海洋环境下钛合金主要服役性能研究

摘要:随着我国海洋装备对高性能材料的需求越来越紧迫,具有高比强度和优异耐腐蚀性能的钛合金受到越来越多的重视。然而,由于缺乏海洋环境下钛合金的相关服役性能数据,导致装备设计单位和应用单位选材困难,极大限制了钛合金在我国海洋工程装备上的应用。针对钛合金在海洋环境下服役面临的主要失效形式: 压缩蠕变、低周疲劳和应力腐蚀,研究了不同组织形貌对TC4 ELI 钛合金相关服役性能的影响,研究结果表明: TC4 ELI 钛合金网篮组织的压缩蠕变性能优于双态组织; 双态组织的低周疲劳性能优于魏氏组织; 魏氏组织的抗应力腐蚀性能优于双态组织。可见,组织形貌对钛合金的服役性能具有重要影响,应根据具体的服役工况进行选取。

深海科学实验装备发展研究

摘要:深海孕育了世界上最大的生态系统,对深海相关演变规律的深刻认知将支撑人类社会的可持续发展;深海极端环境条件决定了开展原位实验作业非常困难,也对深海科学实验装备提出了苛刻的要求。本文从深海科学实验研究的视角出发,按照深海试验装备及试验场、深海原位探测与实验装备、深海环境模拟实验装备的主要划分,系统梳理了国内外深海科学实验装备的发展态势和面临的问题。我国在深海科学实验装备领域已形成了一批自主研发的装备技术,推动了深海科学研究进步,部分优势方向已跻身国际先进水平;但在高精尖装备及其关键核心技术方面未能构建成熟的产业链,导致部分装备发展受限、一些技术薄弱环节凸显。需要加强顶层谋划、协调技术攻关,建立激励机制、推动创新转化,建设示范平台、形成标准体系,突破传感技术、加快国产进程,加强国际合作、提升创新能力,以深海科学实验装备高质量发展推动深海科学研究和海洋强国建设。

纳米复合海洋防污涂料研究进展

摘要:海洋生物污损带来巨大的损失是亟须解决的难题。开发含纳米填料的无机-有机杂化涂料是传统防污手段的绿色替代方案,然而目前缺乏纳米复合涂料在海洋防污领域应用的系统报道。综述无机纳米材料改性聚合物涂料的研究进展,按照防污机制的不同,重点总结低表面能纳米复合防污涂料、超疏水纳米复合防污涂料、释放型纳米复合防污涂料、催化型纳米防污涂料、多因素协同纳米防污涂料的研究现状,对其防污特性进行分析,并指出各类涂层所存在的问题。最后,提出无机纳米材料在聚合物中的稳定分散、多种防污机制协同优化、无机纳米复合涂层的长效防污性能保障是纳米防污涂料在海洋防污领域所面临的难题及未来发展方向,填补了纳米复合涂料在海洋绿色防污领域应用系统报道的空白。

我国超深水半潜平台钢悬链立管系统创新设计与应用

摘要:以超深水半潜式生产储卸油平台为载体,提出了内侧反向悬挂的钢悬链立管构型,研发了钢悬链立管系统水下超大跨距安装技术和平台舷外侧预倾回调安装技术,开发了钢悬链立管全自动焊接工艺并形成全尺寸共振疲劳试验体系,解决了我国超深水立管长期服役疲劳寿命难题、立管安装难题和焊接工艺抗疲劳性能可靠性评价难题。相关成果在“南海一号”成功应用,完成了6根钢悬链立管的设计、安装,对今后我国深水立管设计与应用具有借鉴价值。

热浸镀锌在海洋工程钢结构中的应用

摘要:通过归纳分析海上导管架平台、浮式生产储卸油船(FPSO)、半潜浮式生产设施等海洋工程钢结构件热浸镀锌防腐蚀设计相关标准,归纳总结了国际标准(ISO)、美标(ASTM、SSPC以及国家标准,针对海洋工程建造过程中各类结构件热浸镀锌设计要求、生产工艺、结构预处理、镀层质量要求、性能检测、缺陷修复和涂装等,结合工程实际进行了应用经验归纳,供从事相关工作人员参考。

深海大兆瓦级浮式海上风电结构强度分析

摘要:对深海大兆瓦级浮式海上风电结构设计分析中的关键问题进行研究。浮式风电支撑结构采用美 国国家可再生能源实验室(NREL)的OC3 Spar平台为基准模型。分别选用5.0 MW、6.7 MW和>0 MW风机,采用比例因子设计法提出对应浮式支撑结构设计方案。考虑风载荷与波浪载荷联合作用,进行操作工况和极限工况下浮式支撑结构水动力分析及强度分析,分别得到支撑结构响应幅值算子(Response Amplitude Operator, RAO)和结构关键节点应力响应随风机功率变化规律。提出大兆瓦浮式风电结构应力消减方案,经过验证,改进后结构应力显著降低。

海底电缆液压剪切系统设计

摘要:在海底电缆抢修任务中,针对多层海底脐带缆的切割需求,提出一种基于水下机器人作业的水下液压剪切机构。结合海底脐带缆多层复合及金属绞线的特殊结构建立剪切失效模型,并对水下液压剪的切割机构进行设计。运用Abaqus软件分析切割过程中脐带缆的力学响应,对脐带缆逐层连续变化的力学特性进行研究,提出海底脐带缆切割需要满足的剪切力及水下液压剪机构的主要参数。

海洋强国目标下我国海洋装备关键基础性技术发展战略研究

摘要:近年来,我国海洋装备应用技术发展迅速,但基础性技术仍显薄弱,加快攻关海洋装备关键基础性技术是推动海洋强国建设的重要基础。本文在分析我国海洋装备发展需求的基础上,总结了我国海洋装备关键基础性技术的内涵和凝练路径,从海洋运载装备、海洋资源开发装备、海洋科考装备三方面介绍了全球海洋装备的科技前沿和发展趋势,梳理了我国海洋装备技术的发展现状及存在的主要问题,筛选出对海洋装备产业发展影响较大的10 项关键基础性技术。面向海洋强国建设,提出了海洋装备关键基础性技术的发展目标、发展路线图和重点任务,并从提升海洋装备基础性技术研究定位和加强技术创新顶层设计、推进海洋装备基础性技术创新多维度协作体系建设、推动我国主导的海洋技术与装备走向国际等方面提出了保障措施。

仿生纳米通道膜用于海洋渗透能转化研究进展

摘要:海洋渗透能因其无碳排放和环境友好的特点而备受关注. 反向电渗析技术(RED)是实现海洋渗透能转化的有效方法, 而膜作为RED的核心, 其性能在这一过程中起着至关重要的作用, 决定了海洋渗透能捕获效率. 近年来, 仿生纳米通道膜的研究取得了显著进展, 这些膜模拟了生物体内离子通道的结构和功能, 与传统离子交换膜相比, 展示了优异的离子选择性和传导性能. 本文系统综述了仿生纳米离子通道膜的制备技术及其在海洋渗透能转化中的应用现状与前景. 同时, 本文还总结了仿生纳米通道膜在实际应用中面临的主要挑战, 并展望了其未来的发展方向.

深海工程技术在深空探测领域应用前瞻

摘要:随着“三深”(深空、深海、深地)技术研究的不断深入,发现深海工程与深空探测存在诸多技术联系,研究深海工程技术在深空探测领域的应用将有利于助力“三深”技术发展。本文从对比深空与深海环境特征角度出发,揭示了深海工程与深空探测技术在压力、温度适应性方面存在一定相似性,进一步分别从结构安全性、复杂作业技术与装备、无人智能化与载荷小型化、试验场建设等方面展开了前瞻性探索。分析发现,地外空间物理特征的多样性十分突出,部分热点星球的空间环境与深海环境存在较强的相似性,具体体现在压力及腐蚀环境等方面,这使得深海结构物的设计与防腐技术具备向深空探测领域的移植性;同时深空探测对于装备的复杂控制、无人自动化程度需求与深海装备的目标是一致的,具体的装备研制技术具备互换基础;海底火山区以及南极冰下湖存在非常明显的类地外空间特征,面向深空探测具备建立试验场的环境条件,可作为未来深海试验场以及深空探测新型试验技术的研究方向。综上所述,随着深海与深空技术的不断发展,两者之间的技术互换以及跨域应用已经显现出较高的可能性,将深海工程技术充分地应用于深空探测领域,将助力我国深空探测装备更快发展。