复杂海洋机电系统研究团队

一、团队简介

复杂海洋机电系统研究团队致力于海洋机电系统应用研究，依托于国家特色学科和黑龙江省重点一级学科“机械工程”和国家首批一流本科专业“机械设计制造及其自动化” 现有研究人员30余人，其中教授1人，副教授2人，讲师1人，博士研究生2人、硕士研究生20余人。先后承担来自国防相关部门、国家科技部、国家自然科学基金委等国家级课题6项，省部级及各类横向科研项目20余项，授权发明专利10余项，发表SCI、EI检索论文50余篇。

二、研究方向

研究团队针对海洋能发电技术、海洋工程装备、海上应急救助装备、船舶动力系统可靠性等重大技术需求，开展波浪补偿、海洋能开发领域的复杂海洋机电系统的动力学建模与控制的研究工作。

（一）新型海洋能俘获技术

（二）深海大吨位波浪补偿技术

（三）钢绞线液压同步提升技术

（四）数字化设计技术

三、标志性成果

（一）新型海洋能俘获技术

1. 二自由度振荡水翼水流能量获取性能分析

通过水翼流固耦合机理研究，提高捕能效率。设计摆动水翼发电装置，通过循环水槽试验，验证流固耦合模型的准确性，为水翼式发电技术实用化奠定理论基础。

2. 浮式防波堤波浪能发电装置机电系统研制

提出了发电装置结构设计方案，对液压PTO俘能效率优化技术进行了深入研究。

3. XX随体发电技术研究

开发了液压PTO原理样机，通过试验研究验证了PTO建模方法和最优功率点跟踪算法的正确性。

4. 基于滚珠丝杠的浮子式波浪能发电技术

设计了基于滚珠丝杠的浮子式波浪能发电系统，深入研究了系统参数对俘能效率的耦合机理。

成果包括：

（1）承担科研项目一项

[1] XX发电技术研究，140万，2021.10-2024.10

（2）申报发明专利三件

[1] CN201410663950：摆动式水翼潮流能发电装置

[2] CN201510522328.4：漂浮式半主动摆动水翼潮流能捕能装置

[3] CN201611020913.5：半主动液压式串联摆动水翼潮流能捕能装置

（3）发表论文五篇

[1]摆动水翼捕能装置, 第四届全国海洋可再生能源年会, 2015.5

[2] Fluid Dynamics Analysis of Passive Oscillating Hydrofoils for Tidal Current Energy Extracting ，IEEE ICMA, EI：20160501860141, 2015.8

[3]被动式摆动水翼潮流能量获取技术实验研究，bw必威西汉姆联官网首页学，EI：2016130215459，2016.2

[4] Wake vortex interaction effects on energy extraction performance of tandem oscillating hydrofoils, Journal of Mechanical Science and Technology, 2016.30（9）(SCI：000384575300034)

[5] Energy extraction performance of motion-constrained tandem oscillating hydrofoils, Journal of RenewableandSustainable Energy, (SCI:000407827600013)

（二）深海大吨位波浪补偿技术

1. 被动式波浪补偿技术：

其工作特性可以抽象为气液弹簧，以气体作为弹性介质，利用其压缩/膨胀特性吸收冲击。在大型结构物吊放领域有着广泛应用前景，适合大负载、张力补偿为主要目标、可靠性要求高的场合。

2. 深水集成式被动波浪补偿装备研制

被动补偿装置对参数变化十分敏感，课题组通过数值优化和样机试验，具备了装置的设计能力。

3. 绞车式补偿技术研究

绞车式补偿技术在海工吊放作业、拖曳式声呐等领域有着广泛的应用前景。

4. 浪补偿舷梯控制技术研究

船舶运动短期预报方法：以MRU信息为输入，建立船-缆-任务终端耦合系统的近似运动方程。在此基础上，确定运动方程与测量信息的融合方法，提出在线实时短期预报方法。

执行器运动规划方法：在充分考虑伺服系统约束的前提下，针对补偿执行机构的拐点冲击问题，基于等面积平滑模型，提出补偿装置运动轨迹信息的优化方法。

扰动条件下执行器控制方法：针对补偿系统实时性要求，提出轨迹跟踪前馈控制器设计方法。在此基础上，设计基于前馈控制器+干扰观测器的二自由度控制算法。

成果包括：

（1）申报发明专利三件

[1] CN201510083754 ： 主动式波浪补偿实验装置 （已授权）

[2] CN201510835194.1 ： 关节式船用伸缩梯 （已授权）

[3] 钢绞线提升装置 （已授权）

（2）发表论文八篇

[1] The Heave Motion Estimation for Active Heave Compensation and Experimental Verification，IEEE ICMA, 2016.8 （EI：20164202921915 ）

[2] The Heave Motion Estimation and Active Heave Compensation for Offshore Crane, ICFDM 2016, 2016.8

[3] The Heave Motion Estimation and Active Heave Compensation for Offshore Crane, Chinese Journal of Mechanical Engineering, （SCI源刊，已录用）

[4] The Heave Motion Prediction of Offshore Crane Tip for Active Heave Compensation System Using Kalman Filtering, China Ocean Engineering,(SCI源刊，已投稿)

[5] Dynamic simulation of the passive heave compensator for a strand jack, The 2019 5th International Symposium on Mechatronics and Industrial Informatics (ISMII 2019) , 广州, 2019-8

[6] 半主动升沉补偿系统的非线性建模与仿真, 液压与气动 , 2021.11, 45(11):86-93

[7] A Novel Three-SPR Parallel Platform for Vessel Wave Compensation, Journal ofMarine Science and Engineering , 2020, 8(12): 1-22(SCI :000601983900001)

[8] Passive Heave Compensator Design and Numerical Simulation for Strand Jack during Lift Operation in Deep Water, Journal of Marine Science and Engineering , 2021, 9(7): 1-16(SCI : 000676920800001)

（三）钢绞线液压同步提升技术

1. 抱爪式打捞技术

钢绞线液压同步提升技术:从结构优化→耦合同步控制→波浪补偿三个方面提高提升系统性能。

成果包括：

（1）承担科研项目三项

[1] 用于沉船打捞的波浪补偿系统，预研，2017.1-2019.12

[2] 抱爪式打捞技术（重点研发计划）

（2）发表论文四篇

[1] Dynamic simulation of the passive heave compensator for a strand jack, The 2019 5th International Symposium on Mechatronics and Industrial Informatics (ISMII 2019) , 广州, 2019-8

[2] 半主动升沉补偿系统的非线性建模与仿真, 液压与气动 , 2021.11, 45(11):86-93

[3] A Novel Three-SPR Parallel Platform for Vessel Wave Compensation, Journal of Marine Scienceand Engineering , 2020, 8(12): 1-22 (SCI :000601983900001)

[4] Passive Heave Compensator Design and Numerical Simulation for Strand Jack during Lift Operation in Deep Water, Journal of Marine Science and Engineering , 2021, 9(7): 1-16(SCI :000676920800001)

（四）数字化设计技术

1. 结构优化设计技术研究

2.低速机活塞件疲劳试验与排气阀凸轮滚轮机构失效机理分析

成果包括：

（1）承担科研项目九项

[1] 数字样机设计技术研究，民用船舶项目，2015.1- - 2017.12

[2] 湿式摩擦离合器研究，中船重工第七0三研究所，2014.7- - 2015.3

[3] 膜盘型线开发，中船重工第七0三研究所，2015.7- - 2016.3

[4] 高性能电动甲板，民用船舶项目， 2017.1- - 2019.12

[5]全三维机加工工序模型生成系统开发，项目来源：研究所 2022.9- 49

[6]传动系统联合仿真研究，项目来源：研究所  2019-2022 33

[7]机制造工艺可靠性研究，项目来源：研究所2022.1- 100

（2）专利申请三项

[1] 与活塞机械疲劳试验台配套的液压系统

[2] 一种快速锁紧的夹持装置

[3] 一种船用紧凑型甲板折叠吊机

（3）发表论文四篇

[1] Topology Optimization Design of Boat Boom Structure Based on Level Set Method[J]. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2020, 772(1):012046 (6pp).

[2] 基于改进水平集结构拓扑优化方法的理论研究[J]. 应用力学学报, 2019(4):7.

[3] 圆环面包络圆弧圆柱蜗杆副传动效率优化设计[J]. 机械传动, 2018, 42(12):76-81.

[4] The Theoretical Research on Solving Accuracy Based on Level Set Topology Optimization.2nd International Conference on Frontiers of Materials Synthesis and Processing. 2019

（五）团队学生获奖情况

获“杰瑞杯”第五届、第六届中国研究生石油装备创新设计大赛一等奖、二等奖等诸多奖项。

四、团队文化

复杂海洋机电系统研究团队致力于培养国家支柱性人才，将创新、合作、进取，奋斗作为团队文化，坚持以人为本，不忘初心，为学生提供良好的学习和指导，团队内师生齐心协力为国家最需要的领域做贡献。

五、联系方式