大型公务船加装深海探测设备的可行性分析

大型公务船如果具备一定的深海探测能力,可更好地执行任务。提出了通过加装深海探测设备使大型公务船获得深海探测能力的设计思想。分析总结深海探测任务的特点,明确了深海探测工作可划分为编制海图、测量海流、深海探测和可视确认4个流程,需要配备A型架、牵引绞车以及多种声学探测设备。并以某大型巡航救助船为例,结合船型特点和现有的布置条件,提出A型架和牵引绞车采用模块化安装方式,设置露天集中控制站,主要声学探测设备采用导流罩式的安装方式,超短基线采用自动收放系统,实现深海探测作业功能。最后分析了加装设备对重量重心、航速、稳性、浮态、人员居住、《船舶专用海水压载舱和散货船双舷侧处所保护涂层性能标准(PSPC)》顺应性和舷墙结构等总体性能的影响。研究表明:大型公务船加装深海探测设备合理可行,是快速获得深海探测能力的有效途径。

     

深海载人平台全寿期风险源与风险管理研究

深海载人平台全寿期内存在安全、技术和费用等各类风险,需要对其进行识别和管理。论文梳理出深海载人平台全寿期内自然环境、设计技术与配套科研、总装建造等9类风险源。建立了深海载人平台风险管理框架,对风险识别、评估、处理与监控等主要过程进行分析。提出了基于工作分解结构与风险源的深海载人平台风险识别方法,给出了适合深海载人平台的风险分析与评价准则建议,为深海载人平台以及其他深海装备的风险识别与管理提供参考。     

深海爬游机器人概念及关键技术分析

  目的  深海爬游机器人是一种新构型潜航器,其多腿位姿会改变周围流场与自身重心的分布。  方法  针对深海爬游机器人左右对称、前后近似对称、上下不对称的特点,建立深海潜航器的操纵性垂直面运动方程,得到相应的稳定性判据和临界速度。采用混合网格计算深海爬游机器人纯升沉和纯俯仰运动的水动力系数,并与试验值进行对比,然后结合判据,判定纵向展开位姿、横向展开位姿和着底位姿这3种位姿下深海爬游机器人的静稳定性和动稳定性,分析运动稳定性的主要影响因素。  结果  结果表明,深海爬游机器人的3种位姿均处于静不稳定和条件动稳定状态,设计航速低于临界速度,能满足直线稳定性的要求;静稳定性主要受与垂向力有关的位置导数的影响,其中横向展开位姿的最好,落地位姿的最差;动稳定性的优劣主要受与垂向力有关的位置导数、初稳心高和结构布局的影响,其中落底位姿的最好,横向展开位姿的最差。  结论  深海爬游机器人多腿位姿的水动力和稳定性规律能较好地指导控制设计并使之安全运行。     

具有垂荡板的Spar平台流体力学特性的数值模拟研究

  目的  为提高第2代深水Spar平台的水动力性能,对其桁架结构进行方案设计与优化研究。  方法  首先,基于三维势流理论研究垂荡板的运动方程,通过莫里森公式对桁架部分进行水动力计算,并结合工程经验提出桁架结构（含垂荡板）的初始设计方案;然后,对Spar平台的垂荡板及桁架结构进行数值计算,针对不同参数下的桁架结构进行时域及频域分析,探究平台垂荡板的数量、厚度、间距和桁架横截面积、斜桁架数量对Spar平台水动力性能的影响,以进一步优化设计方案。  结果  研究结果表明：确定垂荡板数量需综合考虑Spar平台各自由度的运动;垂荡板厚度越薄,平台水动力性能越好;垂荡板间距应为提升平台垂荡和纵摇性能效率最高的值;桁架横截面积对平台的运动响应影响较大,斜桁架数量影响相对较小。  结论  研究结果可为深、远海油气钻井平台设计提供有益的指导。     

深海采矿船矿物输送设备布放回收系统总体设计

该文基于主流深海采矿作业模式，提出矿物输送设备布放回收系统总体规划方法，重点针对大钩载荷、管柱张紧力、输送管存放方式、输送管转运方式、扬矿泵和中继站转运方式等关键点开展论证分析，确定系统主要技术参数，规划塔架平台、月池、堆场等区域布置，形成一套适用于目标船的矿物输送设备布放回收系统总体设计方案，该方案可作为深海采矿船船型开发的设计基础。     

自动化测斜监测平台在深海筑堤工程中的应用

海上围堤施工过程中需对深层土体水平位移进行监测，传统监测技术在自然条件恶劣如水深较深、风浪较大或安全风险较大等情况下无法正常实施，且不能满足对监测数据实时采集、分析、反馈，因此，自动监测系统进行实时监测具有重要实用意义。本文主要结合洋山四期海上围堤工程施工监测的实例，介绍了自动化测斜监测平台在深海筑堤工程中的应用，并通过对施工监测数据的分析和及时反馈，实现了对施工进度进行控制，同时对桩基监测平台进行了效益评价。     

基于OpenFOAM的悬沙与运动集矿车相互作用数值模拟研究

近年来，深海采矿越来越成为学术研究的前沿热点问题，其中集矿车对海底环境影响问题是重点研究的内容之一。文章基于计算流体力学工具箱OpenFOAM中的两相流混合模块，分别建立我国研制的第二代集矿车^[1]的二维和三维简化模型，模拟悬浮沉积物在水中的扩散和沉积过程，植入基于浮力项修正的k-ω SST湍流模型实现湍流闭合，并使用任意耦合滑移网格法(ACMI)实现对集矿车长距离位移的模拟，分析了集矿车与水-沉积物两相流相互作用对周围流场结构的影响，以及三维模拟中壁面效应对模拟结果的影响，探究了沉积物羽流扰动机制，为进一步研究集矿车对海底环境影响提供技术支撑。     

深海采矿中羽状流颗粒物的动态分析及抑制模拟

基于FLUENT流体分析软件，建立深海采矿车扰动仿真模型。通过模拟不同工况下羽状流颗粒物的流动形式和扩散特征，分析其变化规律。结果显示，矿车履带运动速度和集矿头运动速度越快，其一侧周围形成的羽状流尺寸越大，并均匀包覆该侧运动部件；用于抑制羽状流颗粒物的抽吸口数量越多、抽吸口直径越大、抽吸速度越快，抽吸装置的效果越好。     

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。     

美俄深海大型载人作业平台的发展

对美国和俄罗斯2个国家的深海大型载人作业平台技术的发展和应用进行梳理。回顾美国和俄罗斯深海大型载人作业平台的发展历程，分析几型现役、退役和概念型平台的主要技术特点。重点研究这类平台在研发、制造和应用方面的关键技术，总结以深海大型载人作业平台为核心的深海作业技术体系。研究结果对我国深海作业技术体系的发展具有一定的参考和借鉴意义。