时间:2023-02-17 13:27:03
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇航空工程论文,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
关键词:航空航天专业;人才培养模式;课程体系
中图分类号:G641 文献标志码:A 文章编号:1002-2589(2015)30-0145-02
引言
航空航天代表了科技和工业发展的最前沿,是促进国家科技发展、满足经济建设、增强国防安全和加快社会进步的重要力量。加强航空航天类高校教育,培养一批具有高素质、创新能力的航空航天类专业人才是服务我国战略发展的必然需求。航空航天类本科人才是高层次航空航天类人才的基础,培养适应国际竞争的航空航天类本科人才,是我国航空航天科技发展的关键。当前,以美、俄为代表的航空航天大国都建设了自己特色的航空航天专业院系,开展了多年的教学实践,具有丰富的经验。论文旨在通过材料的梳理,了解国外航空航天专业人才培养模式,对国际一流大学航空航天类专业设置、课程安排、学生培养特点等方面进行研究,从中总结经验,为国内航空航天类专业教学教改提供参考。
一、国外著名航空航天院系
(一)美国著名航空航天院系
美国是世界上航空航天类研究最发达、人才培养最成功的国家,其人才培养主要依赖其国内的大学。比较有代表性的有麻省理工学院和斯坦福大学。
麻省理工学院航空航天类教学与科研由航空航天系负责,下设三个部门,分别是信息部、航空系统部、飞行器技术部。信息部分主要研究航天系统有关的信息获取、处理、传输技术,如卫星通信、高空侦察、空中通信、集成防御系统等,负责教授导航、制导、控制、通信、网络、实时软硬件系统等课程。航空系统部门主要研究航空航天高复杂性系统的设计、制造、操作方法,教授最优化方法、故障诊断、系统容错等课程,建有人机实验室、空间系统实验室、国际空运中心、操控台研究中心、复杂系统研究实验室等。飞行器技术部门负责计算方法、流体力学、推进技术、材料科学、结构技术等的研究和教学,建有宇航计算设计实验室、空气涡轮实验室、宇航微小结构协会、空间推进实验室、先进材料和结构技术实验室等。
斯坦福大学航空航天系隶属于工学院,承担航空专业的教学科研任务。该系的研究领域包括空气弹性变形及流体仿真、飞行器设计与控制、应用航空动力学、空气声学计算、流体动力学计算、动态系统计算、机器人控制、复杂材料与结构、湍流模拟、推进、高超声速流体、导航、控制系统辨识与优化、卫星工程、湍流与燃烧等。
(二)俄罗斯著名航空航天院系
俄罗斯也是航空航天强国,开设航空航天专业的主要学院有莫斯科国立航空学院、西伯利亚国立航空航天大学。莫斯科国立航空学院建于1930年,拥有12个学院,56个系,128个实验室,3个设计局,几个计算机中心,一个实验工厂,一套运动航空训练设施,一个莫斯科附近的飞机场,两个科研机构(应用力学和电气力学,低温研究)。该学院通常以数字编号代替学院名称,从一院到十二院分别为航空工程院、发动机院、控制系统院、信息与电力院、无线电电子学院、经济与管理院、航空航天院、机器人与智能系统院、应用数学和物理院、应用力学院、人文科学院、预科院。西伯利亚国立航空航天大学拥有空间研究及高技术学院和航天技术学院,设置了飞机制造系、航空发动机与能源装备系、飞行器管理系统系、航空导弹技术系、飞行器无线电技术系统系。
(三)欧洲著名航空航天院系
英国帝国理工学院在其工学院设置了航空系,主要负责飞机设计制造方面的研究与人才培养,包括航空动力学与航空结构学两个研究方向。航空动力学方向包含流体基础、航空飞行器设计、控制、生物医学、环境与工业关系等方面的研究。航空结构学方向包括计算力学、冲击与损伤、复合材料等方面的研究。
法国国家高等航天航空学院已经有90多年的历史,它位于欧洲航天业发展的中心地带,致力于培养顶尖的技术工程师,在研制协和式客机的工程师当中,有许多就是从法国高等航天航空学院毕业的。学院下设5个系和一个研究中心,分别是空气动力学、能源、推进系、结构与材料力学系、光电子与信号系、语言文化艺术系、航空宇航中心。
二、国外著名航空航天院系专业设置与课程体系
(一)学位与专业设置
国外著名航空航天院系多数是本科四年,研究生二年,英国有本科3年,研究生1年。俄罗斯不同,如莫斯科国立航空学院预科1年、本科4年、硕士2年、博士3年。在学位设置上,各个院校有所不同,归纳起来,主要有工学学士、航空航天工程学士、航空工学学士、航空航天工学学士、航空工程理科硕士、航空航天工程学士、航空与宇航工程学士、航空学理科硕士、航空与航天学理科硕士、机械与航天工程理科硕士。
(二)国外著名航空航天院系课程体系
麻省理工学院(MIT)航空与航天专业是美国同领域中最有名的专业,其人才培养理念和课程设置世界闻名。MIT航空与航天系设有两个本科专业方向:航空与航天科学工程专业和航空与航天信息科学工程专业,两个方向的课程设置都建立在航空航天基础(核心)课程上,下面分别以A和B代指这两个专业。课程主要包括全校统一要求课程和系课程构成。全校统一要求课程包括基础科学课程(6门)、人文、艺术、社会科学课程(8门)、科学与技术限选课程(2门)、实验课程(1门);系课程包括系核心必修课程、专业课程、试验与进展课程,其中系核心必修课程包括一体化工程I、II、III、IV,计算机和工程问题求解引论,自动控制原理、动力学、随机系统分析、微分方程;专业课程中专业A包括空气动力学、结构力学、推进系统引论、航天工程中的计算方法,专业B包括航天系统的评估与控制、数字系统实验室介绍、实时系统与软件、交互系统工程、人为因素工程、自主决策原理;试验与进展课程包括飞行器工程、空间系统工程、试验项目I、试验项目II、飞行器进展、空间系统进展I、空间系统进展II。
(三)学时学分要求
1.学分组成。课程学分组成考虑教学环节,如MIT飞行动力学课程,总学分12分,构成包括课堂3分、实验1分、预习和复习8分。另外还有无学分课程,课程必修但无学分,如普林斯顿没有学分制、强调上课门数,斯坦福大学基础课程要求5门航空航天基础课程,专业课程4选3。英国大学一般不设立学分制,所有学生都按部就班完成规定课程的学习。
2.学分要求。美国大部分学校有明确的毕业学分数要求。如MIT航空航天工程系根据培养计划设课程学分,又分成4类,分别是核心课(core)108、专业领域课(professio-
nal area)48、实验和综合应用(experiment and Capstone)30、非限制性选修课(unrestrictived elective)48,总学分大于234学分。但是在学分数量并不统一,差异很悬殊,如密歇根128学分、MIT大于234学分、宾州州立132学分。航空航天专业必修课比例很高,有的高达90%以上,如斯坦福、佐治亚理工、普渡。另外还有只要求课程而不要求学分的,如普林斯顿毕业要求共36门课。
3.学时要求。有些大学要求学时达到一定数量,如悉尼大学本科至少192学时,研究生核心课程和选修课程,至少144学时。斯坦福大学研究生基础课程设置门数要求,其他按学时要求,数学(6个学时)、技术选修(12学时)、人文社科类选修(45学时)。
三、国外著名航空航天院系专业培养特色
归纳起来,国外著名航空航天院系在专业培养上具有如下特色。一是国外著名大学航空航天专业设置宽、窄各有特色。美英等专业设置以宽口径、大类培养为主,基本不针对特定航空航天器划分专业,学生专业方向只是体现在个别课程的选择上。俄罗斯、乌克兰等的专业划分细而精,如莫斯科国立航空学院几乎整个大学的院系专业就代表了航空航天器的各个不同部分,专业面向具体而明确。二是国外著名大学航空航天专业课程体系具有少而精且多样化特色。美英等课程每学期课程数量相对较少,但课业工作量不少。学生毕业所需学时学分也不少。美英等航空航天专业的课程必修多、选修少,完全学分制的作用并不明显,反映了航空航天专业的特殊性。课程学习课内外并重,还有较多实践环节、交流讨论、项目设计等。课程的环节丰富多样(如剑桥)。教授授课。三是注重通识教育与专业教育的结合。在通识教育上,在课程设置中有重视科技写作、科研道德规范、表达与交流、团队协作、人文素质培养和工程师就业指导。在专业教育上,强化多样化实践环节、注重专题课程和生产实习。四是注重综合素质和个性化培养。例如南安普敦大学设置有工程管理与相关法律的必修与选修课程,让学生学习在工程实践中如何领导团队、进行项目管理与风险评估、做出决策以及熟悉与之相关的法律知识。还会从工业部门请来客座教师来协助授课,并安排有相应的实践环节。针对个性化培养需求,在课程设置上具有较大的选择基数。
四、总结
航空航天类本科人才是高层次航空航天类人才的基础,是航空航天类研究生人才的后备军。论文主要对国际一流大学航空航天类专业学位与专业设置、课程体系、学时学分要求点等方面进行了梳理,总结了人才培养特色,为国内航空航天类专业建设和教学教改提供参考。
参考文献:
[1]田正雨,李桦.麻省理工学院航空航天类本科生课程体系分析[J].高等教育研究学报,2010(1).
[2]MIT航空航天系战略计划[Z].北京航空航天大学高教所译.1991.
关键词:留学生教育;全英语教育;控制系统工程
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)32-0204-02
留学生全英语教学也是与国际接轨的先进模式,是大学教育国际化的标志。接收其他国家的留学生,输出中国的文化、技术是体现中国实力的重要手段。这是欧洲、美国、俄罗斯等国家建立全球影响力的战略措施之一。如今,随着我国科学技术水平的不断提高和综合国力的不断提升,越来越多的外籍留学生赴我国留学,是我国影响力扩大的体现。今年来,随着我国在航空航天事业上的大迈进,中国的航空航天科技实力越来越受到世界瞩目。作为中国重要的一所航空特色高等院校,南京航空航天大学近年来吸引了越来越多的留学生赴我学习航空工程、机械工程等。
一、适合留学生的新型教学模式探索
(一)针对留学生的特点采用形式多样的课堂教学方式
在《控制系统工程》的留学生教学中,我们拟尝试如下一些做法。
1.注重阐述物理含义和联系工程背景。针对本课程理论性强、工程应用背景广泛的特点,在讲课过程中注意强调数学表达及推导背后的物理含义及工程意义。讲授比较抽象的控制系统的动态过程时,充分利用现代化教学多媒体手段将抽象的动态过程形象化。
2.结合留学生国情进行教学。根据留学生的国情背景,使学生能够从熟知国情特点出发,将专业学习和本国发展实际有机地结合起来,结合其国情进行教学,进而讲述中国及世界自动控制发展的现状及其特点,使教学过程显得生动,也极大地提高了学生学习兴趣。
3.分组学习。把学生分成几个小组,每个小组做一个需要综合运用所学的知识和方法的小项目,然后在课堂上采用小报告的形式进行交流。这种方式训练了学生综合分析问题和解决问题的能力,在强化专业知识的同时,能够锻炼学生的团队合作意识。
4.布置阅读材料。在大学的学习不仅是追求知识,更重要的是发展能力,国外的高等教育更为注重这一点。因此,在讲课过程中,在讲解了重要的基础知识后,布置一些阅读材料给学生们自学,在下次课前,花很短的时间提供一些习题给学生自己判断自学情况。通过这样的自学过程,有利于提高学生的自主学习能力和分析问题、解决问题的能力。
5.加强师生之间的交流与沟通。多听、多讲,用更多时间与留学生相处,熟悉他们的发音、掌握他们的语言特点及表达方式,从而逐步听懂他们的提问。这样可以产生更好的教学互动,从而也消除了教师的紧张心理。另外,还可以借助手势、表情,融趣味性、艺术性于带教之中,可以避免教学中的枯燥、呆板,激发他们的学习兴趣。
(二)重视实验教学,充分利用校内外实体及虚拟实验资源
针对不同专业背景的留学生,充分利用我校自动化学院创新实验室已有的典型控制对象实验设备(如倒立摆、直流电机、磁悬浮系统、球杆系统等),贯穿教学内容的始终,并让学生有机会亲自到实验室验证所学的控制方法。网络的迅速发展与普及将世界变得越来越小,很多著名大学的相关研究中心如加州理工大学的控制与动态系统(CDS)中心、加利福尼亚大学Santa Barbara分校的控制工程和计算中心(CCEC)等都在其网站上提供了可以免费使用的系统模型、实验数据、源程序、虚拟实验平台等资源,学生只需坐在一台有网络连接的电脑前轻触鼠标就可以和世界先进的控制工程教学实验资源亲密接触。除了大学,一些企业公司如The MathWorksTM的网站上提供很多免费的MATLAB/Simulink的演示例子、讲解录像和培训视频,并且经常针对其新开发的产品功能举行免费的网络专题讲座(Webinar),来自世界各地的研究者、工程师和学生们可以在线观看视频、提问并讨论。教师在上课时应有意识地将这些信息传播给学生,并鼓励学生充分利用这些资源。
(三)鼓励并组织留学生参加应用自动控制技术的科技竞赛活动
鼓励学生参加如ROBOCUP和“挑战杯”大学生课外学术科技竞赛活动,结合其专业背景,把从《控制系统工程》这门课程中学到的控制思想和工具运用到实例中,如机器人、航空、通信、机电系统等。
(四)结合实际教学效果和学生反馈,编写适合留学生特点的教案、教材
注重教学内容的科学性、先进性、新颖性与启发性。教材选用清华大学影印版的英语原版教材《Linear Control System Engineering》,本书的定位是要为机械工程、电机工程、电子工程、航空工程等非控制工程专业的本科生提供一本内容适度、实用性强和学时较少的控制理论教材。该书基于Morries Driels多年教学体会,一改以往自动控制课本的章节形式,根据其教案改为Module的形式,一个Module涵盖1~2个基本的知识点,便于课堂教学和学生自学。本课程在课堂教学中,除了指定的教材外,每章均给出参考文献和书目。由于自动控制的应用领域广泛并且新技术发展很快,所以该课程的内容涵盖范围也在不断调整,教学内容不再按教材的顺序按部就班地介绍,而是在教学中增加了当前控制领域内的新技术和本课题组取得的最新研究成果。
(五)充分利用信息技术,开展网络化教学
在课堂教学中,充分利用多媒体技术,增大信息量、充实教学内容,力求在有限的时间内给学生传授更多的教学内容,采取多媒体教学,课堂授课采用多媒体与板书相结合的方式。为了提高课堂教学效果,克服英语语言表达和交流的不足,在教学过程中普遍采用了主题突出、层次分明的多媒体和幻灯片教学手段,在授课中巧妙结合幻灯、录像、多媒体传授知识,让学生做到看、听、想相结合。建立了《控制系统工程》教学网站,开展网络化教学。网站中建立课程介绍、教学录像、多媒体课件PPT、习题、网上课程评价系统,包括学生意见在线调查等多项内容,便于学生选择自己喜爱的方式进行预习、复习、自学等。网上答疑采用师生交流的方式(用E-mail和BBS的形式)进行,利用传统的教学方式和现代化教学手段相结合,积极邀请外聘专家来华进行专题讲座,与同学们进行学术交流。
(六)设立科学合理的评分标准
确定一个学生的学习成绩需要制定一个合理的评价标准,综合评定学生的课堂表现、平时作业以及期末考试,针对学生的各方面表现给出一个合理的成绩。为培养留学生自觉学习的习惯,改善学习风气,应将平时的作业、课堂练习、讨论、实验等都纳入到考核体系中。在第一堂课上,就让学生知道如何正确对待本课程的考核,即从课程的开始到结束、从理论课到实验课、从到课率到交作业情况,均按一定权重进行考核,最后的成绩是一个综合成绩。
(七)不断提高教学团队人员的科研水平和业务素质
好的教学要结合科研,没有科研做后盾的教学是一种没有观点的教育。教师本身的科研水平决定了教师对所教授内容的理解深度和融会贯通能力。本教学团队近年来承担多项国家自然科学基金研究项目以及省、部级科研项目,在国际重要学术刊物上发表数十篇研究论文。多年来,我们一直将教学和科研放在同等重要的地位,在追踪最新学术前沿领域的同时,将相关新知识、新技术介绍给学生,扩展学生的视野。结合所授课程,指导学生承担校大学生创新基金项目,增强学生对所学课程的兴趣和动手能力。
二、总结
本文针对留学生的知识结构和应用需求的特点,考虑这些领域内的学生将面对的新的控制问题和挑战,结合国外的先进教学理念和模式,探索为留学生提供具备启发性与实用性的相关知识的教学新途径,使学生能够理解基本的理论概念与控制原理,学会使用控制系统设计工具。充分利用国外著名大学的开放网络教学资源,使英语基础良好的留学生方便地获取最新的专业知识和了解先进国家的技术发展动态。从教学内容、教学方式方法等方面不断探索和改进,及时总结,在教学中既考虑到当前教学的具体任务,又注意学生原有的知识结构体系,形成行之有效的留学生教育模式,大力提高教学效果,切实保证教学质量,促进留学生教育与国际接轨。
参考文献:
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[2]王苏春,王勇,唐德才.发达国家留学生教育经验对我国留学生教育的启示[J].教育探索,2009,(9)219:146-147.
[3]孟凡顺,李久会.提高留学生大学物理课教学质量的探索[J].辽宁工业大学学报(社会科学版),2010,(12)6:116-118.
[4]胡珊,刘燕,周毅,苗苗.医科留学生全英计算机教学的体会[J].医学信息,2010,(23)5:1186-1187.
[5]高艾,田琳,李变兰.临床留学生《预防医学》全英文授课的思考[J].西北医学教育,2010,(18)3:501-503.
(中国民用航空飞行学院航空工程学院,四川 广汉 618307)
【摘 要】航空维修单位是民航实现民航强国的重要体现和民航运输业的重要保障,而维修单位安全管理体系的建立实施是维修单位安全的基本保障。论文在介绍当前我国维修单位特点及安全管理建设现状基础上,从安全政策与目标模块、实施与控制模块、监督与改进模块和安全信息管理模块4个模块和安全政策、风险管理系统、安全文化体系、应急响应系统和改进体系等15个要素,构建了维修单位安全管理体系,并详细探讨了维修单位安全管理体系实施步骤,阐述其评估和改进步骤。建立维修单位安全管理体系旨在进一步夯实民航安全发展基础,构建实施维修单位SMS将有助于提升维修单位安全管理水平和促进安全的持续发展。
关键词 航空维修单位;安全管理体系;风险管理;安全评估
基金项目:国家级大学生创新项目(201408)。
作者简介:杨立飞(1993—),男,中国民用航空飞行学院航空工程学院2011级本科生。
通讯作者:陈农田(1984—),男,讲师,研究方向航空适航与安全、航空人因工程。
0 引言
安全是民航工作永恒的主题,也是永远不可逾越的警戒线[1]。在20世纪90年代,航空安全专业人员和管理者将目光转向了系统安全和以组织安全模型(如里森模型)为导向的新型安全管理模式[2]。在曼彻斯特大学James Reason教授的潜心研究,并借鉴了澳大利亚民航安全局的经验和资料,开发并形成了加拿大SMS方案,于2005年开始执行。2005年英国陆续出版了CAP712《商业航空运输的安全管理系统》和CAP726《安全管理系统的建立与审核指南》等系列规章和指导材料。国际民航组织(International Civil Aviation Organization,ICAO)在2006年生效的国际民用航空公约的附件6中,推荐各缔约国对空中交通管制、机场、航空运营人和航空器维修单位要求建立安全管理体系(Safety Management System,SMS),以更有效的实施安全管理[3]。
我国作为国际民航组织的一类理事国,根据国际民航组织的要求在安全管理体系方面也做了许多工作,先后了《机场安全管理体系建设指南》(AC-139/140-CA),《关于航空运营人安全管理体系的要求》(AC-121/135-FS-2008-2),《民航空中交通安全管理体系SMS建设要求》(MD-TM-2009-003)等相关文件,标志着着我国民航SMS建设工作正式进行到应用阶段。近年来,航空公司、机场和空管根据民航局在全国民航企业内提出的建立民航安全管理体系的基本要求和相关要素也建立了相应的安全管理体系,如徐佳璐[4]借鉴国外先进的安全理念与管理方法,对空管安全管理体系的构建进行了研究,以空管分局为例,提出了构建安全管理体系的主要内容和步骤,并制定了相应的评估指标体系和对策;张霆霆、孙瑞山等[5]设计提出试飞安全管理体系(SMS)建设总方案,结合我国试飞机构实际情况,从四大模块构建适合我国民用航空器的试飞SMS,并阐述其实施和评估步骤;谭克涛[6]对比了国内外安全管理体系研究现状,分析比较国内外安全管理体系建设的成功案例,以国内某国际机场为研究切入点,提出了国内机场SMS建立实施的困难及改进建议。而航空维修单位的安全管理与航空公司、机场、空管等系统有很大的不同,在安全管理模式上也存在着很大的差异,同时我国民航局虽然提出了在航空维修单位建立实施安全管理体系,但仅给出了基本要求和相关要素,并没给出具体的操作指南、实施规范和审核标准。随我国民航的快速发展,国内维修业发展速度加快、规模变大,维修单位的数量也不断增多,但总体处于不均衡的发展状态,并且国内维修受制于原始制造厂商在技术、备件、合约等方面的封锁,国内维修单位的维修能力相对较弱[7]。且我国航空维修单位保障条件和作业环境差,安全保证体系和机制不健全,安全监查人员缺乏和监管能力不足,安全管理水平低 。目前国内无一成功的民航维修单位案例可供参照和借鉴,更是没有形成一个标准模板和一个成功的范例。因此,建立并开始逐步实施安全管理体系以满足我国民航当局的要求成为维修单位当务之急。
本文提出并建立航空维修单位安全管理体系的详细步骤和实施内容以及探讨航空维修单位安全管理体系评估、改进,促使航空维修单位整体安全水平不断提高,以达到“有把握的安全、持续的安全、可靠的安全”的目标,并为航空安全管理部门提供科学的安全管理模式,实现维修单位安全管理的科学化、系统化和标准化。
1 安全管理体系理论内涵
在民航中,ICAO为提高现有的民航安全管理水平,提出将被动性安全管理转变为主动性和预防性安全管理的理念,即安全管理体系(SMS)。ICAO将安全管理体系定义为:正式的、自上而下的、有条理的管理安全风险做法,包括必要的组织结构、问责制、政策和程序。安全管理体系由四大支柱构成,分别为策划、安全风险管理、安全保证和安全促进[3]。其本质是系统管理,即从航空公司整个系统上把握安全态势、查找安全问题、堵塞安全漏洞、消除安全隐患,而不是片面地、孤立地就抓安全;核心是安全风险管理,即在航空公司全面识别、衡量、避免风险,用最小的代价将风险造成的损失降到最低,尽可能的维护公司的利益;驱动是信息管理,即有效的安全管理是以数据为驱动的,同时安全信息的开发是提升安全管理水平的根本途径;基础是安全文化,不仅能弥补体系中组织政策、程序、标准方面的不足,还可以为航空公司营造优良的安全文化奠定基础。
安全管理体系与传统安全管理相比,主要的区别在于将被动性安全管理转变为主动性安全管理;将管理者制定相关政策与程序转变为员工意见能影响相关政策程序的制定;将直接监督一线员工转变为运用系统方式监督;将视员工为不安全的因子转变为让员工成为安全的参与者;将由管理者检查发现既有危害转变为全体员工共同挖掘发现既有与潜在的危害;将奖惩保障安全的方式导入风险管理机制;将处罚文化转变为公正文化等。
安全管理体系的作用就是在航空公司导入风险管理机制,实现主动安全管理,健全内部安全保证体系;系统全面、协调一致地实施各项安全方案,有效地配备资源和降低风险;恰当地确定安全责任,塑造积极的安全文化。安全与效益也密切相关,通过安全管理为管理者提供有效处置事故或事故征候的能力,并将有价值的教训用来改善安全和提高效率,不仅能降低企业损失,还会提高企业生产力。
2 航空维修单位安全管理体系构建
根据《ICAO安全管理体系手册》的内容,通过一线维修技术人员意见和建议,参考民航航空公司、机场和空管SMS构建方法和内容,结合航空维修单位发展速度快、数量增多、维修能力弱、机制不健全、安全监查人员缺乏和监管能力不足、安全管理水平低等特点,基于PDCA理论、安全目标管理、系统管理、人本原理、预防原理和强制原理等安全管理的基本原理,将航空维修单位安全管理体系内容划分为安全政策与目标、实施与控制、监督与改进和安全信息管理4个模块和安全政策、风险管理系统、安全文化体系、应急响应系统和改进体系等15个要素,它体现了航空维修单位SMS的最低要求[8-9]。航空维修单位SMS以安全方针、政策为指导,以实施与控制模块(风险管理)为核心,通过监督与改进模块确保维修过程中的安全风险始终被控制在可接受的范围内,通过安全信息管理模块使维修单位单位树立良好的安全文化氛围,从而建立基于数据、预防为主、持续运行的一个闭合循环运行系统,在系统运行过程中,通过持续不断的改进和完善,实现航空维修单位SMS的改进和安全水平的提高。其航空维修单位SMS 模块结构运行示意图如图1。
2.1 安全政策与目标模块
安全政策与目标模块是航空维修单位安全管理体系的基础,包括安全政策、安全目标、质量政策、组织机构体系、文件体系和安全文化体系这6个要素。安全政策是指指导航空维修单位开展安全管理体系的统一方针,由维修单位一个经最高领导者批准安全目标和承诺组成,是安全管理体系构建的基本理念和行动准则,一般包括符合国家和民航局的法律、 法规、规章、规范性文件和标准要求;反映了维修单位的安全管理理念并为建设积极的安全文化提供了清晰的导向。在制定过程中,高层管理人员应与各层人员进行广泛、充分地协商,确保员工与安全政策密切相关,在安全政策公布后,各部门应通过职责分解安全政策,并落实到个人。安全目标是控制和减少机务责任原因的飞行事故、航空地面事故和飞行事故症候。对于质量政策管理人员应保证与安全政策相一致。在组织机构体系中,航空维修单位的安全管理第一责任人是建立、实施并保证安全管理体系的最终负责人,应建立相对独立与运行系统的安全监督系统,确保维修单位的组织结构有利于安全管理及支持SMS的有效运行和持续改进,并完善安全运行的问责办法,落实全体员工安全责任制。文件体系主要包括法规类文件、技术类文件、管理类文件、操作类文件及记录,航空维修单位应以书面或电子方式建立并存档各类文件,并且对各类文件的编制、审核、批准等实施有效的管理,以确保文件易查找、易读、易识别和追溯、有序保存、及时更新修订及废止。安全文化是航空维修单位文化的重要组成部分,是全体员工价值观和行为准则。航空维修单位应建立公正的奖惩管理规定,发挥和调动员工的工作积极性。在员工掌握安全文化理念的同时与实际行动相结合,将安全文化体现在具体岗位和实际工作中。
2.2 实施与控制模块
风险管理模块是航空维修单位SMS的核心,一般风险管理系统主要包括危险源识别、风险分析、风险评价、风险控制四个要素。对于运行过程中危险源识别,主要包括以下辨识工作:(1)设计因素,包括机械设备、工作排班和检查单等;(2)信息交流方式,包括沟通方法、专业术语和语言等;(3)人为因素,包括公司培训、薪资和资源分配政策等;(4)组织因素,例如实际生产与安全目标的兼容性、资源分配、公司安全文化等;(5)工作环境因素,例如噪声、振动、温度、灯光强弱和提供防护用具及服装等;(6)规章管理标准,包括规章的可操作性与执行力度和人员、设备与程序的认证,以及行业监督适当的程序等;(7)防护措施,包括事故探测和警告系统,及设备对错误的容忍程度和灵活度等;(8)个人表现,包括身体状况和医疗条件的限制等。进而采用被动式、主动式、预测式3种方式识别系统中危险源的存在,建立危险源数据库,并通过风险分析对危险源导致危险的后果严重性及发生可能性进行评判,也包括对形成该危险源的各种根原因进行分析。在建立风险矩阵评估系统的基础上,针对不同级别的安全风险制定并实施相应的缓解措施。维修单位应建立应急响应系统来针对航空器或非航空器突发事件。对于应急预案的内容包括应急小组成员名单职责和联系方式、应急工作的流程(救援、记录、保护和调查)、应急预案的培训和演习。应急预案应通过演练验证和评审的结果,找出方案的不足,并进行及时的改进和修订。
2.3 监督与改进模块
安全工作的目标是尽可能避免事故重复发生[10]。评估审核系统是对安全管理体系运行的有效性进行定性、定量评价,确定安全管理体系改进要求,持续提升安全管理水平。评审内容主要包括:安全政策的符合性、风险管理的实施效果、维修运行过程与法规的符合性、航空维修单位的安全绩效、应急响应系统的状态等。安全监察体系通过采用持续监控、审核、调查对维修运行系统进行监督、检查确保各项安全管理工作是否符合规章要求和安全管理体系要求,为系统评估、管理评审和持续改进提供支持。其主要工作包括不安全事件报告、自我检查、监督检查、定期或不定期的安全检查、内部审核和外部审核(局方、独立的第三方或客户组织)。改进体系是一个持续更新的动态系统,它是以不断更新的安全管理数据为基础,对以下内容进行持续改进:安全政策的改进;手册、程序及文件的改进;设施设备的改进;危险源、风险平和风险控制方法的改进;安全管理数据库的持续更新等。反馈系统管理主要取决于对信息的接受、处理和利用,在航空维修单位中信息主要来源之一是反馈系统,其包括对安全经验教训的汲取和维修人员的报告。该系统不仅用于报告安全相关问题,而且有助于维修运行过程中的危险源识别。
2.4 安全信息管理模块
航空维修单位应该建立、健全教育培训系统,组织和安排人员进行安全教育和培训,使其具备必要的安全知识,熟悉有关的安全维修规章制度和本单位的安全管理理念、政策和程序,掌握对应岗位的安全操作规程和操作技能,提高员工的安全素质和安全意识,确定所有人员胜任其岗位。其主要内容有:新员工安全基础知识培训;危险源识别和风险管理培训;安全管理体系培训;典型经验和事故教训教育等。建立有效运行安全信息管理系统可以方便、快捷的实现各类安全信息的收集、分析、传递、利用和保护。且安全信息管理系统应覆盖维修单位与航空器维修和提供服务的所有部门、生产运行过程和及其管理活动。
3 航空维修单位安全管理体系的实施
航空维修单位安全管理体系实施步骤参考ICAO向各国推荐的《ICAO安全管理体系手册》实施步骤,基于安全管理理论、风险管理理论、PDCA 理论和系统原理,参考航空公司、机场、空管和通用航空安全管理体系实施步骤,制定了航空维修单位安全管理体系实施的流图,如图2所示。
4 航空维修单位安全管理体系评估和改进
航空维修单位安全管理体系在建立和实施过程中,受到人、机、环、管多个因素的影响,但各个因素间又相互联系,共同构成由多个因素组成复杂的有机整体,所以在建成之后必须对该体系进行整体评估和改进。航空维修单位安全管理体系评估是对SMS建立和实施的过程和结果进行鉴定,其主要目的是客观判别所建立的SMS是否达到了预定的安全绩效指标。航空维修单位安全绩效评估和改进步骤包括:明确评估对象;建立评估指标体系;定性与定量指标评估值的确定;评估指标权系数的确定;确定指标间合成关系,求综合评估值;根据评估过程得到的信息,进行系统分析和决策;对系统分析和决策提出改进措施和建议。其评估方法可采用直接打分法、等级比重法、专家评分法和集值统计法。
5 结论
安全是民航所有工作的重中之重,是关系到民航业持续稳定发展的焦点问题。但安全管理体系的建设与实施工作是一项系统性、长期性、循序渐进的创新性工作。本文通过研究分析得出以下结论:
1)由于目前我国民航管理部门还没有建立具体维修单位SMS的指导性文件,文中探索性地提出建立一套符合国际标准、中国民航发展规律、国内航空维修单位自身发展要求和特点的安全管理体系构建与实施步骤。
2)主要按照系统性、持续性、规范性的安全管理理念,结合PDCA理论、安全目标管理、人本原理及系统管理等安全管理的基本原理,从安全政策与目标模块、实施与控制模块、监督与改进模块和安全信息管理模块4个模块和安全政策、风险管理系统、安全文化体系、应急响应系统和改进体系等15个要素,分SMS计划、SMS实施、SMS审计和评估和SMS保证和促进4个阶段,构建了航空维修单位SMS详细的实施步骤和流程,制定了SMS评估和改进内容。
3)安全管理体系建设与实施是我国民航目前和今后一段时期的工作重点,将安全管理体系广泛建立于民航各个单位,将进一步夯实民航安全发展基础,构建实施航空维修单位SMS将有助于提升航空维修单位安全管理水平和促进安全的持续发展。
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论文关键词:非智力因素,物理,素质教育
为什么一些智力水平差不多的学生中两极分化现象非常严重?原因虽然是多方面的.但其中“非智力因素”的影响应该是造成这种现象的主要因素。所谓非智力因素,就是指除智力因素以外的兴趣、情感、意志、性格等心理方面的因素。那么如何培养学生的非智力因素,以推进物理素质教育,应成为我们物理教师高度重视的问题。这里,我们从教育学、心理学的角度来谈一谈这方面的探讨:
一、激发学生的学习“兴趣”,培养非智力因素
根据中学生的心理特征表明,他们的学习活动很容易从兴趣出发,被兴趣所左右。比如,学生对自己感兴趣的知识的注意力特别集中,思维也很灵活,记忆也更快、更牢。物理大师爱因斯坦有句名言:“兴趣是最好的老师”,因此,我们要在物理教学中注意培养学生的学习兴趣,开发学生的智力、提高学生的能力,从而提高学生的物理素质。那么如何激发学生的学习兴趣呢?
l、利用“需要和动机”,激发学习兴趣
需要是由于人的某种欠缺而力求获得满足的一种内心状态;动机是驱使人去活动的内部动力。人有了某种需要往往就会产生相应的动机,因此教师可利用学生以下的需要和动机来激发其学习兴趣。
(1)、满足其“自我实现”的需要和动机。教师多向学生介绍一些成名人物、物理学家的故事来诱发其“羡慕感”和“自我实现”的需要与动机,激发其学习物理的兴趣。因势利导地对学生进行理想、前途教育,帮助学生树立起“远景性动机”。
(2)、利用“交往动机”。交往是人的一种基本的社会动机,学生也不例外,他们常常都会在班级中同别人交往,或与一些教师交往。因此,我们要有目的地引导学生的交往,让后进生多与优生交往,以便得到鼓励和帮助。同时.教师也要注意多与学生交往,尤其是与后进生的交往。物理后进生通常都怕被人看不起素质教育论文素质教育论文,自卑感强,虽然需要交往,但又不愿跟优生或老师交往,如果优生或老师又都不愿与其交往.他们就会感到孤独。就会导致后进生之间互相交往来满足“自尊和受人尊重”,以此来得到“归属感”和“群体感”。因此.教师要重视与后进生交往,多关心和鼓励他们,与他们交朋友,使其觉得老师看得起他们。学生得到了真诚的友谊,帮助和鼓励,就会对老师产生友好的信任感。感情融洽了距离就缩短了,交谈起来内容的真实性就提高了,老师的话他们就乐意听,布置的任务就乐意去完成,这样,就可诱发和增强学生的学习动机。这对转化物理后进生具有不可低估的作用。笔者通过多年教学实践证明了这点。
(3)、利用”成就动机”。由于每个学生在自己的学习中都希望获得更大、更好的成就,因此,我们可以在教学过程中创造一些条件,比如“平时测验”的难度适当减小一些,让学生在学习上取得更多的成功,适当满足其“成就动机”可以激发其学习物理的兴趣。
2、让学生明确每节课的具体目标和知识的具体意义,有利于激发学生的学习兴趣
教师在讲解时使学生清楚地明确学习的目标要求,以及所学知识的应用意义.可激发学生的兴趣。比如,在讲“怎样根据电路图连接实物”这个内容时,向学生讲明,这是在电器生产和维修中“根据电路图纸生产电器或维修电器”的基础,学生对此内容的学习兴趣就被激发起来了。在讲万有引力定律时,让学生明确航天、航空工程、人造卫星等就是万有引力在天文学上的应用,就可以激发学生浓厚的学习兴趣。
3、教师上好每一堂物理课是培养学生学习兴趣的关键
教师认真备课,既备好知识的重点、难点、关键点,又备好学生的具体实际,做到心中有数,胸有成竹地走上讲台,引入新课又自然,讲解正确条理清楚、语言简炼、逻辑性强、重点突出、语气自然而又抑扬顿挫、板书工整、教法新颖、教态自然、信息反馈及时、完成教学目标好,那么这样的课就不愧为受学生欢迎的课,如果教师随心所欲地“应付式”讲课,那么即使学生有很高的学习积极性也不会持续多久。可见,在教与学这双边活动中。教师的主导作用在激发学生兴趣方面很关键。同时教师要注意教学型式的更换和教学方法的变换与优选。教学型式较多,比如;直观型、实践型、探索型等。教学方法也很多.传统的教学方法常见的有讲授法、谈话法、读书指导法、参观法、实验法、比较法、练习法等。新型教学法常见的有发现法、启发式教学法、程序教学法、图解分析法、自学讨论式教学法、尝试教学法、愉快教学法、目标教学法等。教师不能只是单一地、重复地使用某种教学方法.否则,学生会感到厌烦。应根据教学的内容,教学的任务以及学生的实际,恰当地选用某种教学型式、一种或几种教学方法相结合,力求创设问题的情境,有效地调动学生的学习兴趣,促使学生产生和保持旺盛的求知欲。
4、正确利用检查评定,重视表扬和奖励的作用,激发学生的学习兴趣论文范文论文的格式。
在考试检查方面实行“因材施考”。根据我们的具体情况,做了这样的尝试,效果较好:首先根据学生物理成绩将其分为甲(优生、中等生)和乙(后进生)两组,考试时使用同一套试卷,但内容分“必做题”、“选做题甲”、“选做题乙”,甲组学生做“必作题”和“选做题甲”;乙组学生做“必作题”和”、“选做题乙”素质教育论文素质教育论文,但选做题不计入总分,用以作为测试优生智力情况和观察后进生进步的情况。这样“分层次”地“因材施考”,让学生“对号入考”满足不同层次学生的“口味”,使多数学生都能有得高分的机会,为后进生的转化和提高起到非常重要的积极作用。对考试取得优异成绩的学生和有明显进步的学生及时给予公开表扬、鼓励或奖励,通过带积极意义的评定,能很好地稳定学生的学习积极性。另一方面,对学习下降的学生的,不宜一味地批评或责备,应帮助其查找原因,鼓励他们努力学习,争取以后取得好的成绩,通过安慰、鼓励来激发和提高学生的学习兴趣。
5、实验是提高兴趣的有效方式。
中学生的兴趣常常表现为对事物的直接兴趣,.而物理实验的直观性强,具有较强的吸引力.因此,充分发挥物理这门实验学科优势,多做一些实验来吸引学生的注意力,可激发学习物理的兴趣。教师在课堂上尽量做好演示实验,能做的分组实验尽可能地让学生自己动手。对一些抽象的知识可以用形象直观的实验来帮助理解,有利于形象思维向抽象思维的过渡。比如.在讲“局部短路”的概念时。有的学生不易理解“电流不流经被短路的用电器而直接从短路线上流过”,有的甚至不相信会有这样的现象。因此,老师可以用如下的演示实验来验证一下。如图所示。将K闭合、K1断开,灯L1和L2都发光,再将K1闭合,LA熄灭、LB更亮。这样说明了“电流是从断路开关上流过而几乎不通过灯LA”。物理中有许多抽象的东西都可以通过实验来帮助理解和分
析,以提高学生的学习兴趣。
此外,还可以采用竞赛手段,激发学生的学习兴趣;
或开辟第二课堂,组织物理课外活动小组,搞一些小实验、
小制作、小发明、出墙报、办黑板报、举行物理学史讲座、
举行物理游艺会等,都能培养和激发学生学习物理的兴趣。
二、重视情感教学,培养非智力因素
物理教学过程不仅是师生间的知识信息交流过程,还是师生间的情感交流过程。知识信息交流效果的好坏在很大程度上取决于情感交流的情况。要建立良好的情感可以注意以下几点:
1、创设良好的教学情境。
教师要以饱满的热情对待教学,以和蔼可亲动态的对待学生生,给学生一种愉快、轻松的心理感觉,学生有了良好的心境.有利于教学。相反。如果教师精神萎靡不振、表情淡漠,或板着面孔、暗藏怒气地上课,就会使学生“感染”上不良情绪.影响教学效果。
2、建立良好的师生关系
尊重学生,关心学生,动之以情、晓之以理,建立良好的师生关系是培养情感因素的重要方法。
3、教会学生自我调节和控制情绪的方法。
心理健康的学生,愉快的情绪能提高学习效率;心理不健康的学生,情绪不良,学习效果就不佳。因此,教师要善于识别学生的情绪,若学生对某人或某事反映出的情绪不正常,则教师要主动关心,帮助分析原因。如果是因老师而引起的,就要和学生在平等基础上交换意见,消除学生的心理障碍素质教育论文素质教育论文,避免学生因对老师的不满而造成“逆反心理”。若是其他原因引起的.教师就要教学生“转移注意”、“交换情境”,从多角度考虑,用理智来战胜感情,使消极情感转变为积极情感。还要让学生注意调节自己的情绪,克服“情绪的易动性”,培养稳定的良好情感。
三、帮助学生树立学习自信心,锻炼坚强的学习意志,培养的非智力因素
在学习过程中.必然会遇到困难和挫折的,意志坚强的学生一般都有较强的自信心,能坚韧不拔,努力克服困难,争取成功。然而有的学生,尤其是一部分物理差生,一般学习意志较薄弱,自信心不够强,一遇到困难往往就退缩。因此,教师应注意培养学生坚强的意志品质.帮助他们树立克服困难的信心和勇气。教师可以利用物理课本上的“阅读材料”对学生进行教育,或者补讲一些古今中外的物理学家在科学道路上成长的故事,比如牛顿、爱因斯坦、李政道、杨振宁、高锟等,让学生学习科学家们那种坚韧不拔、艰苦拼搏的科研精神。还可以请班上品学皆优的学生给大家介绍他自己是如何对待物理学习过程中的困难的,为意志薄弱的学生树立榜样。另外,可多创造一些使学生通过努力就能取得成功的机会,满足学生的“成就感”,也有利于学生意志品质的培养。
影响学生物理成绩好坏的因素固然是复杂的,但非智力因素对学生学习的影响无疑是一个非常重要的因素。希望能引起物理同仁们的足够重视,并把它贯穿到物理教学过程中去,以推进物理素质教育。
【关键词】海洋能;海洋能发电;可再生能源
Abstract:This paper presents the elements and the characteristic of the Ocean Energy Generation Technology,and recommend the actuality of the Ocean Energy Generation Equipment.
Key word:Ocean Energy;Ocean Energy Generation Technology;reproducible Energy
1.引言
2008年全球一次能源消费量为143851TWh,其中81.2%来自化石燃料。随着矿物燃料的日趋枯竭,世界主要海洋国家纷纷将目标转向蕴藏丰富能源的海洋,不断加大科技和资金投入,以期在海洋可再生能源开发利用的“争夺战”中抢得先机。海洋能主要指波浪能、潮流能(海流能)、潮汐能、温差能和盐差能等可再生能源。海洋能总量是巨大的,据估计与全球一次能源消费能源的50%相当,其中,全球海浪发电的理论储量为29500TWh/年左右,全球潮汐(含潮流)发电的理论储量为7800TWh/年左右,全球海洋热发电转换的理论储量为44000TWh/年左右,全球盐差能的理论储量估计为1650TWh/年左右。虽然海洋能源分布不均匀,但在每一个海岸,往往不止一种形式可以供应当地的电力需求。我国重视海洋可再生能源的开发利用,将包括海洋能在内的新能源产业视为引领我国未来经济社会可持续发展的七大新兴战略性产业之一。近年来,我国先后设立了“908专项(我国近海海洋可再生能源调查与研究项目)”和“海洋可再生能源专项资金”支持计划等,支持海洋能的海岛独立发电系统与并网示范工程、关键技术产业化、新技术研究试验以及公共支撑服务体系建设等,并拟在海洋能资源丰富地区建设海洋能示范电站,开展万千瓦级潮汐电站建设工作。
2.国外海洋能发电技术现状
2.1 波浪能发电技术
现阶段,波浪能发电技术的基本原理是:利用物体在波浪作用下的升沉和摇摆运动将波浪能转换为机械能,或利用波浪的爬升将波浪能转换成水的势能。波浪能转换系统一般包括三级能量转换机构:一级能量转换机构将波浪能转换成某个载体的机械能;二级能量转换机构将一级能量转换所得到的能量转换成旋转机械的机械能;三级能量转换通过发电机将旋转机械的机械能转换成电能。根据一级能源转换系统的原理,波能发电技术可分为振荡水柱技术、筏式技术、收缩波道技术、点吸收(振荡浮子)技术和鸭式技术等。振荡水柱技术是利用空气作为转换介质的,其优点是转动机构不与海水接触,防腐性能好,安全可靠,维护方便;其缺点是二级能量转换效率较低。目前,国外建成的振荡水柱发电装置有英国的LIMPET电站(500kW固定式)、葡萄牙的400kW固定式电站和澳大利亚的500kW漂浮式装置。应用筏式技术的发电装置主要由铰接的筏体和液压系统组成,其优点是设备抗浪性能较好,缺点是设备成本高。目前,国外建成的筏式发电装置有英国Cork大学和女王大学研究的McCabe波浪泵波力装置和苏格兰Ocean Power Delivery公司的Pelamis(海蛇)波能装置。
应用收缩波道技术的发电装置主要由收缩波道、高位水库、水轮机和发电机组成,其优点是一级转换没有活动部件,可靠性好,维护费用低,在大浪时系统出力稳定;不足之处是小浪下的系统转换效率低。目前,国外建成的收缩波道发电装置有挪威350kW的固定式收缩波道装置以及丹麦的WaveDragon。
应用点吸收技术的发电装置主要由相对运动的浮体、锚链、液压或发电装置组成,其主要特点是点吸收式发电装置的尺度与波浪尺度相比很小。目前建成的点吸收式发电装置有英国的AquaBuOY装置、阿基米德波浪摆、PowerBuoy以及波浪骑士装置。
应用鸭式发电技术的发电装置的横截面成鸭蛋形,发电效率很高,在短波时的一级转换效率接近于100%,但抗风浪能力有待提高。
2.2 潮流能(海流能)发电技术
潮汐是一种周期性海水自然涨落现象。在太阳和月球引力作用下,海水作周期性的运动,它包括海面周期性的垂直升降和海水周期性的水平流动。垂直升降部分为潮汐的位能,被称为潮差能;水平流动部分为潮汐的动能,被称为潮流能。潮流能的主要特点是:
①较强的规律性和可预测性;
②功率密度大,能量稳定;
③潮流能的利用形式通常是开放式的,不会对海洋环境造成大的影响。
一般说来,最大流速在2m/s以上的水道,其潮流能均有实际开发的价值。
新型潮流能发电装置作为一种开放式的海洋能量捕获装置,无需巨额的前期投资;利用该装置发电时,由于叶轮转速慢,不产生大的噪声,不影响人们的视觉环境,各种海洋生物仍可以在叶轮附近流动,因此可保持良好的地域生态环境。潮流能发电装置根据其透平机械的轴线与水流方向的空间关系可分成水平轴式和垂直轴式2种结构。垂直轴式发电装置研究起步较早,目前国外主要的设备样机有加拿大Blue Energy公司的Davis四叶片垂直轴涡轮机、意大利Ponte di Archimede International SpA公司和Naples大学航空工程系合作研发的Kobold涡轮垂直轴水轮机(130kW)、美国GCK Technology公司的螺旋形叶片的垂直轴水轮机和日本Nihon大学的垂直轴式Darrieus型水轮机。水平轴式发电装置是近10多年才兴起的,与垂直轴式结构相比,水平轴式潮流能发电装置具有效率高、自启动性能好的特点。目前国外主要的设备样机有英国Marine Current Turbine公司的1.2MW双叶轮结构的“Seagen”样机、挪威Hammerfest Strom公司的300 kW并网型潮流能发电原型样机。
2.3 潮汐能发电技术
潮汐能发电与水力发电的原理、组成基本相同,也是利用水的能量使水轮发电机发电。潮汐能发电技术研究始于欧洲,早期的潮汐能电站有德国(1912年)的布苏姆潮汐电站和法国(1966年)的朗斯河口潮汐电站,其中朗斯电站的建成及其近40年的成功运行证实了潮汐电站技术的可行性,它使潮汐电站进入了实用阶段。目前,在英、加、俄、印、韩等13个国家运行、在建及拟建的潮汐电站达139座,进行规划设计的10余座潮汐电站均为100MW~1000MW级。据资料显示,韩国正在建设世界上最大的潮汐电站――Shihwa湖大型潮汐电站。
2.4 温差能发电技术
热带海洋表层与千米深处存在着基本恒定的20℃~25℃的温差,这就提供了一个量大且稳定的能源。海洋温差能是利用海洋表面的温海水(26℃~28℃)加热某工作介质并使之汽化,驱动汽轮机获取动力;同时,利用从海底提取的冷海水(4℃~6℃)将做功后的乏气冷凝,使之重新变为液体。按照工作介质及流程的不同可分为开式循环、闭式循环、混合式循环。开式循环的工作介质是表层温海水,其优点在于产生电力的同时可进行海水淡化,缺点是设备尺寸大,机械能损耗高,单位功率的材料占用大,施工困难。闭式循环的工作介质是氨等低沸点物质,其优点是设备尺寸小、机械耗能低、系统转换效率高,缺点是不能进行海水淡化。混合式循环同时包括开式循环和闭式循环,其特点是效率高、设备造价低,且可实现海水淡化。目前,温差能发电技术和装备尚处于示范试验阶段,国外主要有美国奎尔哈公司的开式循环OTEC温差能电站、印度海洋技术国家研究所的陆基温差能电站和日本佐贺大学的混合温差能电站。
3.国内海洋能发电技术现状
3.1 波浪能发电技术
我国波浪能发电技术研究已有30多年的历史,先后研建了100千瓦振荡水柱式和30千瓦摆式波浪能发电试验电站,利用波浪能发电原理研制的海上导航灯标已商业化并出口。目前,国内处于试验阶段的设备主要有:国家海洋技术中心开发的浮力摆波浪能发电系统、广州能源研究所开发的鸭式波浪能发电装置(10kW)和点吸收式波浪能发电装置(10kW)、华南理工大学开发的摆式振荡浮子式波浪能发电系统和七一研究所开发的筏式波浪能发电系统。
3.2 潮流能(海流能)发电技术
“八五”和“九五”期间,我国研建了70千瓦和40千瓦的潮流实验电站。在 “十一五”科技支撑计划和海洋能专项资金支持下,我国启动了一项百千瓦级垂直轴潮流能示范试验电站、一项小型水平轴潮流能示范电站和多项潮流能示范工程建设。
目前,国内处于试验阶段的设备主要有:浙江大学的25kW水平轴潮流发电装置、哈尔滨工程大学的万向系列垂直轴潮流发电装置(70kW和40kW)和东北师范大学的5kW模块化潮流能发电装置。
3.3 潮汐能发电技术
我国大陆海岸线长(达18000km),海湾、河口多(近200个),可开发潮汐能年总发电量大(约60TW・h),装机总容量可达20GW。近五十年来,中国在有关潮汐电站的研究、开发方案及设计方面做了许多工作,但建成投运的潮汐电站数量很少,目前正常运行或具备恢复运行条件的电站有8座,总装机容量不及可开发总量的1%,开发潜力巨大。
3.4 温差能发电技术
2004~2005年,天津大学完成了对混合式海洋温差能利用系统的理论研究课题,并就小型化试验用200 W氨饱和蒸汽透平进行了研究开发。在“十一五”科技支撑计划支持下,国家海洋局第一研究所和华电青岛发电有限公司正开展15千瓦闭式温差能电站研建工作。
4.结束语
海洋温能作为一种清洁、可再生的能源,具有很好的发展前景。其开发、利用对我国经济的可持续发展和人民生活水平的提高具有重要的现实意义。对海洋能发电技术及其装备的研究,是一项可持续能源需求的高技术投资项目,关系国家能源结构优化和可持续发展战略的实施,经济前景广阔,现实意义重大。
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