2008年11月6日星期四

中国海军潜艇的斯特林发动机终于搞定

我国南方某军港,这一天,风和日丽,水深流缓,一艘我海军新型舰船圆满完成专项试验徐徐驶进港湾,盛装迎接的海军将领和战士排成两列,向胜利归来的舰船致以军礼,码头上满是鲜花和掌声。

这艘舰船装备了我国自主研发的新型动力系统。发动机历来被视作船舶的“心脏”,这种被誉为“中国心”的新型动力系统,则是我国科技人员的原创性成果,拥有完全的自主知识产权,其整体技术达到了国际先进水平,部分技术处于国际领先地位,被业内公认为是21世纪某新型舰船的标志性技术之一,在国防现代化建设中具有重大的军事意义

  在码头迎接的人群中,心情最为激动的要数中国船舶重工集团公司七一一研究所金东寒研究员。作为新型动力系统的主任设计师,该项目前不久获得了国家科技进步一等奖,此刻,他感到了成功的欣慰,更感到了使命的神圣。

   他又想到了自己身后的团队,他为自己领衔的这个团队而感到自豪与骄傲。他深知,一个大型科研项目成功的背后,必定有一个坚强的团队。这个项目国家投入资 金数亿元,前后经过20多年的技术攻关,凝聚着两代人的心血。正因为有了这支富有创造力的团队,才会有今天的累累硕果和突出成就,有一位领导是这么评价 的:在他们身上集中体现了“公而忘私的奉献精神,严谨求实的科学精神,知难而进的拼搏精神,团结合作的协作精神。”

  “为了国家的利益,我们愿意保持沉默”

  国防科研工作有它的特殊性,金东寒和他的团队多年来努力拼搏、攻关夺隘,在技术上实现了重大突破,为国防建设做出了重大贡献;但由于工作的特殊性,为了国家的利益,他们甘于寂寞、默默奉献。

  七一一研究所开展该新型动力研究,始于上世纪八十年代初。1985年,金东寒来到七一一研究所攻读博士学位,成为国内该领域的第一位博士。当初科研设施简陋,科研经费短缺,项目前景也并不明朗,但金东寒凭着对这个专业的热爱,执着地从事于特种发动机的研究。博士毕业后他面临着多种选择,国外的亲戚也有意邀请去国外发展,但还是毅然决然留在七一一研究所,因为他不仅热爱这个专业,更加意识到这个专业方向对国防建设的意义。

   金东寒是努力的,他从零部件的研制开始做起,先后承担过燃烧器等关键部件的研究工作,他工作一丝不苟,尽心尽力;金东寒也是幸运的,他遇到了报国的机 会;金东寒更是令人钦佩的,加入这个团队不久,很快就以睿智、博学、严谨和执着显示出自己的才华,博得了大家的信任,逐步成为这个团队的领军人物。在他的 带领下,经过“八五”、“九五”的研究,12项关键技术被他们相继突破。

  这一项目技术含量高、难度大,所涉及的多项技术均属前沿技术,在国际上也只有个别国家掌握。所以,每一次突破,都意味着他们对国际先进水平的一次超越:

  他们发展特种发动机仿真技术,使我国该类发动机性能分析理论处于国际先进水平,解决了该技术发展的理论问题;

  他们攻克了发动机换热器换热强化、工作容积优化、流阻最小化、换热均匀化等难题,采用管内流阻一致化控制技术,实现加热管均匀换热;

  他们攻克了高压燃烧和燃气再循环技术,创建了燃气再循环分析模型和试验装置,发展了计算方法和试验技术,解决了小空间高强度完全燃烧、流场与温度场均匀分布、燃烧压力稳定控制等技术难题。

  1998年,他们研制成功了拥有完全自主知识产权的我国第一台特种发动机原理样机。2002年,又研制成功了工程样机,总体水平达到了国际先进水平,部分技术处于国际领先地位。

  在完成一系列全系统演示验证试验后,该动力装置成功地装备于某新型舰船,并顺利地完成必要的试验,交付用户使用,实现了由科研成果向实用装备的转化。这无疑打破了国外的技术封锁,使我国该型装备跻身于世界先进行列

  能够取得这样的业绩,使他们充满了成就感,但遗憾的是,这些突破性的学术成果无法公开发表,但他们没有丝毫怨言,支撑他们的是一种信念、责任和使命感。

  “办法总是有的,只是我们没有找到而已”

  这是金东寒研究员经常对同事,也是对自己说的话,在实际工作中一碰到困难,他坚信“办法肯定是有的”,然后全力去寻找答案,正是这种做事方式使得他和团队的同事们克服了一个又一个困难,攻克了一个又一个难关。

   金东寒做事很讲究方法,善于运用其多学科的融合能力,创新性地解决跨学科的技术难题。如:该发动机由于高度的非线性,控制系统很难用数学模型来描述,专 业研发人员经过长期努力,某参数的控制精度始终难以达到控制要求。一时间课题研究陷入困境。他得知后,主动来到试验室,与相关技术人员一起分析,寻求答 案。在得知课题组运用了多种经典和现代控制方法仍未奏效后,他提出应跳出常规思维,不要拘泥于使用一种学科知识去解决问题。在他的启发和共同参与下,确定 了以发动机性能计算为基础,运用系统辨识方法,结合专家经验,采用智能控制策略的技术方案。为确定各档工况的工质前馈量和提前时间,他与技术人员在试验现 场连续工作三天三夜,反复测试和确定方案,最终满足了控制要求并优于国外指标,标志着这项技术的取得了重大突破。

  在该新型动力装 置走出实验室的过程中,他们碰到了安全性、可靠性和工程化等一系列难题。在金东寒的带领下,在短短的几年内,先后攻克了发动机关键构件高温合金超细晶化、 微动磨损、腐蚀疲劳等可靠性技术难题,使发动机的可靠性达到了当今在役装备的国际先进水平;解决了某关键部件多孔介质高温烧结、孔隙率均匀控制和高温密封 等难题,采用丝网预处理工艺均匀控制孔隙率以及丝网与壳体整体烧结避免工质侧漏;发明了超耐腐蚀气缸套,成功解决了发动机常发生的穴蚀、腐蚀开裂、寿命 短、摩擦耗功大等问题;攻克了发动机特殊焊接、特殊材料加工等工艺难题,解决了影响发动机性能的关键问题,形成了完整的发动机制造工艺

  由于对材料、工艺和可靠性有特殊的要求,必须以理论分析与试验验证相结合的方法来不断提高可靠性。因此,他们的试验任务十分艰巨,按照任务书要求需要做8000小时试验,而他们为了使发动机更可靠,自我加压,强化试验工作,实际上发动机试验已累计2万多小时,此外,还进行了整机长时间的耐久考核以及抗冲击试验,这在国内舰船发动机研发史上是前所未有的

   金东寒和他的团队在研制过程中,比较大的一个困难就是研制周期比较短,而进度要求一再提前。国外同类项目从实验室成果发展到工程化应用一般要15年时 间,但他们在评估风险的基础上,优化了技术途径,最重要的是,整个团队都有着共同的目标,散发着昂扬的工作激情,长期超负荷地工作,再加上采用了科学的项 目管理方法,高效配置各种资源,大大缩短了研制时间。

  工欲善其事,必先利其器。不仅科学的方法很重要,先进的技术手段也同样重要。为提高研发效率,金东寒积极引进先进的设计手段,如CAD、CAE和仿真软件等,大大节约了时间和成本,并提高了项目的研发水平。

  自主创新是研发工作的灵魂,他们把创新贯穿于整个研发过程,在短短几年内突破了特种发动机总体技术、密封技术、高压燃烧技术、自动控制技术等关键技术,填补了我国多项技术空白。目前,该项目已申请了13项特种发动机核心技术专利,获得7项科技进步奖。

  “一个人只能干些事情,一个团队才能干一番事业”

  “人是最主要的因素,一个人的能耐终究是有限的,集体的力量才是强大的。就如同一部机器,只有当机器上的每一个零件都充分发挥作用,整机的性能才可展现出来。”这就是金东寒从事科研工作多年的切身体会和经验积累。

  确实,金东寒深知团队建设对于项目成功的重要性,非常注重团队建设,同时作为领军人物,见证了这个优秀团队的成长、成功。

   他1990年主持该项目之初,课题组只有10多人,而现在发展到100多人。他集聚了一批高学历、高素质的青年才俊,有博士6名、硕士32名,这几年有 21人担任了课题负责人或项目经理,有12名研究员,有3人享受国家突出贡献津贴,1人享受省部级突出贡献津贴;涌现了上海市劳动模范、上海市青年科技英 才等先进人物。也正是这支团队,多次被评为解放军总装备部“预研先进集体”,两次被授予“上海市劳动模范集体”称号。

  难以想象,这支平均年龄只有35岁的年轻团队,却能勇敢地挑起为我国新型舰船提供强劲“中国心”的重任,出现了众多的精英人才。这过程中,他们碰到的困难不可谓不多,承受的压力不可谓不大,但每次都能依靠团队的集体智慧和坚韧不拔的意志,克服困难,化解压力。

   一个团队能否获得成功,领军人物十分重要。使这个团队庆幸的是,他们的领军人物金东寒是十分优秀的,他具备了科研人员良好的学术素养和高尚人格魅力。他 是国内该技术领域新一代学科带头人,在该项目中一直起着不可替代的主导作用和示范作用。先后主持过20多项国家重点预研和国家自然科学基金等课题的研究, 项目经费总共超过数亿元,在国内外发表论文20多篇,重要的科研报告200多篇。先后荣获第6届中国青年科技奖、第5届中国青年科技创新奖、全国五一劳动 奖章等20多项省部级以上荣誉称号。在专业领域内有很高的学术地位,担任国际内燃机学会(CIMAC)理事、国际热气机会议理事会理事、中国内燃机学会副理事长、上海市内燃机学会副理事长、上海造船学会第十一届理事会副理事长等,还任武汉理工大学、上海交通大学、海军工程大学的兼职教授等。

  由于金东寒在这个团队中的特殊作用,他的言传身教,影响着团队的每个成员;他的思想和见解,也对每个成员产生了深刻的影响。

   1992年,金东寒获得上海市科技启明星计划资助,他带领课题组经过一年多的研究,开发出微泄露量、低摩擦耗功、长寿命的密封装置,并通过数千小时的耐 久试验,达到国际先进水平。金东寒因此获得上海市优秀科技启明星奖。青年人在他的鼓励和带动下,也积极申报上海市科技启明星项目,结果竟先后有7人次获得 资助,成为上海科技界的佳话。

  每当遇到重大的技术问题,他非常重视发挥集体的智慧,组织相关人员进行深入讨论后,再作出技术决 策。如发动机的机内工质系统复杂,给制造和安装带来了很大的困难,大大影响了维修性,而用户对这一点又非常重视。针对这种情况,他提出了高度集成的模块化 设计方案,简化了系统布置,提高了可靠性和维修性。

  他有强烈的事业心和高度的责任感,凡他接手的工作,一定会全力做好。在一次重 要试验任务中,他带着骨干长达两个多月吃住在试验室,当时正值换季,试验室里出现了夫人抱着女儿给他送棉被的感人一幕。其实,在团队成员中,试验紧张时连 续一个多月睡在试验室,出国归来不回家先到试验室等等,这样的例子不胜枚举。

  一个工程项目的完成,一项科研成果的摘取,仅靠少数人的努力是远远不够的,它需要集体的智慧,需要团队的通力协作。每一个环节都要严格控制,每一个课题都要相互协调,为了同一个目标而奋斗,大家胸怀全局,协同工作。

   在金东寒的麾下,已经形成了以40岁左右技术带头人领军,30岁左右技术骨干为核心的人才队伍,基本完成了人才队伍的新老交替。这支团队以20世纪80 年代后毕业的人员为主,他们不乏当代青年人思想活跃、乐于接受新事物的特点,同时又传承了老一代军工人的责任感和使命感,“爱国情怀、军工意识、报国能 力、献身精神”,在他们身上得到了最好的体现。

  鸿鹄高飞,一举千里。经历了时间的洗礼和实践的磨砺,金东寒研究员和他的创新团队更加成熟了,意志更加坚定了。如今,他们又站在了一个新的起点上,向着新的目标前进!
会员单位介绍:七一一研究所

  七一一研究所,又名上海船用柴油机研究所,是中国船舶重工集团公司的成员单位,成立于1963年,是国内规模最大的船用柴油机及动力装置研究所。

   研究所在柴油机及动力装置、自动化技术及装置、减振降噪技术及装置、传动技术及装置、特种发动机及动力装置、热能技术及装置、大型石化装备的设计、制 造、试验、维修以及技术工程的承包等方面具有强大的实力。拥有一支开发新技术、拓宽新市场的雄厚科技和经营队伍,职工896人,有197名高级工程师,其 中50名研究员,是博士、硕士学位授予点,并设有博士后流动站。

  该所发挥整体优势,在市场中求发展,形成了柴油机国产化备件、机 舱自动化及工业自动化产品、液力传动系列产品、机械传动系列产品、锅炉燃烧器及其控制系统、柴油发电机组和化工工程及设备等享有良好声誉的支柱产品。上述 技术和产品广泛应用于化工、石油、冶金、纺织、机械、汽车、轻工、船舶、教育、环保、电力、通讯等行业。

  多年来,七一一研究所的质量体系保持正常有效运行并不断完善,2003年取得了GJB9001A-2001、GB/T19001-2000(idtISO9001:2000)质量认证体系资格证书,使质量管理与国际接轨。

   该所是我国大功率柴油机研究开发基地之一。多年来,为我国舰船推进、工程驱动、电站动力研究开发了多个系列的高、申速大功率柴油机,其中包括150、 160、170、180、210、230、250、300、340、390、430、750型等及引进MANR&W公司专利技术生产的L+V20/27柴 油机和NR系列径流涡轮增压器,以及以国外先进技术为目标独立开发的CXZ系列轴流涡轮增压器。

  七一一研究所衷心感谢社会各界人士的支持,热诚希望在平等互利的基础上,继续扩大与国内外同行和朋友们的合作,同谋伟业,再创辉煌。

  该所质量方针:精心设计 精细生产 精诚服务 创优争先


显然,不管是从主楼介绍还是711所的介绍来看,该发动机都只会是一种内燃机。

“能够取得这样的业绩,使他们充满了成就感,但遗憾的是,这些突破性的学术成果无法公开发表,”说明这台发动机可不是普通舰艇装的发动机,文中其实已经说了,是非常敏感的“特种发动机”。

“这艘舰船装备了我国自主研发的新型动力系统……被业内公认为是21世纪某新型舰船的标志性技术之一,在国防现代化建设中具有重大的军事意义。”从 这段原文看,一台发动机却具有如此意义,会是啥呢?就算是对我们同样十分重要的大功率舰用燃气轮机,也不会被抬高到“21世纪的标志性技术”这一地步吧? 再想想,中国海军目前唯一称得上是杀手锏的兵器是啥?潜艇啊……虽然文中狡猾地用了“船”这个字眼,可是我们已经可以肯定了,是“艇”,“艇”也是船的一 种啊!

“这一项目技术含量高、难度大,所涉及的多项技术均属前沿技术,在国际上也只有个别国家掌握。”日本最先进的亲潮级潜艇,现在也准备AIP化,但其斯特林发动机技术也是直接从瑞典引进的……

最 终结论:国产斯特林热气机或闭式循环柴油机搞定!!!其中又以前者可能性为大,因为已经有瑞典人为我们吃了第一口螃蟹。而且斯特林发动机几乎不受燃料种类 的限制,工作平顺,没有爆振现象,噪音特性优良,技术可靠,相对比较简单,工作也不受水深限制。而后者的噪音特性较差,工作也要受水深限制。
船舶711所新型动力研究获国家科技进步一等奖 编辑: 宋大昭

http://www.qianlong.com/   2006-02-07 13:30:28

  在昨天召开的全国科学技术大会上,“新一代港口集装箱起重机关键技术研发与应用”等18个项目获国家科学技术进步奖一等奖。其中,绍兴籍科学家金东寒因在新型动力研究方面成绩卓著而榜上有名。

   据了解, 金东寒籍贯绍兴,现任中国船舶重工集团公司711研究所所长,是博士生导师、研究员,其专业特长是新型动力技术和科技管理。20多年前,金东寒开始专注于 热气机专业,并成为我国培养的第一位热气机专业博士。长期以来,他主要从事热气机性能仿真和性能分析研究、高温热管与热气机的配合技术研究、热气机燃烧技 术研究、氧引射燃气再循环技术研究、热气机密封技术研究、热气机动态特性和控制方法研究、热气机设计技术研究以及无烟火炬设计技术研究和开发工作等。

  金东寒曾于1998年5月获“第6届中国青年科技奖”,2001年12月获“中国青年科技创新奖”,2003年4月获“全国五一劳动奖章”。

  他曾是校办厂的学徒

  金东寒的父母及兄弟姐妹均生活在绍兴。得知金东寒获奖的喜讯后,记者于第一时间赶到了金东寒父母家。在荡漾着欢快笑声的家中,金东寒父母向记者讲起了儿子的故事。

  曾经的愿望:成为一名出名的钳工

  金东寒从小就品学兼优。16岁高中毕业后,他被分配到一家校办工厂当学徒。他的师傅是一位已过了退休年龄的八级车工,技艺高超。金东寒当时最大的愿望就是像师傅那样当个出色的钳工。

  那时,他白天不辞辛苦地工作,晚上如饥似渴地看书,微薄的薪水大部分用在了书上。1978年,金东寒以优异的成绩,考进了武汉水运工程学院内燃机专业,成了班上年纪最小的学生。学习刻苦努力的他,后来如愿考取了硕士研究生和博士研究生。

  对于机械有很大兴趣的他,还有一个特别的爱好,就是爱逛五金店,那里有他熟悉的工具,更有一些构思奇特、很有创意的东西。“儿子这种爱学习、爱思考和喜欢做有心人的优点,是他以后成长为一名出色的科研工作者的重要原因。”从市科协离休的金东寒的父亲金奕新说。

  勇于突破:攻克热气机关键技术

   作为我国热气机专业的第一个博士,金东寒师从我国著名热气机专家沈岳瑞先生。沈先生常常告诫金东寒,千万不要盲目地崇拜权威,权威也会出错,一定要敢于 突破旧框框。“老师的教诲使金东寒受益匪浅,后来,金东寒之所以能够攻克热气机关键技术,而且不断有所创新,关键就在于敢突破旧框框。”金东寒的妈妈潘燕 芬说。

  在五年科研经费不足40万元的条件下,经过长时间的攻关,1990年,金东寒作为骨干参与的课题组,研制成功我国第一台大 功率热气机样机。之后,已担任中国船舶重工集团公司711所总工程师的金东寒,就主攻新型动力——热气机技术研究,先后主持了18项国家自然科学基金等课 题研究,带领课题组突破了热气机研究中的12项关键技术,开发了多项具有自主知识产权的专有技术。

  人生信念:办法总是有的

  “办法总是有的,只是我们还没有找到而已。这是东寒最喜欢说的话。”金奕新自豪地说,“在工作中碰到困难,他的态度首先是坚信有办法,然后就全力地寻找答案。这种做事方式使他在工作中攻克了一个又一个的难关。”

  热气机的系统复杂,制造和安装困难,影响维修性,一直以来别人总以为就这样了。金东寒却不这么想,他通过研究提出了高度集成的模块化设计方案,简化了系统布置,提高了可靠性和维修性。

  采访快结束时,潘燕芬从屋里找出儿子的一叠工作笔记。在其中一本笔记的扉页上,记者看到了这样一行字:只要有丰富的知识积累,忘掉僵化的旧观念,掌握正确的方法,人人都能创新。

编辑: 宋大昭 来源: 绍兴日报


产品与技术 --- 减振降噪技术及装置

从事各类动力设备及其装置的振动噪声控制、抗冲击和轴系振动控制技术研究及相关产品的设计、开发和制造。曾荣获国家级科技进步奖四项、国防工办二项、省部级二十四项、发明专利四项。

研 制的主要减振降噪产品包括:进气消声器、排气消声器、蒸汽排放消声器、橡胶隔振器、金属隔振器、空气弹簧隔振器、硅油扭振减振器、卷簧扭振减振器、单层隔 振装置、多层隔振装置、浮筏隔振装置和隔声罩、箱装体等。产品广泛应用于舰船、电厂、建筑、石化、冶金、邮电、宾馆、汽车等行业。

拥有先进的振动、噪声、轴系振动(扭振、纵振、横振)测试分析仪器设备,以及设备先进、功能齐全的半消声室(11m×9m×6m)、混响室、柴油机隔振装置试验室、轴系振动试验室、浮筏试验室、管路振动试验室、减振元件试验室和机械阻抗试验室。

振动噪声检测和校准实验室通过中国国家实验室认可委员会审核认可,并拥有国家二级检测机构—“中国船舶工业声学振动仪器检测中心”。

具有先进的计算分析力量和自行开发的计算软件,可以承担轴系扭转振动、纵向振动、回旋振动、校中以及扭—纵耦合振动计算,各种动力设备隔振装置系统特性计算、有限元计算、稳定性计算、抗冲击计算、声振关系计算以及声场预估等。

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