2018年中國船舶重工集團有限公司裝備預研船舶重工聯(lián)合基金一般基金項目第一批（共兩批）

    1

 

    項目名稱：

    水面艦船底部微觀流場觀察及氣泡運動規(guī)律研究技術需求及預期目標：

    水面艦船船艏及底部流動復雜，存在較強的湍流和泄渦，可能令艏底突出物產(chǎn)生空化、渦流裹挾破碎氣泡進入底部流場等，導致背景噪聲顯著增加、對水回波信號差，影響底部安裝的電子設備的正常使用。為了避免氣泡對設備安裝區(qū)域的影響，須掌握氣泡流動區(qū)域，因此需研究平底板下氣泡運動規(guī)律觀測試驗、氣泡運動與泄渦軌跡的相互關系、波浪中艦船航行與運動模擬技術及波浪中艦船底部微觀流場仿真等技術。

    通過開展平底板下氣泡與漩渦運動的觀測試驗，分析氣泡運動與漩渦脫落的相互關系，然后利用艦船底部流場微觀仿真，掌握艦船底部漩渦運動軌跡，進而分析氣泡沿船底的流動特性。

    技術指標：

    完成平底板氣泡生成、脫落與漩渦運動軌跡的觀測試驗；完成平底板流場微觀仿真；完成艦船底部流場微觀仿真，分析漩渦運動軌跡。

    預期成果：

    試驗報告、研究報告、論文、氣泡運動與泄渦軌跡的相互關系研究經(jīng)費：30萬元。

    研究周期：2018～2019年（2年）。

    技術對接聯(lián)系人：李鵬  027-88072563

    2

 

    項目名稱：

    項目名稱：基于人員應急能力評估的艦船總布置設計優(yōu)化研究技術需求及預期目標：

    大型軍艦遭遇惡劣海況、碰撞、觸礁、敵方打擊等緊急情況的發(fā)生概率遠高于民船，在設計過程中，可通過單獨或聯(lián)合考慮影響船舶安全的因素，確定有限可用的設計方案集，通過典型事件發(fā)生及后果的可計算概率，對船舶的總體布置（艙室布置、防火艙壁、水密艙壁）進行修正，降低災難情況對人員生命安全造成傷害的風險，從而提高艦船的安全性以及抵抗二次打擊的能力。為提升大型艦船的人員應急安全，需針對緊急情況下的艦員的抗風險能力進行評估，依據(jù)風險評估的結果對艦船總布置進行優(yōu)化，提高艦船總體的安全性。

    技術指標：

    構建人員應急安全能力評估方法，搭建人員應急安全能力評估軟件框架，滿足人員疏散能力、浸水殘存性、火災環(huán)境下人員應急能力風險評估功能，提供評估結果。

    預期成果：

    研究報告、軟件著作權、專利、文章。

    研究經(jīng)費：30萬元。

    研究周期：2018～2019年（2年）。

    技術對接聯(lián)系人：趙寶強  027-88075620

 

3

    項目名稱：

    基于粒子法的大型艦船強非線性時域水彈性高效計算模型技術需求及預期目標：

    勢流類方法無法直接計算波浪破碎等強非線性自由面變形，傳統(tǒng)的基于網(wǎng)格的CFD方法存在著大變形時易發(fā)生嚴重網(wǎng)格扭曲或網(wǎng)格處理方式十分復雜的問題。粒子法采用無網(wǎng)格的空間離散形式和拉格朗日形式的時間步進格式，這使其擺脫了復雜的網(wǎng)格處理并且能夠方便的追蹤變形面的位置，進而尤其適合劇烈自由面變形問題的模擬。

    以建立大型艦船時域強非線性水彈性計算的高效計算模型為目標，基于粒子法進行流體動力部分計算，以實現(xiàn)對砰擊、甲板上浪和波浪破碎等強非線性現(xiàn)象的直接準確計算，通過與勢流類方法在空間進行耦合以及并行計算來提高流體部分的整體計算效率，最終建立可用于艦船設計階段的高效時域水彈性數(shù)值計算模型。

    技術指標：

    建立耦合粒子法和勢流方法的高效計算模型；典型壁面砰擊壓力計算與實驗相比誤差不超過10%。

    預期成果：

    研究報告、數(shù)值計算模型、論文及專利。

    研究經(jīng)費：30萬元。

    研究周期：2018～2019年（2年）。

    技術對接聯(lián)系人：羅天027-88075620

 

4

    項目名稱：

    基于腦機接口的作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)智能交互研究技術需求及預期目標：

    以未來海戰(zhàn)場立體化作戰(zhàn)為背景，以解決作戰(zhàn)指揮人員面臨戰(zhàn)場態(tài)勢多變，數(shù)據(jù)實時更新，信息負荷巨大，任務繁重緊迫等諸多人機界面交互障礙為目標。運用ERP腦電和眼動追蹤等技術，以未來作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)中武器裝備的數(shù)字界面為載體，建立數(shù)字界面腦電和眼動工效學評估指標體系，研究實現(xiàn)數(shù)字界面腦機控制的關鍵性腦電成分，構建眼控系統(tǒng)交互式界面的視覺表征與評價機制，提出面向腦機接口和眼控交互的武器裝備數(shù)字界面設計方法，預期實現(xiàn)具有高效任務執(zhí)行、高速認知決策、高度人機融合的智能人機交互作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)。采集不同作戰(zhàn)任務場景中的用戶信息感知、控制、決策和意識等交互行為的眼動數(shù)據(jù)和腦電數(shù)據(jù)，建立面向數(shù)字界面的典型交互行為與眼動指標、腦電成分的關聯(lián)體系，構建作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)數(shù)字界面用戶典型交互行為的眼動指標庫和腦電成分數(shù)據(jù)庫，建立面向多場景下的數(shù)字界面腦控和眼控的作戰(zhàn)指揮模型，運用腦電波和眼動指標作為數(shù)字界面的控制指令完成典型作戰(zhàn)指揮任務，解決未來海戰(zhàn)場立體化作戰(zhàn)指揮中指揮員面臨戰(zhàn)場態(tài)勢多變，數(shù)據(jù)實時更新，信息負荷巨大，任務繁重緊迫等諸多人機交互障礙，實現(xiàn)作戰(zhàn)指揮的人機高度融合。

    技術指標：

    （1）構建至少10種信息交互行為特征與腦電、眼動數(shù)據(jù)的關聯(lián)；（2）構建艦艇作戰(zhàn)指揮腦機接口和眼機交互的命令庫，支持常用控制命令的下達；（3）構建基于腦機接口和眼控技術的智能人機交互作戰(zhàn)指揮概念原型系統(tǒng)。

    預期成果：

    發(fā)明專利、研究報告、概念原型系統(tǒng)等。

    研究經(jīng)費：30萬元。

    研究周期：2018～2019年（2年）。

    技術對接聯(lián)系人：魯愛國  027-87534208

 

5

    項目名稱：

    基于區(qū)塊鏈的海上作戰(zhàn)數(shù)據(jù)安全防護體系研究技術需求及預期目標：

    開展海上編隊作戰(zhàn)數(shù)據(jù)私有鏈的體系構建、作戰(zhàn)數(shù)據(jù)私有鏈共識機制、作戰(zhàn)數(shù)據(jù)私有鏈可信數(shù)據(jù)存儲、作戰(zhàn)數(shù)據(jù)私有鏈攻擊溯源、作戰(zhàn)數(shù)據(jù)私有鏈隱私保護機制等研究，解決基于權益證明的作戰(zhàn)數(shù)據(jù)私有鏈共識、基于賬戶模型的私有鏈數(shù)據(jù)模型構建、基于圖靈完備的私有鏈作戰(zhàn)數(shù)據(jù)智能合約、基于零知識證明的私有鏈隱私保護等瓶頸問題，從而支撐基于區(qū)塊鏈的海上編隊作戰(zhàn)數(shù)據(jù)應用系統(tǒng)的構建。

    技術指標：

    （1）構建基于私有鏈的軍用信息系統(tǒng)應用模型，提出相關通信機制、節(jié)點和用戶認證授權機制、共識機制等；（2）該體系能從理論上證明可對抗“雙花”攻擊、“日蝕”攻擊；提出的隱私保護方案理論上可驗證其安全性；（3）可追蹤攻擊者行為。

    預期成果：

    研究報告、技術方案、科研論文、架構模型等。

    研究經(jīng)費：30萬元。

    研究周期：2018～2019年（2年）。

    技術對接聯(lián)系人：童言  027-81569153

 

6

    項目名稱：

    大型船舶船體表面柔性覆層減弱波動壓力和砰擊壓力的機理性研究技術需求及預期目標：

    大型船舶在波浪中的波激振動和砰擊顫振將導致船體結構的疲勞強度問題和極限強度問題，可從作為激勵力的波動壓力和作為減弱激勵力措施的柔性覆層的相互作用角度進行機理性研究，探索其對波動壓力和砰擊壓力的減弱機制。須研究柔性覆層與波浪相互作用數(shù)值模擬方法、柔性覆層物理模型的構建方法與參數(shù)選取分析方法及柔性覆層減弱激勵力特性定量分析等。

    技術指標：

    構建柔性覆層物理模型，發(fā)展高精度的柔性覆層與波浪相互作用理論、數(shù)值與試驗方法，對柔性覆層減弱激勵力特性開展定量分析，獲得柔性覆層的優(yōu)化參數(shù)設置，給出柔性覆層減弱激勵力機制的物理圖像，為實際工況下覆層結構的設計提供建議，顯著降低船體表面遭受的波動壓力和砰擊壓力。

    預期成果：

    （1）波動壓力降低15%以上；（2）砰擊壓力降低15%以上。

    研究經(jīng)費：20萬元。

    研究周期：2018年（1年）。

    技術對接聯(lián)系人：汪雪良0510-85557909

 

7

    項目名稱：

    電力推進系統(tǒng)電力電子噪聲主動抑制方法研究技術需求及預期目標：

    采用電力電子變流器與交流電機進行電力推進中，系統(tǒng)的噪聲成為艦艇尤其是潛艇隱蔽性和生存的一個主要挑戰(zhàn)。本項目通過設計適用于電力推進的電力電子變流器-電機系統(tǒng)的電力電子噪聲主動抑制方法，實現(xiàn)對電力電子開關帶來的電磁干擾和振動噪聲的有效抑制。

    技術指標：

    與傳統(tǒng)的逆變器驅動推進電機相比，提出的解決方案在同等功率和開關頻率下，實現(xiàn)以下的技術指標：

    （1）電機PWM轉矩脈動最大值下降為之前的50%以下；（2）電機表面振動加速度最大值降低為之前的50%以下；（3）電機共模電流下降50%;（4）變流器直流母線的高頻電流有效值下降50%預期成果：

    研究報告、試驗報告、主動控制算法及原理樣機（樣機功率不小于5kW）。

    研究經(jīng)費：40萬元。

    研究周期：2018～2019年（2年）。

    技術對接聯(lián)系人：何忠祥  027-68896598

 

8

    項目名稱：

    高性能軸瓦基材技術研究技術需求及預期目標：

    軸瓦是柴油機的關鍵零部件之一，可能引起抱軸等嚴重故障，對柴油機可靠性有重大影響，而國內(nèi)軸瓦制造能力相對薄弱；隨著功率密度比的提升，對軸瓦承載性能極限提出了更高的要求，鋁基軸瓦已不能滿足使用要求，銅基軸瓦可滿足柴油機大負載和長壽命的要求；目前以Miba為代表的國外公司銅基軸瓦采用合金層鑄造成型，其承載性能極限可達130MPa；國內(nèi)銅基軸瓦目前采用粉末燒結工藝成型，不可避免地會出現(xiàn)由于孔洞、發(fā)泡導致合金層金相較差，使軸瓦承載性能極限僅能達到80MPa。高指標柴油機軸瓦關鍵基礎材料、核心制造技術成熟度低，始終依賴進口，因此急需開展專項研究，以滿足不斷提升的指標要求。

    研究高性能軸瓦材料技術，通過開發(fā)新型不含鉛的銅基合金層材料、改變合金層與鋼背成型方式以改善合金層金相組織，提高軸瓦抗疲勞、減磨等性能，實現(xiàn)船用柴油機高性能軸瓦材料的升級換代，為柴油機研發(fā)提供技術儲備。

    技術指標：

    （1）軸瓦承載性能極限大于110MPa；（2）基材屈服強度大于450MPa；（3）軸瓦最高工作溫度大于165℃。

    預期成果：

    研究報告、測試報告、專利2項、學術論文不少于3篇。

    研究經(jīng)費：40萬元。

    研究周期：2018～2019年（2年）。

    技術對接聯(lián)系人：梁剛  021-31310412

 

9

    項目名稱：

    高壓條件下納米鋁顆粒O2/H2O氣氛著火特性及燃燒機理研究技術需求及預期目標：

    無人水下航行器（UUV）對動力系統(tǒng)的需求，受限于現(xiàn)有熱氣機動力系統(tǒng)傳統(tǒng)的油氧燃燒能源模式，進一步提升系統(tǒng)能量密度的潛力有限。因此，本項目提出一種新型的以鋁水燃燒為基礎的熱氣機能源解決方案，其動力系統(tǒng)能量密度有望達到500 Wh/kg以上。

    本研究擬通過實驗研究與數(shù)值模擬相結合，確定鋁/水/氧燃燒著火特性及燃燒機理，建立精準可靠的數(shù)學模型，形成鋁/水/氧燃燒著火特性及燃燒機理研究總結報告；在此基礎上，提出合理的鋁/水/氧燃燒能源系統(tǒng)設計及論證方案，且該系統(tǒng)能量密度的設計指標達450Wh/kg以上。

    技術指標：

    （1）高壓條件下納米鋁顆粒O2/H2O氣氛著火特性及燃燒仿真精度不低于90%；（2）系統(tǒng)設計指標達450 Wh/kg以上。

    預期成果：

    研究報告、技術方案、學術論文、專利。

    研究經(jīng)費：30萬元。

    研究周期：2018～2019年（2年）。

    技術對接聯(lián)系人：金旭東  021-61693674

 

10

    項目名稱：

    高功率、高致密儲能技術技術需求及預期目標：

    目前艦載裝備的電磁發(fā)射器既要求有高的功率密度，滿足其高功率脈沖放電的要求，同時能夠實現(xiàn)緊湊式模塊化，因此迫切需要加快研制新型高功率、高致密儲能技術。水系電解液具有高的離子電導率、不易燃及低成本等優(yōu)勢，然而水系電解液的實際工作電壓窗口較小，限制了超級電容器能量密度的提升。通過設計制備高比容量、高堆積密度的新型電極材料，明確電極活性物質(zhì)載量與電極比容量、電極過程動力學之間關系，優(yōu)化超級電容器中正負極的動力學匹配，進而解決超級電容器的（體積、質(zhì)量）能量密度低等關鍵問題，大幅度提高超級電容器在艦載環(huán)境下的性能，為艦載裝備的電磁發(fā)射器用儲能系統(tǒng)提供技術支撐。

    技術指標：

    電極的比電容大于700 F/cm3，超級電容器器件容量大于1000F，能量密度大于15 Wh/L，功率密度大于10 kW/L，循環(huán)壽命大于20000次，通過安全性能檢測。

    預期成果：

    研究報告、樣品器件、測試報告。

    研究經(jīng)費：30萬元。

    研究周期：2018～2019年（2年）。

    技術對接聯(lián)系人：劉飛  027-68896866

 

11

    項目名稱：

    寬溫域固態(tài)鋰電池用薄型電解質(zhì)膜技術技術需求及預期目標：

    針對目前鋰離子電池存在燃燒、爆炸風險，以及特殊條件對寬溫域固態(tài)鋰電池的迫切需求，本項目擬采用先進的制備技術，研發(fā)寬使用溫域鋰離子電池薄型電解質(zhì)膜；通過先進的測試與表征技術，結合原理計算，探究鋰離子在薄型電解質(zhì)膜和電解質(zhì)/電極界面處的傳輸機理；基于此薄型電解質(zhì)膜構建本質(zhì)安全、寬使用溫域、高性能的固態(tài)鋰電池，優(yōu)化其電化學性能，同時探索在航天器、深潛器等軍民高精尖專用設備中的應用。

    技術指標：

    （1）薄型電解質(zhì)膜厚度<30微米；（2）薄型電解質(zhì)膜具有優(yōu)異的力學性能：抗拉強度＞10 MPa，斷裂延伸率＞20%；（3）薄型電解質(zhì)膜的離子傳導面比電阻＜8 Ωcm2；（4）基于薄型電解質(zhì)膜的固態(tài)鋰電池工作溫度范圍為-20 °C~85 °C，循環(huán)壽命＞500次。

    預期成果：

    （1）研究報告及專利；（2）幅寬150 mm的薄型電解質(zhì)實物；（3）基于薄型電解質(zhì)膜的固態(tài)鋰電池原理樣機（≥5Ah）。

    研究經(jīng)費：30萬元。

    研究周期：2018～2019年（2年）。

    技術對接聯(lián)系人：裴波027-68896866

 

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責任編輯：王元

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