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 8页

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/T63020-2013)；聚酰胺复丝绳索(FZ/T63021-2013)；聚酰胺复丝双层编织结构绳索(FZ/T3035-2016)；聚酯复丝双层编织结构绳索(FZ/T63036-2017)。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/T8834-2016/ISO2307:2005)；聚酯与聚烯烃双纤维绳索(GB/T30667-2014)；超高分子量聚乙烯纤维8股、12股编绳和复编绳索(GB/T30668-2014)；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/T8050-2017)；纤维绳索聚酯3股、4股、8股和12股绳索(GB/T11787-2017/ISO1141:2012)。制定企业标准1项：KBL系列编织机(Q/320322JHH02-2016)，2016年6月17日实施。7主要论文(列10篇) [1]Modelingandanalysisofthecarrierarrangementinthree-dimensionalcircularbraiding.TextileResearchJournal.2016,88(1):49-58(SCI000417722700005)[2]Dynamicmodelingandchaoticanalysisofgeartransmissionsysteminabraidingmachinewithorwithoutrandomperturbation[J].Shockandvibration.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]基于人群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。 主要知识产权证明目录主要完成人情况排名1，孙以泽，纺织装备教育部工程研究中心副，教授，东华大学对本项目贡献：项目总负责，制定总体技术方案，对创新点1、2做出重要贡献。创立了捻度和张力优化的数学模型，提出了张力高精度动态调控方法；实现了无接头扣环绳缆和多层复合绳缆编织中多伺服电机的精确协同控制。旁证材料：论文：编织锭子放线速度对纱线张力调控的建模与影响；鉴定证书：特种编织技术与装备及其产业化纺科鉴字[2017]第7号排名2，孟婥，教授，东华大学，对本项目贡献：项目技术负责，方案论证，机械系统总体设计，对创新点3做出 重要贡献。建立了三维编织锭子运动路经的数学模型，提出了三维复合管一次成型编织技术。旁证材料：Modelingandanalysisofthecarrierarrangementinthree-dimensionalcircularbraiding；鉴定证书：特种编织技术与装备及其产业化纺科鉴字[2017]第7号)排名3，季诚昌，主任，研究员，东华大学对本项目贡献：负责关键零部件选材与加工工艺，对创新点2做出重要贡献。提出了多层复合绳缆自动编织技术。旁证材料：鉴定证书：特种编织技术与装备及其产业化纺科鉴字[2017]第7号)排名4，张玉井，东华大学对本项目贡献：负责机械系统设计，对创新点4做出重要贡献。对主传动系统进行了动力学分析，对张力自适应双补偿锭子进行了力学分析。旁证材料：论文：Dynamicmodelingandchaoticanalysisofgeartransmissionsysteminabraidingmachinewithorwithoutrandomperturbation；鉴定证书：特种编织技术与装备及其产业化纺科鉴字[2017]第7号)排名5，陈玉洁，实验室副主任，工程师，东华大学对本项目贡献：负责仿真分析与实验研究，对创新点1做出重要贡献。对捻度和张力优化的数学模型进行了数值仿真与实验测试。旁证材料：鉴定证书：特种编织技术与装备及其产业化纺科鉴字[2017]第7号)排名6，孙志军，副教授，东华大学，对本项目贡献：负责机械系统设计，对创新点2做出重要贡献。设计了多层绳缆复合编系统。旁证材料：鉴定证书：特种编织技术与装备及其产业化纺科鉴字[2017]第7号)主要完成单位及创新推广贡献排名1，东华大学创新推广贡献：全面负责关键技术研发、相关理论研究和仿真研究，主要贡献如 下：(1)创立了捻度和张力优化的数学模型，提出了捻度和张力高精度动态调控方法，对创新点1作出了重要贡献。(2)提出了多层绳缆自动复合编织方法，对创新点2做出了重要贡献；(3)提出了三维复合管的一体化编织，对创新点3做出了重要贡献；(4)对高精度动力分配与传动机构进行了动力学分析，对张力自适应双补偿锭子进行了力学分析，对创新点4做出了重要贡献。完成人合作关系说明合作关系说明成员合作关系：团队带头人孙以泽，东华大学教授成员孟婥、季诚昌，张玉井、陈玉洁、孙志军均为东华大学教师，本项目团队始于2008年，以上海市知识服务团队为组织形式合作，进行产业用特种编织物的研究工作。随后在2012年得到教育部“高端纺织装备技术与系统”创新团队支持，成员韩百峰，陈兵分别徐州恒辉编织机械有限公司董事长和技术副总，2013年，东华大学团队与徐州恒辉编织机械有限公司合作从事特种编织机技术开发与工艺研究，进行项目成果的中试与产业化工作，项目成员沈明是山东鲁普耐特董事长，从事特种编织物产品开发工作；项目成员张旭明，青岛海丽雅集团董事长，从事特种编织物产品开发工作。沈明与张旭明各自公司于2014年与徐州恒辉编织机械有限公司合作加入到目前团队，工作是对特种编织机技术要求使用功能提出方案，并大量应用团队开发的特种编织机开发了很多的高端产品。上述团队成员合作的工作是：特种编织机设计理论研究，特种编织开发研制，利用特种编织机开发产品。单位之间的合作关系是：东华大学，2008年开始研发。2013年多种类型样机与恒辉公司合作进行中试并量产。2014年恒辉与山东鲁普耐特，青岛海丽雅合作对编织机功能，设计进行完善，并利用徐州恒辉编织机开发深海，深空等诸多高性能特种编织物产品。