2018年中国船舶重工集团有限公司装备预研船舶重工联合基金一般基金项目第一批（共两批）

    1

 

    项目名称：

    水面舰船底部微观流场观察及气泡运动规律研究技术需求及预期目标：

    水面舰船船艏及底部流动复杂，存在较强的湍流和泄涡，可能令艏底突出物产生空化、涡流裹挟破碎气泡进入底部流场等，导致背景噪声显着增加、对水回波信号差，影响底部安装的电子设备的正常使用。为了避免气泡对设备安装区域的影响，须掌握气泡流动区域，因此需研究平底板下气泡运动规律观测试验、气泡运动与泄涡轨迹的相互关系、波浪中舰船航行与运动模拟技术及波浪中舰船底部微观流场仿真等技术。

    通过开展平底板下气泡与漩涡运动的观测试验，分析气泡运动与漩涡脱落的相互关系，然后利用舰船底部流场微观仿真，掌握舰船底部漩涡运动轨迹，进而分析气泡沿船底的流动特性。

    技术指标：

    完成平底板气泡生成、脱落与漩涡运动轨迹的观测试验；完成平底板流场微观仿真；完成舰船底部流场微观仿真，分析漩涡运动轨迹。

    预期成果：

    试验报告、研究报告、论文、气泡运动与泄涡轨迹的相互关系研究经费：30万元。

    研究周期：2018～2019年（2年）。

    技术对接联系人：李鹏  027-88072563

    2

 

    项目名称：

    项目名称：基于人员应急能力评估的舰船总布置设计优化研究技术需求及预期目标：

    大型军舰遭遇恶劣海况、碰撞、触礁、敌方打击等紧急情况的发生概率远高于民船，在设计过程中，可通过单独或联合考虑影响船舶安全的因素，确定有限可用的设计方案集，通过典型事件发生及后果的可计算概率，对船舶的总体布置（舱室布置、防火舱壁、水密舱壁）进行修正，降低灾难情况对人员生命安全造成伤害的风险，从而提高舰船的安全性以及抵抗二次打击的能力。为提升大型舰船的人员应急安全，需针对紧急情况下的舰员的抗风险能力进行评估，依据风险评估的结果对舰船总布置进行优化，提高舰船总体的安全性。

    技术指标：

    构建人员应急安全能力评估方法，搭建人员应急安全能力评估软件框架，满足人员疏散能力、浸水残存性、火灾环境下人员应急能力风险评估功能，提供评估结果。

    预期成果：

    研究报告、软件着作权、专利、文章。

    研究经费：30万元。

    研究周期：2018～2019年（2年）。

    技术对接联系人：赵宝强  027-88075620

 

3

    项目名称：

    基于粒子法的大型舰船强非线性时域水弹性高效计算模型技术需求及预期目标：

    势流类方法无法直接计算波浪破碎等强非线性自由面变形，传统的基于网格的CFD方法存在着大变形时易发生严重网格扭曲或网格处理方式十分复杂的问题。粒子法采用无网格的空间离散形式和拉格朗日形式的时间步进格式，这使其摆脱了复杂的网格处理并且能够方便的追踪变形面的位置，进而尤其适合剧烈自由面变形问题的模拟。

    以建立大型舰船时域强非线性水弹性计算的高效计算模型为目标，基于粒子法进行流体动力部分计算，以实现对砰击、甲板上浪和波浪破碎等强非线性现象的直接准确计算，通过与势流类方法在空间进行耦合以及并行计算来提高流体部分的整体计算效率，最终建立可用于舰船设计阶段的高效时域水弹性数值计算模型。

    技术指标：

    建立耦合粒子法和势流方法的高效计算模型；典型壁面砰击压力计算与实验相比误差不超过10%。

    预期成果：

    研究报告、数值计算模型、论文及专利。

    研究经费：30万元。

    研究周期：2018～2019年（2年）。

    技术对接联系人：罗天027-88075620

 

4

    项目名称：

    基于脑机接口的作战指挥系统智能交互研究技术需求及预期目标：

    以未来海战场立体化作战为背景，以解决作战指挥人员面临战场态势多变，数据实时更新，信息负荷巨大，任务繁重紧迫等诸多人机界面交互障碍为目标。运用ERP脑电和眼动追踪等技术，以未来作战指挥系统中武器装备的数字界面为载体，建立数字界面脑电和眼动工效学评估指标体系，研究实现数字界面脑机控制的关键性脑电成分，构建眼控系统交互式界面的视觉表征与评价机制，提出面向脑机接口和眼控交互的武器装备数字界面设计方法，预期实现具有高效任务执行、高速认知决策、高度人机融合的智能人机交互作战指挥系统。采集不同作战任务场景中的用户信息感知、控制、决策和意识等交互行为的眼动数据和脑电数据，建立面向数字界面的典型交互行为与眼动指标、脑电成分的关联体系，构建作战指挥系统数字界面用户典型交互行为的眼动指标库和脑电成分数据库，建立面向多场景下的数字界面脑控和眼控的作战指挥模型，运用脑电波和眼动指标作为数字界面的控制指令完成典型作战指挥任务，解决未来海战场立体化作战指挥中指挥员面临战场态势多变，数据实时更新，信息负荷巨大，任务繁重紧迫等诸多人机交互障碍，实现作战指挥的人机高度融合。

    技术指标：

    （1）构建至少10种信息交互行为特征与脑电、眼动数据的关联；（2）构建舰艇作战指挥脑机接口和眼机交互的命令库，支持常用控制命令的下达；（3）构建基于脑机接口和眼控技术的智能人机交互作战指挥概念原型系统。

    预期成果：

    发明专利、研究报告、概念原型系统等。

    研究经费：30万元。

    研究周期：2018～2019年（2年）。

    技术对接联系人：鲁爱国  027-87534208

 

5

    项目名称：

    基于区块链的海上作战数据安全防护体系研究技术需求及预期目标：

    开展海上编队作战数据私有链的体系构建、作战数据私有链共识机制、作战数据私有链可信数据存储、作战数据私有链攻击溯源、作战数据私有链隐私保护机制等研究，解决基于权益证明的作战数据私有链共识、基于账户模型的私有链数据模型构建、基于图灵完备的私有链作战数据智能合约、基于零知识证明的私有链隐私保护等瓶颈问题，从而支撑基于区块链的海上编队作战数据应用系统的构建。

    技术指标：

    （1）构建基于私有链的军用信息系统应用模型，提出相关通信机制、节点和用户认证授权机制、共识机制等；（2）该体系能从理论上证明可对抗“双花”攻击、“日蚀”攻击；提出的隐私保护方案理论上可验证其安全性；（3）可追踪攻击者行为。

    预期成果：

    研究报告、技术方案、科研论文、架构模型等。

    研究经费：30万元。

    研究周期：2018～2019年（2年）。

    技术对接联系人：童言  027-81569153

 

6

    项目名称：

    大型船舶船体表面柔性覆层减弱波动压力和砰击压力的机理性研究技术需求及预期目标：

    大型船舶在波浪中的波激振动和砰击颤振将导致船体结构的疲劳强度问题和极限强度问题，可从作为激励力的波动压力和作为减弱激励力措施的柔性覆层的相互作用角度进行机理性研究，探索其对波动压力和砰击压力的减弱机制。须研究柔性覆层与波浪相互作用数值模拟方法、柔性覆层物理模型的构建方法与参数选取分析方法及柔性覆层减弱激励力特性定量分析等。

    技术指标：

    构建柔性覆层物理模型，发展高精度的柔性覆层与波浪相互作用理论、数值与试验方法，对柔性覆层减弱激励力特性开展定量分析，获得柔性覆层的优化参数设置，给出柔性覆层减弱激励力机制的物理图像，为实际工况下覆层结构的设计提供建议，显着降低船体表面遭受的波动压力和砰击压力。

    预期成果：

    （1）波动压力降低15%以上；（2）砰击压力降低15%以上。

    研究经费：20万元。

    研究周期：2018年（1年）。

    技术对接联系人：汪雪良0510-85557909

 

7

    项目名称：

    电力推进系统电力电子噪声主动抑制方法研究技术需求及预期目标：

    采用电力电子变流器与交流电机进行电力推进中，系统的噪声成为舰艇尤其是潜艇隐蔽性和生存的一个主要挑战。本项目通过设计适用于电力推进的电力电子变流器-电机系统的电力电子噪声主动抑制方法，实现对电力电子开关带来的电磁干扰和振动噪声的有效抑制。

    技术指标：

    与传统的逆变器驱动推进电机相比，提出的解决方案在同等功率和开关频率下，实现以下的技术指标：

    （1）电机PWM转矩脉动最大值下降为之前的50%以下；（2）电机表面振动加速度最大值降低为之前的50%以下；（3）电机共模电流下降50%;（4）变流器直流母线的高频电流有效值下降50%预期成果：

    研究报告、试验报告、主动控制算法及原理样机（样机功率不小于5kW）。

    研究经费：40万元。

    研究周期：2018～2019年（2年）。

    技术对接联系人：何忠祥  027-68896598

 

8

    项目名称：

    高性能轴瓦基材技术研究技术需求及预期目标：

    轴瓦是柴油机的关键零部件之一，可能引起抱轴等严重故障，对柴油机可靠性有重大影响，而国内轴瓦制造能力相对薄弱；随着功率密度比的提升，对轴瓦承载性能极限提出了更高的要求，铝基轴瓦已不能满足使用要求，铜基轴瓦可满足柴油机大负载和长寿命的要求；目前以Miba为代表的国外公司铜基轴瓦采用合金层铸造成型，其承载性能极限可达130MPa；国内铜基轴瓦目前采用粉末烧结工艺成型，不可避免地会出现由于孔洞、发泡导致合金层金相较差，使轴瓦承载性能极限仅能达到80MPa。高指标柴油机轴瓦关键基础材料、核心制造技术成熟度低，始终依赖进口，因此急需开展专项研究，以满足不断提升的指标要求。

    研究高性能轴瓦材料技术，通过开发新型不含铅的铜基合金层材料、改变合金层与钢背成型方式以改善合金层金相组织，提高轴瓦抗疲劳、减磨等性能，实现船用柴油机高性能轴瓦材料的升级换代，为柴油机研发提供技术储备。

    技术指标：

    （1）轴瓦承载性能极限大于110MPa；（2）基材屈服强度大于450MPa；（3）轴瓦最高工作温度大于165℃。

    预期成果：

    研究报告、测试报告、专利2项、学术论文不少于3篇。

    研究经费：40万元。

    研究周期：2018～2019年（2年）。

    技术对接联系人：梁刚  021-31310412

 

9

    项目名称：

    高压条件下纳米铝颗粒O2/H2O气氛着火特性及燃烧机理研究技术需求及预期目标：

    无人水下航行器（UUV）对动力系统的需求，受限于现有热气机动力系统传统的油氧燃烧能源模式，进一步提升系统能量密度的潜力有限。因此，本项目提出一种新型的以铝水燃烧为基础的热气机能源解决方案，其动力系统能量密度有望达到500 Wh/kg以上。

    本研究拟通过实验研究与数值模拟相结合，确定铝/水/氧燃烧着火特性及燃烧机理，建立精准可靠的数学模型，形成铝/水/氧燃烧着火特性及燃烧机理研究总结报告；在此基础上，提出合理的铝/水/氧燃烧能源系统设计及论证方案，且该系统能量密度的设计指标达450Wh/kg以上。

    技术指标：

    （1）高压条件下纳米铝颗粒O2/H2O气氛着火特性及燃烧仿真精度不低于90%；（2）系统设计指标达450 Wh/kg以上。

    预期成果：

    研究报告、技术方案、学术论文、专利。

    研究经费：30万元。

    研究周期：2018～2019年（2年）。

    技术对接联系人：金旭东  021-61693674

 

10

    项目名称：

    高功率、高致密储能技术技术需求及预期目标：

    目前舰载装备的电磁发射器既要求有高的功率密度，满足其高功率脉冲放电的要求，同时能够实现紧凑式模块化，因此迫切需要加快研制新型高功率、高致密储能技术。水系电解液具有高的离子电导率、不易燃及低成本等优势，然而水系电解液的实际工作电压窗口较小，限制了超级电容器能量密度的提升。通过设计制备高比容量、高堆积密度的新型电极材料，明确电极活性物质载量与电极比容量、电极过程动力学之间关系，优化超级电容器中正负极的动力学匹配，进而解决超级电容器的（体积、质量）能量密度低等关键问题，大幅度提高超级电容器在舰载环境下的性能，为舰载装备的电磁发射器用储能系统提供技术支撑。

    技术指标：

    电极的比电容大于700 F/cm3，超级电容器器件容量大于1000F，能量密度大于15 Wh/L，功率密度大于10 kW/L，循环寿命大于20000次，通过安全性能检测。

    预期成果：

    研究报告、样品器件、测试报告。

    研究经费：30万元。

    研究周期：2018～2019年（2年）。

    技术对接联系人：刘飞  027-68896866

 

11

    项目名称：

    宽温域固态锂电池用薄型电解质膜技术技术需求及预期目标：

    针对目前锂离子电池存在燃烧、爆炸风险，以及特殊条件对宽温域固态锂电池的迫切需求，本项目拟采用先进的制备技术，研发宽使用温域锂离子电池薄型电解质膜；通过先进的测试与表征技术，结合原理计算，探究锂离子在薄型电解质膜和电解质/电极界面处的传输机理；基于此薄型电解质膜构建本质安全、宽使用温域、高性能的固态锂电池，优化其电化学性能，同时探索在航天器、深潜器等军民高精尖专用设备中的应用。

    技术指标：

    （1）薄型电解质膜厚度<30微米；（2）薄型电解质膜具有优异的力学性能：抗拉强度＞10 MPa，断裂延伸率＞20%；（3）薄型电解质膜的离子传导面比电阻＜8 Ωcm2；（4）基于薄型电解质膜的固态锂电池工作温度范围为-20 °C~85 °C，循环寿命＞500次。

    预期成果：

    （1）研究报告及专利；（2）幅宽150 mm的薄型电解质实物；（3）基于薄型电解质膜的固态锂电池原理样机（≥5Ah）。

    研究经费：30万元。

    研究周期：2018～2019年（2年）。

    技术对接联系人：裴波027-68896866

 

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责任编辑：王元

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