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发挥特色优势 服务地方经济——一级学科点船舶与海洋工程

[日期:2012-12-21] 来源:校报第29期  作者: [字体: ]
      立足海西 促进区域航运和造船业发展
  船舶与海洋工程一级学科立足海峡西岸经济区建设,依托福建省船舶与海洋工程重点实验室和福建省船舶与海洋工程特色重点学科,面向航运业和船舶工业,在解决省内行业共性和关键性技术问题上做出了较大的贡献,在船舶空调与冷藏、船舶新能源、精益造船技术以及以机驾合一为目标的船舶智能控制方面形成特色,位居国内先进水平。轮机工程专业是国家一类特色专业建设点,也是我校优势特色学科专业。
  该学科对海峡西岸经济区的航运业和船舶工业的发展具有不可替代的作用,具有一支基础理论扎实、务实进取的研究团队;重视研究平台的建设,构建了一些性能先进、特色鲜明的研究平台,如船舶智能柴油机性能综合研究平台、燃气(氢气、甲烷)高压吸附动力学特性实验台、船舶数字化水池平台、具有DMI六自由度船模的船舶智能操控仿真平台等;拥有如日本掘场HORIBA排气分析仪、奥地利DEWETRON燃烧分析仪、法国EFS喷油规律测量仪、法国塞塔拉姆PCTProE&E高压气体吸附分析仪等先进的检测仪器设备;承担了多项国家自然科学基金项目和省部级项目,具备良好的研究积累。
  该学科面向东南沿海,立足海西,在校企联合创新与对台合作方面具有明显的实力和优势。与厦门船舶重工股份有限公司、马尾船厂等构建战略合作伙伴关系,解决了精益造船和数字化造船方面的关键技术问题。与厦漳泉闽南金三角游艇业建立联合创新联盟,为新一代游艇的设计制造、规范制订和人员培训提供强有力的技术支撑。与台湾大学、台北海洋科技大学、高雄海洋科技大学等签署合作协议,促进两岸船舶与海洋工程学科交流和科技合作。
  福建省正在建设以厦门港为主的东南国际航运中心和邮轮母港,船舶制造与航运是福建省海洋强省战略的一部分,该学科在加速高端人才的培养、提升科技创新能力、促进区域航运和造船业发展以及海峡西岸经济区建设中发挥重要作用。
  形成四个特色鲜明的学科方向
  先进轮机工程技术:
  研究设备完善 科研力量雄厚
船舶空调及冷藏技术研究。应船舶节能减碳的要求,将陆用空调及制冷领域的各类先进节能技术包括变风量技术、转轮除湿空调技术、高效真空绝热板技术引进应用到船舶上。已成功解决船用变风量空调中系统制冷能力与剧烈变动的冷负荷难以实现连续和精确匹配的技术难题。在国内外率先开展回收利用船舶废热的转轮除湿空调系统的相关研究,在构建科学的系统流程、优化变工况特性方面取得一定进展。此外,关于船用冷藏集装箱制冷机组的智能故障诊断、高效真空绝热板箱体的研究有望突破国外厂家的相关技术垄断,提升船舶配套装备的国有化率。

  船舶空调及冷藏技术的研究已在国内形成较为明显的特色和优势,拥有国内为数不多的专注于船舶空调及冷藏技术的研究团队,近5年已完成和主持国家自然科学基金项目3项,省部级科技重点项目2项,其它省部级项目4项;关于船用变风量空调以及船舶废热驱动的船用转轮除湿空调的研究在国内处于领先地位。
  高效海水淡化理论与技术研究。针对船舶具有丰富余热的特点,开展高效海水淡化理论与技术研究,包括各种传统和新型海水淡化方法在舰船上的适用性研究、全工况性能研究、主要部件研发、优化控制方法等,提出新型的高效冷量-淡水联产系统、吸收式压汽蒸馏系统,并率先开展动力系统与海水淡化优化集成、可再生能源辅助式海水淡化流程和装置的研究。
  船舶柴油机性能优化和排放控制研究。开展以环保节能为目的的船用电控柴油机工作过程、系统优化匹配的实验和仿真研究,揭示电控柴油机燃油喷射规律、电控参数对整机性能及其排放的影响规律,优化系统的电控参数和控制策略,为国产船用柴油机的电控化改造奠定基础。在催化反应机理、还原剂流量控制的理论和实验研究基础上,研发出适合船用柴油机工作特点的SCR处理系统。
  船舶新能源与清洁燃烧:
  打造优秀团队和先进平台
  该学科方向团队是国内较早就船用太阳能-氢能动力系统及储氢技术、船舶多能源推进系统优化集成、燃油静电雾化和乳化燃烧中关键技术问题展开实质性研究的团队,先后承担多项国家级、省部级项目,获福建省科技进步二等奖1项、授权发明专利4项,研制出国内第一艘太阳能游览船舶并已投入使用。拥有良好的科研条件,配置有法国塞塔拉姆公司的PCTProE&E高压气体吸附分析仪、美国康塔公司全自动比表面及孔隙度分析仪、粒度分析仪、元素分析仪,建有太阳能聚光光伏发电和太阳能光电-光热综合利用装置、蝶式聚光光伏发电装置、燃气(氢气、甲烷)高压吸附动力学特性实验台。

  氢能在船舶中应用的基础研究。根据船舶动力系统的工况特点,开展以质子交换膜燃料电池作为船舶基本负荷推进动力的理论和实验研究。采取氢分子与储氢介质之间处于“物理吸附”和“化学吸附”中间态的技术路线,通过材料工艺调控复合材料组元间的作用机制,率先提出并研制新型碳/催化金属/镁系复合储氢材料,开展港口渡轮等特种船舶上的应用研究。
  可再生能源复合系统集成理论与关键技术研究。将燃料电池、太阳能光伏、风能集成为船舶新型推进动力系统,以能源优化匹配为目的,针对可再生能源具有能量密度低、不连续等特点,研发高倍率聚光器跟踪机构、大功率光伏控制器、逆变器、太阳能光伏制氢与储氢等关键技术装备,提高船舶多能源复合推进系统的稳定性和经济性。同时开展波浪能的应用基础研究。
  清洁燃烧技术基础研究。以船舶柴油机的节能减排为目的,开展燃油的清洁燃烧研究,解决乳化燃油雾化阻力增大、低负荷下工况不稳定和高排放等技术难题,采取燃油静电雾化和乳化燃烧相结合的技术路线,研究乳化燃油的三次雾化机理,探索利用变电场参数调控乳化燃油在船舶柴油机中雾化特性的方法,改善乳化燃油雾化质量和燃烧品质。
  船舶智能控制与电力推进:
  协同创新成果显著
  拥有国内先进、具有国际一流的DMI六自由度船模和液压系统的船舶智能操控仿真、船舶机舱综合信息系统、电力推进系统等平台,可供深入的工程应用技术研究与技术开发验证使用。在船舶运动智能控制的避碰决策研究方面的研究成果处于国际先进、国内领先水平,并率先应用于863子课题《综合船桥系统及关键设备》的多目标智能避碰辅助决策技术研究以及船舶智能操控仿真平台的研发。在校企协同创新方面成果显著,智能控制系统仿真技术在机舱设备及船舶操纵模拟器教学应用方面已推出几十项运用产品,具备较强的航海教育模拟训练系统研发能力,取得良好的社会效益。

  船舶运动智能控制技术研究。针对船舶自动控制的关键问题,以驾机合一实现船舶自动航行为研究目标,运用信息论、控制论、人工智能、系统工程等基础理论知识,依托具有DMI六自由度船模及液压系统、近似海试环境的船舶智能操控仿真平台,开展船舶航行智能控制的信息综合处理、智能避碰决策与自动控制等核心技术研究,解决了综合船桥系统的船舶导航与驾控系统的多传感器信息融合、智能避碰决策自动化技术以及航迹智能控制等难点问题。
  智能控制系统仿真技术。运用船舶自动操舵仪和自主研发的船舶智能操控仿真平台,研究船舶运动自动控制半物理仿真系统,构建可供深入的科学研究与技术开发验证的仿真平台。结合船舶运动智能控制的研究,利用网络、数据库、虚拟现实和现代控制技术、基于数学函数的船舶设备三维模型,研制新一代船舶操控、轮机操作模拟器。
  船舶电力推进系统研究。以现代船舶综合电力推进为研究对象,综合运用电力电子技术、交流传动技术和现代控制技术,研究电力推进综合控制系统,重点研究大容量电力推进系统与船桨的配合、电力推进系统对船舶电网电能质量的影响以及谐波抑制方法、电力推进系统的故障检测与诊断等,研制性能优良的船舶电力推进系统。
  船舶与海洋结构物建造工艺与维修技术:
  在促进行业发展中彰显优势
  该学科方向围绕福建省造船行业需求和重大问题,在船舶建造中通过与数学学科的交叉结合,形成了在精益造船技术的理论与实用技术上的研究优势,开展对船舶建造的误差、曲面光顺性测试以及船用柴油机零部件的冷喷涂工艺和纳米材料表面修复应用基础研究。牵头创建了福建游艇行业协同创新联盟;拥有ADAMS仿真软件、SB3DS服务系统、Tri-bon软件及其附属设备、GI图形服务器/柱幕投影系统、图形工作站,及数值水池、油液检测中心、船舶表面喷涂实验平台、船舶焊接实验室等;特别是来自企业界的研究课题,显示了为地方经济服务优势和开发实力。

  数字化造船与精益造船研究。以数字化建模仿真与优化为特征,将信息技术应用于造船过程,综合集成误差传递、公差分配和数据配准方法,进行船舶制造无余量和弹塑性变形研究。通过船舶测量数据采集、建模分析与模型数据坐标变化的误差分析,解决船体精益制造与控制关键技术难题,获得非线性变形、最优配算与特征值计算方法,预测船舶建造过程的补偿量,并在船舶建造工艺中实施。在服务地方企业中实现典型船舶无余量下料率83.8%,无余量总组合大合拢比例90%以上。
  船体曲面光顺性检测基础研究。围绕船体曲面数学研究的关键难点,采用图论的匹配优化和神经网络逼近能力算法,对造船检测中检测点多边形效应对曲线近似计算的完备理论进行研究,利用少量测量数据进行船舶曲面模型重建,完善船体曲线和船体曲面光顺设计理论的物理方法,获得最优匹配于期望曲率的曲面,解决了进行曲线、曲面造型技术在船体曲面表达、插值和光顺的处理应用,以及复杂船体外形约束条件的船体曲线曲面光顺性问题。
  船舶可靠性与维修技术研究。用油液检测及振动测试等多种手段对船舶与海洋结构物的动力装备进行离线和在线状态监测和故障诊断,对磨合过程进行综合研究,并与可靠性理论分析相结合,进行系统加载试验与模拟加载方法的理论研究与应用,实现船舶在役设备的可靠性评估及损毁设备的失效分析。开展特种纳米材料等离子体辅助球磨制备工艺以及表面冷喷涂技术的应用研究,对船舶与海洋结构物大型贵重零部件进行修复。
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