舰船动力系统数字孪生技术体系研究

[目的]为了实现数字孪生技术在舰船动力系统中的应用,针对舰船动力系统集成度高、全寿期研制特点,梳理在动力系统研制中应用数字孪生技术的技术路线。[方法]利用数字孪生技术的虚实融合与实时交互、迭代运行与优化、全要素与全流程数据驱动等优势,开展符合动力系统研制特点的数字孪生技术体系研究。[结果]经研究,构建了舰船动力系统中应用数字孪生的技术体系,包括规范、平台构建、关键技术、数字孪生体建设、集成验证与示范应用。[结论]研究成果可为舰船动力系统数字孪生技术示范应用及实践提供参考。     

基于区间层次分析法的舰船动力系统方案评估研究

针对舰船动力系统方案评估的不确定性,提出一种新的舰船动力系统方案评估方法。首先建立舰船动力系统方案评估指标,然后利用区间层次分析法确定舰船动力系统方案评估指标权重。在此基础上,结合区间数理论建立基于区间数可能度的舰船动力系统方案评估模型。最后结合实例对舰船动力系统方案进行评估,验证该方法的可行性和有效性。     

基于区间层次分析法的舰船动力系统方案评估研究

针对舰船动力系统方案评估的不确定性,提出一种新的舰船动力系统方案评估方法。首先建立舰船动力系统方案评估指标,然后利用区间层次分析法确定舰船动力系统方案评估指标权重。在此基础上,结合区间数理论建立基于区间数可能度的舰船动力系统方案评估模型。最后结合实例对舰船动力系统方案进行评估,验证该方法的可行性和有效性。     

舰船动力系统动态建模仿真与分析

随着现代舰船电气化水平的不断提高,电力正越来越成为舰船的主要动力,基于电力技术的舰船动力系统正成为社会的研究热点。为更好分析舰船动力系统,合理和配置好舰船动力系统能源的产生、配置和使用,基于PSCAD/EMTDC软件对舰船动力系统进行动态建模和仿真分析。本文首先对舰船动力系统的主要组件进行动态模型的仿真分析,然后对整个系统在工况下进行仿真分析。仿真结果表明,系统各组件工作稳定,满足组件特性;舰船动力系统在工况下运行平稳,逐次添加负载后系统均能迅速进入稳定状态。     

舰船动力系统虚拟训练技术研究

针对舰船动力系统训练的现状,对虚拟训练技术在舰船动力系统训练中的应用展开了深入研究.在分析舰船动力系统特点及其虚拟训练功能需求的基础上,重点研究了舰船动力系统虚拟训练功能实现的技术途径和关键技术,并以某动力装置虚拟训练功能的开发为实例对本文的研究内容进行了验证.通过本文的研究,不仅能促进舰船动力系统训练水平的提高,同时也能为舰船动力系统训练手段的现代化提供一定的参考.     

基于超导技术的舰船动力系统

超导体在超导状态下可以产生大电流和强磁场，该特性应用于舰船动力系统能够明显改进动力系统的推进效能。介绍了舰船超导推进技术的原理，并且与传统舰船动力系统进行对比，最后指出了基于超导技术的舰船动力系统的优越性。     

舰船动力系统配置方案可行性分析方法

针对舰船动力系统方案论证中的实际问题,提出了基于最大航速下需求功率的舰船动力系统方案可行性分析方法。该方法以舰船综合模型为依据,以最大航速这一基本的作战需求为出发点,将舰船最大航速下的需求功率与动力系统的总功率进行比较,对方案可行性进行分析。案例应用结果表明了该方法的有效性。该方法为舰船动力系统方案论证提供了一种新的研究思路,有助于提高动力系统方案论证的可信度。     

舰船动力系统运行安全管理技术体系

为提高海军舰船装备可靠性与安全性,从装备需求出发,结合国内外相关技术的现状,对舰船动力系统运行安全管理技术进行了分析研究,给出了舰船动力系统运行安全管理系统的结构,并对相关技术进行分解,构建了舰船动力系统运行安全管理技术体系。     

舰船动力系统综合评估指标体系

舰船动力系统综合评估的实质是一个多属性决策问题,其前提是构建合理可行的评估指标体系.针对舰船动力系统研制的特点,首先确立了全寿命费用低、战术技术性能好、研制风险小的动力系统研制目标,然后运用舰船工程原理对该目标进行了逐层分解,从而初步构建了舰船动力系统综合评估的指标体系.     

热管技术在舰船上的应用分析

介绍了热管技术原理及特性,重点分析了热管技术在舰船动力系统、舰船制冷与空调系统及高发热量设备冷却方面的应用.在舰船动力系统方面分析了热管技术在核动力工程及锅炉中的应用;在舰船制冷与空调系统方面分析了热管技术在制冷技术及除湿设备中的应用.此外也分析了热管技术在舰船雷达T/R组件及汽轮发电机等高发热量设备的冷却方面的应用.同时也提出了进一步扩大热管技术在舰船上应用的建议.     

船舶混合动力系统的发展与应用

随着技术进步与环保需求,船舶的动力系统不断改进,混合动力系统以其良好的操纵性能、较高的燃油效率及某些场合零排放的工作特性而备受关注。文章从船舶混合动力系统的发展历程出发,逐步阐述混合动力船舶的工作特性、典型架构、运行模式及其优势所在。通过对该类船舶目前国内外应用状况及效果的描述与分析,提出在未来5到10年左右,基于储能系统的混合动力船舶数量将显著增长,且适用范围将扩展到新建造的商船中,成为未来船舶的发展方向之一。     

基于B/S和C/S架构的船舶动力装置远程故障诊断系统

依据“智能船舶”的理念，针对船舶动力装置故障诊断系统，提出一种基于C/S和B/S混合架构的船舶动力装置远程故障诊断系统。依据B/S和C/S架构的优势，开发了基于C/S架构的数据管理平台，实现了船、岸间的数据、信息交互；将基于模糊神经网络的专家诊断模型应用于B/S架构的岸基船舶动力装置故障诊断系统的故障诊断判别，并利用BP算法训练实例对该模型进行了精度验证。结果表明，系统稳定可靠，故障诊断准确性高，为“智能船舶”发展提供了一个良好的解决方案。     

储能系统在分布式发电中的应用

当今以风能、太阳能为代表的可再生能源,因其储量丰富、环境友好等特点,得到人们日益广泛的重视。基于可再生能源的分布式发电是可再生能源利用的一种主要方式,然而,由于可再生能源的间歇性,导致了分布式发电系统的稳定性、可靠性以及电能质量问题,在这种情况下,储能系统应运而生。本文介绍了蓄电池、超级电容、燃料电池以及飞轮等几种常见的储能技术,简要分析各自的工作原理,比较了它们之间的优缺点,并以蓄电池和超级电容为例,分析混合储能系统的构成方式,最后通过Buck/Boost双向变换器与直流母线相连接,给出了一系列适合于分布式发电系统的隔离型Buck/Boost双向变换器,并比较了它们之间的优缺点。     

分布式电源并网方式及控制策略研究

结合分布式电源的发展状况,介绍了交流微网关键器件并网控制策略,直流微网典型分布式电源并网控制策略;提出了一种可行的交直流混合微网供电结构;在现有微网技术的基础上,对比分析了不同微网供电结构的优缺点;最后对分布式电源的并网实现方式提出建议方案。     

船舶并联式油电混合动力系统设计

随着绿色环保概理念日益深入人心和世界各国对船舶污染物排放标准提高,船舶设计人员正寻求各种方法减少柴油消耗量和排放,油电混合动力船舶结合柴油机推进船和电推船的特点,其在节能减排和降噪方面具有明显优势。本文将并联式油电混合动力系统应用于嘉陵江水域的公务艇,为了提升系统转矩合成器的性能,设计中将行星齿轮内置于合成器中,同时将逻辑门限制控制策略对整个动力系统进行控制管理,有效的发挥了系统的效能。根据计算结果表明,设计船的运行成本和污染物排放量相对同等船型将低了8.6%和10.48%,节能减排效果明显。     

船用逆变器电流随动控制策略研究

针对船舶电力系统大负载、强耦合特点,结合陆上大电网并网逆变技术,提出逆变器电流随动控制策略,研究船舶多能源供电系统中逆变器与同步发电机并联供电技术。通过理论推导以及数学模型的建立并进行仿真,获得所提出控制策略的实现及参数的确定方法。研究结果表明,采用所提出控制策略的逆变器与同步发电机并联构成的供电系统,具有稳定性高、动态特性好、供电质量优、发电机利用率高等优良性能。这种新型逆变器控制策略为新能源在船舶混合供电系统中的应用提供了新的研究思路,在船舶新能源逆变场合具有良好的应用前景。     

舰船电力系统中智能电网技术的应用浅析

智能电网技术具有能量优化分配、管理和控制方面的优势,但是舰船电力系统在能量来源、设计理念、可靠性等方面又有着特殊的要求。因此通过重点分析智能电网技术与舰船电力系统的协调性,探讨舰船电力系统应用和实现智能电网技术的重点和关键技术,提出舰船智能电网对信息集成技术、实时监测技术、智能决策技术的要求要远高于陆地智能电网,而且相应的智能装备研制,也必须考虑到应用的特殊环境,从而需要将自愈、智能对话、优质电能、电磁兼容和抗攻击性作为主要应用特征和发展重点,并重点关注和解决与之相关的灵活的电网结构、传感与测量技术、信息化技术、智能型设备等关键问题,开发出能与舰船系统有效结合的合适的智能电网,充分发挥智能电网技术的优势,推动舰船先进装备的研制,达到提高舰船整体作战能力的最终目的。     

直流电力系统短路限流装置研究

随着舰船电力系统容量的增加,其短路电流水平不断提高,急需研究一种分断速度快、限流能力强的新型限流保护装置。混合型限流熔断器相对于普通限流熔断器具有功率损耗低、限流能力强的优点。文中介绍了两种新型限流熔断器的结构组成、工作原理和特性,指出被动式混合型熔断器与电子控制的主动式混合型限流熔断器相比,因其无需外部电源、传感器及电子控制单元,可靠性更高且体积更小。     

混合电动力技术在游船上的应用研究

混合动力系统以其续航力久、节能环保的特点,在游船上具有广阔的应用前景。本文介绍了目前几种主要的游船混合动力形式,重点分析了串联混合动力系统的运行工况及特点,结合某串联混合动力游船的实船应用,设计基于柴油发电机组+储能电池组的混合动力控制系统,实船验证结果表明该混合动力系统综合节油效果明显,具有较高的应用价值。     

船舶多清洁能源混合动力系统优化设计方法

多清洁能源混合动力系统可通过采用多种清洁能源有效提高船舶的绿色化水平,但多清洁能源的不同特点会增加混合动力系统配置优化设计的复杂性,目前缺少对多清洁能源混合动力系统优化配置方法的研究。对此,基于燃料电池、锂离子电池、超级电容和柴油发电机的混合动力系统形式,提出一种基于小波变换和遗传算法的多清洁能源混合动力系统优化配置方法。分析结果表明:提出的混合动力系统优化配置方法能在满足船舶最大功率需求的同时,提高船舶的经济性,降低二氧化碳排放,进而提高船舶的整体能效水平。