项目名称高性能特种编织物编织技术与装备及其产业化提名

项目名称:高性能特种编织物编织技术与装备及其产业化
提名意见
高性能特种编织物广泛用在飞船返回舱回收救援,航母系泊锚泊,海洋军工伪装等尖端国防领域,在救援与打捞,电力缆牵引,高空消防等公共安全与防护诸多民生领域有重要需求。
该项目建立了编织物性能与材料、结构参数、成型工艺参数的数学模型,提出了捻度和张力高精度调控方法,为高性能编织物的精确成型奠定了基础;提出了无接头扣环绳缆和多层绳缆自动化复合编织技术,解决了超长、大尺寸、功能独特的绳缆类精确成型问题;提出了特种管类编织物自动编织方法,实现了伸缩管、三维复合管和管类衍生物的自动化编织;发明了高精度传动系统、张力自适应双补偿锭子等关键机构,研制了四大类特种编织机成套装备。项目成果拥有自主知识产权,获授权发明专利46项,填补了国内外特种编织装备空白,达到了国际领先水平。
该项目成果的产业化,打破了国外技术垄断,出口欧美等80多个国家和地区。已成功应用于某型航母、神舟系列飞船、蛟龙号等深海潜航器、某型大洋上移动雷达、981系列钻井平台等,对产业用纺织品行业的技术进步起到了积极的促进作用。
提名该项目为国家科学技术进步奖二等奖。
项目简介
项目属纺织机械和产业用纺织品领域,项目技术、装备及产品为原始创新。项目中高性能特种编织物是一种高性能产业用纺织品,国外称高技术纺织品。
高性能特种编织物指用高性能纤维经特种编织技术与装备编织成型的具有超高可靠性、超高比强度、超长超大尺寸、延伸率精准可控、耐高压、耐腐蚀、耐高温低温、耐磨损、功能与结构独特的绳缆、带、网和管类编织物。这些编织物在飞船返回舱回收救援,伞降机降,航母系泊锚泊,舰载机减速伞,深潜器安全防护与通讯,大洋上雷达站定位与锚泊,海洋军工伪装等尖端国防领域有重大需求;在981深海钻井平台锚泊、钻探,大型船舶系泊、锚泊,深海远洋科考,救援与打捞,电力缆牵引,高空消防、作业,公共安全与防护等诸多民生领域有
重要需求。目前已有数千亿元市场规模,并以年均16%的速度增长,是纺织工业中最具附加值和增长潜力的产业。
上述特种编织物的材料、结构及参数、成型工艺参数等对其性能的影响机理非常复杂,建模十分困难,很难获得最优设计、工艺参数;特种编织物成型技术与系统是多体耦合、刚柔耦合、多软量时变大系统,解耦十分困难,成型工艺参数的精确调控问题始终没有解决;特种编织物精确成型技术与装备或长期被欧美俄垄断或是国内外空白。不能实现特种编织物的精确成型,从而无法实现其高性能化,一直是
行业的难点痛点,成为制约产业发展的瓶颈。
东华大学联合行业龙头企业,在国家、部委支持下,经过近10年攻关,取得了重大创新:建立了编织物性能与材料、结构参数、成型工艺参数的数学模型,提出了捻度和张力高精度调控方法,为高性能编织物的精确成型奠定了基础;提出了无接头扣环绳缆和多层绳缆自动化复合编织技术,解决了超长、大尺寸、功能独特的绳缆类精确成型问题;提出了特种管类编织物自动编织方法,实现了伸缩管、三维复合管和管类衍生物的自动化编织;发明了高精度传动系统、张力自适应双补偿锭子等关键机构,研制了四大类特种编织机成套装备。取得了最优成型精度和性能指标:绳缆类无接头长度11000m、直径300mm、综合延伸率误差≤0.01‱、比强度3.09N/tex、耐压110MPa、千万次可靠性试验零失效;管类直径500mm、耐压50MPa、一次成型厚度5mm。已成功应用于某型航母、神舟系列飞船、蛟龙号等深海潜航器、某型大洋上移动雷达、981系列钻井平台等,满足了尖端国防和重要民生领域的诸多重大需求。
项目成果已大规模产业化,特种编织装备占国内25%以上市场份额,出口欧美等60多个国家,是国际主流品牌之一;高性能特种编织物出口欧美等80多个国家;近3年新增直接销售额13.57亿、利润1.78亿,间接销售额11.57亿。
项目成果拥有自主知识产权体系,已授权发明专利45项,主持制定行业标准4项、产品国际认证3项;经
中国纺织工业联合会组织鉴定为“填补了国内外特种编织装备空白,达到了国际领先水平”。项目成果打破了欧美俄的垄断,有力推动了行业发展与产业升级,深刻影响了国际高技术纺织品产业的格局。
客观评价
1 成果鉴定
该项目经中国纺织工业联合会组织会议鉴定,结论为“填补了国内外特种编织装备空白,达到了国际领先水平”。
2 质量检验
项目产品高性能特种编织物系列成套装备经国家纺织机械质量监督检验中心检验,结论为“KB系列特种编织机符合Q/320322JHH02-2016《KBL系列编
织机》标准和纺织科技指导性项目(2015141)技术指标规定的要求”。
3 科技查新
项目技术与装备成果经教育部科技查新工作站查新,结论为“除本项目研究成果外,未见其他文献报道”,“研究成果具有很好的新颖性”。
4 科研立项
该项目获国家和省部委主要立项为:国家自然科学基金:高端产业用织物织造过程中“柔-固”动态耦合问题研究(51375084);国家科技创新基金:高性能
深海勘测用绳的开发(11C26213715101);国家产业振兴和技术改造项目:千吨
级新材料高性能救援绳缆产业化(201575302);教育部创新团队发展计划:高端纺织装备技术与系统(IRT1220);中国纺织工业联合会科技指导性项目:特种编织技术与装备及其产化(2015141)
5 成果获奖
该项目2017年获中国纺织工业联合会科技进步一等奖(J-2017-1-02-D01)。
6 国家标准、行业标准、企业标准
主持制定行业标准4项:混合聚烯烃纤维绳索(FZ/T 63020-2013);聚酰胺复丝绳索(FZ/T 63021-2013);聚酰胺复丝双层编织结构绳索(FZ/T 3035-2016);聚酯复丝双层编织结构绳索(FZ/T 63036-2017)。
参与制定国家标准5项:纤维绳索有关物理和机械性能的测定(GB/T 8834-2016/ISO 2307:2005);聚酯
与聚烯烃双纤维绳索(GB/T 30667-2014);超高分子量聚乙烯纤维8股、12股编绳和复编绳索(GB/T 30668-2014);纤维绳索聚丙烯裂膜、单丝、复丝(PP2)和高强度复丝(PP3)3、4、8、12股绳索(GB/T 8050-2017);纤维绳索聚酯3股、4股、8股和12股绳索(GB/T 11787-2017/ISO 1141:2012)。
制定企业标准1项:KBL系列编织机(Q/320322 JHH02-2016),2016年6月17日实施。
7 主要论文(列10篇)
[1] Modeling and analysis of the carrier arrangement in three-dimensional circular
braiding. Textile Research Journal. 2016,88(1):49-58 (SCI 000417722700005) [2] Dynamic modeling and chaotic analysis of gear transmission system in a braiding
machine with or without random perturbation[J]. Shock and vibration.
2016,8457645:1-12 (SCI000368849700001)
[3] 编织锭子放线速度对纱线张力调控的建模与影响.纺织学报. 2016,38(6): 111-
117 (EI20173504103667)
[4] 基于人搜索算法的多伺服电机协同控制研究. 东华大学学报.
2017,43(1):81-87 (CSCD6019895)
8 主要用户评价
(1) 江苏宇航特种线缆有限公司:徐州恒辉编织机械有限公司和东华大学
联合研制生产的KBW系列多爪协同复合编织机是我公司研制、生产某型近海海洋监测、水下监测、布雷等军工伪装绳、管类织物的关键生产设备。设备及其产品的特种功能、质量、效率等各项性能指标填补了国内外空白。
(2) 中国科学院海洋环流与波动重点实验室:由青岛海丽雅集团有限公司
研发生产的纤维脐带缆,助力我所新一代海洋综合科考船“科学”号成功完成2016年热带西太平洋综合考察航次,进行数据的实时传输,破解深海观测数据实时传输的世界难题。
(3) 国家海洋局北海海洋技术保障中心:我中心购进青岛海丽雅集团有限
公司生产的“高性能深海勘探专用绳缆”在我国“大洋一号”科考船上进行23个月使用产品性能优良。产品填补了国内空白,替代了国外进口产品。
(4) 国家深海基地管理中心技术部:青岛海丽雅集团始终致力于为我国自
主研发的“蛟龙号”深潜器提供各类特种绳缆产品,相关特种缆绳在蛟龙号”完成5000米级和7000米级深潜试验,以及各类正式作业任务中使用,并成为“蛟
龙号”等深海潜水器、潜标等所需特种绳缆的供应商。
推广应用情况
项目成果已大规模产业化,特种编织装备占国内30%以上市场份额,出口欧美等60多个国家,是国际上主流品牌之一;高性能特种编织物出口欧美等80多个国家。近3年可统计的间接销售额11.57亿元,利润2.15亿元。2015年-2017
年主要应用情况如表3所示。除列表单位外,还在其他数十家企业推广应用。
由于项目装备与项目产品的独特性、垄断性和高性价比优势,在国内外均具竞争力,市场前景广阔。

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