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高等教育領(lǐng)域數(shù)字化綜合服務(wù)平臺(tái)
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用于船舶和海洋裝備的長(zhǎng)效防腐防污新材料與制備技術(shù)
一、概述
（一）腐蝕
? 腐蝕是船舶和其它海洋服役裝備全壽命周期內(nèi)存在的共性問(wèn)題；
? 引起船舶和海洋裝備不可用天數(shù)增加，產(chǎn)生巨額維修費(fèi)用；
? 增加發(fā)生重大事故的概率。
（二）污損
?已探明的海洋生物20余萬(wàn)種，其中約有4000-5000種生物能造成污損；
?船舶、碼頭、浮標(biāo)、水管、石油平臺(tái)、養(yǎng)殖設(shè)施易受海洋生物附著污損；
?污損增加船底粗糙度、降低航速、增加燃料消耗（水線以下船殼污損5%，燃料將增耗10%；污損大于50%，燃料將增耗40%以上）；
?產(chǎn)生巨額的清污與防污費(fèi)用。
（三）國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀
1、表面腐蝕防護(hù)技術(shù)
?防腐涂料：常用防腐技術(shù)，期效一般為1-5年；
?熱噴涂：可用于艙內(nèi)防腐，但不適用于與海水接觸區(qū)域；
?激光熔覆：熔覆層與基體冶金結(jié)合、晶粒細(xì)小、孔隙率極低，其綜合性能顯著高于熱噴涂涂層。
2、海洋污損防護(hù)技術(shù)
?含氧化亞銅的自拋光涂料是當(dāng)今主導(dǎo)產(chǎn)品，我國(guó)遠(yuǎn)洋船舶防污涂料的市場(chǎng)一直被國(guó)外公司壟斷；
?常用防污涂料的期效一般為2-5年；
?國(guó)際公約要求，2008 年全面禁止生產(chǎn)和使用含三丁基錫 TBT 防污涂料，2009 年全部停止溶 劑法氯化橡膠生產(chǎn)線，2010 年全面禁止使用含 DDT船底防污涂料，把含氧化亞銅防污涂料列 入“高污染、高環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)”名單，氧化亞銅防污技術(shù)是過(guò)渡性措施。
3、高耐蝕合金現(xiàn)狀
?Ni-Cr-Mo系鎳基合金耐海水腐蝕性能優(yōu)異，但該類合金產(chǎn)品制造工藝復(fù)雜、 價(jià)格昂貴，主要依賴進(jìn)口；
?現(xiàn)有鎳基合金的成分是綜合考慮強(qiáng)度、耐蝕、加工及焊接性能而設(shè)計(jì)的，而激光熔覆層的核心功能為防腐，需要重新設(shè)計(jì)其成分。
4、高速激光熔覆技術(shù)
2017年10月，德國(guó)弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所研發(fā)了高速激光熔覆技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)為：
?激光束功率密度高，1000~5000W/mm2；
?熔覆速度高，10~350cm/s，使熱影響區(qū)、稀釋率、工件變形等參數(shù)得到更好的控制；
?吸收比高，粉末到達(dá)熔池之前吸收激光能量，適合在高反射率基體上制備熔覆層。
二、課題組開(kāi)發(fā)的相關(guān)技術(shù)
? 研發(fā)了系列專用于激光熔覆的高性能耐蝕粉末材料和制備高耐蝕熔覆層的高速激光熔覆系統(tǒng)，高性能熔覆層耐蝕壽命≥50年，該項(xiàng)技術(shù)的成熟度達(dá)到8級(jí)，具備批量生產(chǎn)條件；
? 研發(fā)了系列環(huán)保性好（不含氧化亞銅、敵草隆、二甲苯、石油腦等成分）、防污期效長(zhǎng)的新型防污材料和防污層制備工藝，防污層與基體冶金結(jié)合，防污期效可達(dá)10年以上（已經(jīng)進(jìn)行了3年的實(shí)海試驗(yàn)）。
三、應(yīng)用領(lǐng)域
（一）船舶與海洋裝備的腐蝕防護(hù)
根據(jù)模擬海水腐蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)果，熔覆層靜態(tài)海水條件下腐蝕速率為0.00004mm/a。
該項(xiàng)技術(shù)已在發(fā)電設(shè)備、船舶及海洋裝備中得到應(yīng)用，效果顯著。
（二）船舶與海洋裝備的污損防護(hù)
? 防污層與基體材料形成牢固的冶金結(jié)合，防污層在異物撞擊下不會(huì)脫落；
? 防污層厚度可根據(jù)防污壽命的需要調(diào)節(jié)，防污層防污期效可達(dá)10年以上；
? 防污層能滿足抑制藤壺水螅、水母、藻類、細(xì)菌粘膜等多種類型海生物生長(zhǎng)的要求；
? 主要用于船舶、海洋裝備的海洋生物污損防護(hù)（如鉆井平臺(tái)、海上設(shè)施）。
華北電力大學(xué)
2021-05-10
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一種用于船舶雙向曲率板的冷熱一體成型方法
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于船舶雙向曲率板的冷熱一體成型方法，包括：（a）構(gòu)建專用的冷熱一體成型體系；（b）為待成型板材的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與其加工數(shù)據(jù)之間建立對(duì)應(yīng)關(guān)系；（c）基于所建立的對(duì)應(yīng)關(guān)系，選擇確定適當(dāng)?shù)募庸?shù)據(jù)，并相應(yīng)驅(qū)使冷熱一體成型體系對(duì)板材執(zhí)行加載；（d）對(duì)板材的成型效果進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并比較和反饋已成型效果與加工目標(biāo)之間的差異，基于所述差異，再次執(zhí)行上述選擇確定、加載和監(jiān)測(cè)步驟，直至形成符合加工目標(biāo)的雙向曲率板。通過(guò)本發(fā)明，能夠在提高加工效率的同時(shí)，可減低加工對(duì)板材性能的不利影響，降低裝備成本，減小人員工作強(qiáng)度，同時(shí)顯著提高船舶雙向曲率板的成型精度。
華中科技大學(xué)
2021-04-14
面向海上風(fēng)電機(jī)組、海洋裝備及船舶的腐蝕防護(hù)新技術(shù)
本成果是基于新材料和高速激光熔覆的海上風(fēng)電機(jī)組、海洋裝備和船舶的長(zhǎng)效、環(huán)保防腐新技術(shù)。針對(duì)海上風(fēng)電機(jī)組、海洋裝備和船舶的海水腐蝕問(wèn)題，突破了現(xiàn)有防護(hù)期效短（防腐涂料期效一般為1—5年）、涂層易剝落以及涂料中所含有機(jī)化合物（VOC）污染環(huán)境的局限性，自主開(kāi)發(fā)了激光熔覆用高性能耐蝕合金粉末材料和制備高耐蝕熔覆層的高速激光熔覆系統(tǒng)，利用高速激光熔覆技術(shù)在海上風(fēng)電機(jī)組、海洋裝備和船舶的重要部件上制備超長(zhǎng)壽命（≥50年）的耐蝕熔覆層，從根本上解決重要部件全壽命周期內(nèi)腐蝕防護(hù)問(wèn)題。該項(xiàng)技術(shù)的成熟度達(dá)到8級(jí)，具備批量生產(chǎn)條件。已獲授權(quán)發(fā)明專利20余項(xiàng)、授權(quán)GF發(fā)明專利2項(xiàng)。
創(chuàng)新點(diǎn)
1、研發(fā)了系列專用于高速激光熔覆的鎳基高性能耐蝕合金粉末材料。
2、開(kāi)發(fā)了基于高速激光熔覆的耐蝕層制備技術(shù)與裝備,防腐層與基體冶金結(jié)合（結(jié)合強(qiáng)度≥200MPa）。
3、提供了一種長(zhǎng)效、環(huán)保的腐蝕防護(hù)新技術(shù)，材料不含VOC及其他有毒化合物，耐蝕壽命≥50年。
市場(chǎng)前景
腐蝕使全球每年損失的鋼鐵約6000萬(wàn)噸，隨著我國(guó)海洋經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，我國(guó)海洋工程95%的材料都是鋼鐵或鋼筋混凝土，海洋工程防腐已成為發(fā)展中急需解決的重要課題。我國(guó)已成為世界海洋涂料使用量第一的國(guó)家，2010年我國(guó)海洋涂料市場(chǎng)規(guī)模已超350億元，海洋涂料的需求量年均增速超過(guò)20%。目前防腐涂料作為海上風(fēng)電機(jī)組、海洋裝備及船舶應(yīng)用最廣泛的腐蝕防護(hù)途徑，但存在有效防腐期較短、所含有機(jī)化合物污染環(huán)境等問(wèn)題。因此，迫切需要開(kāi)發(fā)防腐效果更好、時(shí)效更長(zhǎng)、低毒環(huán)保的新方法。
應(yīng)用案例
自2017年以來(lái)，成果已應(yīng)用于船舶水線以下與海水接觸的鋼板、壓載泵大軸、尾舵及其它部件，已有的結(jié)果表明，熔覆層完全耐蝕，預(yù)計(jì)其耐蝕壽命大于50年。
獲獎(jiǎng)情況
耐蝕新材料與制備技術(shù)成果于2021年經(jīng)過(guò)由中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)組織、劉振東院士任主任委員的鑒定，鑒定結(jié)論為“該項(xiàng)目成果整體技術(shù)居國(guó)際領(lǐng)先水平”。高耐磨耐蝕新材料與熔覆層的制備關(guān)鍵技術(shù)入選“2016中國(guó)黑科技百?gòu)?qiáng)”。
華北電力大學(xué)
2023-08-03
用于對(duì)船舶推進(jìn)器模型執(zhí)行力學(xué)和軸系振動(dòng)測(cè)量的系統(tǒng)
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于對(duì)船舶推進(jìn)器模型執(zhí)行力學(xué)和軸系振動(dòng)測(cè)量的系統(tǒng)，包括連接壁、磁性盤式聯(lián)軸器和第一、第二傳動(dòng)軸，其中連接壁呈豎直設(shè)置的艙壁結(jié)構(gòu)，并安裝在螺旋槳與驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間；磁性盤式聯(lián)軸器由兩個(gè)相互對(duì)置且分別安裝在連接壁左右兩側(cè)的磁盤共同組成；兩個(gè)傳動(dòng)軸各自設(shè)置在連接軸的兩側(cè)，并用于將驅(qū)動(dòng)電機(jī)和螺旋槳與磁性盤式聯(lián)軸器分別相聯(lián)接；此外，在第二傳動(dòng)軸處于連接壁一側(cè)的軸端設(shè)置有力傳動(dòng)器，并在中間連接壁上安裝有加速度傳感器。通過(guò)本發(fā)明，能夠使得電機(jī)與螺旋槳及測(cè)量元件從連接上徹底隔離，杜絕電機(jī)振動(dòng)給測(cè)量過(guò)程帶來(lái)的不利影響，同時(shí)顯著提高測(cè)量的精度和可信度，并使得測(cè)量系統(tǒng)的水密環(huán)節(jié)變得容易。
華中科技大學(xué)
2021-04-14
一種船舶雙曲率外板空間定位標(biāo)記方法及其標(biāo)記裝置
本發(fā)明公開(kāi)了一種船舶雙曲率外板空間定位標(biāo)記方法及其標(biāo)記裝置，其方法包括以下步驟：1)在計(jì)算機(jī)上建立船舶的坐標(biāo)原點(diǎn)信息；2)將爬行智能車的理論爬行路徑以及船舶雙曲率外板上需要標(biāo)記的點(diǎn)的空間坐標(biāo)輸入給爬行智能車；3)爬行智能車吸附在船舶雙曲率外板上并在船舶雙曲率外板上爬行并做出修正；4)爬行智能車在船舶雙曲率外板上做出標(biāo)記。其裝置包括計(jì)算機(jī)、空間定位裝置、爬行智能車、安裝在爬行智能車上的吸附機(jī)構(gòu)、標(biāo)記機(jī)構(gòu)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了爬行智能車在復(fù)雜雙曲率外板上的吸附、爬行、標(biāo)記功能，依托空間定位技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控爬行智能車姿態(tài)，修正偏差，保證爬行智能車爬行路線不發(fā)生較大偏差。
華中科技大學(xué)
2021-04-14
2019年“雙百計(jì)劃”典型案例：大連理工大學(xué)-中國(guó)船舶重工集團(tuán)大連船舶工業(yè)有限公司大學(xué)生校外實(shí)踐教育基地建設(shè)
大連理工大學(xué)-中國(guó)船舶重工集團(tuán)大連船舶工業(yè)有限公司大學(xué)生校外實(shí)踐教育基地，獲批為遼寧省大學(xué)生實(shí)踐教育基地建設(shè)項(xiàng)目。
中國(guó)高等教育博覽會(huì)
2021-12-16
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大型船舶綜合電力系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化與智能運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用
2019年上海市科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)
在復(fù)雜多變海況與惡劣運(yùn)行環(huán)境中，大型綜合電力系統(tǒng)各類型擾動(dòng)和故障頻繁，嚴(yán)重影響了大功率變頻裝置與高精密儀器的可靠運(yùn)行，系統(tǒng)安全穩(wěn)定問(wèn)題遠(yuǎn)比陸地電網(wǎng)嚴(yán)峻，亟需突破解決。提高裝備性能和系統(tǒng)調(diào)控水平，是保障我國(guó)由造船大國(guó)向造船強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重大需求。圍繞綜合電力系統(tǒng)優(yōu)化與智能運(yùn)行技術(shù)難題，歷經(jīng)十余年的產(chǎn)學(xué)研攻關(guān)，取得了多項(xiàng)獨(dú)創(chuàng)性技術(shù)成果：
1、發(fā)明基于多電平功率模塊的大功率變頻系統(tǒng)及自適應(yīng)虛擬同步電機(jī)控制技術(shù)，研制國(guó)產(chǎn)5MW大功率多重優(yōu)化控制變頻裝置。
2、首創(chuàng)多頻帶混合電力濾波器及參數(shù)動(dòng)態(tài)優(yōu)化技術(shù)，開(kāi)發(fā)變壓器可控預(yù)充磁裝置，研制船舶電能質(zhì)量診斷與協(xié)同優(yōu)化控制系統(tǒng)。
3、提出大型船舶電站-電網(wǎng)自適應(yīng)廣域協(xié)調(diào)保護(hù)方法，研制協(xié)調(diào)保護(hù)裝置與模糊多目標(biāo)故障智能自愈系統(tǒng)。
4、發(fā)明船舶負(fù)載功率波動(dòng)模糊分頻與協(xié)同優(yōu)化分配技術(shù)，提出綜合電力系統(tǒng)分級(jí)協(xié)同穩(wěn)定控制機(jī)制與方法，開(kāi)發(fā)船舶能量動(dòng)態(tài)智能優(yōu)化管理系統(tǒng)。
項(xiàng)目獲16項(xiàng)專利，成果整體達(dá)國(guó)際領(lǐng)先水平，打破了國(guó)外技術(shù)壟斷與封鎖，解決了我國(guó)民用船舶電力系統(tǒng)關(guān)鍵裝備“卡脖子”的問(wèn)題，有效支撐了綜合電力系統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)運(yùn)行。成果已成功應(yīng)用于“海洋981”半潛式鉆井平臺(tái)、“雪龍2”等綜合科考船、大型箱船，其中“東方紅3”科考船電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)部分世界領(lǐng)先，獲CCTV、新浪網(wǎng)等多家權(quán)威媒體報(bào)道。項(xiàng)目核心裝備與系統(tǒng)打通了高技術(shù)船舶上下游產(chǎn)業(yè)鏈，推動(dòng)了上海船舶工業(yè)高端化轉(zhuǎn)型與發(fā)展，近三年新增產(chǎn)值10.39億、利潤(rùn)1.48億、利稅0.5億，衍生技術(shù)已拓展應(yīng)用至多個(gè)配電網(wǎng)示范工程。
圖 2 自主優(yōu)化控制大功率變頻裝置
圖 3 混合濾波器實(shí)物圖
圖 4 電能質(zhì)量主動(dòng)優(yōu)化控制系統(tǒng)
圖 5 智能保護(hù)與自愈系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及測(cè)試
上海交通大學(xué)
2021-05-11
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微氣泡發(fā)生器及基于擴(kuò)壓破碎技術(shù)的船舶微氣泡發(fā)生裝置
本發(fā)明公開(kāi)了一種微氣泡發(fā)生器，包括氣泡噴口、流體芯、外殼和端蓋；所述的外殼或端蓋上開(kāi)設(shè)有進(jìn)水口。流體芯呈中空梭形結(jié)構(gòu)，且在橫截面直徑最大處環(huán)繞開(kāi)設(shè)有排氣孔；流體芯放置于氣泡發(fā)生器外殼內(nèi)；外殼一端由端蓋密封，另一端為與外界相連的氣泡噴口。基于擴(kuò)壓破碎技術(shù)的萬(wàn)噸級(jí)船舶微氣泡發(fā)生裝置，包括進(jìn)水管、過(guò)濾裝置、水泵、連接軟管、微氣泡發(fā)生器、進(jìn)氣管和鼓風(fēng)機(jī)；進(jìn)水管與水泵相連，且進(jìn)水管上設(shè)有過(guò)濾裝置；水泵通過(guò)連接軟管與微氣泡發(fā)生器的進(jìn)水口相連；微氣泡發(fā)生器的進(jìn)氣口通過(guò)進(jìn)氣管與鼓風(fēng)機(jī)相連。本發(fā)明克服了現(xiàn)有氣幕減阻技術(shù)中存在的難以同時(shí)滿足氣泡直徑小和氣量大以及制造成本高、制造困難的問(wèn)題。
浙江大學(xué)
2021-04-11
大型船舶綜合電力系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化與智能運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用
項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:2019年上海市科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)在復(fù)雜多變海況與惡劣運(yùn)行環(huán)境中，大型綜合電力系統(tǒng)各類型擾動(dòng)和故障頻繁，嚴(yán)重影響了大功率變頻裝置與高精密儀器的可靠運(yùn)行，系統(tǒng)安全穩(wěn)定問(wèn)題遠(yuǎn)比陸地電網(wǎng)嚴(yán)峻，亟需突破解決。提高裝備性能和系統(tǒng)調(diào)控水平，是保障我國(guó)由造船大國(guó)向造船強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重大需求。圍繞綜合電力系統(tǒng)優(yōu)化與智能運(yùn)行技術(shù)難題，歷經(jīng)十余年的產(chǎn)學(xué)研攻關(guān)，取得了多項(xiàng)獨(dú)創(chuàng)性技術(shù)成果：1、發(fā)明基于多電平功率模塊的大功率變頻系統(tǒng)及自適應(yīng)虛擬同步電機(jī)控制技術(shù)，研制國(guó)產(chǎn)5MW大功率多重優(yōu)化控制變頻裝置。2、首創(chuàng)多頻帶混合電力濾波器及參數(shù)動(dòng)態(tài)優(yōu)化技術(shù)，開(kāi)發(fā)變壓器可控預(yù)充磁裝置，研制船舶電能質(zhì)量診斷與協(xié)同優(yōu)化控制系統(tǒng)。3、提出大型船舶電站-電網(wǎng)自適應(yīng)廣域協(xié)調(diào)保護(hù)方法，研制協(xié)調(diào)保護(hù)裝置與模糊多目標(biāo)故障智能自愈系統(tǒng)。4、發(fā)明船舶負(fù)載功率波動(dòng)模糊分頻與協(xié)同優(yōu)化分配技術(shù)，提出綜合電力系統(tǒng)分級(jí)協(xié)同穩(wěn)定控制機(jī)制與方法，開(kāi)發(fā)船舶能量動(dòng)態(tài)智能優(yōu)化管理系統(tǒng)。項(xiàng)目獲16項(xiàng)專利，成果整體達(dá)國(guó)際領(lǐng)先水平，打破了國(guó)外技術(shù)壟斷與封鎖，解決了我國(guó)民用船舶電力系統(tǒng)關(guān)鍵裝備“卡脖子”的問(wèn)題，有效支撐了綜合電力系統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)運(yùn)行。成果已成功應(yīng)用于“海洋981”半潛式鉆井平臺(tái)、“雪龍2”等綜合科考船、大型箱船，其中“東方紅3”科考船電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)部分世界領(lǐng)先，獲CCTV、新浪網(wǎng)等多家權(quán)威媒體報(bào)道。項(xiàng)目核心裝備與系統(tǒng)打通了高技術(shù)船舶上下游產(chǎn)業(yè)鏈，推動(dòng)了上海船舶工業(yè)高端化轉(zhuǎn)型與發(fā)展，近三年新增產(chǎn)值10.39億、利潤(rùn)1.48億、利稅0.5億，衍生技術(shù)已拓展應(yīng)用至多個(gè)配電網(wǎng)示范工程。圖 2 自主優(yōu)化控制大功率變頻裝置圖 3 混合濾波器實(shí)物圖 圖 4 電能質(zhì)量主動(dòng)優(yōu)化控制系統(tǒng)圖 5 智能保護(hù)與自愈系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及測(cè)試知識(shí)產(chǎn)權(quán)類型:發(fā)明專利 、 軟件著作權(quán)技術(shù)先進(jìn)程度:達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平成果獲得方式:與企業(yè)合作獲得政府支持情況:國(guó)家級(jí)計(jì)劃/專項(xiàng)類別:科技部重大專項(xiàng)、上海市重大項(xiàng)目等
上海交通大學(xué)
2021-04-10
一種星載遙感光學(xué)圖像的船舶目標(biāo)檢測(cè)識(shí)別方法和系統(tǒng)
本發(fā)明公開(kāi)了一種星載遙感光學(xué)圖像的船舶目標(biāo)檢測(cè)識(shí)別方法，本發(fā)明方法包括預(yù)處理步驟、無(wú)效信息剔除步驟、連通區(qū)域標(biāo)記步驟、特征提取步驟和分類器設(shè)計(jì)步驟；采取由粗到精的策略，首先將衛(wèi)星圖像進(jìn)行降采樣和高斯濾波處理，之后從處理后圖像中剔除陸地和孤立噪點(diǎn)，快速提取出候選區(qū)域，對(duì)候選區(qū)域進(jìn)行標(biāo)記，圖像旋轉(zhuǎn)后提取特征信息，之后將特征信息放入預(yù)先訓(xùn)練好的分類器中進(jìn)一步確認(rèn)分析，去除虛警，找出真實(shí)的船舶目標(biāo)。同時(shí)本發(fā)明還實(shí)現(xiàn)了一種星載遙感光學(xué)圖像的船舶目標(biāo)檢測(cè)識(shí)別系統(tǒng)。
華中科技大學(xué)
2021-04-10