航运业碳减排和零碳发展面临的挑战与应对建议

为积极响应"2030年碳达峰、2060年碳中和"的发展目标,碳减排和零碳排放逐渐成为了航运业未来发展的重要方向.对国际海事组织(International Maritime Organization,IMO)推出的碳减排方案和措施进行梳理;同时,总结国外航运业低碳发展的现状,并对其采取的措施和技术方法的优势及存在的问题进行分析.在此基础上,提出基于减碳和零碳排放目标的应对建议,供我国航运业的碳减排和零碳发展参考.     

冰区航行中船体结构冰压力分布特性的离散元分析

冰区船舶表面冰压力分布规律是其结构安全预警和冰载荷监测的重要辅助信息.本文采用基于GPU(Graphics Processing Unit)并行和粘结-破碎模型的离散元方法模拟平整冰在不同冰况条件下的破碎过程,进而获得船体结构表面的冰压力分布和大小.在冰压力的计算中,考虑时间上的累积效应,即累积最大值和累积平均值,从多个角度分析了船体结构表面的冰压力危险区域和冰压力分布特性.通过船体结构直行破冰的离散元模拟,分析了船体结构的总体冰载荷和局部冰压力.为验证本文方法在船体结构冰压力分析中的可靠性,根据冰载荷的IACS规范计算了船体结构与大块浮冰自由碰撞过程,对比分析了碰撞点上的冰压力.计算结果表明,离散元计算结果与规范对比误差保持在6.7％～18.1％之间.本文方法为冰区船舶的设计研发提供了可靠的分析手段,其计算结果可为船体结构的冰区航行安全预警和冰载荷监测提供合理的辅助决策信息.     

基于蒙特卡洛法的抛锚撞击海管概率分析

针对船舶抛锚撞击海底管道事故频发,撞击概率计算过程较复杂且适用范围有限的问题,对现有方法进行改进,基于蒙特卡洛方法建立抛锚统计试验模型,对某一条件下船舶抛锚对海底管道的撞击概率进行计算,结果表明:对现有方法进行改进或利用蒙特卡洛方法能较好地反映船舶抛锚对海底管道的撞击概率变化特性,可应用于危险区域的抛锚预警和海上禁锚区的设置。     

国际援潜救生及深海打捞ROV现状与关键技术

随着海洋军事、海上航运、深海科考以及航天器海上发射和回收等活动不断增加,装备故障或复杂的环境因素导致海难事故频频发生,为减小损失、探究事故原因,援潜救生及深海打捞显得尤为重要.遥控潜水器作为深海重要作业装备,在援潜救生及深海打捞活动中发挥重要作用.介绍国际上援潜救生及深海打捞典型遥控潜水器的发展现状,概括其在援潜救生及深海打捞中的典型应用案例,总结援潜救生及深海打捞遥控潜水器关键技术,对其未来的发展提出一些思考.     

小载荷低频船用气囊减振器

为了满足船舶越来越严格的减振降噪要求,需要对船舶上柴油发电机组、空压机和泵组装置等噪声源设备进行高效隔振.首先依据气囊隔振器设计理论,设计承载约0.4t、固有频率为(4.5±0.5)Hz的船用气囊减振器(型号为719CYQN-400);然后通过动静刚度试验、载荷与耐压试验、疲劳与气密性试验,得到气囊减振器的各项性能参数,验证设计方法的准确性;最后在实船中应用了该气囊,隔振效果高达31dB.     

长江口北支河段碍航特性及治理思路*

近年来随着一系列圈围和护岸工程的实施,长江口北支河道边界逐渐固定,河床整体处于缓慢淤积状态,但局部滩槽变化仍较大,航道条件相对复杂。基于实测地形资料,分析1997年以来北支河段的河床演变特征及碍航特性,结合近期北支河段水深条件,提出北支航道采取上中下河段“联动治理,分级通航”的治理思路。崇启大桥上游河段水深多为3～5 m,3 m深槽仅在崇头附近中断,建议该段利用自然水深布置航道,局部浅区开展疏浚。崇启大桥下游河道展宽明显,河宽达5～10 km,加之江心滩冲刷萎缩,漫滩流增加,不利于航槽水深的维持,建议在主槽南侧采取必要的整治工程,同时开展江心滩守护工程,稳定航道边界,维持航槽水深。     

某型极地破冰船的艏部线型优化

极地破冰船首部线型的优化设计,既需要考虑在冰区作业时的破冰能力,又要兼顾其在敞水域中的航行性能.该文基于不同的冰阻力预报经验公式,对冰阻力和破冰船首部特征参数进行敏感性分析,提出破冰性能较佳的首部特征参数取值范围,并兼顾敞水域阻力性能进行首部线型优化.经过敞水域中的模型阻力试验验证和冰区中的阻力数值模拟验证,优化方案在敞水域中设计航速附近的阻力增加约2％,但在不同层冰厚度下、破冰航速时的冰阻力下降7％～12％.     

多目标协同下长江上游航道承载力评价*

为了进一步深化长江航道承载力的相关研究,探求航道的提升潜力,基于生态、经济、水资源配置和防洪多目标协同下航道承载力概念,以长江上游广阳坝河段为例,根据航段特性,结合影响因素互适机理,针对性地选择评价指标,初步构建航道承载力评价模型体系,分析计算该河段3.5、4.5及6.0 m航道水深下航道承载力综合评价值。结果表明,6.0 m航道水深下承载力状态最佳;广阳坝河段在综合考虑上述目标影响后,对于航道水深还有一定的提升空间。     

基于AQWA的集装箱船舶装卸作业系泊响应分析*

针对集装箱船装卸作业系泊安全问题,基于三维势流理论,利用AQWA软件对系泊集装箱船进行频域水动力分析和时域耦合分析。计算不同装载状态下六自由度响应幅值算子（response amplitude operator,RAO）、时域运动及各风浪流载荷下系缆最大张力;分析不同装载状态对集装箱船六自由度RAO和运动量的影响,评估装卸作业下码头系泊安全。结果表明：1）不同装载状态对横摇运动影响最大;2）满载时集装箱船运动量大于压载工况,系泊缆负载更大。试验结果为评估船舶装卸作业时的系泊安全提供仿真分析依据,对优化码头系泊方案也具有一定的指导价值。     

软弱夹层对隧道光面爆破效果影响机理研究

以一实际隧道为工程依托,采用ANSYS/LS-DYNA数值模拟方法,针对含软弱夹层围岩隧道光面爆破成型效果问题开展研究。根据软弱夹层与隧道光爆层的相对位置关系,对软弱夹层的空间分布形态特征进行归类和概化处理,提出一种适用于分析软弱夹层影响下光爆层爆破成型效果的概化模型;开展软弱夹层对隧道爆破成型效果影响的多工况数值计算,分别从爆炸应力波的传播及爆生气体的楔入2个方面探讨软弱夹层对隧道爆破成型效果的影响机理,推演得到不同软弱夹层赋存状态下隧道爆破成型轮廓分布图式;结合工程实际施工情况,提出软弱夹层条件下隧道超欠挖爆破控制措施并进行爆破试验验证。结果表明,推演的软弱夹层条件下爆破成型与实际吻合较好;爆破参数调整后,隧道爆破成型效果理想。