水下生产系统数据库研究

随着海洋石油工业技术的发展和海上油田水深的增加，水下生产系统已越来越受到世界各国的重视，并已被纳入世界各大石油公司的重要发展战略。在国内，水下生产系统的研制和开发尚仍属起步阶段，急需系统、全面的数据资料供相关人员查阅。为此，水下生产系统数据库首次被提出并实现。本数据库通过搜集汇总采油树、水下工艺设施、水下接头、控制系统、常用材料、工程公司、项目案例等7个方面的国内外最新相关数据资料，同时进行合理的编排、分类以及整理，最终以网页形式浏览查询。该数据库包含有水下生产系统的构成、各部分的技术要点、主要供应商、设计服务以及建造安装服务的专业公司、成功应用的案例以及成本预算等信息，为相关人员进行水下项目的可行性分析以及技术决策提供了全面、系统的数据支持。     

浅水干式沉箱水下生产系统爆炸风险分析

浅水干式沉箱水下生产作为一种全新海上油气田开发模式，为浅水受限海域开发提供科学的解决方案。采用危险源辨识(Hazard Identification, HAZID)分析，识别干式沉箱水下方案的危险因素。引入定量爆炸风险分析，对干式沉箱潜在的烃类气体泄漏及爆炸风险进行分析。浅水干式沉箱水下生产系统最大爆炸超压为0.017 8 bar,对应累计概率为2.78×10⁷/a,从风险角度来看，爆炸超压值和概率在可接受范围内。分析方法可准确评估浅水干式沉箱水下生产系统各设施的风险水平，研究内容可为干式沉箱防爆设计及运维阶段的人员救生、逃生工作提供参考依据。     

无人水下航行器与操雷

对未来水下信息战中用途广泛的无人水下航行器(UUV)与操雷进行了比较,分析了操雷的动力系统、控制系统、自导系统、内测系统、线导系统、操雷系统及操雷仪表等,提出应用成熟的操雷技术研究开发UUV,以及把操雷改装为UUV的技术捷径。介绍了成本低廉的人控水下航行器(MUV),建议利用MUV来部分替代UUV的技术。     

电液复合式控制系统的组成及分析工况

介绍了水下生产系统的控制类型,重点分析了电液复合式系统构成及原理。定义了电液复合式液压系统的分析工况。为了降低控制系统的风险,减少制造及测试的成本,采用了液压仿真模拟软件建立水下生产控制系统的模型,进而确定合适的设备参数。介绍了南海某气田的液压系统模拟仿真分析结果,目前该气田工程项目已进入采购阶段。这一结果对于其他项目的液压系统分析具有重要参考价值。     

基于虚拟仪器技术的水下定位导航系统

在人类对水下世界进行探索和研究工作中,定位导航技术一直是一项重要的研究内容,声学定位系统和GPS系统联合组成的水下GPS系统可以获取载体在水下工作时的更多信息。水下GPS系统是一个跨多学科,包括空间物理学,水声学,GPS技术,坐标系变化等的综合性很强的复杂系统。本文从理论和实际两方面来讨论采用短基线定位系统和GPS系统联合构成的水下GPS系统,并用虚拟仪器技术来实现。     

英国海军潜艇通信与管理研究

为了满足潜艇作战的C^3I系统不断增加的数据需求，英国海军通信部于1989-1992年期间进行了旨在评估新数据处理和通信技术能力的潜艇通信与管理研究。该项研究建立的原型系统是基于在过去几年中对用户交互操作能力和功能需求的分析之上。该原型系统已经用于评估和论证如何利用新兴技术满足作战需求，并降低采办风险；如何利用遵守相关标准的市购软件包和系统工具，定义和满足不断发展的用户使用。用户需求在一个产品全寿期中是不断发展的，这不仅仅因为用户工作环境变化，而且随着用户对技术的熟悉，其对新技术的期望不断增长，而原型技术能够使整个过程缩短。详细介绍潜艇通信与管理研究的情况及系统原型使用中积累的经验，以及指挥信息系统设备采办原型方法必须遵循的步骤。     

创新、风险和综合全电力推进海岸技术演示系统

轮机工程师的一个主要任务是如何在未来各级战舰中体现出综合全电力推进（IFEP）的优势，这需要高功率密度电力推进设备有创新性的发展，尤其是电力电子设备和推进电机，这些设备随后被集成化，并形成一个可靠，适应性强且高效的IFEP系统，最后，要使战舰制造商们接受IFEP并成为一个可行的概念，就必须证明高功率密度的一IFEP是一个低风险的推进方案，皇家海军正计划通过在一个岸上设施中演示一个IFEP系统以满足此要求，此设施，就是岸上技术演示系统（STD），并将表明IFEP能够满足未来战呼潜艇的战斗要求（比如功率，速度，物理场特性，生存能力），而同时在整个寿命周期成本（LCC）上实现巨大的节约并降低风险。此STD将研究影响系统结构和设备选择的因素，包括舰船运行情况和任务，单发电机运动要求，故障检测与保护以及系统的稳定性，这些问题正在讨论之中，尤其强调各种IFEP方案对船只的影响并且正在提出的与系统整合性有关的问题，进一步的讨论提出了“开放”系统概念，此系统通过最小的改变可以应用于一系列的战船，并且通过最小的改变接纳未来技术的发展（例如燃料电池电源），最后，给出了工作效率分析的初步结果，其中就IFEP战舰与传统推进系统舰船满足典型任务的能力进行了比较。     

基于嵌套网格技术对控制动作下水下拖曳系统水动力特性的分析

本文运用重叠网格嵌套滑移网格技术,对匀速拖曳工况中水翼作正弦摆动、两侧导管桨交替正反转以及拖曳缆绳正弦收放等不同周期性控制动作下水下拖曳系统的水动力特性进行数值分析,研究水下拖曳系统控制动作与控制力、运动姿态、阻力以及拖曳缆绳拖曳力等特性及其相互之间的关系。分析结果表明,水下拖曳系统在控制动作下呈现出复杂的运动学与动力学特性,利用文中的水动力模型可以对水下拖曳系统水动力特性进行有效的预报。     

船舶网络安全综述

现代船舶的核心部位及辅助设施的电子化与信息化程度越来越高。采用电子/信息化系统一方面降低了控制成本、提高了船舶操控性能,另一方面引入了与网络相关的安全风险。目前国内外针对船舶网络安全风险已有了一定的意识,但对于船舶网络风险应对措施的研究还处于探索阶段。本文归纳和总结了船舶电子/信息化系统的网络结构特点、船舶网络易受攻击的部分以及针对船舶网络的攻击类型。在此基础上,对船舶网络威胁的应对策略提出了建议。     

潜艇动力舱浮筏隔振参数对振动与声辐射的影响

降低动力机械引起的潜艇壳体振动以及水下声辐射一直是工程上的一个重要问题。本文利用ANSYS有限元软件，建立了潜艇动力舱的水下声振耦合模型。通过数值计算，分析了主动力浮筏隔振系统中的参数变化，如上下隔振器的刚度、筏体的质量比和刚度改变对动力舱内振动传递率以及水下辐射噪声的影响。本文建立的计算模型可进一步推广应用于因机械设备引起的整个潜艇水下耦合声振预报。     

基于决策树的水下控制模块液压系统故障诊断方法

以国内首套国产化水下控制模块液压系统为研究对象，针对水下控制模块液压系统故障诊断中故障点的隐蔽性、故障原因的复杂性和交织性、相关因素的随机性等难点，分析水下控制模块液压系统的工作原理，确定水下控制模块液压系统的失效故障类型，分别提出基于决策树的水下控制模块低压油路和高压油路故障诊断模型及高效求解算法，准确有效地实现了水下控制模块液压系统的故障诊断。结果表明，水下控制模块液压系统低压油路易发生油路泄漏和堵塞故障，高压油路易发生DCV阀打开失败故障。研究结果能够为我国锦州某气田水下控制模块液压系统的故障诊断提供一定的理论参考和技术指导，对于预防油气泄露等有着重要意义。     

深海载人平台观察系统研究与设计

介绍水下摄像与照明装备以及观察窗的技术现状,围绕深海载人平台观察系统开展设计,阐述深海载人平台高清摄像与水下照明系统的布置及体系架构,给出深海载人平台观察窗的类型和材质,分析深海载人平台观察窗的照明条件和厚度,为深海载人平台观察系统的设计提供参考。     

基于水下三维目标识别的视觉系统

基于水下三维目标识别的视觉系统是水下机器人实现水下自主作业和智能化的关键技术。本文叙述水下三维目标的识别机理和识别算法以及为正确识别目标提供最佳条件的前处理，硬件系统和实时处理功能，最后给出试验结果，说明识别系统的高效率与可靠性。     

水下捕捞机器人视觉系统发展趋势分析

为突破作业环境、劳动力等因素对渔业发展的制约,解决当前水下捕捞能见度低、机器人识别分辨率低等问题,促进渔业向现代化转型升级,从学术角度梳理、分析国内外水下机器人视觉系统关键技术发展趋势,为相关研究提供参考。基于CiteSpace软件,分别选取中国知网（China National Knowledge Infrastructure,CNKI）的数据库和Web of Science的核心数据库的文献样本,从发文量、关键词共现图谱、关键词时间线图谱等方面完成可视化分析,并对水下捕捞机器人作业环境、视觉系统技术进行阐述。发文量和关键词时间线图谱表明,国内外水下机器人视觉系统关键技术的研发均经历初始阶段、探索阶段和成长阶段。关键词共现图谱表明,人机交互、识别算法设计等方面是水下机器人视觉系统相关研究的热点。未来,水下捕捞机器人视觉系统发展应聚焦智能化、自主化,重点解决目标检测优化、水生物数据库建立、数字化系统构建等多方面难点问题。     

美国水下机动无人系统能力发展新构想

美军试图通过大力发展以机动无人系统为主体的水下战无人装备,加强前沿水下无人系统预置,全力推进水下无人区域机动预警探测系统布建,重点攻关水下自主通信组网、自主协同、自主探测预警等先进技术,打造新型水下作战体系能力。本文通过解读美军近年发布的《未来海军》、海上项目增补计划、颠覆性技术领域发布的项目文件,及水下机动无人系统与技术新发展项目研发和试验中取得的一些成果,初探了未来机动无人系统能力的发展设想。     

自适应抵消技术船舶综合声呐系统

船舶声呐系统利用水下的声波传播原理,可以进行水下探测、船舶通信和定位等,尤其在现代海上军事舰船的作战任务中,能发挥重要的敌军潜艇、舰船检测功能。由于特殊的水下工作环境,舰船声呐系统在采集声波信号时往往含有大量的噪声信息,影响声呐系统的信号精度。本文研究的主要内容是船舶声呐系统的噪声控制,采用自适应抵消技术和自适应滤波器技术,设计新型的船舶综合声呐系统,并对该系统的工作原理和工作流程进行了详细介绍。     

基于形态特征的水下小目标识别方法

为应对恐怖组织利用蛙人或水下机器人等小型武器的攻击,需要在一些重要的部位,如港口、码头、海岸洞库和锚泊水域中安装水下智能监控系统,而小目标识别技术是该系统的核心技术之一.本文对蛙人等水下小目标的特征进行了研究,提出基于形态特征的水下小目标识别方法.由实验结果可以得出,此算法具有较高的小目标检测率,有效提高了水下智能监控系统的可靠性.     

进人数字系统时代的水下通信

水下通信采用模拟调制技术已经数十年了。移动通信的飞速发展使人们对尚未完成的数字语音通信系统寄予厚望，相信在不久的将来一定会实现。数字通信的优点是显著的。它抗干扰性强；可以加密传输；可以进行图像传输；未来的系统甚至允许多用户同时访问。预测了未来数字通信系统将逐步地实现上述功能，并说明了要做的工作主要是改变编码方式。以后的改进工作毫不例外地会采用软件升级的方式。如果考虑使用数字系统，最重要的问题是硬件的安装，特别是语音阵列的选择。     

海洋工程中水下机器人技术的创新与实践

本文主要探讨了海洋工程中水下机器人技术的创新与实践。水下机器人技术为海洋工程提供了诸多优势,如提高水下作业效率、实现自动化作业以及降低施工成本。在应用过程中,关键技术包括水下机器人的规划、传感器技术、环境信息采集、导航控制技术以及遥控和自主模式的选择。实践表明,水下机器人在海洋资源勘探、环境监测与保护以及辅助施工方面发挥了重要作用。具体案例包括海底管道检测、海洋环境监测和应急救援以及海洋工程建设中的应用。随着技术的不断进步,水下机器人技术将在海洋工程中发挥越来越重要的作用。     

高速无舵翼水下机器人运动控制研究

通过改进传统水下机器人体系结构中的执行层、控制层和感知层,提出了无舵翼水下机器人的运动控制系统,使得水下机器人的运动控制系统在保持原有精确定位的功能外,也能完成远距离高速航行等任务.具体的改变包括执行层中的推进器布置方式以及推力分配方案、控制层中的控制方法以及在感知层中加入局部目标规划器,这些改变解决了高速航行给无舵翼水下机器人带来的一系列问题.海上进行的对比试验和远距离长航试验,验证了无舵翼水下机器人在所提出的运动控制系统控制下是可以满足任务要求的.