信号特征提取方向,介绍并分析现有技术现状。全面归纳总结基于振动监测系统数据的状态监测与故障诊断技术的重要技术瓶颈,探讨其优化改进的途径和方向,为进一步推广非线性非平稳信号处理和故障诊断技术在实际工程中的应用发展提供参考。
  • 摘要：为提高空化射流技术在船舶清洗领域的应用范围,设计了一种适用于船体底部海洋附着物清洗的异形中心体空化喷嘴。通过FLUENT流场数值模拟方法,研究了中心体末端形状、中心体末端延伸长度、中心体末端直径、扩散段角度和扩散段长度等参数对空化效果的影响,得到相应参数下喷嘴流场的气相分布云图、中心轴线上的速度和压力分布曲线以及靶面压力曲线等结果。研究表明:空化现象主要产生于中心体末端和扩散段壁面;中心体直柱形末端相较于锥形末端有更好的空化效果;合适的直柱形中心体末端延伸距离会使气相分布范围更广;扩散段角度在60°~70°时空化效果较好,适当增加扩散段长度有利于扩大气相分布范围。
  • 摘要：为优化丁醇-柴油双燃料发动机的性能,以4190ZLC-2型船用中速柴油机为原型,利用AVL-FIRE仿真软件建立双燃料发动机高压循环模型,并通过原机验证模型的准确性。在确定丁醇掺混比例为20%后,运用一次回归正交试验设计方法对燃油系统5个参数进行优化,找出指示功率最大值和NOx排放量最小值的参数组合。结果表明:建立的指示功率、NOx排放量预测模型的准确度较高,可用于参数优化匹配研究;指示功率最大参数组合为废气再循环率0%、进气压力0.233MPa、进气温度325.15 K、喷油提前角22.6°CA、喷油孔直径0.26 mm;NO排放量最低参数组合为废气再循环率12.5%、进气压力0.173 MPa、进气温度355.15 K、喷油提前角16.6°CA、喷油孔直径0.32 mm;相较于原机,优化后的指示功率和NOx排放量分别提升7.4%和降低98.3%。
  • 摘要：目前,船体海生物清洗多采用人工清洗,随着国内船舶维护保养需求的增加以及机械自动化技术的发展,利用清洗机器人替代人工作业成为必然趋势。清洗技术、表面吸附方式、爬壁行走及驱动装置、感知技术和路径规划是船体海生物清洗机器人的关键技术,其性能决定机器人清洗的效率及质量。文章概述了船体海生物清洗机器人的发展历程及其关键技术的研究进展。针对船体海生物清洗机器人表面适应性与清洗完成度低、灵活性差、环境污染和成本高等问题,指出今后船体海生物清洗机器人的发展策略。
  • 摘要：针对传统变步长爬山法在潮流能发电系统中对潮流流速突变和随机性波动的适应能力较差,易出现扰动方向判断错误和速度追踪过快的问题,在变步长爬山法的基础上提出一种改进变步长最大功率追踪(MPPT)算法。该方法能够准确判断多种最大功率跟踪的情况并采用两次采样点下的功率和转速的变化程度确定下一时刻步长的大小,自动根据获能系数大小进行分阶段调节,实现对潮流流速突变情况的应对,从而实现最大功率的跟踪。在MATLAB/Simulink环境下搭建基于PID控制与自抗扰控制的仿真系统进行仿真试验,结果表明,改进的变步长爬山法不仅能够实现最大功率的跟踪,而且对潮流流速的随机性波动和突变情况的适应能力更强,具有良好的稳态特性。
  • 摘要：基于渤海海域某导管架平台,采用响应谱法和时程分析法分别进行平台地震动力响应计算。通过对比不同地震动强度下的结构响应及变形,探讨2种分析方法对平台抗震性能的影响,评价二者在工程实际中的适用性。研究结果表明:在地震较小(弹性抗震阶段)时,2种方法均可很好地预测平台的动力响应;常规响应谱法由于计算效率高,可作为平台抗震分析的工程手段,但当地震逐渐增大(弹塑性抗震阶段),响应谱法的结果相对保守,而地震时程法在评估结构非线性性能以及充分利用材料塑性能力上有明显优势,因此可在工程中作为强震下导管架平台抗震性能评估的有效方法。
  • 摘要：在海上风电场中,风机位置及间距选择会影响风机的发电效率,而风机间电缆线路拓扑会影响风场的电网规划,两者间相互影响和制约。针对海上风电场主要设备间的相互关系进行研究,分析并量化风机尾流对发电效率的影响和电缆拓扑连接对总体成本的影响。从全生命周期的角度出发,以海上风电场度电成本最低为优化目标,建立海上风机选址及电缆线路拓扑度电成本协同优化模型,并对相关案例进行分析,结果表明:所提出的协同优化模型相对于常规独立优化模型具有更好的度电成本优化效果,对未来我国大规模开展海上风电场规划具有重要指导意义。

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