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多重防护机制下LNG动力船风险态势分析方法

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安全与环境学报 2024年

作者：胡甚平邹春吴建军王忠诚上海海事大学商船学院

为探讨多重防护机制下的LNG动力船营运风险特征，提出一种基于复杂性控制系统作用模式的风险态势分析方法。以系统控制过程为视角，采用系统控制过程分析方法(System-Theoretic Process Analysis， STPA)确立LNG动力船系统安全控制的风... 详细信息

为探讨多重防护机制下的LNG动力船营运风险特征，提出一种基于复杂性控制系统作用模式的风险态势分析方法。以系统控制过程为视角，采用系统控制过程分析方法(System-Theoretic Process Analysis， STPA)确立LNG动力船系统安全控制的风险致因，揭示基于LNG泄漏三重防护机制的风险因子体系和风险形成机制；引入隐马尔可夫方法（Hidden Markov Model， HMM），进行无监督学习确立模型参数，推理多重防护机制下的LNG动力船风险转移特征；结合LNG动力船营运的具体场景，对三重防护机制分别进行仿真并统计风险态势。仿真结果表明：三重防护机制在降低LNG动力船营运风险态势方面具有因子诱导的针对性，防漏因子、止漏因子和治漏因子分别趋向LNG动力船的个别失效、局部失效、完全失效。基于复杂性控制系统作用模式的风险态势分析可为LNG动力船营运的安全控制和风险管理提供管控模式和手段。

关键词：安全系统学 LNG动力船系统理论事故模型与过程(STAMP) 隐马尔科夫模型(HMM) 风险态势

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船用6135型脱碳塔的性能优化

推进技术 2021年第6期42卷 1425-1434页

作者：王忠诚李品友李珂冯经淞上海海事大学商船学院上海201306

基于船用6135型脱碳塔能够快速、有效地降低船舶CO_(2)排放,已成为当前船舶碳减排的研究热点。以《MARPOL73/78公约》附则VI关于船舶CO_(2)的排放要求为目标,采用Na OH溶液对船舶尾气中的CO_(2)进行捕集。在研究了Na OH溶液与CO_(2)气... 详细信息

基于船用6135型脱碳塔能够快速、有效地降低船舶CO_(2)排放,已成为当前船舶碳减排的研究热点。以《MARPOL73/78公约》附则VI关于船舶CO_(2)的排放要求为目标,采用Na OH溶液对船舶尾气中的CO_(2)进行捕集。在研究了Na OH溶液与CO_(2)气液两相传质的基础上,通过数值模拟与实验相结合的方法对船用脱碳塔性能进行优化。本文分别研究了脱碳塔的烟气进气入口形式、入口倾斜角度、喷嘴喷雾锥角与喷嘴的布置方式改变对脱碳塔脱碳效率的影响。研究结果表明,烟气进气入口形式为切入式进气、入口倾斜角度为15°、喷嘴喷雾锥角为90°、最上部的喷嘴向上喷射且高度与中部喷嘴位于同一水平面时,脱碳塔的脱碳效率能够提高4.42%,数值模拟结果与实验结果较吻合。

关键词：船舶脱碳脱碳塔脱碳效率数值模拟性能优化

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船用发动机应用生物柴油排放特性研究进展

应用化工 2022年第5期51卷 1389-1395,1402页

作者：王欣江国和吴刚上海海事大学商船学院上海201306

旨在研究生物柴油-柴油混合燃料在船用发动机上应用的相关排放问题,重点围绕混合燃料对船用发动机排放特性的影响,讨论船用发动机应用这种混合燃料的局限性并提出可能的解决措施。研究结果表明,在船用发动机上使用生物柴油混合物后会减... 详细信息

旨在研究生物柴油-柴油混合燃料在船用发动机上应用的相关排放问题,重点围绕混合燃料对船用发动机排放特性的影响,讨论船用发动机应用这种混合燃料的局限性并提出可能的解决措施。研究结果表明,在船用发动机上使用生物柴油混合物后会减少硫氧化物(SO_(X))、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO_(2))、颗粒物(PM)以及碳氢化合物(HC)的排放,但高燃烧速率提高缸内温度进而促进了氮氧化物(NO_(X))的排放。研究认为生物柴油将会减少对进口石油的依赖并降低船舶废气的排放,生物柴油及其混合燃料作为船用柴油替代燃料应用前景光明。

关键词：生物柴油船用发动机排放特性理化特性气态污染物适用性

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基于情景反演的船舶追越碰撞风险推理方法

中国航海 2023年第3期46卷 29-35页

作者：朱清华胡甚平吴建军王发根陈炎上海海事大学商船学院上海201306

为揭示船舶在追越过程中碰撞危险演化特征,提出一种基于情景反演的碰撞风险推理方法。基于追越事故案例中记录的船舶碰撞过程的动态信息,反演船舶追越过程中碰撞危险信息;引入负指数函数,结合船舶属性,通过最近会遇距离(Distance of Clo... 详细信息

为揭示船舶在追越过程中碰撞危险演化特征,提出一种基于情景反演的碰撞风险推理方法。基于追越事故案例中记录的船舶碰撞过程的动态信息,反演船舶追越过程中碰撞危险信息;引入负指数函数,结合船舶属性,通过最近会遇距离(Distance of Closest Point of Approach,d_(CPA))与两船到达最近会遇距离的时间(Time to Closest Point of Approach,t_(CPA))无因次化,确立船舶会遇的碰撞危险度(Collision Risk Index,I_(CR)),运用灰云推理模型,提出时间维度下追越两船的碰撞风险推理(Potential Collision Risk,P_(CR));结合多起案例反演数据,得出船舶追越过程中P_(CR)特征。结果表明:船舶追越依次经过碰撞危险、紧迫局面和紧迫危险等3个阶段,在时间节点上有一定稳定性特征,对应的P_(CR)均值分别为0.3491、0.5575和0.7771;船舶左舷追越的P_(CR)值略大于右舷追越;让路船的P_(CR)值感知也略大于直航船。基于情景反演的碰撞风险推理方法能反映会遇过程中两船实时的碰撞风险,为驾驶员实施精细化避碰行动提供有效理论支撑。

关键词：水路运输碰撞事故船舶追越情景反演灰云模型碰撞风险推理值

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考虑货物动态失稳因素的船舶稳性修正方法

中国安全科学学报 2022年第7期32卷 77-84页

作者：吴建军薛孝行席永涛金永兴上海海事大学商船学院上海201306

为进一步评估易流态化固体散装货物运输船舶的稳性安全,提出考虑货物动态失稳的船舶稳性修正方法。基于含水量、密度、压实、堆体表面等货物性态与船舶姿态的动态耦合,分析危害船舶稳性安全的大密度浆液表面效应;通过铝土矿动态失稳试... 详细信息

为进一步评估易流态化固体散装货物运输船舶的稳性安全,提出考虑货物动态失稳的船舶稳性修正方法。基于含水量、密度、压实、堆体表面等货物性态与船舶姿态的动态耦合,分析危害船舶稳性安全的大密度浆液表面效应;通过铝土矿动态失稳试验和船舶稳性近似计算,得到临界浆液密度和临界含水量,给出抑制大密度浆液表面效应的风险控制措施。结果表明:含水量超过14.5%(或19.5%),失稳后的浆液密度达到2.0 t/m^(3)(或1.5 t/m^(3))时,铝土矿运输船的初稳性高度将低于要求,倾覆灾害风险严峻。提出的大密度浆液表面效应,能够拓展液体密度的边界条件,可用于修正非黏性易流态化货物运输船舶初稳性高度,进而评估船舶稳性安全,提高风险防范能力。

关键词：动态失稳船舶稳性修正方法大密度浆液表面效应易流态化货物铝土矿

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基于CFD的船用螺旋桨敞水性能预报

船舶工程 2022年第S01期44卷 288-293,311页

作者：刘亮张宝吉上海海事大学商船学院上海201306

为准确获得螺旋桨的敞水性能,采用CFD法对黏性流场中KP458型船用螺旋桨的敞水性能进行预报,对螺旋桨在不同进速系数下的推力系数、转矩系数、敞水效率、螺旋桨后方的尾流场、螺旋桨盘面的压力分布进行模拟,并获得螺旋桨的敞水性征曲线... 详细信息

为准确获得螺旋桨的敞水性能,采用CFD法对黏性流场中KP458型船用螺旋桨的敞水性能进行预报,对螺旋桨在不同进速系数下的推力系数、转矩系数、敞水效率、螺旋桨后方的尾流场、螺旋桨盘面的压力分布进行模拟,并获得螺旋桨的敞水性征曲线。对三维流场计算域采用Poly-Hexcore方法进行网格划分,并在相同进速系数下对4种不同网格数量的Poly-Hexcore网格系统进行网格无关性检验,并将数值模拟结果与试验测值进行比较,结果显示了很好的一致性。结果表明:利用CFD方法可真实、快速地获得螺旋桨后方的尾流场和螺旋桨盘面的压力分布规律,该方法的工程可靠性已获得验证。

关键词： CFD 螺旋桨敞水性能预报

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低硫燃油对低速船机燃烧过程的影响

舰船科学技术 2023年第4期45卷 85-90页

作者：刘苏博魏立江魏海军路秀伟上海海事大学商船学院上海201306

收集和整理实际加注的多种低硫燃油样品,研究不同黏度低硫燃油对低速船机燃烧过程的影响,详细分析和对比燃烧过程中气缸套壁面附近高温区域的变化。结果表明:低硫燃油黏度分布跨度较大,且整体低于高硫燃油;不同黏度低硫燃油对低速船机... 详细信息

收集和整理实际加注的多种低硫燃油样品,研究不同黏度低硫燃油对低速船机燃烧过程的影响,详细分析和对比燃烧过程中气缸套壁面附近高温区域的变化。结果表明:低硫燃油黏度分布跨度较大,且整体低于高硫燃油;不同黏度低硫燃油对低速船机缸内燃烧压力的影响不明显,但对放热率曲线及缸内平均温度存在一定影响;低速船机气缸套壁面在约11.5~60°CA之间都会持续受到高温影响,且壁面附近高温区域体积呈现先快速增加后逐渐减小趋势;低硫燃油的黏度越低,其燃烧过程中壁面附近高温区域占比越大,且持续时间越长,低黏度低硫燃油引发气缸套异常磨损的趋势更明显。

关键词：低硫燃油低速船机黏度气缸壁缸套异常磨损

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海上溢油综合处理母船

中国航海 2022年第1期45卷 50-53页

作者：周梦东马义平上海海事大学商船学院上海201306

随着国际贸易发展及海上能源运输的大幅增长,海上溢油事故的风险也持续增加,对海上溢油事故快速响应、系统性处理,尤其是在溢油事故地点连续作业、指挥显得格外重要。文章通过对往年海上溢油事故进行研究,分析事故中采用的处理方案,结... 详细信息

随着国际贸易发展及海上能源运输的大幅增长,海上溢油事故的风险也持续增加,对海上溢油事故快速响应、系统性处理,尤其是在溢油事故地点连续作业、指挥显得格外重要。文章通过对往年海上溢油事故进行研究,分析事故中采用的处理方案,结合近几年发展的无人驾驶系统、全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)、卫星通信系统以及油水分离系统,构造一种以母船围油-抽吸方式为主,无人机、无人船舶相辅助,处理大量溢油的综合型船舶,以达到最快速控制溢油、全方位处理溢油、全天候监测溢油地点的目的。

关键词：溢油处理连续作业油水分离围油-抽吸

液化天然气船通航模式下的航道通过能力评价方法

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交通运输系统工程与信息 2022年第2期22卷 290-297页

作者：廖诗管翁金贤胡甚平上海海事大学海洋科学与工程学院上海201306 上海海事大学交通运输学院上海201306 上海海事大学商船学院上海201306

针对液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)船通航的特殊性,提出一种船舶领域的实证方法,以定量界定LNG船移动安全区尺度,并构建LNG船通航模式下的航道通过能力模型。根据五号沟LNG码头所在航道船舶自动识别系统(AIS)数据,对所提出的... 详细信息

针对液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)船通航的特殊性,提出一种船舶领域的实证方法,以定量界定LNG船移动安全区尺度,并构建LNG船通航模式下的航道通过能力模型。根据五号沟LNG码头所在航道船舶自动识别系统(AIS)数据,对所提出的航道通过能力模型进行实证分析。研究结果表明,LNG船移动安全区尺度误差在15~28 m,具有较高的精确度。LNG船进港通航影响下的同向和逆向航道通过能力分别为110~250艘·h^(-1)、120~230艘·h^(-1);LNG船出港通航影响下的同向和逆向航道通过能力分别为140~240艘·h^(-1)、90~230艘·h^(-1)。从通航效率的角度,建议LNG船在满潮前1 h的白天时段进港,航速可保持11 kn以上,但不应超过规定的最大航速;从通航安全的角度,建议LNG船在满潮后1 h的白天时段出港且航速保持9.5 kn以下,以保障LNG船航行安全。

关键词：水路运输通过能力移动安全区长江口水域 AIS数据