海洋污损生物黏附机制与酶防污技术研究进展

本文综述海洋污损生物黏附机制与酶防污技术研究进展。海洋污损生物具有显著的生物多样性,附着过程差异显著,但其附着基础大抵相同,均通过由蛋白质、多糖、脂质等组成的黏附物质的协同作用实现牢固附着。针对污损生物黏附物质的组成及黏附机制,基于酶的生物催化作用和环境友好特性,酶基防污技术成为新型环境友好型防污材料重要发展方向之一,具有广阔的应用前景。     

电解海水防污技术

一、电解海水防污的基本原理电解海水以防止海洋附着生物的附着是六十年代发展起来的一项防污新技术。简言之,它是利用直接电解海水取得的氯及其化合物——次氯酸钠杀伤海洋附着生物,以消除它们对船体及海洋中的其他设施上的附着“污损”。     

船体表面海洋污损生物附着规律分析

阐述了海洋污损生物的在船体表面的附着过程,分析了海水温度、盐度、水体流速、海水透明度以及附着基材料性质对污损生物附着情况的影响状况,基于实船调查,探讨了船舶水线区、船艏、船舯、船艉、船底、螺旋桨、舵等7大浸水部位污损情况的差异,获得船体表面海洋污损生物附着的初步规律,认为船体表面污损生物的附着种类和数量与船舶的类型、航线、营运性质等都有关系,船底是船舶污损最为严重的部位,船艏的附着量比船舯和船艉要小,螺旋桨和舵的污损不是很严重,附着的主要是粘附力极强的底栖生物,藻类是水带线附近的优势附着种。此结论可为研制高效、环保的防污手段提供参考依据。     

船用防污减阻复合功能涂层的制备及性能

水面舰船和水下航行体等海洋装备长期浸泡在海水环境中,会遭受海洋生物的附着和污损。海洋生物污损会破坏船体表面固有形态,使已有的表面减阻技术失效。为了保证表面减阻技术的有效性和长效性,应确保船体表面具有良好的防止海洋生物污损能力。通过在聚合物减阻涂料体系中加入阳离子型聚丙烯酰胺,制备出新型防污减阻功能涂层。深水拖曳水池阻力测试及海洋动态挂板试验结果表明,新型功能涂层具有较好的减阻及防止海洋生物污损能力,可以实现聚合物涂层减阻技术的长期有效性。     

海洋污损对螺旋桨叶切面性能影响的数值模拟

通常情况下,舰艇螺旋桨桨叶表面为抛光金属材质,没有涂装防污涂层,使得桨叶易受到海洋污损生物的附着和侵蚀,然而污损对螺旋桨性能的影响研究较少。采用CFD方法对污损螺旋桨叶切面流场分布进行数值模拟,在污损生物群落中选取藤壶作为污损对象,并在几何层面上进行直接建模。计算结果表明,污损使得叶切面边界层分离更早、分离区域更大,进而使得叶切面升阻比显著降低(最大降低了近90%),从而导致螺旋桨推进效率大幅降低;当藤壶高度超过一定阈值后,藤壶的继续生长对叶切面升阻力的影响变得较小。     

舰船防污损技术的发展

本文概述了海生物污损船壳的机理及危害，并简要介绍了舰船防污损技术的发展历史，从防污机理、优缺点及发展几方面入手，对目前主要防污损技术机械防污损、防污涂料、电化学防污等进行了系统分析，例举了国内外舰船防污涂料最新进展，最后针对我国舰船防污损技术的发展提出了一些建议。     

船舶防污涂层研究

海洋生物的附着会导致船体表面摩擦力明显增加,进水管路堵塞,舰船航速降低,燃料消耗增大,进坞维修次数增多等,从而造成巨大的经济损失。涂装防污涂料是唯一可广泛应用的防止生物污损的方法。20世纪70年代研制的有机锡自抛光防污涂料因其高效和广谱性而获得了广泛应用。但是,随后的研究表明有机锡对海洋生态环境、甚至人类健康会带来严重的危害。国际海事组织所属的海洋环境保护委员会(MEPC)规定2008年1月1日之后将彻底禁止使用含有机锡的防污漆。目前,新型防污涂料的开发主要利用涂层的自抛光机理和降低涂料表面的自由能等途径。     

强声法清除附着藤壶的力学仿真

船体等由于表面附着动物、植物和微生物而产生的危害称为生物污损,其带来的安全隐患和能源消耗一直以来都是人类从事海洋活动的一大难题。藤壶是我国周边海域一种常见的海洋污损生物,附着在船体表面,使船体行进阻力增加,降低船舶机动性并造成其寿命减短。藤壶具有粘接强度高、难清除的特点。本文研究强声清除附着藤壶机理,明确强声清污的2种可能方式,并利用有限元软件建立藤壶附着模型,对强声清污进行仿真分析。结果表明,基于强声产生共振力或"综合力"都对附着藤壶有清除效果。     

海洋污损对叶切面性能影响的数值研究

通常情况下螺旋桨桨叶表面是抛光金属,没有涂装防污涂层,这使得桨叶表面易受污损的附着和侵蚀,然而污损对叶切面性能的影响却很少受到关注和研究。文章通过CFD方法对这种影响进行定量研究,并对产生影响的物理机制进行深入分析。采用SST k-ω湍流模型以NACA 4424翼型作为叶切面进行数值模拟,在海洋污损生物群落中选取藤壶作为桨叶污损对象,并在几何层面上直接进行建模。计算结果表明,污损会使得叶切面表面边界层分离更早,分离区域增大,这将显著降低叶剖面的升阻比C_L/C_D,进而导致螺旋桨推进效率大幅度减小。尽管如此,当污损高度超过一定值后,污损高度的增加对C_L/C_D的影响便会变得很小。数值计算与文献中试验结果吻合得较好。     

电解海水防止海生物污损船舶的研究

探讨以电解海水方法防止海生物附着污损船舶的技术。首先以化学反应式剖析电解海水防污的原理,然后介绍电解海水防污系统:以图展示电解海水的基本流程和部件;用数学模型描述防污系统核心部件——电解槽的电解过程;特别是根据研究经验,提出以Ti—RuO_2电极作为电解海水阳极材料为最好。还提出降低欧姆降对电解槽影响和减少Cl_2及H_2分压的方法。     

海洋防污纳米材料技术研究进展

论述了美国、欧洲等国家和地区开展防污纳米材料技术的研发工作,包括防污机理,仿生材料,纳米金属氧化物,纳米草及应用场所,对我国今后进行研究有现实意义。     

海洋污损对船体摩擦阻力影响的预测方法

海洋污损对船体阻力具有严重的不利影响.文章将海洋污损归类到船体粗糙度的范畴内,基于边界层积分法研究了污损对船体摩擦阻力影响的预测方法.通过对光滑平板摩擦阻力系数的计算验证了积分法的准确性.然后采用积分法对美军FFG-7舰在3种钙质污损状况下的摩擦阻力系数进行了计算,计算结果与国外学者的研究结论吻合得较好,说明了积分法预测污损对船体摩擦阻力的影响具有可行性,且准确性较高.最后将积分法在FFG-7舰的计算结果与1957-ITTC公式及其粗糙度补贴系数ΔCf进行了对比,结果表明ITTC提出的ΔCf公式不适于表征污损对船体阻力的影响.     

Effects of adhesive type on the mechanical properties of adhesive joints between polyurethane top coats and polyurethane-based adhesives after accelerated atmospheric ageing

The performance of a sealed stainless steel bracket system, adhesively bonded with two polyurethane-based adhesives (flexible adhesive, stiff adhesive) onto a marine polyurethane top coat, is investigated. The investigated joint connections on the coatings exhibited a high mechanical stability even after accelerated ageing (salt spray exposure, cyclic temperature variations, high relative humidity). The aged joints retained up to 81% of their tensile strength and up to 92% of their lap-shear strength. The torsional rigidity of the adhesive joint exceeded the required clamping torque of the designed bolt. A cyclical lifetime of >9·10⁶ load cycles was estimated. Effects of cyclic ageing on the creep performance of the adhesive joint were found to be insignificant. Under tensile loads, the joints with stiff adhesive material exhibited a linear-elastic performance without the capability to deform prior to failure. The joints with the flexible adhesive material, in contrast, exhibited a behavior typically for ductile materials featuring a pronounced yield plateau prior to failure. Failure loads were higher, and displacement was notably lower, for the joints with stiff adhesive material. All joint connections met the requirements for a safety factor for the design for marine applications (11.6 for the flexible adhesive; 14.3 for the stiff adhesive). When the flexible adhesive is applied, the cohesive strength of the adhesive material is the limiting design factor. When the stiff adhesive is utilized, the load carrying capacity is higher, and the interface between priming coat and steel substrate is the limiting design area of the joints. The strength utilization of the adhesive materials depended on the particular structure of the entire joint configuration, particularly on the interface between steel substrate and the coating material. A number of assessment factors, namely stress limit factor, coating adhesion factor and safety factor, are introduced and discussed for tensile and shear loads.     

海洋工程基础打桩船的技术现状与发展动态

从海洋工程基础打桩工艺、打桩船类型和关键技术等方面着手,阐述了打桩船的技术现状及发展趋势.研究发现,随着向海经济日趋繁荣,为满足超大桩径、桩深、集桩/补桩等打桩作业的需求,稳定性高、定位精度高以及环境友好型的超大专用打桩船将得到快速发展.     

堆石混凝土技术在水工围堰中的应用

堆石混凝土技术虽然在很多工程上已经取得了成功的应用范例,但是还属于比较新的技术,尤其在水工程中应用较少。本文结合工程实例,分析堆石混凝土技术在水工围堰中的应用。通过此技术的运用,使工程建设中的材料能源消耗降低,工作效率提高,使围堰工程更加经济、环保。     

船用中压细水雾灭火系统的总体设计

作为国际火灾科学前沿的研究热点之一,细水雾灭火技术以其高效、环保的特点,已经成为最具有发展潜力的哈龙替代技术。本文根据船舶的实际情况及船用细水雾灭火系统的技术要求,提出了船用泵－罐联用式中压细水雾灭火系统的总体设计方案,以实现对船舶的消防保护。     

船用三轴燃气轮机气路故障建模与聚类诊断技术

船用燃气轮机运行在高速、高湿和高盐的工作环境中时,其气路部件在运行过程中发生故障的可能性增大,开展典型气路故障诊断技术研究有助于提升船用燃气轮机运行的可靠性和安全性。通过分析船用燃气轮机积垢、压气机叶顶间隙增大、叶片磨损、机械损伤、涡轮热腐蚀和燃烧室故障等典型气路故障的机理,给出9种典型气路故障时性能参数相对变化的经验判据。采用小偏差建模方法,建立船用三轴燃气轮机气路故障仿真模型,基于经验判据对0.8工况下船用三轴燃气轮机典型气路故障进行模拟,仿真得到9种典型故障下测量参数的相对变化。提出基于聚类分析的船用燃气轮机气路故障诊断方法,并以9种典型气路故障仿真结果为例,验证了该诊断方法的可行性。