无人船在海洋调查领域的应用分析

基于无人船机动灵活、安全性高、可在常规调查平台受限的水域作业的特点,将其引入海洋调查领域,作为一种新型调查平台使用。海洋调查无人船主要用于海洋环境观测和海底探测,目前其发展的关键在于如何降低平台对任务载荷的扰动,保证循线精度,提高通信系统的可靠性。根据水深、水动力和水底地形地貌等条件,将无人船工作环境分为岛礁区、滨海区、浅海区、半深海区和深海区5类;结合作业环境,以无人船的体量和吃水深度为依据,建议将其分为微型平台、小型平台、中型平台、大型平台和超大型平台,并对适配任务载荷作出分析。     

深海采矿船船体结构设计综述

随着技术的进步,深海采矿活动已经逐渐从科研进入商业开采阶段。深海采矿船是深海采矿作业的主要装备,对我国的海洋矿产资源开发有着重要意义。文章依托工信部深海采矿船课题,进行了采矿船结构设计的相关规范适用性研究,适用的设计载荷研究,结构设计特点研究,特殊采矿作业装备加强设计研究等方面的工作,为深海采矿船系统的国产化进行技术储备。     

深海采矿钢结构塔架和底座平台的结构设计和强度分析

分析对比深海采矿试验工程装置与海洋石油钻井平台的不同之处,通过对设计载荷的计算和作业工况进行分析,设计深海采矿工程的钢结构塔架和底座平台,采用有限元分析软件ANSYS对塔架和底座平台进行建模和静力结构强度分析。计算结果表明,该塔架和底座平台设计满足深海采矿的特殊作业需求,可为后续深海采矿工程塔架和底座平台的功能设计、结构优化和总体布局优化等提供参考。     

日在印度洋发现新的生物群

日本海洋科学技术中心使用“海岭号”深海调查研究船和“海沟号”无人探测器,在印度洋进行深海热水活动调查作业中,首次发现新(品种)的生物群——热水喷出孔生物群集。据称,位于印度洋中部深2450米的海底,有一处涌出摄氏360度热水的喷出孔,分布范围东西长80米,南北宽40米,在热水喷出孔附近发现生     

两船并靠作业流载荷研究

随着各国海洋装备的快速发展,补给和救援作业成为其中至关重要的环节。在进行补给和救援时,由于遮蔽效应的影响,两船并靠的环境载荷与单船明显不同,会对并靠作业的顺利进行产生影响,因此需要重点考虑受遮蔽影响的环境载荷。文中主要对两船并靠作业的流载荷进行研究,通过软件模拟和公式推算,得出并靠作业两船遮蔽效应下的流载荷。     

大洋钻探船钻探系统装备现状及总体配置研究

大洋钻探是人类认知海洋、开发深海资源的主要手段之一。大洋钻探船的技术水平和能力决定着开发利用海洋资源的进程，是我国建设海洋强国的重要保障。配套的深海钻探系统装备的技术水平则直接决定了大洋钻探船的功能和先进性。该文调研了国际上主要的3艘大洋钻探船（美国的格罗玛挑战者号、乔迪斯决心号和日本的地球号）钻探系统装备概况，以及国内自主建造的海洋石油708深水工程勘探船、海洋地质十号调查船、蓝鲸1号超深水钻井平台的钻探系统配置能力，结合我国对大洋钻探船的功能定位和作业模式，综合考虑大洋科学钻探、海洋油气钻探、水合物试采和深海矿产资源勘查4个方面的战略需求，提出了未来大洋钻探船钻探系统的总体方案及关键装备配置要求，对关键装备的国产化现状进行了简要分析，并给出了实施建议。     

核电平台连接机构设计与运动响应分析

[目的]为满足深海冰区海洋核反应堆安全工作的要求,设计冰区核电平台与弹簧阻尼连接机构。[方法]利用三维势流理论及刚体动力学理论建立平台与连接机构的仿真模型。计算平台所受弹簧阻尼力,研究连接机构刚度、阻尼系数特性,选择最佳方案。应用离散元法进行冰载荷数值模拟,通过计算试验椎体所受冰载荷,验证该方法的准确性。研究浪、风、流或海冰、风、流环境载荷联合作用下平台的运动响应。[结果]结果显示,平台系泊于深海冰区可远离海啸的影响,环境承载平台能较好抵抗冰载荷;在连接机构与系泊系统的作用下,核堆支撑平台可抵御福岛核泄漏事故最大海啸波高与17级超强台风的联合作用;在北海万年一遇风暴作用下,核堆支撑平台的水平位移与水深之比、垂荡与纵摇响应及垂向加速度均小于海上浮动核电平台(OFNP)。[结论]核电平台与连接机构的设计可保证应用于深海冰区的核堆的安全稳定。     

桩定位铲斗挖泥船的安全抬船高度

铲斗挖泥船作业时利用插入江底的定位钢桩将船舶部分抬出水面，形成一个在风浪流条件下能够安全作业的固定平台，其抬船高度与作业工况、外界载荷等密切相关。为了确定抬船高度，本文首先计算不同环境条件下铲斗挖泥船受到的环境外载荷，接着通过建立铲斗挖泥船力学模型计算四种典型作业工况下桩腿受力，以桩腿受力为零作为上拔临界状态计算铲斗挖泥船在不同作业工况、波高、浪向、作业方向、使用不同容量铲斗时的最小抬船高度，得到不同波高下要求的安全抬船高度，并得出了浪向和作业方向对最小抬船高度的影响规律。建立的抬船高度预报方法为此类船舶的定位桩设计和作业时的抬船操作提供参考。     

美国海军高速无人船将浮出水面

据美国《国防》杂志报道，美国海军目前正在投资5500万美元研制一种海面无人船，该项目将持续6年。此无人船将用于在各种海洋环境下执行多种任务。该无人船系统称为“斯巴达”，是一种既可遥控也可自动运行的高速船。“斯巴达”可执行的任务包括沿海地区反潜战、反水雷战、防御鱼雷、收集情报、监视和侦察等。对“斯巴达”的研究与开发工作已经在海军水下作战中心进行了三年。据水下作战战略规划与发展办公室主任约瑟夫·蒙帝称，“斯巴达”将使用现有的高速船——7米或11米长的硬壳平底船（RHIB），并在这些船上集成防御系统和武器系统。…     

水下通信约束对无人航行器控制影响研究

随着现代海洋开发技术的深入,水下无人航行器在深海资源开发中已经得到越来越广泛的应用,其无人控制器的精度直接影响到作业的成功与失败。同时,海下通信环境所受到的各种干扰与陆地系统差别较大,其控制器的约束条件差异较大。本文首先研究现有水下无人航行控制器的结构,并建立水下控制系统模型。在此基础上,分析水下通信环境对无人机控制器的影响,最后基于PID控制器对水下无人机进行运动模型的仿真。     

多约束条件下无人艇和无人机集群协同航迹规划

[目的]为实现海上无人集群在执行任务过程中的安全航行和通信保持,开展无人艇(USV)和无人机(UAV)集群协同航迹规划问题的研究。[方法]采用禁入和禁出地理围栏进行场景建模,将规避威胁和障碍问题转化为地理围栏约束。针对平台之间的碰撞冲突和通信连接问题,提出基于时序检测的碰撞冲突和通信保持约束判断准则。以集群平均航行时间为航迹优化函数,将多约束条件转化为惩罚函数,采用自适应差分进化算法进行优化求解。[结果]仿真结果表明,所提方法能够在威胁和障碍环境中保持无人艇和无人机集群的安全航行和通信连接,并在满足多约束的条件下实现集群平均航行时间最短。[结论]该方法可用于海上无人集群面对威胁和障碍环境时的离线航迹规划,具有一定的应用价值。     

多无人艇集群协同控制研究进展与未来趋势

当前,海洋航行器呈现智能化、网络化、集群化等重要发展趋势,多无人艇通过协同实现集群化作业,是未来海洋作业的主要形式之一。从无人艇运动数学模型出发,分析了多无人艇集群控制所面临的问题和挑战,根据多无人艇运动不同的场景,从轨迹导引、路径导引、目标导引3个方面综述了多无人艇集群协同控制的研究进展。最后,对多无人艇协同控制的研究方向和未来趋势进行了总结和展望。     

海上无人系统集群发展现状及关键技术研究进展

海上无人系统集群作战正在从概念走向实装应用。着眼于海上无人系统集群作战任务的需要,总结无人机集群、水面无人艇集群、无人水下机器人集群和跨域无人系统集群的国内外发展现状,分析海上无人系统集群协同作战所需的关键技术,包括通信自组网、协同态势感知、任务分配、航迹规划、集群编队控制和虚拟测试等。系统性归纳海上无人系统集群所需各项技术的主要研究思路、代表性算法及相关算法的研究趋势,期望能够为海上无人系统集群技术研究提供有益的参考和借鉴。     

海军舰载无人机的现状及其发展趋势

介绍了目前美国、以色列、加拿大等国的舰载无人机的发展现状、主要机型及其性能参数等，阐述了舰载无人机在现代海战中的作用以及未来的发展趋势。     

国外海上补给关键技术的发展

海上补给是指利用各种补给装备及技术在海上对舰船实施物资补充、人员车辆换乘的一种海上作业活动，是海军中远海作战的主要物资保障及转运方式，相关技术的研制及发展历来受到各国重视。本文介绍了国外海军海上补给技术的最新进展，重点针对横向补给、靠帮补给及车辆转驳等关键领域，分析了其背景及现状，梳理了技术研制情况，总结了未来发展趋势及各自关键技术。分析认为，多种新技术应用扩大了物资及装备海上转运的适用范围，提高了输转效率及作业安全性，并使海上补给技术发展呈现出重型化、快速化、智能化的趋势。     

自主水下航行器发展概述

自主水下航行器（AUVs）因其应用于海洋勘探而逐渐成为一个有趣的研究对象。波浪滑翔机是一种行驶于波浪表面的无人滑行器（SUV）,它借助海洋能来推动自己,这对于典型的AUVs所采用的电机供能以及昂贵的锚链系统浮标供
　　能来说,是一种技术上的重大跨越。该文讨论了最有效率的AUVs类型。第一部分为每一种类型的发展历程,第二部分为它们各自的技术特点。此外,波浪滑翔机作为应用于海洋部门的一种新型水下机器人,文中简要地给出它的过去,现在以及未来的发展概述。研究波浪滑翔机的意义在于证明它的效率以及实用性,进而取代诸多的AUVs来实现各种实际应用。而研究结果也表明波浪滑翔机确实可以应用于众多领域。对于海洋检测而言,相比于其他AUVs,波浪滑翔机提供了更廉价,更经济,更环保的作业模式,同时也不需要缆绳、船舶等海上作业服务。     

探查水下矿物资源的AUV动力控制系统开发

Valuable mineral resources are widely distributed throughout the seabed. autonomous underwater vehicles (AUVs) are preferable to remotely-operated vehicles (ROVs) when probing for such mineral resources as the extensive exploration area makes it difficult to maintain contact with operators. AUVs depend on batteries, so their power consumption should be reduced to extend exploration time. Power for conventional marine instrument systems is incorporated in their waterproof sealing. External intermittent control of this power source until termination of exploration is challenging due to limitations imposed by the underwater environment. Thus, the AUV must have a power control system that can improve performance and maximize use of battery capacity. The authors developed such a power control system with a three-step algorithm. It automatically detects underwater operational states and can limit power, effectively decreasing power consumption by about 15%.     

基于卷积神经网络的AUV水下识别算法设计与实现

自主式水下机器人(AUV)是应用于复杂海洋环境中的高智能化无人装备,其需要具备良好的环境感知能力进行自主导航,包括水下目标识别能力。随着人工智能的高速发展,卷积神经网络作为图像处理领域的深度学习架构,在图像特征提取和图像识别上有着强大的性能和卓越的优势。本文利用卷积神经网络,实现了自主式水下机器人水下目标的自主识别。同时,通过采用三段式全连接方式和增加卷积层深度的方式对卷积神经网络进行进一步改进,提高了卷积神经网络的训练速度、准确率和泛化能力。     

UUV外形和总体布局分析

The construction and shape of UUVs are described in the paper.UUV design is the shape of the overall design of unmanned underwater vehicle should first be resolved UUV underwater vehicle directly affects the shape of the resistance and noise,which is related to energy,payload,maneuverability and concealment UUV problem The main characteristic and parameter tables for foreign torpedo shape,flat shape and anomalous shape are also given in the paper.The general layout of typical foreign UUVs is analyzed in detail.And the total layout figure and interior constructive figure are introduced.Torpedo-type because of its good water power and low noise,no one has been the main form of underwater vehicle-like,and many designers are now highly favored because of its stable performance,anti-environmental interference capability.Other irregular shapes designed primarily for the completion of a specific task,according to the specific environment and mission requirements.According to comparing and summarizing,some suggestions and conclusions are presented.     

海域工程地质钻探中泥浆循环工艺的应用

海域工程地质钻探是水工建筑物工程地质勘察中最常用和最直观的方法.基于对多年工程勘察实践经验和相关研究成果的总结,探讨在海域环境中采用泥浆循环工艺进行地质钻探的可行方法,重点分析泥浆配比、性能指标和具体的工艺措施,为类似海上工程的地质钻探提供参考.