船舶与海洋工程制造工艺研究所

大连理工大学船舶与海洋工程制造工艺研究所（以下简称“研究所”）成立于2014年3月，隶属于大连理工大学船舶工程学院。近年来，面向国家海洋强国战略和船海工程高端装备制造业数字化、智能化发展需求，研究所始终致力于造船特种加工装配工艺技术研究及装备研发、船舶总装建造智能化关键共性技术研究、造船工艺设计软件及计算平台研发等研究领域，解决造船工艺卡脖子痛点问题，打破国外技术垄断，为船舶与海洋工程行业和企业提供技术支撑，为船舶与海洋工程制造工艺方向提供有活力、高水平、国际化的研究平台，并努力培养具备多学科知识体系、突出实验实践能力的高素质创新人才。

研究所所长由刘玉君教授担任，现有专任教师及在读博硕士研究生近40人。依托船舶制造国家工程研究中心、工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室等高水平国家级科研平台，研究所完成了国家高技术研究发展计划项目、国家科技重大专项、工信部高技术船舶科研项目、国家自然科学基金等国家级科研项目20余项，承担各类科研及技术服务项目百余项，发表学术论文200余篇，取得发明专利授权及软件著作权39项，“船体外板水火加工成形技术”获评国家科技进步二等奖，“船体分段制造中的工艺设计数字化技术研究与应用”、“大型船舶推进轴系负荷测量技术开发及实船应用研究”等代表性成果先后荣获中国造船工程学会及省市科技奖励8项，相关成果在造船企业取得实际应用，经济、社会效益显著。2014年，研究所科研团队入选“辽宁省高等学校创新团队”。

研究所建有“船体复杂曲面外板水火成形加工实验平台”、“船舶推进轴系综合实验平台”等重要实验设施，并配备无损残余应力测量分析仪器、工程三维激光扫描仪、高精度动\静态应变数据无线传感器、气体排放分析仪等先进测试设备。实验室通过CMA检验检测机构资质认定及中国船级社产品检测和试验机构认可，实验条件国内领先。2021年，实验室获批“大连市舰船先进制造技术重点实验室”。2023年，实验室通过ABS美国船级社“Testing Laboratory/Facility”认证。

研究所主页：http://shipbld.dlut.edu.cn/

电子邮箱：shipbld@dlut.edu.cn

电话/传真：0411-84706352

联系人：李瑞

地址：辽宁省大连市甘井子区凌工路2号

1. 舰船特种加工装配工艺技术研究

[1] 船体外板水火加工成形技术研究及装备研发

[2] 舰船特种钢热加工工艺力学机理研究

[3] 船体外板电磁感应成形技术研究及装备研发

[4] 船体高强钢薄壁结构建造变形控制及电磁感应矫正技术

2. 舰船推进轴系动载力学特性研究

[1] 舰船推进轴系轴承位移调整优化及负荷预报方法

[2] 舰船推进轴系水润滑轴承瞬态非线性摩擦动力学特性研究

[3] 舰船推进轴系耦合振动分析、整机振动仿真分析与振动噪声控制

[4] 动力机械状态参数监测及故障诊断

3. 舰船总装建造数字化\智能化工艺技术研究

[1] 舰船总装建造过程仿真与智能工艺决策

[2] 舰船复杂异型结构吊装工艺智能化设计

[3] 船体结构三维点云-设计模型智能配准技术研究

[4] 基于深度学习的典型船体构件多视角三维重建技术

[5] 舰船结构碳纤维复合材料3D打印技术

[6] 造船工艺设计数字化技术研究与软件开发

4. 舰船耐低温材料焊接和电弧增材制造工艺技术研究

[1] 殷瓦钢薄膜焊接热裂敏感性研究

[2] 电弧增材制造各向异性行为研究

[3] 船用铝合金和不锈钢的电弧增材制造工艺研究

[4] 舰船特种钢焊接残余应力对结构力学性能影响分析

5. 船用柴油机性能分析及气体污染物排放测量与控制研究

[1] 船用柴油机稳态试验及排放耐久性试验

[2] 船用柴油机污染物来源及生成机理研究

[3] 船用柴油机排放污染物控制及性能优化

[4] 船用柴油机关重件力学分析与优化设计

[1] 船体外板水火加工成形技术研究，国家科学技术进步奖，二等奖，2001/1/3

[2] 船体高强钢薄壁结构建造弹塑性变形控制及电磁感应矫正技术，辽宁省科技进步奖，二等奖，2022/06

[3] 船体分段制造中的工艺设计数字化技术研究与应用，辽宁省科技进步奖，二等奖，2017/02

[4] 海洋结构物重量控制技术研究，辽宁省科技进步奖，二等奖，2010/12

[5] 大型复杂异型结构智能吊装工艺技术研究及工程应用，中国造船工程学会科技进步奖，二等奖，2022/12

[6] 船舶与海洋结构物关键制造技术中的力学问题研究与应用，中国造船工程学会科学技术奖，二等奖，2016/04

[7] 大型船舶推进轴系负荷测量技术开发及实船应用研究，中国造船工程学会科学技术奖，三等奖，2016/10

[8] 大型船舶推进轴系负荷测量技术开发及实船应用研究，中国船舶重工集团公司科学技术奖，二等奖，2016/11

[9] 海洋结构物重量控制技术研究，大连市科技进步奖，一等奖，2010/03

[10] 船体外板水火加工成型技术研究，大连市科技进步奖，一等奖，1999/12

[11] 大型复杂异型结构智能吊装工艺技术研究及工程应用，大连市科技进步奖，二等奖，2023/03

研究所授权发明专利18项，其中国际发明专利授权5项；软件成果完成软件著作权登记21项。

4.1 授权发明专利

[1] 一种基于离散数据的船体分段吊装工艺吊点布置设计方法. 发明专利. 专利号ZL 2022 1 1565050.5.【授权公告日: 2023年7月25日】

[2] Outer wrapping method and preparation system of continuous carbon fiber 3d printing wires. 国际专利, 专利号NL2033658A.【授权公告日: 2023年5月31日】

[3] A device for hydrothermal bending plate deformation aided by pulsed electromagnetic force. 国际专利, 专利号ZA202303049B.【授权公告日: 2023年5月31日】

[4] A method for detecting shaft loads when a ship is in operation. 国际专利, 专利号ZA202303050B.【授权公告日: 2023年5月31日】

[5] A jack-up platform pile leg tire tool for drilling. 国际专利, 专利号ZA202303051B.【授权公告日: 2023年5月31日】

[6] A hull block detection system based on 3d scene scanning and its method. 国际专利, 专利号ZA202303048B.【授权公告日: 2023年5月31日】

[7] 一种连续碳纤维3D打印丝材外包裹方法及制备系统. 发明专利. 专利号ZL 2021 1 1465832.7.【授权公告日: 2022年12月23日】

[8] 一种基于三维模型的船体分段吊装设计方法及设计平台. 发明专利, 专利号ZL 2020 1 0611216.7.【授权公告日: 2022年9月23日】

[9] 一种5083铝合金/TC4钛合金结构的电弧增材制造方法. 发明专利, 专利号ZL 2018 1 1404193.1.【授权公告日: 2021年1月5日】

[10] 一种船舶轴系轴承位移调整的计算方法. 发明专利, 专利号ZL 2016 1 0510876.X.【授权公告日: 2019年3月5日】

[11] 一种轴系校中位移优化方法. 发明专利, 专利号ZL 2017 1 0569147.6.【授权公告日: 2019年10月11日】

[12] 一种分层脉冲激光降低殷瓦钢焊接热裂倾向的方法. 发明专利, 专利号ZL 2015 1 0599002.1.【授权公告日: 2017年3月1日】

[13] 一种含钇的高塑性紫铜制备方法. 发明专利, 专利号ZL 2014 1 0383747.X.【授权公告日: 2016年8月17日】

[14] 一种利用电磁力辅助船体外板线加热成形的加工方法. 发明专利, 专利号ZL 2015 1 0343973.X.【授权公告日: 2017年6月23日】

[15] 自升式钻井平台桩腿柔性胎具. 发明专利, 专利号ZL 2014 1 0329639.4.【授权公告日: 2015年12月30日】

[16] 便携式曲面钢板半自动加工机. 发明专利, 专利号ZL 2007 1 0011139.6.【授权公告日: 2008年10月29日】

[17] 船舶上层建筑整体吊装用吊架及吊装工艺. 发明专利, 专利号ZL 2007 1 0158987.X.【授权公告日: 2009年9月23日】

[18] 曲面钢板多火头自动加工系统. 发明专利, 专利号ZL 2004 1 0020405.8.【授权公告日: 2009年2月4日】

4.2 软件著作权登记

[1] 船体曲面板加工曲面定位检测系统1.0. 软件著作权登记号2023SR1259548.

[2] 船体曲面板水火弯板成形工艺规划系统1.0. 软件著作权登记号2022SR1386487.

[3] 船体分段三维点云数据快速处理软件V1.0. 软件著作权登记号2022SR0289387.

[4] 船体分段精度检测软件V1.0. 软件著作权登记号2022SR0289245.

[5] 船舶推进轴系工艺数据库系统. 软件著作权登记号2021SR0631561.

[6] 船舶推进轴系校中软件V2.0. 软件著作权登记号2021SR0881947.

[7] 船舶分段吊装工艺虚拟仿真实验软件. 软件著作权登记号2020SR1177763.

[8] 船体分段吊装可视化设计及发布软件. 软件著作权登记号2020SR0007373.

[9] 模拟吊装试验自动化吊装设计系统. 软件著作权登记号2019SR0142938.

[10] 船坞分段快速搭载方案设计软件系统. 软件著作权登记号2019SR0142914.

[11] 船体分段完工检测及定位校验设计软件. 软件著作权登记号2019SR0142971.

[12] 船舶管系加工进度计划系统软件V1.0. 软件著作权登记号2016SR067820.

[13] 船体后处理产品套料文件管控系统软件V1.0. 软件著作权登记号2016SR068338.

[14] 船体分段吊装方案自动化布置系统. 软件著作权登记号2014SR064069.

[15] 船舶分段典型板架结构装配精度控制软件. 软件著作权登记号2014SR153643.

[16] 船舶分段完工检测表设计软件. 软件著作权登记号2014SR153605.

[17] 船舶球鼻艏部外板水火加工工艺参数预报软件. 软件著作权登记号2014SR064087.

[18] 船舶推进轴系轴承负荷优化调整软件. 软件著作权登记号2014SR064077.

[19] 船体分段拼板图自动设计软件. 软件著作权登记号2014SR064094.

[20] 船舶曲面水火弯板二次加工预报软件1.0. 软件著作权登记号2014SR168191.

[21] 船舶曲面外板水火弯板专家知识库系统软件1.0. 软件著作权登记号2014SR168144.

研究所建有“船体复杂曲面外板水火成形加工实验平台”、“船舶推进轴系综合实验平台”等重要实验设施，并配备无损残余应力测量分析仪器、工程三维激光扫描仪、高精度动\静态应变数据无线传感器、气体排放分析仪等先进测试设备。实验室通过CMA检验检测机构资质认定及中国船级社产品检测和试验机构认可，实验条件国内领先。2021年，实验室获批“大连市舰船先进制造技术重点实验室”。2023年，实验室通过ABS美国船级社“Testing Laboratory/Facility”认证。

（1）船体复杂曲面外板水火成形加工实验平台

自主研发船体复杂曲面外板水火成形加工实验平台，采用龙门式结构，采用火焰热源加热成形，加工头工作范围：14m×4.5m×1.2m，可加工板件最大尺寸为12m×3.6m，加工模式包括帆形板和鞍形板两种。自主开发曲板自动化成形参数预报及基于激光线扫描的曲板成形质量检测软件，开发了船用低碳钢及铝合金、板厚8~32mm、加热线长200~400mm、加热速度1~15mm/s的专家知识库。利用红外热像仪、数显游标卡尺、位移传感器等设备搭建了温度场和变形场的加工全过程实时高精度测量系统。

（2）钢板感应加热数控成形设备

自主研发钢板感应加热数控成形设备SPZ-70，用于船体双曲度板高频感应加热成形工艺研究，采用电磁感应热源加热钢板，适用于帆形板和鞍形板等的成形研究。加工对象为船用中厚度钢板10~30mm；钢板宽度0.5~2m；钢板长度2~3m。利用红外测温仪、数显游标卡尺、罗氏线圈、激光扫描仪等设备构建了钢板感应加热温度和变形的实验测量环境。

（3）船舶推进轴系综合实验平台

自主研发船舶推进轴系综合实验平台。平台占地75m2，由2段中间轴（直径250mm）、1段尾轴（直径320mm）及4个轴承组成，轴系总长12.80m，重量15.35t，轴承间中心允差0.10mm；轴系通过22kW电机驱动，最大转速可达250rpm。平台配备了先进的无线动、静态应变数据采集装置，可实现轴系运转工况下应变数据的远程快速获取，分辨率±1με，精度±1%F.S.，传输距离70m。基于预设的传感器装置，可实现轴承负荷、支撑方位角等数据的高精度测量。此外，配合以上采集装置，自主开发了轴系动态数据信号处理软件。

（4）舰体外水润滑轴承综合实验平台

自主研发舰体外水润滑轴承综合实验平台。平台总长6m，由艉轴和中间轴组成，加载机构和驱动电机。艉轴直径350mm、长3m；中间轴直径250mm、长2m，电机1m；电机功率55kW，扭矩4570N.m，频率50Hz，转速1400rpm，转速比1/12.83；尾部有液压加载装置，可实现横向、轴向负荷加载。该实验平台可通过测试系统对水润滑轴承在不同润滑条件、转速、载荷、进水压力下，在线检测水润滑轴承工作温度、摩擦特性、油膜压力分布、轴心轨迹、振动噪声等参数指标，为开展水润滑轴承瞬态非线性摩擦动力学特性研究创造实验条件。

（5）无损残余应力测量分析仪器

实验室配备芬兰Stresstech Oy公司Xstress3000应力仪，用于多晶体材料快速定量分析。利用X射线衍射技术实现残余应力精准测量，适用于普通钢、不锈钢、殷瓦钢、镍等金属材料以及包括陶瓷在内的所有多晶体材料，广泛应用于齿轮、轴承、压力容器及其他热处理零部件产品质量管控环节。测量过程不切割及破坏试样，利用Mapping控制系统实现目标区域网格化自动测量，单点测量时间1~5min，测量精度±8MPa，并具备处理过程在线分析功能。该设备主要承担舰船特种钢热加工工艺力学机理研究、舰船特种钢焊接残余应力演化分析等研究任务。

（6）工程三维激光扫描仪

实验室配备工程三维激光扫描仪FOCUS S70 LASER SCANNER。该扫描仪专门设计用于扫描距离最远到 70 米、精度要求在±1mm 的室内和户外应用，捕捉速度达到 1,000,000 个点/秒，支持实时现场配准功能；具有IP54 防尘防水保护（适用于高微粒浓度和潮湿天气条件）、HDR成像和更大的工作温度范围。该设备主要承担大型复杂异型结构（如船体分段）尺寸精度在线检测、船体曲板外形精度检测等工作。

（7）高端光学 CMM 扫描仪

实验室配备MetraSCAN 3D高端光学扫描仪，可用于生产车间计量级 3D 测量和检测，可无缝集成到质量控制、质量保证、检测、MRO和逆向工程工作流程中。光源采用15条蓝色激光十字线(外加1条直线)，测量精度0.025mm，测量分辨率0.025mm，网格分辨率0.100mm，测量速率1800000次测量/秒；C-Track光学跟踪系统在测量过程中可随时移动，并生成同样高质量的数据。该设备主要承担船体曲面外板成形精度检测、船用球扁钢外形精度检测、船体部件逆向扫描建模等任务。

（8）悬臂式水火成形装备

悬臂式水火成形装备由工艺研究所团队与大连船舶重工集团有限公司合作开发。装备采用悬臂式结构与ABB机械臂的组合形式，采用火焰热源加热成形，适用钢板规格：钢板厚度12~30mm；钢板宽度2.5~3m；钢板长度10~14m；加工模式包括帆形板和鞍形板；自主开发曲板自动化成形参数预报软件及与TRIBON接口软件。

（9）船用柴油机排放测量分析系统

实验室配备Horiba公司MEXA-ONE-RS型原始排气分析系统及MDLT-ONE型颗粒分析仪，可测量柴油机排气中的NOx、THC、CH4、CO、CO2、O2浓度及颗粒物质量。气体、颗粒分析仪的系统标定操作、测试前准备及测试过程高度集成，采用分体式结构布置，便于试验现场安装。灵敏度、测试精度等性能参数达到国际先进水平，可根据IMO标准及国内外法规开展相应排放测量与分析任务。

（10）钨极氩弧焊（TIG焊）自动焊接系统

实验室配备钨极氩弧焊（TIG焊）自动焊接系统，系统由焊接电源OTC DA300P、OTC FD系列焊接机器人、冷却水箱、送丝机、控制柜、氩气保护系统和工作台等组成。焊接电流范围10~300A。焊接机器人有6个自由度，可实现水平340°转动，焊枪动作范围达3.14m²，重复定位精度±0.08mm。通过示教器编程控制焊接路径和设置焊接参数，整个焊接过程全自动进行。使用TIG自动焊接系统已经完成LNG船用殷瓦钢、不锈钢、5083铝合金的焊接科研项目和工作。TIG自动焊接系统可用于5083铝合金、4043铝合金和4047铝合金的电弧增材制造。

（11）熔化极惰性气体保护焊（MIG焊）自动焊接系统

实验室配备熔化极惰性气体保护焊（MIG焊）自动焊接系统，系统由OTC FD系列焊接机器人、MIG焊机OTC P500L、控制柜、氩气保护系统和工作台等组成。焊接机器人有6个自由度，可实现水平340°转动，焊枪动作范围达3.14m²，重复定位精度±0.08mm。通过示教器编程控制焊接路径和设置焊接参数，整个焊接过程全自动进行。OTC P500L焊机的焊接电流范围为25~550A，电流模式分为恒定直流和脉冲电流，脉冲频率20~100Hz。MIG自动焊接系统可用于碳钢、304不锈钢、316L不锈钢和Inconel 625镍基合金的焊接和电弧增材制造。

（12）等离子弧焊（PAW焊）自动焊接系统

实验室配备等离子弧焊（PAW焊）自动焊接系统，系统由OTC FD系列焊接机器人、POWERMASTER 550i等离子焊机、控制柜、氩气保护系统和工作台等组成。焊接机器人有6个自由度，可实现水平340°转动，焊枪动作范围达3.14m²，重复定位精度±0.08mm。通过示教器编程控制焊接路径和设置焊接参数，整个焊接过程全自动进行。等离子焊机的焊接电流范围25~550A。等离子弧焊自动焊接系统可用于碳钢、不锈钢和殷瓦钢等材料的精密焊接。等离子弧焊接比其他电弧焊方法热源能量更集中，焊接时变形小、高应力区范围小。小电流时等离子弧引弧、稳弧和挺直性好，可焊接厚度0.3mm以上的薄板。