基于AIS数据的抛锚撞击海管频率分析

针对船锚坠落撞击管道的频率问题,基于南海AIS数据对船舶的抛锚作业进行分析,利用DBSCAN算法对船舶抛锚位置进行识别和聚类分析,通过海域划分网格法分配不同集群对应的抛锚作业频率,采用蒙特-卡罗方法计算船舶锚泊对海底管道的碰撞概率,实现对船舶抛锚作业对海底管道碰撞频率的定量评估,建立船舶抛锚作业对海管碰撞频率的计算模型,结果表明,该模型能够基于不同区域的历史AIS数据,提供船舶在不同地点的抛锚频率,进而定量预测船舶抛锚作业对海底管道的碰撞频率,为海底管道的防护措施制定提供依据。     

综合物探技术在海底管线探测的实践

海底管线是海洋工程重要的水下基础设施,起到供电、供水、输油、通讯等作用。随着船舶大型化进程,现有航道不断拓宽与加深,为了保证已敷设缆线的安全,准确探明工程区域海底管线的三维坐标极为重要。本文利用多波束、磁力仪、浅地层剖面设备对海底管线的位置及埋深进行探测,达到了很好的探测效果。     

海工项目如何应对海底未爆炸物

日前,国际标准化组织船舶与海洋技术委员会海上安全分委会(ISO/TC8/SC1)有专家指出,在欧洲海上风电建设中,战争时期遗留在海底的炮弹等未爆炸物已成为项目推进的重要阻碍。一个典型的海上风场现场勘查工作可能发现6000个潜在未爆炸物,其中约十分之一需要进一步检测,而以当前技术每天仅能检测6个,因此会造成项目工期严重拖延,严重时甚至危及检测与施工人员生命安全。     

基于路径规划算法的海底管道路由辅助选线技术

海底管道的路由选择会影响工程施工技术方案和总体投资，而目前海底管道路由选择多采用人工图上作业的方式，很大程度依赖于工程师个人的经验水平。同时，随着海域使用资源的日益重要和稀缺，海底管道路由选择也会对社会效益产生一定的影响。为提高路由选线的效率和精度，开发一套辅助选线技术，使用Dijkstra算法完成路由的初始搜索，结合Bresenham算法减少初始路由上的拐点同时降低长度，然后通过附加障碍物的方式完成管道路由的曲率修正。通过简化和实际算例验证，说明该技术可以找到满足曲率要求的、造价最小的平滑海底管道路由，实现了基于路径规划算法的海底管道路由辅助选线技术，为海底管道路由选择提供技术支持。     

深海沉积物取样器的楔形密封方式研究

楔形块密封属于接触式静密封范畴,其原理是在楔形块上施加一定的压力,使得楔形块和取样筒接触面在深海取样过程中产生闭合的密封环带,阻止介质流出,从而达到密封和保压的要求.本文通过理论计算和数值仿真的方法开展了楔形块结构优化和密封环带的仿真分析.结果表明:优化的密封结构密封效果较好,可以保持样品的原位压力并有效地阻止样品泄漏;该结构比传统的密封结构具有更好的保压能力,是一种能够适应全海深沉积物取样的新型密封结构.     

海底振动管道局部泥沙冲刷数值研究

文章基于迎风有限元方法,对流动方程和泥沙输运方程进行求解,建立起振动管道与泥沙冲刷的耦合运动模型。模型中通过SST k-ω湍流模型对湍流效应进行模拟;管道振动和海床变形引起的不确定边界通过ALE方法进行实时追踪;模型考虑了悬移质输沙率以及推移质输沙率对底床变形的影响作用。数值模型首先与其他已发表的数据进行了比较,表明文章所建立的振动管道局部冲刷程序能够对冲刷深度进行较为准确地预测。文章利用所建数值模型进一步对海底振动管道局部冲刷问题开展了数值研究。相关数值分析结果表明:相对于固定管道的情况,管道振动对局部冲刷有较大的影响作用,管道的振动使管道局部最大冲刷深度增大,管道后方冲刷范围变宽,最大冲刷深度位置后移。     

海底水力输矿管固液两相流的数值模拟

传统的固液两相流数值模拟方法是将固体颗粒(和液体)作为高密度的液体流处理,这只适用于固体颗粒非常细小的情况如粮食输送、泥沙输送等。对海底采矿的水力输送问题,由于固体颗粒相对于水粒子非常庞大,再作为传统的固液两相流处理不科学。本文对矿石颗粒采用离散元方法、对水粒子采用Fluent方法,并将两者耦合进行固、液耦合流在竖向弯管的流动特性研究,考察了不同入口流速下流体的运动规律和矿石颗粒的运动规律和分布规律。结果表明：由于矿石颗粒堆积在管道底部,导致管道内顶部的水流速度大,底部的水流速度小；随着水流速度的降低,矿石颗粒的堆积效果也更加明显；同时存在某一特定速度,使得其开采效率达到最大。     

海底、海面对水下航行体阻力影响的模型试验研究

文章针对水下航行体开展了不同距离的近海底、近海面的模型阻力试验研究,建立了模型试验及分析方法,获得了海底和海面对阻力的影响规律。模型试验表明:采用低速浅浸深试验方法完全可以达到分离近海面、近海底影响的试验目的;仅有自由表面影响存在时,当水下航行体航行在大于其艇长1/3的深度上时,在实际中可认为没有兴波阻力;仅考虑海底壁面影响,当水下航行体航行在距海底超过其1/4倍艇长的距离时就可以不再考虑海底的影响;同时存在自由表面和海底壁面影响时,要完全避免限制水域的干扰需要水下航行体潜深超过1/3倍艇长的同时,水下航行体距海底的距离不宜小于1/2倍的艇长。     

海底管道腐蚀后的剩余强度评价

海底管道通常会因腐蚀而形成各种不同类型的缺陷,影响管道的承载能力和使用寿命。本研究在准确掌握管道缺陷发展情况的基础上,分别根据行业规范和采用有限元方法对海上油田含有腐蚀缺陷的原油管线进行剩余强度评价,判定海底管道修复的必要性和修复的紧迫程度,以确定最终的管线修复方案,可供类似海底管道修复工程参考。