船舶除锈技术的研究与发展综述

介绍了超高压水射流技术的发展状况。对美国、欧洲和中国等国家船舶除锈技术的研究现状进行了综述。重点论述了国内外超高压水射流船舶除锈技术的工程应用、技术创新以及理论研究。结合世界修造船业的发展趋势和我国修造船业的发展需求,探讨了船舶除锈技术的发展方向及有待于解决的问题。     

磨粒水射流除锈的探讨

介绍超高压水射流的基本原理，对纯水和磨粒水射流除锈进行分析，比较，探讨磨粒水射流除锈装置的功率、喷嘴直径和压力之间关系及研究磨粒水射流除锈应解决的问题。     

高压水除锈废物真空回收与分离排渣集成装置设计

为了集中回收处理高压水射流清理船舶表面时产生的含有锈渣和漆屑的固液两相流废物，减少直接排放对生态环境的污染，根据真空系统工作原理，建立了船舶高压水除锈真空回收系统工艺流程。通过对真空系统主要设计参数计算、真空泵选型、真空箱功能及结构设计等研究，完成了针对船舶高压水除锈作业专用固液流真空回收装置的设计。结果表明：该高压水除锈废物真空回收与分离排渣集成装置的主要技术参数(有效抽速和真空度等)均满足产生必要的真空吸附力和回收效率的要求，真空箱具备足够的缓冲与储存空间，并具有固液分离、方便排渣的功能，满足船舶高压水除锈作业中固液流回收的要求。     

影响船体爬壁除锈效率的参数试验研究

为提高超高压水射流船体爬壁除锈作业效率,对影响除锈效率的参数,应用正交设计方案,对行进速度、射流压力、喷嘴转速及喷嘴口径等关键参数,进行了正交设计匹配研究,同时,为进一步提高除锈效率,进行了影响除锈效率关键参数的优化匹配。     

海洋船舶钢板除锈技术研究进展

船舶在海洋环境下服役受海水流速、温度及盐含量等多因素作用，表面容易发生电化学、氧化（生物腐蚀）等强锈蚀破坏，因此高效、环保的海洋船舶钢板除锈技术成为海洋船舶制造领域的研究热点。文章综述了海洋环境下铁锈产生的原因，重点介绍了喷抛丸、高压水射流和激光等除锈技术的原理、工艺、装备及特点，指出了现有除锈技术的适用性和局限性，最后对未来海洋船舶除锈技术的发展趋势进行展望。     

船舶除锈用水作业新工艺研究

船舶的内舱、外表面和甲板的除锈除漆是修船工程的重要环节。文章在总结传统除锈工艺的基础上,提出全面采用集超高压旋转水射流技术为核心的平面清洗器来应对各种表面的除锈作业。在250MPa、50L／min的水射流工况下,以40～60mm不变的最佳靶距和直径300mm的旋转纯水射流。同时采用专用执行机构和爬壁机器人作业,实现高质量、高效率、安全、环保的大面积表面除锈作业。这一用水作业的新工艺研究,将全面促进修船除漆工艺的技术进步。     

浮船坞高压水除锈改装方法

在浮船坞上改装一套新型优质高效的除锈方法,即高压水喷射除锈方法。通过在浮船坞淡水系统加设支路连接高压水动力泵组,排出口以高压水到达水密封盖式喷嘴,当高压喷嘴的射流打击在船体表面时,并且满足高压水射流的冲击力大于铁锈废漆表面附着力,高压水射流将铁锈废漆其他污垢剥离冲掉,达到清洁船体的目的,冲洗后的铁锈废漆混合污水,经过浮船坞收集后驳到岸上净化处理,处理合格后可回注浮船坞高压水管路再次利用。高压水喷射除锈方法,不使用矿砂,没有砂尘灰尘,不污染空气,除锈产生的废水和锈皮可以回收处理,是一种较为环保和高效的除锈方法。     

高压水射流旋转喷枪除锈试验及优化

为提高高压水射流除锈生产效率,使用正交试验设计对不同射流参数加以分析,得到水射流除锈效率最高的参数组合:压力220 MPa、靶距30 mm、喷嘴直径0.4 mm。综合考虑电机功率消耗和除锈质量,对最佳参数进行优化设计,提出水射流多喷枪除锈优化方案。     

激光除锈在船舶分段除锈中的应用

针对绿色造船技术发展对船舶分段清理除锈的工艺需求，研究船舶分段激光除锈技术。对不同表面状况的船舶分段试验样板开展激光除锈试验，在清洗效果、作业环境和投资运营成本等方面，与传统的喷砂除锈进行对比，分析激光除锈效果及适用性。结果表明，激光除锈技术应用于船舶分段除锈，具有能耗低、污染小、工作环境好等优点。激光除锈可为船舶分段除锈提供一种新的方法。     

污水集成收集及处理装置在外板超高压水除锈中的应用

超高压水外板除锈已经成为一种船舶修理行业解决除锈产生扬尘的有效方法。文章主要介绍了一种解决污水集成收集及处理的工艺,详细介绍了工作原理及该装置的优点。该套装置成本低、操作简单、效率高,满足环保要求。     

电解海水计算在船体清污中的应用研究与仿真分析

当前船体清污方法对海水的污染较大,且需定期更换,成本较大,为此将电解海水计算应用于船体清污中,分析了电解海水计算在船体清污中的应用原理,采用电解槽方式对船体进行清污,给出电解海水计算应用于船体清污的装置流程,将海水从海水泵导入电解槽进行电解,通过电解槽出口进入分离罐,到达拦污栅,令冷却水泵从海水箱中吸入和电解液混合的海水,传输至海水冷却系统,防止海生物附着在船体上。给出电解槽的数学模型,降低极化电位,确定电极材料,降低欧姆降对电解糟的影响,减少Pcl2和PH2,通过电解槽数学模型对电解槽结构中的相关问题进行解决,设计出性能优良的电解槽。仿真实验结果表明,采用所提方法对船体进行清污,清污效果较好,在Ru O2含量为30%的情况下,电极性能最高。     

深水耐压壳仿生设计与分析

文章研究了千米水深蛋壳仿生耐压壳的设计理论与分析方法,首先采用Upadhyaya方程、N-R方程,分别建立了鸡蛋壳、鹅蛋壳形状函数;其次,设计了6 km水深鸡蛋壳、鹅蛋壳仿生耐压壳,并基于解析法和数值法,对这两种结构进行强度和稳定性研究;最后,建立了球形、抛物线形、柱形、椭球形等4种典型耐压壳的数值模型,与仿生耐压壳作对比分析。结果表明:解析法和数值法所得的经向应力、纬向应力、临界屈曲应力吻合良好,鹅蛋壳仿生耐压壳的强度和稳定性优于鸡蛋壳仿生耐压壳,具有较好的耐压特性;球形耐压壳储备浮力能力最优,鹅蛋形、鸡蛋形、柱形、椭球形、抛物线形耐压壳的储备浮力能力分别是球的87%、82%、68%、67%、66%;从储备浮力、壳内空间利用率、流线型、乘员舒适性等方面综合比较可知,鹅蛋壳仿生耐压壳可为深水耐压壳设计提供有效参考。     

实尺度浸没式喷水推进泵设计参数选择与性能分析

为设计某浸没式喷水推进泵,以某小型轴流式喷水推进泵为对象建立浸没式喷射模型,采用CFD方法模拟分析浸没喷射对喷泵水力性能的影响。研究表明,浸没式喷射对喷泵水力性能的影响变化不大。根据喷水推进和船体边界层基本理论,考虑喷泵工作环境不同时的水力特性变化,基于Matlab/simulink仿真平台建立浸没式喷水推进泵水力设计参数选型程序,实现快速高效地得到喷泵基本设计参数为设计者提供设计依据。根据选型结果运用三元理论设计出所需喷泵,运用CFD方法获取浸没式喷泵的敞水水力性能,并安装到实尺度船上预报推进性能,结果表明浸没式推进系统具有较高的推进效率、满足快速性要求,验证了设计参数选型程序的适用性。     

基于数值试验及实船试航的喷水推进器改型设计

采用基于雷诺时均法的SST湍流模型对"某轴流式喷水推进泵+进水流道+船体"系统进行数值计算,查找出了该喷水推进泵和进水流道设计存在的一些问题。依据该船体阻力、设计航速和主机功率等参数重新对该船喷水推进器进行选型,进而运用三元的方法对喷水推进泵进行设计,利用参数化设计的方法对流道进行设计。采用了数值试验的方法校核新设计的混流式喷水推进器流体动力性能,计算结果表明:新设计喷水推进泵和进水流道性能优异,并且能够较好地满足快速性指标。最后,对改进设计的喷水推进器进行了快速性预报和实船试航,试航结果表明新设计混流式喷水推进器推进航速超过设计航速9.4%,并且数值预报航速与试航结果误差为1.5%,这既验证了设计方法的有效性,也验证了所采用的数值模型的准确性。     

船体清洗机器人的开发现状与展望

从船坞内作业和水下作业这两个方面对目前国内外所有船体清洗机器人的开发现状进行系统全面的介绍,包括超高压爬壁除锈机器人和水下船体清洗机器人,突出水下船体清洗机器人的发展优势。将现有的水下船体清洗机器人按磁吸附、真空负压吸附、推力吸附、复合吸附等吸附类型进行分类,具体针对各类吸附移动对其结构功能设计的优缺点进行分析比对。最后,总结吸附性和灵活性难统一、船体复杂壁面难适应和废水废渣难回收等技术难点,针对存在的问题提出推力磁轮复合吸附和水射流清洗技术相结合的创新设计建议,并对多功能化、高智能化、自主性强的多机器人编队协同作业的船体水下清洗发展进行展望。     

静水航行船舶粘性兴波阻力计算分析(英文)

The prediction of a ship's resistance especially the viscous wave-making resistance is an important issue in CFD applications. In this paper, the resistances of six ships from hull 1 to hull 6 with different hull forms advancing in still water are numerically studied using the solver naoe-FOAM-SJTU, which was developed based on the open source code package OpenFOAM. Different components of the resistances are computed and compared while considering two speed conditions(12 kn and 16 kn). The resistance of hull 3 is the smallest while that of hull 5 is the largest at the same speed. The results show hull 3 is a good reference for the design of similar ships, which can provide some valuable guidelines for hull form optimization.     

Numerical study of viscous wave-making resistance of ship navigation in still water

The prediction of a ship＇s resistance especially the viscous wave-making resistance is an important issue in CFD applications. In this paper, the resistances of six ships from hull 1 to hull 6 with different hull forms advancing in still water are numerically studied using the solver naoe-FOAM-SJTU, which was developed based on the open source code package OpenFOAM. Different components of the resistances are computed and compared while considering two speed conditions （12 kn and 16 kn）. The resistance of hull 3 is the smallest while that of hull 5 is the largest at the same speed. The results show hull 3 is a good reference for the design of similar ships, which can provide some valuable guidelines for hull form optimization.     

层间水对水下双层结构撞击历程的影响分析

双层壳体结构是潜艇等大型水下结构的重要结构形式,潜艇结构的水下碰撞是潜艇的主要事故形式,然而,针对双层壳体的潜艇结构水下碰撞问题的研究工作目前却极为有限.文中首先提出潜艇碰撞问题,并对其碰撞特征进行分析,然后针对潜艇水下碰撞环境下,层间水对碰撞历程的影响和双层结构的碰撞特点进行了理论分析,在数值仿真计算的基础上,着重讨论了双层板结构在碰撞过程中,层间水对撞击速度、碰撞力以及双层板吸能特性的影响,分析结果显示,层间水对双层壳板撞击历程的影响主要体现在两方面:一是接触初始阶段,耐压壳板将由于层间水的存在,与非耐压壳板组成抗冲击弹簧体系参与抗冲击作用,吸收冲击能量,这对于双层壳板的防撞性能是有利的;二是非耐压壳板穿透后,层间水的影响主要体现为水对耐压壳板的粘附作用,耐压壳板的抗撞能力显著下降.     

江海直达船船型特征及设计要点探讨

分析江海直达运输现状,阐述江海直达船的船型特征,以珠江水系3 000 t级双尾鳍型江海直达货轮为例,就设计规范的适用、主尺度及船型系数确定、船型特征等要点问题进行探讨,完成方案设计.