2024年,全球海工市场订单金额实现两位数高速增长,市场重新迈上复苏的道路。观察当下的海工市场,很多乐观的信号已经显现。从需求侧来看,国际油价的预期基本稳定在70美元/桶的水平并伴有小幅波动,新兴国家的海洋油气开发仍然充满潜力;在海洋石油开采加速向深远海迈进的背景下,浮式生产储卸油装置、浮式天然气液化装置等大型高附加值油气装备的订单仍然可观,海上风电市场需求的快速增长和各国海工装备供应的不平衡矛盾依然加剧。从供给侧来看,船队供应紧张的局面还将持续,船厂生产负荷依然饱满。与此同时,在海事领域日益严格的绿色环保要求下,船队更新的需求不断增长,海工船东也在加快推进船队绿色转型,以适应新的规范要求。

二次流是主流的伴随流动,普遍存在于大自然与透平机械中,且以透平机械内的二次流最为典型。其不仅会改变主流运动、恶化流场,还会诱导边界层分离,加剧出口处射流尾迹,产生流动损失与噪声,故受到学者们的广泛关注,将其上升到与势流理论同等的研究高度。自20世纪50年代起,国内外学者们通过理论分析、试验研究与数值模拟等手段研究二次流现象,逐渐掌握了透平机械内二次流的流动机理与流动结构,不断完善了二次流数学模型、损失评估和试验方法。该文从二次流现象出发,系统回顾并总结了透平机械二次流结构、数学模型及其损失计算与试验方法,指出了ZANGENEH所建立的基于流向涡的二次流经典理论模型存在的问题;并基于二次流S3流面理论提出未来研究工作的重点方向,为包括喷水推进泵在内的各类透平机械内流场品质与流体动力性能的提升,提供一些思路和参考。

在数字化转型时代下,为应对不确定性、提质增效并提升企业盈利能力等需求,将数字技术融入船舶设计技术以重构全三维设计模式,已成为设计发展趋势。该文以海克斯康Smart 3D为三维设计平台,提出基于模型的一体化三维数字设计定义及技术内涵,探讨了二维驱动三维快速建模、CAD与CAE一体化、详细设计与生产设计一体化、三维送审、设计工具开发等解决方案,基于参数化建模、知识驱动开发了多款设计工具,形成了建模策略、设计总体策划,解决了CAE与CAD一体化、详细设计与生产设计一体化,实现统一数据源、模型数据的共用与复用,实现各专业之间的三维设计协同,研究成果在集装箱船、邮轮上得到初步应用,为重构船舶全三维设计模式奠定扎实基础。

自主航行系统是无人船舶运行的基础,局部路径规划算法是无人船舶自主航行系统的重要组成。该文针对A*算法、人工势场算法、快速搜索随机树算法、动态窗口法、速度障碍算法及智能优化算法等常用的无人船舶局部路径规划算法进行了系统综述,分析其基本原理和优缺点,并总结其应用场景。现有的无人船舶局部路径规划算法在开阔水域等简单场景中已具备实用价值,但在处理一些复杂情况时仍面临不小的挑战,例如：高密度非结构化的航行环境、高动态强非线性的环境干扰以及多约束多目标的任务场景。在今后研究中,建议研究操纵运动模型的约束加载机理、发展面向全任务场景的多算法协同规划理论,以及构建大模型驱动的无人船舶决策规划方法,从而解决复杂环境与任务场景下的局部路径规划问题。该文将为无人船舶局部路径规划技术的理论研究与工程应用提供系统性参考。

2024年的世界新造船市场实现了历史性增长,新接订单量、完工订单量和手持订单量这三大造船指标,分别创下了2007年、2012年和2010年以来的新高。中国造船业持续引领全球行业发展,主要指标也创造历史新高,巩固了全球造船业领导者的地位。自此轮市场复苏以来,受内外部因素影响,世界新造船市场迎来新的里程碑,未来市场走势成为造船业及上下游行业的关注焦点。因此,分析影响新造船市场的因素,量化潜在变量,研判未来走势,并稳定各界对船舶工业可持续发展的预期,成为市场与产业研究的重要工作。该文通过总结2024年世界新造船市场发展情况,分析可能会影响2025年市场发展的因素,科学预测未来市场走势,为行业稳定发展提供参考。

在船舶设计优化中,设计变量或运营环境中存在的不确定性因素可能导致船舶性能无法达到设计工况的最优目标,甚至导致船舶因性能显著下降而使原设计方案失效。为了降低不确定性因素对船舶性能的影响,提高船舶设计方案在不确定性因素影响下的稳健性和可靠性,该文将不确定性设计优化方法引入船舶设计,构建了不确定性因素影响下的船舶设计优化数学模型及其求解流程,并将其应用于散货船设计优化中。优化结果表明：相较于确定性优化方案,不确定性优化方案更为优越,其稳健性和可靠性得到了显著提升。

通信、定位、导航统称为“通导”,对于所有航行器（特别是极区冰下航行器）有着不可或缺的重要作用。随着人类对极区探索的深入,利用水下航行器进行冰下科考也日益频繁。相对于较低纬度敞水环境,极区冰下通导非常特殊,所面临的挑战也十分独特,导致极区冰下通导技术的发展也和其他区域的水下通导有所区别。该文梳理总结了目前极区海洋冰下通导技术现状和面临的挑战,并对未来的发展方向进行展望,为相关领域的科学研究提供参考。

复杂管网水力计算一般通过专业软件求解,该文则以递归算法为基础,研究了递归载入复杂管网模型的过程,以及递归求解复杂管网水力计算的过程。针对多入口复杂管网形成的多路递归状态,文中提供了震荡收敛交替驱动递归的算法进行求解,计算结果完全符合工程流体力学中对于管路计算的相关要求。根据该算法编写的计算程序,可一键式读入管网的数值模型并直接计算出流量及压力分配结果,程序代码封装度高且可移植性好。最后以某国产豪华邮轮的消防水系统为例进行分析,经过简要建模,计算出管网流量和压力分布,确定消防水泵参数,并锁定管网关键位置,为确定设计方案提供了指导。研究结果表明：文中所述算法和程序具备复杂管网计算能力,能为复杂管网方案设计乃至系统主要参数的确定提供参考。

自主船舶是目前船舶工业发展的重要方向,自主船舶的健康发展需要完善的装备体系支撑。该文基于国际海事组织的《海上自主水面船舶规则》框架,以构建面向远程遥控模式的自主船舶装备体系为目标,分析自主船舶装备的技术需求,研究构建自主船舶装备的总体架构、配套设备体系,以及自主水平的设计与评估流程,提出船载自主功能系统与数智化设备的研发重点和发展建议,为自主船舶装备的商业化应用提供系统化理论框架和实践路径参考。

氢燃料电池已成为未来船用新型动力源的重要发展方向。然而,随着船舶动力系统复杂度快速攀升,传统以文档为核心的系统工程方法已难以满足混动系统快速迭代的研制需求。该文提出了基于模型系统工程（model-based systems engineering,MBSE）方法的氢燃料船混动系统设计验证方法：首先,基于SysML语言从船舶工程总体需求出发,按需求定义、功能分析、逻辑设计对系统的总体任务层、系统层和子系统层逐层分解建模;其次,通过对模型的集成仿真,验证其功能逻辑合理性;最后,搭建Simulink性能仿真模型,对氢燃料船混动系统的性能参数进行仿真计算。该文以氢燃料船混动系统为例,验证了设计验证流程的可行性,以及对于复杂系统设计迭代的有效性,为船舶领域MBSE方法应用提供参考。

鉴于国内智能船舶技术目前仍处于发展阶段,智能船舶系统方案尚未在大型远洋运输船上普及应用。该文以1艘14 000标准箱集装箱船为例,对其智能系统进行研究,并结合船级社符号要求,制定方案设计原则;基于该船在感知层数据采样硬件设施的实际配置情况,构建了智能船舶集成平台与各个智能应用功能相结合的总体架构,并详细介绍了智能航行、智能机舱、智能能效管理的系统组成、数据利用及功能实现。结果表明：该系统不仅能实现营运船舶优化航路、系统监测、控制能耗、辅助决策、船舶管理等方面智能化升级的目标,还能针对船岸数据交互过程中的风险采取网络安全防护策略。文中所述设计方案为今后集装箱船智能化的工程化应用路径提供了选择依据和优化方向。

为智能引导船舶安全高效进入升船机船厢,该文基于强化学习方法,采用马尔可夫决策模型对船舶进厢航行过程建模,通过设置不同的奖惩函数和时间步长,对比模型训练的结果并得出最优方案,然后进行软件开发得到智能助航系统,最后选取典型过厢船舶开展实船试验。结果表明：选择最优的操纵策略不仅可以减少操作次数,而且能够更快达到终点,助航系统规划的理论进厢时间比实际进厢时间缩短了34.4%。该研究成果可为船舶进厢智能引导提供一定参考。

针对船舶行业常规人工建模方法培训成本较高、效率较低的问题,该文开发了1种以二维平面型线图纸为输入的三维几何船体模型智能生成软件,能够提升建模工作的自动化水平,提高生产效率。该建模软件使用Python语言进行开发设计,通过模拟人类视觉系统,以像素集群为基本单位,从二维图纸中提取、分析和理解船体型线信息。首先,读取、识别并处理截图或扫描得到的二维平面型线图纸（JPEG或PNG格式）,根据3个视图之间的空间关系,将型线的二维型值点映射为三维的点云数据;然后,通过信息增密等手段生成船型表面,简化了从二维平面到三维模型的建模流程;最后,精度验证结果显示,基于计算机视觉技术的建模软件能够快速实现由图片形式的二维型线图纸向三维船体模型的转换,具有一定的可靠性。

针对多无人艇回收过程复杂、成本昂贵,以及理论研究与实物部署间需反复迭代的问题,该文基于虚实数据同步机制,结合高保真渲染Unity 3D技术,设计了1种虚实联合的仿真方法及系统,实现了理论研究与实物调试同步开展,进而有效减少迭代次数并降低成本。该系统由实体无人艇、虚拟无人艇和无人艇虚拟试验平台组成,对应的方法通过系统架构实施。实体无人艇依靠搭载的软硬件系统及回收控制策略生成运动状态数据,虚拟无人艇则通过仿真生成相应数据,随后由平台对虚实数据同步交互并实时传输,在构建的无人艇虚拟试验平台中,实现高保真状态监控、直观可视化展示及高置信度回收策略验证。综合试验结果表明：该方法及系统能以小规模实体测试替代大规模实物部署,充分整合真实硬件与虚拟环境的优势,实现高效、安全且低成本的多无人艇回收验证。文中所设计的虚实联合仿真方法及系统,也为无人艇更大规模编队及集群的回收过程验证,提供了便捷高效的试验平台。

腐蚀及生物污损严重威胁船舶螺旋桨的正常运行。当前,对于船舶螺旋桨防护方法的研究主要聚焦于材料本身,对防护涂层的关注相对不足。该文介绍了低表面能污损脱附型涂层的防污原理及相关技术的研究进展,论述了有机硅改性低表面能防污涂层应用于船舶螺旋桨的前景和发展方向,并对该领域防污涂层的未来发展进行了展望。

阻流板作为1种安装于船舶尾封板的节能减阻装置,已在中高速船舶上得到了越来越多的应用。为了研究阻流板及其安装形式对船舶斜航水动力性能的影响,该文以1艘中高速排水型船舶为对象,基于计算流体力学（computational fluid dynamics,CFD）STAR-CCM+软件进行了船舶斜航数值仿真。计算结果表明：两侧阻流板的安装能够使斜航状态下的船舶阻力降低2.7% ~ 5.9%;然而随着漂角的增大,阻流板对“空穴”、“鸡尾流”等船舶近尾流场的改善能力逐渐减弱,使得阻流板的减阻率降低;此外,由于阻流板对船底水流的阻滞作用会使船尾产生高压水动力载荷,继而增大转艏力矩,因此建议船舶在斜航运动时使用两侧阻流板或者只使用背流侧阻流板。该文的研究结论进一步揭示了阻流板的作用,对其使用决策具有指导意义。

为提升潜水器耐压壳水下结构的综合性能,需聚焦于多目标优化设计研究,从而实现质量、强度和稳定性的协同提升。该文采用参数化分析流程对初始环肋耐压壳方案展开研究,通过最优拉丁超立方设计法进行采样,探讨设计变量对目标响应的影响;建立了高精度响应面模型及相应的多目标优化模型,进而通过第二代非支配排序遗传算法（non-dominated sorting genetic algorithm II,NSGA-II）对耐压壳多目标优化求解。研究表明：4组优化方案中,A、C方案分别减重7.3 kg和6.6 kg,B、D方案的极限强度分别提高0.177 MPa和0.031 MPa,由此证明结合响应面模型和遗传算法的多目标优化方法能有效提升潜水器耐压壳的性能,为深海探测装备的设计提供参考。

缆绳是船舶和海洋浮式结构物系泊的关键部件,需承受周期性变化的轴向载荷。为研究深海系泊聚酯绳的拉伸性能和刚度特性,该文将缆绳全生命周期划分为预加载、初安装、老化这3个阶段。首先研究了缆绳静态载荷作用下的拉伸特性,定量分析了各阶段缆绳的应变和可逆伸长率,并对比聚酯缆绳和尼龙缆绳的力学性能差异;其次,设计不同张力作用下的蠕变系数求解试验,建立了考虑绳索蠕变系数的准静态刚度经验方程。试验表明：静置后的缆绳仍存在可逆伸长,缆绳磨合越充分,其固有形变越小,结构越稳定;同时,缆绳的静态刚度随着加载时间增加和力的增大而增大,但最终会趋于定值。聚酯缆绳的刚度比尼龙绳大,形变量小,结构更加稳定,更适用于深海系泊。该文的研究成果有助于深入分析缆绳全周期刚度特性的演变,为深海绷紧式系泊系统的合理设计提供重要参考。

水面无人艇通常工作于复杂环境,需要具备离线自主规划路线的能力。现有技术多依赖于远距离目标识别,并将光学识别作为感知手段以弥补近距离目标识别的不足。海洋环境虽变化无常,但常见的目标物体主要有礁石（水面上）、岛屿、海上生产设备（比如海上风机）和各类船舶。海洋环境采集的图像具有灰度渐变的特点,该文针对斜变换、Haar变换、斜Haar变换、Walsh-Hadamard变换、离散余弦变换和常用的差分算子等方法,在提取水上常见目标边缘上的效果及运算时间进行了理论仿真实验,根据准确性和抗噪性选择了斜Haar变换作为边缘提取算子来找出图像关注区域,接着利用Hu不变矩识别不同行驶状态下的船舶特征,为水面常见目标边缘检测与识别提供了新的技术途径。

该文针对船舶改造市场因国际海事组织（international maritime organization,IMO）的温室气体减排新战略所受影响开展了评估,通过对现有船舶法规履约情况以及国内外船舶修造资源禀赋分析,详细研究了实施新战略对船舶改造市场规模、市场结构、区域差异、市场特性和船舶修造企业战略等方面的影响。研究表明：IMO新战略的实施将促进全球扩大基于绿色改造的船舶修造市场,且预计市场规模达40亿至400亿美元;同时将有力加速船舶改造市场结构向水动力、新燃料和后处理等领域调整,并推动船舶修造业多元化、差异化和个性化的发展趋势,为全球船舶修造企业市场布局、战略调整和资源购置提供数据基础。

为满足消磁勤务要求,需对导体涡流磁场相位滞后进行研究计算,从而更好地实现导体磁性补偿。该文提出一种基于磁变模拟法的涡流磁场相位滞后角的计算方法。首先,通过理论推导得到涡流磁场相位滞后角的计算方法;其次,在COMSOL仿真软件中,通过磁变模拟法在导体空间中施加外部激励磁场,其仿真结果和理论计算较吻合,平均误差百分比为0.025%;最后,为验证其理论计算和仿真结果的准确性,开展了涡流磁场测量实验,实验结果的平均误差百分比为2.48%,可满足工程要求。通过仿真分析和实验验证,证实该方法能准确快速地计算出不同频率的涡流磁场相位滞后角,并运用于实际工程计算中。

随着海事业脱碳化进程的不断发展,特别是国际海事组织海洋环境保护委员会第80次会议提出在2050年实现净零排放的目标后,液氨、液氢、绿色甲醇、液化天然气等低碳/零碳燃料成为业界热点,相关规模化应用持续加速,核能作为清洁能源之一也引起广泛关注。随着第四代小型模块化反应堆（small modular reactor,SMR）技术的发展,其在提升反应堆本质安全属性的同时,也降低了辐射泄漏的风险,使核动力成为大型商船推进方式的可行方案。该文从海事业脱碳需求出发,概述了目前船舶核动力推进方式,重点关注第四代SMR的最新技术发展,分析其作为船用小堆的发展潜力,并提出船用小堆上船应用需关注的关键因素。此外,该文还重点分析了熔盐反应堆（特别是钍基固态熔盐反应堆）在民用船舶领域独特的应用优势,并对SMR在苏伊士型油轮、超大型集装箱船和浮动供电平台上的应用进行分析和展望,以期为船舶核动力的后续工程化应用提供理论支撑和参考。

针对海洋工程领域技术不断创新,以及对提高适应复杂海况能力需求持续增长的现状,该文以波浪补偿装置检测系统为背景,运用基于双目视觉的核相关滤波（kernelized correlation filters,KCF）算法作为目标检测方法。该方法基于双目视觉检测负载运动,获取图像上的特征点;并通过坐标系变换求解负载在惯性坐标系中的位置,实时检测被补给物的空间位置和姿态,从而通过对负载六自由度运动的控制,使其与被补给舰无相对运动,实现波浪补偿;基于机器人操作系统（robot operating system,ROS）在Ubuntu系统下进行编程,通过波浪补偿样机进行对比及仿真实验,验证所采用的检测跟踪方法可行性。结果表明,该方法可很好地适用于波浪补偿系统。

随着船舶装机功率和冗余要求的提高,机舱通风系统的规格也随之提高,给系统设计和布置带来了一定困难。该文研究提出了1种结合变频风机与水冷内循环系统的复合机舱通风系统,并以某船为例,利用计算流体力学（computational fluid dynamics,CFD）仿真手段对几种基本工况进行了模拟研究,优化机舱风机参数、冷风机布置及射流风机喷嘴角度。仿真结果表明：采用复合机舱通风系统可有效降低机舱通风系统规格的同时,提高其经济性和灵活性,为类似船型机舱通风系统的设计提供了有益借鉴。

该文针对变工况下喷泵故障诊断难题,提出了基于软投票表决的集成深度迁移故障诊断方法。首先将源域和少量目标域数据样本经快速傅里叶变换（fast Fourier transform,FFT）后再进行归一化,分别输入基于相关性对齐（correlation alignment,CORAL）法的深度迁移度量学习模型、基于最大平均偏差（maximum mean discrepancy,MMD）法的深度迁移度量学习模型和基于迁移成分的深度信念网络等3个深度迁移诊断模型进行训练,并分别对目标域测试样本进行诊断分析;然后结合软投票表决法建立集成深度迁移诊断模型,进而获取最终诊断结果。通过对变工况下喷泵3种不同故障类型的诊断分析,表明该文提出的集成深度迁移诊断模型不仅可有效解决变工况下的喷泵故障高精度诊断难题,而且诊断精度也优于单个深度迁移故障诊断模型。

极地科考船由于其科考作业任务的特殊性,对船舶自持力的要求非常高。该文针对长自持力极地科考船蔬菜供应短缺的问题,提出了船用植物工厂的解决方案,以确保蔬菜的持续供给。文中通过论述船用植物工厂的关键技术、环境控制要求和型式选择,对极地科考船上的植物工厂技术进行应用研究,提出了长自持力极地科考船植物工厂的设计方法,可为船舶设计人员提供参考。

西太平洋地区蕴含丰富的多金属结核资源,科学、有效地开采对于我国未来金属资源供应具有重要意义。为验证深海采矿可行性、实现商业化开采,需进行采矿系统矿区原位海试,同时开发相应的环境监测程序,以评估采矿作业对环境的影响。该文通过建立1套环境监测和环境影响评价流程,重点讨论了环境监测内容和监测方案;同时,针对海试作业,详细介绍了海试前、中、后的环境监测程序。结果表明：在西太平洋地区可开展多金属结核开采活动,但应着重考虑采矿羽流和沉积物对底层海洋生态系统的影响,并制定有效的控制措施。

船型养殖网箱作为深远海养殖的核心装备,其水动力学研究对保障极端海况下的结构安全至关重要。该文系统整合船型养殖网箱水动力学研究中“理论研究-数值模拟-模型验证”的框架,梳理了相关水动力分析理论;围绕船体与系泊系统水动力响应、船体结构强度、网衣流固耦合效应这三大核心维度总结研究现状,进而指出多物理场强耦合建模复杂性、网衣模拟精度与效率失衡、极端环境非线性响应预测瓶颈、全尺度验证数据匮乏等关键挑战。最后提出未来4个研究方向：开发“波浪-结构-系泊-网衣”多场耦合模型、攻克“台风/内波”等复杂海洋环境的精细化建模技术、引入智能算法优化系泊动态响应,以及开发智能潜浮系统的水动力优化与控制技术。为船型网箱水动力机理研究及工程安全应用提供理论支撑。

目前,国际大洋科学钻探共经历了4个主要阶段：深海钻探计划、国际大洋钻探计划、综合大洋钻探计划、国际大洋发现计划,各阶段均取得了重要科学成果。其中,我国先后主导了3个计划（4个航次）的大洋科学钻探,并在南海取得了一系列科学成果。国际大洋科学钻探的发展阶段与大洋钻探船的发展息息相关,该文按照时间顺序介绍了国内外大洋钻探船的发展历程,重点介绍了我国首艘大洋钻探船“梦想”号的技术特点,并结合大洋科学钻探发展历程与大洋钻探船更新迭代规律,分析了大洋科学钻探技术发展趋势,为相关领域的科学研究提供了参考。

该文提出了1种面向结构设计的三维参数化模型构造方法,融合了基于设计逻辑的建模理念和参数化建模技术。依托CATIA V6软件的链接机制,文中将结构设计层次和三维建模层次统一,通过三维特征之间的模型关系反映设计关系,构建层级驱动的三维模型;基于自定义特征的参数化,既能解决传统方法模型稳定性不足的问题,又能借助参数化工具对设计对象进行批量控制,从而显著提高设计效率。该方法已应用于实船货舱结构设计与前期设计计算过程中,所得结果验证了其合理性。该方法可为其他船型结构三维设计提供参考。

为研究不同流量工况（试验流量与设计流量的比值分别为0.9、1.0、1.1）下的低比转速轴流泵流场特性,该文通过粒子图像测速( particle image velocimetry,PIV )技术对低比转速轴流泵的叶轮前、叶轮内、导叶内以及导叶后轴向截面进行测量,并采用压力传感器获得泵内流场的壁面压力分布。试验结果表明：3种工况下,叶轮前的速度分布趋势一致,且沿着轴线方向呈加速趋势;不同相位下叶轮内存在较大速度梯度,且靠近轮毂处呈明显加速趋势,并存在高速集中区域;导叶内速度分布趋势基本一致,在设计流量下高速区分布更均匀,流动也更趋于平稳;导叶后流场速度在主流方向上逐渐增大,小流量下加速过程缓慢,而大流量下流速更快接近主流区;随流量增加,泵内流道测点压力值呈降低趋势,压力脉动主频均为叶频,设计流量下叶轮与导叶间隙间的压力过渡较为平稳,流动损失较少。试验结果证实该方法可为轴流泵的设计和性能改进提供参考。

在水下船体清洗任务中,对污损及障碍物等目标的检测和精准识别是提升自动化清洗效能的关键。当前水下船体清洗机器人多依赖人工视觉实现环境感知与目标定位,存在效率瓶颈和安全隐患。该文基于YOLOv11框架,提出改进模型 YOLO-HC,构建多尺度扩张注意力模块（MSDA_C2PSA）以增强跨尺度特征提取能力,采用双向加权特征金字塔优化多层级目标表征融合,并通过动态检测头集成多种注意力机制进一步提升检测鲁棒性。自建水下船体表面数据集实验表明：该模型在mAP@0.5和mAP@0.5:0.95指标上分别达到87.0%和62.4%,较基线模型分别提升2.2%和3.4%。该研究为水下船体清洗任务提供了准确高效的目标检测方法,推动了船体清洗向智能无人化目标更近一步。

防疫辅助机器人是协助船员进行防疫的自动化装置。在海上防疫中,防疫辅助机器人应用于船舶环境,有助于减轻船员劳动负荷,降低疫情传播风险。该文基于现有技术资料与市场产品信息,结合实际需求,分析了防疫辅助机器人配送和消毒这两大常规功能的船用可行性,并通过对比得出了相对其他方式的优势;为实现机器人在船舶上的配送和消杀功能,围绕船舶航行中的摇晃以及船舱空间狭小等问题,论证分析了防疫辅助机器人常规功能关键技术的船用适应性,总结了机器人船舶应用的技术建议。

该文以耐压圆柱壳正交单圆孔的围壁-嵌入厚板联合加强结构为对象,提出一种基于梯度提升决策树（gradient boosting decision tree, GBDT）的正向设计方法,为构建免迭代结构设计范式提供借鉴。所提出的正向设计方法包含数据集生成、正向设计代理模型构建和正向设计专用APP开发这3个方面的研究内容。首先,基于ABAQUS-Python参数化有限元分析,获得正交单圆孔圆柱壳加强结构的机器学习数据集;然后,基于GBDT和多输出回归器,通过挖掘数据集形成了加强结构正向设计代理模型;最后,开发了专用正向设计APP（HUST-FWD01）,实现加强结构正向设计与准确性验证流程的固化。结果表明：提出的正向设计框架无需迭代,即可完成以“目标孔边应力最大值”为输入、以“加强结构设计方案”为输出的直接正向设计。验证算例表明：加强结构正向设计方案所对应的有限元计算结果与正向设计输入值之间的误差均在3%以内。研究成果可为耐压圆柱壳正交单圆孔加强结构以及类似结构的设计,提供一种无需迭代的设计方法。

当前,海洋安全形势日益严峻,针对船舶的骚扰、攻击与破坏事件时有发生,养殖工船长期在深远海域作业,更有可能遭受各种形式的骚扰、攻击与破坏,严重威胁其安全运营;此外,养殖工船还面临不少内部安全风险。因此,亟需建立1套完整的养殖工船安防系统,以保障其安全运营。该文以养殖工船为研究对象,结合其特点,将可能面临的安防风险划分为外部风险与内部风险;据此建设外部与内部风险安防系统,明确外部安防系统的总体组成及工作流程,构建“场景-人员”双闭环的实验室安防系统,并提出针对暴恐犯罪的安防措施。从监控、应急、监管等多维度出发,实现一体化安防,保障养殖工船安全运营。

全回转喷水推进装置能够拓展船舶的航行范围,增强船舶在浅水区域等复杂环境的适应能力,提高船舶机动性,具有广泛的应用前景。该文基于数值模拟方法对全回转喷水推进装置的内部流动进行研究,通过试验验证数值模拟的准确性,并对比了不同航速对全回转喷水推进装置推力和效率的影响;采用单位体积熵生成率对各水动力部件的损失占比进行评估,并对推进装置内部流动进行详细分析;揭示了航速对全回转喷水推进装置内部流动的影响机理,为后续全回转喷水推进的装置的优化设计提供指导。

岛礁救援船需要航行于浅水海域并停靠于岛礁小型码头,其排水量通常不大,在有限的空间内布置各类救援设备比较困难,因此需要进行合适的取舍。通过建立一套救援能力定量评估方法,结合各方案总体性能和救援设备配置,就可以在设计之初提前评估救援船的救援能力是否能满足任务需求。该评估方法已经成功应用于相关岛礁救援船的设计之中。

在国际竞争加剧的背景下,将我国船舶设计软件迁移到国产平台上,对增强国家自主创新能力、降低对外技术依赖意义重大。然而,国内传统跨平台方案（如系统重构或网页-服务器架构改造的跨平台迁移策略）对船舶设计软件并不适用。该文以国产自主研发的 NuCAS 系统为研究对象,探索适用于船舶工业软件的新型消息机制跨平台迁移策略。文中通过深入分析 NuCAS 系统的消息机制技术框架与代码结构,评估多种迁移策略,创新性地提出基于跨平台的 Qt 框架重写MFC（Microsoft foundation classes）底层核心消息机制,在保持上层应用代码基本不变的前提下,成功应对了MFC与Qt间消息机制无缝转换的挑战。结果表明：改造后的 NuCAS 系统能在国产平台上稳定运行,满足船舶设计软件国产化需求,为船舶工业软件消息机制跨平台迁移提供了新思路。

“未来”号深远海绿色智能技术试验船主要用于执行绿色智能技术中试验证、深海装备水面支持保障和海洋科学综合调查等任务,具有总体布局合理、加/换装能力强、设备接入灵活、操控性能优良、高度智能化、测试能力强大等优点,是支撑关键系统与设备的智能化升级和绿色化发展、推动科技成果转化与产业化的重要基石。该文介绍了“未来”号的功能定位,并从功能多样化、全船模块化、系统智能化等方面分析其设计需求,同时阐述了研制过程中涉及的船型与总布置、模块化加/换装设计、动力冗余与组合推进系统、智能信息系统、满足智能和动态测试需求的融合平台、动力系统实船海上测试验证平台、动态测试系统、试验协同控制系统等关键系统的总体方案,可为后续船海装备专用试验船的开发提供参考。

随着我国“双碳”战略的推进,海上风电向深远海方向发展过程中,将面临强风大浪的严峻挑战。传统人员接送方式在恶劣海况下,存在较大安全隐患,严重制约项目建设的高质量发展,因此有必要探索复杂海况下的海上资源保障新方法。该文利用波浪的分形特性,结合主动波浪补偿和自适应原理,提出了分形-波浪补偿自适应算法,并据此建立自适应补偿栈桥模型;通过加装自适应补偿栈桥,实现自适应运维船改造。以南海某海上风电场运营为例,相比于传统运维船,改造后的自适应运维船可有效解决人员登乘的安全问题;同时,海况窗口利用率提升3.5倍,接送人员效率提升3.3倍,综合经济效益提升10.3%。自适应运维船在复杂海况下作业具有重大优势,可为后续深远海海上风电项目提供资源保障。