一、成果介绍

1.船舶能源智能化管理系统

【项目概述】近年来，国际海事组织及欧盟频频推出新规范、新标准，致使航运业面临巨大的节能减排压力；航运市场持续低迷，企业迫切需要采用新技术降低运营成本；船舶工业4.0核心是船舶智能化，最低能源消耗是船舶基本属性。在此背景下，哈尔滨工程大学利用其基础雄厚及多学科优势，主持了工信部高技术船舶项目“船舶能耗分布及能效评价研究”，针对三大主力船型，自主开发了基于数学物理模型的船舶能源智能化管理系统。该系统包括设计及营运阶段两套子系统，主要目的是提供一种船舶能源综合分析、优化及管理手段。

在设计阶段保证船舶能源利用率高是船舶节能减排的前提，设计阶段能源管理系统主要功能有：系统及设备性能稳态计算；能耗分布及有用能分析；节能技术效果评估；基于能耗的船舶设计方案评估。

船舶运行好坏是船舶节能减排的关键，营运阶段的船舶能源智能化管理系统具有以下功能：能源系统性能实时监测与计算；实时能耗分布与能效分析；关键设备能效评估与管理；全船能源综合优化与管理。

设计好船及把船用好才能实现船舶节能减排、增强航运企业核心竞争力。哈船能耗团队经过多年的努力，开发的船舶能源智能化管理系统通过实施综合的能源分析、优化与管理，实现单船及船队节能5%~8%，为船舶设计师、操作者和船东提供一种实用有效的船舶节能减排手段。

技术特点：

（1）建立了船体、主机、电站及热站等200余个稳态及动态仿真模型，用于实时计算并获知主机功率、螺旋桨推力、船体阻力以及工质温度、压力、流量等全面性能信息，实现了基于数学物理模型的船舶能源智能化管理，解决了设计阶段因缺少数据及营运阶段因实测数据有限而无法准确全面进行船舶能效评估的难题。

（2）通过仿真计算绘制稳态及动态全船能流图，清晰给出不同工况下全船能量在哪消耗、消耗多少，以及能源损失多少、在哪损失最多、船舶总体效率等最基本信息，为设计阶段船舶节能潜力挖掘及营运船舶能源优化与管理提供依据。

（3）搭建了余热发电、动力涡轮等仿真模型，可以评估节能技术引入后全船节油率及投资回收期。

（4）通过综合评价指标体系的建立，以及EEDI、耗油率等单指标的计算，可以对不同船型、吨位、负荷条件下船舶设计方案进行评估，指明弱点及整改方向，从源头上给船舶贴上高效节能标签。

（5）进行关键能耗设备能效指标计算、评估与趋势预测，判断设备健康情况，继而为船舶主辅机、船体的维修、保养及管理提供依据。

（6）通过主机优化、纵倾优化、电站优化、热站优化、燃油管理等模块的开发，实时显示并告知操纵人员系统及设备是否高效率运行，采取何种优化手段节能，节能带来的收益是多少，实现了全船能源优化与管理。

技术水平：

目前国际上有关船舶能源智能化管理方面的软件，一部分已经装船应用，一部分正在进行实船验证，而国内相关方面的研究也正在起步，但绝大多数船舶能源智能化管理系统仅仅具备船舶能源实时监测与统计分析功能，未见有功能较全面的船舶设计方案评估、兼具船舶关键设备能效评估及全船能源综合优化的船舶能源智能化管理系统。哈船能耗团队开发的船舶能源智能化管理系统处于国际先进、国内领先的技术水平。

主要技术指标：

（1）船舶性能参数计算误差≤5%；

（2）单船及船队节能5%~8%。

主要专利：

【项目成熟情况】哈船能耗团队所开发的船舶能源智能化管理系统，只要实船上流量计和扭力仪等硬件条件具备（或现场安装），集控系统参数监测通过R485总线，连接至系统预留的实船数据接口，即可实现船舶能源智能化管理，技术较为成熟，目前该系统处于小批量生产阶段。

【应用范围】船舶设计领域。

2.船舶动力定位系统

【项目概述】哈尔滨工程大学从事动力定位技术研究已有三十年历史，创新研制了多项国内外领先的技术和产品，多次获得国家科技进步奖。主要产品有：我国首台水面船动力定位系统：ROV工作母船“HDP301型动力定位控制系统”、装备在胜利油田“浅海海底管线电缆检测与维修装置”上的“IODP-I型智能综合操纵和动力定位系统”、海洋救助船“HDP501型动力定位控制系统”等。

该系列动力定位产品应用了差分全球定位系统，非线性滤波技术，以及最优控制、非线性控制等先进技术，其核心技术-动力定位技术是属于船舶及海洋平台的高新控制技术，涉及水动力学、操纵性理论、控制理论、自动控制、计算机技术和海洋环境等多个学科，可使处在风、海浪、海流环境中的船舶能完成以前不能（或很难）完成的水面和水下作业，产品的定位精度均在几米之内，达到国际主流水平，打破了动力定位技术长期受国外垄断的现状，对当今海洋开发和装备发展有重要意义。

主要专利：

获奖情况：7103艇浮力微调和自动定深微机控制系统，国家科技进步三等奖，1985年；深潜救生艇动力定位和集中控制与显示系统，国家科技进步三等奖，1999年；双工型沉雷探测和打捞潜器，国防科技一等奖，2000年；援潜救生潜器六自由度动力定位技术和新型对接装置，国防科技一等奖，2002年。

由于国内配套动力定位系统船舶的需求越来越大，预期未来三年的我国DP产品销售量在100~200套，按每套（含推进系统）平均销售6000万人民币，总销售额达60亿~120亿，利润12亿~24亿。如果再打入国际市场，进入第三世界与西方竞争是可能的。因此，具有很高的社会意义和相当经济效益。

【项目成熟情况】我校是国内已研发出具有自主知识产权的船舶动力定位控制系统的单位，并已具备批量生产DP1级船舶动力定位控制系统的能力，产品已通过ISO9001质量体系认证，并取得中国船级社的产品检验证书，在国内已获得十余年成功应用历史。技术成熟，处于国内领先水平。

【应用范围】该装置可应用于潜水支持作业，勘察和ROV支持作业，海床开沟机作业，铺管起重作业，倾倒岩石作业，采砂挖泥作业，海底电缆铺设、检修，海上打捞救生，以及深海石油开采等海洋作业。

3.船用光纤陀螺航姿系统

【项目概述】光纤陀螺仪是惯性技术领域具有划时代特征的新型主流仪表，其原理、工艺及关键技术不同于传统的机电式仪表，具有高可靠、长寿命、快速启动、大动态范围等优点。我国已将光纤陀螺列为惯性技术领域重点发展的关键技术之一。

船用光纤陀螺航姿系统是由哈尔滨工程大学研制，能够提供载体的航向和姿态信息，具有高的可靠性和稳定性，适合船舶高精度和长时间航行需求。

主要技术指标：

(1)航向精度：0.15°secΦ

(2)纵摇精度：0.05°

(3)横摇精度：0.05°

(4)启动时间：≤60分钟

船用光纤陀螺航姿系统前期投资在3000万元左右。体积小、重量轻、对安装环境没有特殊要求，安装方式简单，操作维护方便，适合于各类船舶的需求，具有良好的适装性。

【项目成熟情况】技术成熟，具有完全自主知识产权。

【应用范围】应用于船舶、航空、航天等领域。

4.电子航海图系统

【项目概述】电子航海图系统是一种以数字形式表示的实时导航信息系统。电子海图系统以全数字海图数据为基础，综合显示各类地理信息，并完成航线设计、航线检查、航行作业、航行计算、航行标记、信息处理等诸多航海功能，是一种将海图信息、定位信息、雷达信息、船舶动态参数集于一体的交互式航海自动化系统。支持S-57等多种标准ENC数据；支持S-52显示规范，可实现海图的分层显示、颜色显示控制、海图缩放、海图漫游、海图旋转、最小比例尺控制、安全水深控制等功能；支持各种航海导航功能，包括海图管理、海图改正、信息查询、海图汇算、航线管理、航海作业、航行日志记载、航迹回放雷达信息标绘、危险报警等；支持以太网、CAN、RS-422、RS-485串行接口等多种外设连接能力。

该项目可独立配置、也可以与雷达等其它通讯导航设备构成综合船桥系统配置安装，并且可以根据用户需求进行结构优化和功能裁减，满足小型、中型和大型船舶的使用需求，市场前景广阔。

该项目已经应用于国内部分船舶上，合同规模超过千万。并且该项目属于我国船舶行业振兴规划中船舶配套设备建设的重要内容，其经济效益和社会效益可观。

【项目成熟情况】技术成熟，国内领先。

【应用范围】各类船舶。

5.高性能船姿态控制系统

【项目概述】针对小水线面船和穿浪双体船高性能船型，在高速航行过程中，由于海洋环境影响引起纵摇、横摇和垂向加速会导致乘客或工作人员晕船，引起身体不适，造成短时的设备失效等，同时也使高速船航速损失，降低航行效率，利用姿态控制技术可抑制高速船体的横摇、纵摇和垂荡的运动幅度，改善船舶耐波性和操纵性，还可为旋翼直升机起降和快速收放工作艇在高海况下提供一个稳定的平台。在国家相关项目的支持下，目前已完成了小水线面船稳定翼控制系统的设计，稳定翼控制系统控制两对稳定翼实现横摇、纵摇和升沉的综合姿态控制，同时掌握了基于T形水翼和纵倾调整艉板实现穿浪双体船姿态控制技术。

高性能船体是各国重点发展的船型，国内在高性能船船体、材料、推进等方面均突破了相关技术，但是在姿态控制方面还有欠缺，国外同类船型均设计有姿态控制设备。随着高性能船的大量应用，此装置发展前景非常广。

【项目成熟情况】该产品技术成熟，目前已经具有成品样机，急需成果转化。

【应用范围】小水线面船和穿浪双体船高性能船型应用。

6.NJ系列减摇鳍

【项目概述】我校是中国船舶减摇技术的发源地。顾懋祥院士作为奠基人，从1965年开始进行减摇鳍研究，填补了我国船舶减摇的空白。目前研制的四个系列22个型号的减摇鳍装置打破了国外对我国的技术垄断，装备于我国各类船只300多艘，并出口亚非等国，创造了三亿多元的产值，为开创我国减摇鳍事业做出了突出贡献，NJ系列减摇鳍产品也屡获殊荣。至今获国家科技进步二等奖1项、国家科技进步三等奖1项、国家科学大会奖1项，省部级科技进步奖10项。“十五”期间设计制造的升力控制减摇鳍、收放式减摇鳍、变形鳍为国内首创，同时掌握了零航速、全航速的减摇技术，保障了NJ系列减摇鳍国内技术领先。

（1）升力控制减摇鳍技术

由于升力反馈减摇鳍系统在反馈机理上与传统的角度反馈减摇鳍系统有所不同，因此在系统构成上也与其有一定差别，升力反馈减摇鳍相对传统减摇鳍优点明显，失速少，效率高。升力减摇鳍的技术成熟，已设计有样机，并结合国外公司对同类减摇鳍的研究，对升力反馈控制减摇鳍的结构和组成做了优化。目前在减摇鳍设计领域，国内各设计单位的产品技术水平基本一致，为了增强竞争力，加强产品的技术含量是唯一途径，升力控制减摇鳍较传统减摇鳍优点明显，且更为高效节能，因此是未来减摇领域的发展方向之一。

（2）变形鳍全航速减摇技术

变形鳍能够根据海况和航速等信息改变鳍面积，在各种航速下实现良好的减摇效果，十一五“211重点支持项目”，完成国内首套样机设备。在低航速或是零航速条件下，副鳍伸出，加大了鳍面积，高航速时，副鳍缩进到主鳍内，减少阻力，克服了传统减摇鳍仅能在具有航速情况下减摇的缺点，同时避免了零航减摇时鳍面积不够，升力不能保证的情况。关键技术包含鳍型设计优化和控制方法，其中零航速减摇控制技术获得了两项国家自然基金的支持。在国内，是最早研究零航速减摇鳍技术和变形鳍的单位，并具有国内唯一的样机，达到了国际同类产品的技术水平，国内具有很强烈的应用需求。

随着船舶领域技术的发展，对船体的耐波性、舒适性等的要求越来越高，对全航速减摇装置的需求逐渐增多。国际同类产品制造商已经装船，且反响很好，国内还没有类似的装置，有很大的市场潜力。

【项目成熟情况】随着船舶领域技术的发展，对船体的耐波性、舒适性等的要求越来越高，对减摇装置的需求逐渐增多。产品已经型式化、系列化，国内领先水平，目前均已经具有成品样机。

【应用范围】科学考察船、集装箱船、渔政船、运输船和客滚船等船舶。

7.减摇水舱

【项目概述】国内较早研究减摇水舱技术的单位，获得“211”工程重点建设项目“减摇水舱试验装置”和工信部高技术船舶“减摇水舱技术开发”项目的支持。减摇水舱通过水舱内流体的运动产生相应的海浪对抗力矩来减少船舶的摇摆，减摇效果与船舶的航速没有关系，在全航速下都具有减摇效果,减摇效果可达到60%,同时通过主动式控制，能够抵抗船舶倾斜，进行破冰作业和倾斜试验。由于结构简单、造价低廉，便于维护保养等特性，具有很好的市场前景。实验室内具备国内唯一的横摇、横荡减摇水舱两自由度台架条件，目前已突破水舱结构设计优化、台架试验和控制等关键技术。

随着船舶领域技术的发展，对船体的耐波性、舒适性等的要求越来越高，近年来减摇水舱的装船量逐步增多，受到船东的认可。其投资成本低，回报高，且维护保养成本远低于同类减摇设备减摇鳍，因此具有广阔的市场前景。

【项目成熟情况】技术成熟，具有结构设计，控制系统研发和台架试验能力。

【应用范围】科学考察船、集装箱船、渔政船、运输船和客滚船等船舶。

8.高速工作艇收放装置

【项目概述】高速工作艇收放装置适用于船舶进行高速工作艇的释放和回收。采用“单点吊”方式，有水平折臂、L臂回转，A型架等多种形式。安装空间尺寸小，可满足船舶隐身需求；具有波浪补偿、减摆功能；模块化设计、操作简单便携、高性价比；且具有应急操作功能，满足SOLAS要求。可以在4到5级海况下带航速进行高速工作艇的快速释放和回收操作，且能够保证高速工作艇在释放回收过程中始终与工作母船保持一定的安全距离。目前产品已装船应用，达到了国际上同类产品的设计水平，具有广阔的市场前景。

随着船舶领域技术的发展，工作艇的快速、高海况及带航速收放是亟待解决的问题，高速工作艇收放装置综合了国内外同类装置的特点。能够保障小艇的快速收放，同类装置在各类船舶上均有应用，同时具有很高的附加值。

【项目成熟情况】该产品技术成熟，目前已经小批量生产。

【应用范围】对工作艇、救助艇和救生艇的收放要求较高的船舶。

9.多翼面船体姿态综合控制技术

【项目概述】高性能船包含高速单体船、半滑行单体船、穿浪双体船、小水线面双体船和三体船等在高速航行过程中，由于海洋环境影响引起船舶的纵摇和垂向加速度，会导致乘员晕船、身体不适以及造成短时的设备失效。多翼面船体姿态控制技术就是通过在船体上装备的减摇鳍、纵倾调整尾板（压浪板）、T形水翼、船尾拦截器和稳定翼等（或是以上装置的组合），并通过智能策略，来综合控制船体多个自由度的运动，提升船体耐波和操纵性能，改善船员乘船的舒适度。

技术特点：

（1）控制器核心技术为基于多翼面的船体姿态综合控制技术，实时控制算法的设计是在MIMO模型基础上，基于非线性控制理论。同时采用嵌入式系统，加载快速模型预测算法，设计适合各种航行条件的控制器。

（2）纵倾调整尾板是铰接方式安装在船体上的平板结构，它用液压伺服系统驱动。通过改变尾板的角度，可以改变作用在船上的纵倾力矩，从而使纵摇幅度减少，有效改善了船体纵向运动，此外。通过添加可独立操作的翼板，实现横摇和纵摇的联合减摇控制。

（3）T形水翼安装于船体艏部，穿浪双体船可安装于船艏下端，有效的抑制垂荡和纵摇减摇。分为被动和可控两种形式。船低速航行时可收回，以减小阻力。可伸展T形水翼为本公司专利技术。

（4）拦截板安装在船尾的底部，当拦截板向下伸出到船底水流时，在船尾底产生起压力，通过压力而形成的升力能够减小船体纵向运动，运动幅度的减少使船体的兴波阻力减少。相对纵倾调整尾板，结构简单，适应范围广。

【项目成熟情况】成熟度7级，完成了工程样机，并建立典型海洋环境模拟条件，完成了台架试验测试。

【应用范围】可应用于高速单体船、半滑行单体船、穿浪双体船、小水线面双体船和三体船的综合姿态控制。

典型应用：单体船舵鳍联合控制；小水线面双体船安装两对稳定翼实现横摇、纵摇和升沉的综合姿态控制；穿浪艇安装一套T型水翼和一对压浪板实现横摇、纵摇和升沉的综合姿态控制。

二、联系方式

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