无人驾驶船舶论文

近日，在时隔40余年后，我国再次对地球“第三极”青藏高原进行大规模综合性科学考察。在这次举世关注的“国家行动”中，无人船凭借其不凡的身手，再次进入公众的视野。

据相关报道，以往对高原湖泊进行科考，通常采用橡皮艇，但往往遭遇意想不到的风浪，危及科考人员的安全，而科考无人艇船的使用就可以避免这些危险。不仅如此，无人船还可以实现数据采集的自动化，行进过程中即可获取测量数据。

除了科考，近年来，以无人艇船为代表的智能船舶还在环境监测、区域巡航等领域频频“抛头露面”，相关的国内外研究成果也是层出不穷。那么，无人船发展现状如何，未来又将如何走向，会带来怎样的变革……记者就此采访了中国船级社(CCS)智能船舶工作组组长蔡玉良。

智能化步伐加速

早在上世纪60年代，远程控制的无人艇船队就广泛用于军事领域。近年来，随着自动控制、物联网、大数据等技术的快速发展，与船舶有关的环境感知技术、通信导航技术等也得到广泛的应用，为智能船/无人船的开发提供了广阔的技术可行性。

放眼国际，丹麦启动无人船研发项目，挪威开辟无人船试验区，韩国开发了无人船通用技术平台，荷兰正研发利用“浮动自驾无人船”实现载人和货运……

在法律法规层面，相关的研究工作也已提上议事日程。今年2月，美国、挪威、丹麦等9个IMO成员国向海上安全委员会提交了在无人船领域确定立法范围的方案。此外，美国、英国等国已启动无人船的国内立法程序。

在国内，我国正在全面推进的“互联网+”“中国制造2025”“智慧交通”等战略规划明确提出了“提高船舶智能化水平，培育智能船舶等战略性新兴产业，提升水上交通运输数字化、网络化、智能化水平”的发展方向和工作要求。

战略路径清晰，我国船舶工业届推进船舶数字化、智能化步伐正加速——

据蔡玉良介绍，工信部于2015、2016年分别组织开展了“智能船舶顶层规划”“智能船舶”科研项目，示范船涵盖超大型集装箱船、超大型矿砂船、超大型原油船三大主力船型，目前项目已进入设计建造阶段;

2015年，CCS发布全球第一份《智能船舶规范》，对智能船舶应具备的各项功能提出了具体要求;

中船集团黎明项目38800DWT智能散货船计划在今年年底交付，该船为国内首艘智能示范船，能实现机舱辅助决策、船舶健康管理等功能;

今年3月，海航科技集团与CCS联合国内外六家单位发起成立“无人货物运输船开发联盟”，力争在2021年交付首艘无人货物运输船;4月，大连因泰集团发起智能船舶军民融合项目，拟在京杭运河建造一艘无人概念货船。

经济与安全的潜在优势

蔡玉良认为，对于经济性和安全性的追求是无人船技术大行其道的重要原因。

目前船舶行业仍处于结构调整升级、化解产能过剩阶段，船东对于“智能、绿色、安全、高效”船型的渴求十分强烈，无人船将满足市场越来越高的降成本需求，带来行业在基础设施、管理水平、产业合作模式上的全面升级。

一方面，船上的绝大多数设备，如救生、消防、防污染与生活设施很大程度上是为船上工作人员服务的。在没有船员的情况下，这些设备将不再需要，既减少船舶重量又降低能耗，从而实现船舶建造及运营成本的减少及船舶载货能力的提升。罗罗公司认为，这些因素加上重量和空气阻力的减少将带来12%至15%的燃料节约。

此外，从技术角度来看，整合船舶、港口等实时动态数据有利于优化物流和供应链，提高运输效率。

另一方面，导致船舶海上事故的主要原因是决策和操作过失、应急反应不当等人为因素。德国安联保险2012年发布的报告就曾指出，75%—96%的海上事故是人为错误的结果。而在无人船的设计方案中，船舶的操纵主要是通过专家决策系统与远程遥控系统在劳动条件更好的岸上进行操作，从而从根本上减少人为因素对船舶航行安全的影响。

带来颠覆性影响

罗罗集团船舶总裁Mikael Makinen曾表示，“无人驾驶船舶是船舶行业的未来。智能船舶具有如同智能手机一样的颠覆性，将彻底改变船舶设计和运营的格局。”

蔡玉良也持相同看法，“不仅如此，无人船将对现有的航运模式、法律法规、运营管理和规范标准都产生极大影响”。

从航运模式来看，首先无人船将助力新兴船舶业务的崛起，如船岸一体通信、货物监管控制、在线货运服务等，而远程和自动驾驶营运的数据收集将创造新的商机和市场;其次，无人船通过信息传输进行遥控操作或指令传达，船舶的风险防控重心将转移至网络安全方面;从配套环节上看，无人船相关技术发展，会促进港口、海事等方面信息的聚集，主要表现为物流信息高度融合、海事监管及航路信息智能化;此外，由于没有船员，传统的船舶责任和保险规则也将有所变化。

可以预见，随着无人船的兴起，现行的部分海事法律法规也需要调整以适应新的业态。蔡玉良认为，这主要是涉及几个方面：一是船舶安全法律法规，其中包括《国际海上人命安全公约》(SOLAS)中关于构造、救生设备、消防船舶配员、信号与报警方面的要求，《国际海上避碰规则》(COLREG)中瞭望航行决等策、灯光信号交互及涉及设计到船员的部分条款，还需考虑常规船与无人船在灯光、信号等方面的交互问题;二是船员管理法规，包括《海员培训、发证和值班标准国际公约》(STCW)、《国际劳工公约》和《船舶最低安全配员规则》中关于船员定义及相关要求、安全配员等要求;三是海上权益与责任法律法规中涉及船长责任、海难救助、法律主体和保险责任等内容。

在运营管理方面，无人船航行过程中没有船员对船舶进行日常的维护保养不再依靠船上人员的操作与经验，因此对船舶系统的可靠性提出较高的要求，同时需要构建设备健康管理体系而依靠系统的可靠性及岸上的远程管理、运维保障;鉴于无人船的相关系统高度集成，以及与岸基网联化、协同化的特性，船旗国、港口国、海关、边防等机构对无人船的登轮监管模式将从以登轮执法为主，转向以自动获取信息的方式进行远程执法;港口与航道需要增加适应无人船运行的基础设施，并调整管理机制。

标准规范方面，针对无人船的特点，有待研究出与之相适应的基础技术标准、安全标准、管理标准、检验评价标准等。

需要全方位支持

伫立在智能化风口，无人船发展前景可期。同时，作为航运业界的一项系统工程，其面临的挑战也是跨专业跨领域的。蔡玉良认为，面对这些问题，需要主管机关、船企、船级社、科研、设计、港口等部门的通力协作。

他建议，开展航运管理及船舶运营模式研究，加快航运企业为适应无人船操作与管理的升级。在关注传统船舶安全问题的同时，研究因船岸一体化给船舶安全带来的新风险。此外，需重点关注在共享经济背景下无人船引发的新业态。

对于无人船涉及的广泛而多层次的海事法律法规体系，蔡玉良建议，秉持“鼓励科技创新热情”和“保障安全有序的谨慎”两种态度结合的原则，对现有海事法律法规开展适用性研究，并根据国际、国内船舶航运特点，有针对性地制定无人船的运营监管政策。

结合无人船具备的高度信息集成、实时共享等特点，蔡玉良建议将智能船/无人船的运营融入大物流循环中，提高物流效率。具体来讲，开发向物流商实时提供舱位预定、货物状态等关键信息的技术，确保交易及货运流程信息的实时性、可靠性，建立基于无人船运营模式的货运信用体系。

在无人船研发的实验阶段，蔡玉良认为，在适宜航区建立一个无人船试验区是极为必要的。他建议，试验区的设立需综合考虑气象、水文条件、信号强度、通航密度等水域情况，构建船舶运营的监督管理模拟环境，重点选择示范效应强的航线。

走向成熟尚需合力推动

在近日举行的2017世界交通运输大会上，与会专家几乎无一例外地将“未来交通”的筹码押在“无人驾驶”上。而对航运业而言，“人工智能+船舶”同样被寄予厚望。

与有人驾驶的船舶相比，“无人船”的优势是显而易见的。第一，能够更有效地利用船舶空间;第二，能够更有效地利用船员技能;第三，能够更有效地利用燃料。这些对无人驾驶船取得长期竞争优势至关重要。从全球物流链上讲，对世界范围内的船舶进行实时远程监控同时，会将船舶更加紧密地整合到物流或供应链中，让全球企业能着力发挥整个船队的最大效率，实现节支增收。

然而，绝不是一个技术或一个交通工具便可包打天下。目前的人工智能驾驶一辆货船出海，完全没问题，但是还不足以操纵在海上面临更多复杂状况的集装箱船。搬走横亘在无人船面前的信息传输安全性、动力装置稳定性以及远程操纵可靠性“三座大山”，以及出台与无人船配套的海事法规也是一个漫长的过程。

长期来看，航运业正经历根本性的变化，更多的变化仍在孕育之中。无人船的出现只是一个时间问题，然而走向成熟、大规模投入商业使用还需要各方协调、合力推动。正如有专家表示，只有人工智能发展到与人脑可以比拟的“强智能”水平，人类才能完全放手将交通运输交给人工智能。

延伸阅读

两大巨头完成全球首次商船远程操作

原本预计无人驾驶远程商船将在2020年前投入运营，如今看来这个时间可能还会更早。

日前，罗尔斯罗伊斯公司与马士基集团旗下拖轮公司Svitzer共同宣布在丹麦哥本哈根港成功完成了全球首次商船远程操作。

据悉，参与此次远程操作试验的拖船“Svitzer Hermod”号，船长28米，2016年由土耳其Sanmar船厂建造，采用Robert Allan的船舶设计，配有罗罗的动力定位系统。远程控制系统就是与动力定位系统相连的，由该船的船长在Svitzer公司总部的远程操作基地进行控制，安全的进行了多次操作。该船停泊在码头旁，先是驶离码头，然后360度掉头，朝Svitzer总部方向航行，然后再次入船坞。

船上的动力系统采用2台MTU 16V4000 M63柴油机，单台功率2000千瓦/1800转。船上还配有各种传感器，使用先进的软件组合各种不同的数据，数据能可靠和安全地传送至岸基的远程操作中心，使船长能充分掌握拖船及周围环境，易于船长远程操作不同的系统部件。

全程参与演示过程的罗罗船舶业务总裁Mikael Makinen表示，“此次全球首次船舶远程操作实验的成功具有历史意义，多年来，我们一直坚信并且预言无人驾驶远程商船将在2020年前投入运营。在Svitzer公司丰富的运营经验和我们专业技术的独特组合下，我们比预期提前实现了目标。”

Svitzer公司首席技术官Kristian Brauner指出，“作为世界上最大的拖轮公司，我们一直积极致力于参加无人船项目，开发革新的方式来改善拖船作业的安全和效率，使客户和船员受益。客户反馈、运营成本、环保影响、船舶效率将继续是我们前进的动力。”

据了解，罗罗公司和Svitzer公司已经签署了协议，将继续进行船舶远程操作和无人驾驶测试。

罗罗船舶工程技术总裁KevinDaffey透露，罗罗和Svitzer公司还将再进行为期18个月的试验，进行一些拖船作业的无人操作。“我们有许多完全自动驾驶的拖船想法，甚至没有轮机舱也能工作，此次的‘Svitzer Hermod’号只是展示了一些核心技术。”

据了解，此次展示期间，拖船上仍配备了船长和船员，以确保系统出现故障时保证拖船安全。

船舶焊接毕业论文船舶焊接毕业论文-谈船舶焊接中的常见缺陷的成因和防止措施摘 要：船舶焊接是保证船舶密性和强度的关键。本文详细介绍了船舶焊接中几种常见的缺陷原因并提出防止措施。关键词：船舶焊接 缺陷 防止措施船舶焊接是保证船舶密性和强度的关键，是保证船舶质量的关键，是保证船舶安全航行和作业的重要条件。如果焊接存在着缺陷，就有可能造成结构断裂、渗漏，甚至引起船舶沉没。据对船舶脆断事故调查表明，40%脆断事故是从焊缝缺陷处开始的。在乡镇船舶造船中，船舶的焊接质量尤为突出。在对船舶进行检验的过程中，对焊缝的检验尤为重要。因此，应及早发现缺陷，把焊接缺陷限制在一定范围内，以确保航行安全。船舶焊接缺陷种类很多，按其位置不同，可分为外部缺陷和内部缺陷。常见缺陷有气孔、夹渣、焊接裂纹、未焊透、未熔合、焊缝外形尺寸和形状不符合要求、咬边、焊瘤、弧坑等。一、气孔气孔是指在焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能逸出而形成的空穴。产生气孔的主要原因有：坡口边缘不清洁，有水份、油污和锈迹；焊条或焊剂未按规定进行焙烘，焊芯锈蚀或药皮变质、剥落等。此外，低氢型焊条焊接时，电弧过长，焊接速度过快；埋弧自动焊电压过高等，都易在焊接过程中产生气孔。由于气孔的存在，使焊缝的有效截面减小，过大的气孔会降低焊缝的强度，破坏焊缝金属的致密性。预防产生气孔的办法是：选择合适的焊接电流和焊接速度，认真清理坡口边缘水份、油污和锈迹。严格按规定保管、清理和焙烘焊接材料。不使用变质焊条，当发现焊条药皮变质、剥落或焊芯锈蚀时，应严格控制使用范围。埋弧焊时，应选用合适的焊接工艺参数，特别是薄板自动焊，焊接速度应尽可能小些。二、夹渣夹渣就是残留在焊缝中的熔渣。夹渣也会降低焊缝的强度和致密性。产生夹渣的原因主要是焊缝边缘有氧割或碳弧气刨残留的熔渣；坡口角度或焊接电流太小，或焊接速度过快。在使用酸性焊条时，由于电流太小或运条不当形成“糊渣”；使用碱性焊条时，由于电弧过长或极性不正确也会造成夹渣。进行埋弧焊封底时，焊丝偏离焊缝中心，也易形成夹渣。防止产生夹渣的措施是：正确选取坡口尺寸，认真清理坡口边缘，选用合适的焊接电流和焊接速度，运条摆动要适当。多层焊时，应仔细观察坡口两侧熔化情况，每一焊层都要认真清理焊渣。封底焊渣应彻底清除，埋弧焊要注意防止焊偏。三、咬边焊缝边缘留下的凹陷，称为咬边。产生咬边的原因是由于焊接电流过大、运条速度快、电弧拉得太长或焊条角度不当等。埋弧焊的焊接速度过快或焊机轨道不平等原因，都会造成焊件被熔化去一定深度，而填充金属又未能及时填满而造成咬边。咬边减小了母材接头的工作截面，从而在咬边处造成应力集中，故在重要的结构或受动载荷结构中，一般是不允许咬边存在的，或到咬边深度有所限制。防止产生咬边的办法是：选择合适的焊接电流和运条手法，随时注意控制焊条角度和电弧长度；埋弧焊工艺参数要合适，特别要注意焊接速度不宜过高，焊机轨道要平整。四、未焊透、未熔合焊接时，接头根部未完全熔透的现象，称为未焊透；在焊件与焊缝金属或焊缝层间有局部未熔透现象，称为未熔合。未焊透或未熔合是一种比较严重的缺陷，由于未焊透或未熔合，焊缝会出现间断或突变，焊缝强度大大降低，甚至引起裂纹。因此，在船体的重要结构部分均不允许存在未焊透、未熔合的情况。未焊透和未熔合的产生原因是焊件装配间隙或坡口角度太小、钝边太厚、焊条直径太大、电流过小、速度太快及电弧过长等。焊件坡口表面氧化膜、油污等没有清除干净，或在焊接时该处流入熔渣妨碍了金属之间的熔合或运条手法不当，电弧偏在坡口一边等原因，都会造成边缘不熔合。防止未焊透或未熔合的是正确选取坡口尺寸，合理选用焊接电流和速度，坡口表面氧化皮和油污要清除干净；封底焊清根要彻底，运条摆动要适当，密切注意坡口两侧的熔合情况。五、焊接裂纹焊接裂纹是一种非常严重的缺陷。结构的破坏多从裂纹处开始，在焊接过程中要采取一切必要的措施防止出现裂纹，在焊接后要采用各种方法检查有无裂纹。一经发现裂纹，应彻底清除，然后给予修补。焊接裂纹有热裂纹、冷裂纹。焊缝金属由液态到固态的结晶过程中产生的裂纹称为热裂纹，其特征是焊后立即可见，且多发生在焊缝中心，沿焊缝长度方向分布。热裂纹的裂口多数贯穿表面，呈现氧化色彩，裂纹末端略呈圆形。产生热裂纹的原因是焊接熔池中存有低熔点杂质(如FeS等)。由于这些杂质熔点低，结晶凝固最晚，凝固后的塑性和强度又极低。因此，在外界结构拘束应力足够大和焊缝金属的凝固收缩作用下，熔池中这些低熔点杂质在凝固过程中被拉开，或在凝固后不久被拉开，造成晶间开裂。焊件及焊条内含硫、铜等杂质多时，也易产生热裂纹。防止产生热裂纹的措施是：一要严格控制焊接工艺参数，减慢冷却速度，适当提高焊缝形状系数，尽可能采用小电流多层多道焊，以避免焊缝中心产生裂纹；二是认真执行工艺规程，选取合理的焊接程序，以减小焊接应力。焊缝金属在冷却过程或冷却以后，在母材或母材与焊缝交界的熔合线上产生的裂纹称为冷裂纹。这类裂纹有可能在焊后立即出现，也有可能在焊后几小时、几天甚至更长时间才出现。冷裂纹产生的主要原因为：1)在焊接热循环的作用下，热区生成了淬硬组织；2)焊缝中存在有过量的扩散氢，且具有浓集的条件；3)接头承受有较大的拘束应力。防止产生冷裂纹的措施有：1)选用低氢型焊条，减少焊缝中扩散氢的含量；2)严格遵守焊接材料(焊条、焊剂)的保管、烘焙、使用制度，谨防受潮；3)仔细清理坡口边缘的油污、水份和锈迹，减少氢的来源；4)根据材料等级、碳当量、构件厚度、施焊环境等，选择合理的焊接工艺参数和线能量，如焊前预热、焊后缓冷，采取多层多道焊接，控制一定的层间温度等；5)紧急后热处理，以去氢、消除内应力和淬硬组织回火，改善接头韧性；6)采用合理的施焊程序，采用分段退焊法等，以减少焊接应力。六、其他缺陷焊接中还常见到一些焊瘤、弧坑及焊缝外形尺寸和形状上的缺陷。产生焊瘤的主要原因是运条不均，造成熔池温度过高，液态金属凝固缓慢下坠，因而在焊缝表面形成金属瘤。立、仰焊时，采用过大的焊接电流和弧长，也有可能出现焊瘤。产生弧坑的原因是熄弧时间过短，或焊接突然中断，或焊接薄板时电流过大等。焊缝表面存在焊瘤影响美观，并易造成表面夹渣；弧坑常伴有裂纹和气孔，严重削弱焊接强度。防止产生焊瘤的主要措施严格控制熔池温度，立、仰焊时，焊接电流应比平焊小10-15%，使用碱性焊条时，应采用短弧焊接，保持均匀运条。防止产生弧坑的主要措施是在手工焊收弧时，焊条应作短时间停留或作几次环形运条。有些缺陷的存在对船舶安全航行是非常危险的，因此一旦发现缺陷要及时进行修正。对于气孔的修正，特别是对于内部气孔，确认部位后，风铲或碳弧气刨清除全部气孔缺陷，并使其形成相应坡口，然后再进行焊补；对于夹渣、未焊透、未熔合的缺陷，也是要先用同样的清除缺陷，然后按规定进行焊补。对于裂纹，应先仔细检查裂纹的始、末端和裂纹的深度，然后再清除缺陷。用风铲消除裂纹缺陷时，应先在裂纹两端钻止裂孔，防止裂纹延长。钻孔时采用8～12mm钻头，深度应大于裂纹深度2～3mm。用碳弧气刨消除裂纹时，应先从裂纹两端进行刨削，直至裂纹消除，然后进行整段裂纹的刨除。无论采用何种方法消除裂纹缺陷，都应使其形成相应坡口，按规定进行焊补。对焊缝缺陷进行修正时应注意：1)缺陷补焊时，宜采用小电流、不摆动、多层多道焊，禁止用过大的电流补焊；2)对刚性大的结构进行补焊时，除第一层和最后一层焊道外，均可在焊后热状态下进行锤击。每层焊道的起弧和收弧应尽量错开；3)对要求预热的材质，对工作环境气温低于0℃时，应采取相应的预热措施；4)对要求进行热处理的焊件，应在热处理前进行缺陷修正；5)对D级、E级钢和高强度结构钢焊缝缺陷，用手工电弧焊焊补时，应采用控制线能量施焊法。每一缺陷应一次焊补完成，不允许中途停顿。预热温度和层间温度，均应保持在60℃以上。6)焊缝缺陷的消除的焊补，不允许在带压和背水情况下进行；7)修正过的焊缝，应按原焊缝的探伤要求重新检查，若再次发现超过允许限值的缺陷，应重新修正，直至合格。焊补次数不得超过规定的返修次数。如果要其它的可以补充

我这边有，你买吗？

随着5G时代的到来，很多新型产业也加入了5G技术领域，5G的到来让一切的数据变得更快传输更加便捷。不止天上飞的航空无人机、还是地上跑的无人车，都广受关注。如今在航海轮船的产业中也运用到了5G技术，运用该技术也在现阶段慢慢实现了无人驾驶技术，因而无人船也出现了。那么无人船的出现是否就代表着它能够有很好的发展前景呢？

无人船的应用分为军用和民用两种，应用的范围还是比较小的。无人船在军用方面是美国率先使用无人船进行试验，因为试验的任务相对较危险，所以使用的就是无人遥控艇来试验执行，也因此出现了无人船，但在那时候的无人船技术还是比较落后的，所以那时的无人船还是没有受到过多的关注。但也并不代表着它因此落寞、被人遗忘了。

在这些年，因为科技的发展，技术的革新，人工智能的出现、5G时代的到来，无人船也在此出现在了人们的生活中。军用无人艇也能执行更多复杂的任务了，也正因为此无人艇就有了更大的军用价值了，因此无人艇在军用方面有了很大的发展前景。

无人船在过去几年里的发展前景

在近几年国内的无人艇市场的占有率已经超过了95%，销售量也在不断增长，因为近年来，无人船在很多方面都做出了很大的贡献，例如在抗洪抢险方面，能够保证救援人员的安全，同时也易于勘测到险情，能够更好地判断出前面的情况。

我国无人船当前处在于研发初期以及使用初期，技术还未完全承成熟，在当下也只有少数的企业能够做到大规模生产，在我国的无人船产品主要应用于民用领域，无人船近些年来在国内的销售价格大约在15万，在2015年我国无人船产品的销售量为245艘，市场规模为3798万元。同比2014年的1152万元增长了。在2016年就达到了10660万元。

无人船未来的发展前景及展望

无人船在民用现阶段大部分用于科研调查、环境勘测、航海货运以及抗洪抢险方面，但是目前我国在货运方面还暂时未使用无人货运，因为目前我国在无人船的领域方面的技术还不太成熟。但笔者认为无人货运是一个很好的发展领域，因为货运在现阶段来说是最多的，因为国际之间的交流更多了，因而进出口货物数量在不断地增长，进出口的数量增多，使得现阶段开发无人船在货运方面的发展有了很大的推动性。

无人船现阶段因为国内技术还未完全成熟，所以在之前的发展上有着一定的阻碍，但在未来，相信在更多新兴科技技术的支持下无人船的发展会越来越好。

智能化浪潮是未来发展新潮，也是不可阻挡的趋势，在逐步向着科技时代方面发展前进，想必无人船在这样一个环境背景下一定能够发展得越来越好，同样也因为技术的发展，让先进的技术与当下的无人船结合，能够让无人船得到最好的发展，拥有更好的前景。