深海水下技术装备发展研究

摘要:深海水下技术装备是认知深海、开发深海资源以及保护海洋生态的关键,拓展深海新空间面临复杂多变的环境挑战,亟需高水平的深海水下技术装备作支撑。本文立足我国海洋强国建设的发展实际,分析了深海水下技术装备的体系构成和发展需求,从深海观测/探测与感知系统、水下施工作业装备、深海水下油气生产系统、深海矿产资源开发装备4 个方面出发,梳理了国外深海水下技术装备的发展现状和趋势。在此基础上,总结了我国深海水下技术装备研制的发展现状,分析了发展面临的工程挑战,剖析了相关关键技术装备体系和关键物理力学机制,概括了深海水下技术装备的典型装备代表和装备图谱,凝练了我国深海水下技术装备的共性关键技术,涵盖智能化与自动化技术、精密元器件加工制造技术、高精度定位导航、高速率通信技术、大系统力学计算与分析和跨尺度工程设计方法与技术等方面。为实现我国深海水下技术装备的高质量发展,研究建议:加强深海水下工程技术发展的顶层设计,推动构建共性关键技术协作体系;增强我国深海水下技术规范和标准的行业影响力,大力开拓国际市场;高质量推进兼容通用的平台建设;注重培养深海水下工程科技创新人才,为加速实现海洋科技产业高水平发展提供支撑。

海上风电混凝土塔筒抗弯性能试验

摘要:[目的]为了研究钢筋的配置对海上风电混凝土塔筒抗弯承载力的影响,[方法]设计2 个带有横缝的混凝土塔筒试件,分别为不配置钢筋的试件N-B-1 和配置钢筋的试件N-B-2,并在纯弯工况下进行了静力加载试验。通过观察和分析试件的破坏模式、荷载-位移循环曲线、刚度退化曲线及荷载-位移骨架曲线,探讨钢筋配置对混凝土塔筒抗弯性能的影响。[结果]试验结果表明,配置钢筋的塔筒(试件N-B-2)在抗弯承载力、延性方面优于不配置钢筋的塔筒(试件N-B-1),钢筋的配置有效约束了混凝土,减少了裂缝的产生,并提高了混凝土抗拉强度。[结论]研究成果表明,钢筋的配置对海上风电混凝土塔筒的抗弯性能具有重要的提升作用,建议在塔筒设计中合理配置钢筋,以提高塔筒的安全性和使用寿命。

海上风电稳桩平台的应用现状与发展动态

摘要:[目的]为更好地开展海上风机基础沉桩作业,使沉桩精度满足要求,[方法]针对现有的用于辅助施沉的稳桩平台普遍存在的调平困难和水下作业信息化程度低等问题,开展海上风电稳桩平台应用研究。简要介绍海上风电桩基施工工艺以及稳桩平台的发展历程和主要类型,对各类型稳桩平台的应用现状进行对比分析;同时,结合施工工艺和功能特点指出各类稳桩平台的应用优势和局限性。在此基础上,归纳稳桩平台关键技术研究现状,并提出未来发展方向。[结果]结果表明:平台的结构型式正逐渐朝着轻量化和模块化方向发展;通过融合模糊控制和神经网络等智能算法优化控制系统,是提升平台作业效率和精度的有效手段;海上风电施工测量对于基础精准施沉而言具有重要作用。[结论]研究成果可为后续新型稳桩平台的结构设计和功能开发提供一定参考。

海洋防污涂料防污剂研究进展

摘要: 海洋生物污损是远洋船舶及海洋工程在服役过程中面临的一项长期且严峻的挑战。随着服役时间的延长,船体和海工结构水下表面极易受到藤壶、贻贝、藻类等海洋生物的侵附,形成典型的生物污损群落。这类污损不仅显著增加船舶的水动力阻力与燃油消耗,还会加剧结构的腐蚀与老化,进而给全球航运业造成巨大的经济损失。据估算,生物污损每年在全球范围内所带来的直接经济损失超过120 亿美元,并对海洋生态系统造成潜在的环境风险。为应对上述问题,开发高效且环境友好的海洋防污涂料已成为当前海洋工程领域的研究热点。在防污涂料体系中,防污剂作为核心功能组分,对涂层的防污性能与服役寿命起着决定性作用。本研究系统综述了目前主流商用防污剂的种类、作用机理及应用现状,重点介绍了碳量子点、纳米粒子和天然活性产物防污剂等新型防污剂的最新研究进展,并深入探讨其防污机制与应用潜力,旨在为防污剂的科学筛选及新型海洋防污涂料的研发提供理论依据与技术参考。

海洋防污技术研究进展

摘要:海洋生物污损是海洋装备设施面临的最严重问题之一,显著威胁装备设施的服役性能和安全可靠性,研发能够显著提升装备设施防污性能的高性能、长期效、绿色环保防污技术是当前海洋防污领域的研究热点。综述现有常见防污技术的研究进展,在介绍海洋生物污损形成过程及危害的基础上总结了传统有机防污涂料的发展历程及优缺点;重点总结污损脱附型防污技术、污损阻抗型防污技术、仿生型防污技术以及新型环境友好型防污技术的研究现状,对其防污机理及特性进行概述,并指出各类防污技术存在的问题;从激光熔覆防污涂层及热喷涂防污涂层等入手介绍新型无机防污技术的研究进展及应用方向;对海洋防污技术发展面临的难点及未来发展方向和趋势进行展望,可为高性能、长期效、环境友好海洋防污技术的研发提供参考。

海洋环境中金属材料的微生物腐蚀研究进展:从机制到防治

摘要:海洋环境中的微生物腐蚀是威胁船舶与平台等重大海洋工程设施安全的关键因素,造成了巨大的经济损失和安全风险。为应对这一严峻挑战,本文系统性综述了该领域重要的研究进展。首先聚焦于以硫酸盐还原菌、金属氧化/还原菌等典型腐蚀性微生物,重点阐明其通过细胞外电子转移机制引发的电化学腐蚀过程。其次,探讨了多物种生物膜通过协同效应加速金属腐蚀的复杂生态过程。在此基础上,全面归纳并对比了从表面技术、杀菌剂到新兴微生物腐蚀抑制技术的各类防治策略。指出微生物腐蚀的本质是电化学过程与微生物代谢活动的动态耦合。在防治层面,传统方法虽有良好的抑菌或抑制腐蚀的效果,但普遍面临资源消耗大、环境耐受性差或长效性能不足的问题。利用活体微生物形成保护性生物膜、诱导生物矿化及智能材料等绿色技术,展现出巨大的应用潜力。最后,对未来的研究方向进行了展望,强调借助多组学技术、原位表征分析手段与人工智能模型等前沿跨学科方法,以期更精准地揭示真实海洋环境下的腐蚀机理,并最终推动高效、智能且环境友好的新一代防腐技术的开发与应用,保障重大海洋基础设施的长期服役安全。

2024年海工装备市场回顾与未来发展展望

摘要:2024年,全球海工市场订单金额实现两位数高速增长,市场重新迈上复苏的道路。观察当下的海工市场,很多乐观的信号已经显现。从需求侧来看,国际油价的预期基本稳定在70美元/桶的水平并伴有小幅波动,新兴国家的海洋油气开发仍然充满潜力;在海洋石油开采加速向深远海迈进的背景下,浮式生产储卸油装置、浮式天然气液化装置等大型高附加值油气装备的订单仍然可观,海上风电市场需求的快速增长和各国海工装备供应的不平衡矛盾依然加剧。从供给侧来看,船队供应紧张的局面还将持续,船厂生产负荷依然饱满。与此同时,在海事领域日益严格的绿色环保要求下,船队更新的需求不断增长,海工船东也在加快推进船队绿色转型,以适应新的规范要求。

复合材料在载人潜水器压载水舱设计中的应用研究

摘要:针对某载人潜水器压载水舱尺度小、外形复杂和金属材料制造困难的特点,根据总布置需求及结构强度要求,开展复合材料压载水舱设计,形成压载水舱结构及对外接口设计、有限元校核、建造工艺和试验验证的全过程方案。与传统金属材料压载水舱相比,复合材料压载水舱可以构造不规则表面,充分利用潜水器耐压壳体的外部空间,而且良好的耐海水腐蚀性能可有效减小后续维护的工作量。内部加强筋与壳板采用胶接方式连接,解决了小尺度金属材料水舱无法开设人孔焊接内部加强筋的难题。这项研究为载人潜水器压载水舱设计中复合材料的应用提供了有用的参考。

海上风电制氢关键技术及突围路径

摘要:海洋可再生能源非常丰富,但能量难以储存。利用海上可再生能源发电制备绿氢,可为绿色能源的储存提供全新的思路。本文主要分析了海上风电制氢关键技术,详细论述了海上水电解制氢技术、海上氢能储运技术、海上制储氢装备设计以及海上制储氢方案4个方面,并对国内海上风电制氢关键技术进行了对比与总结。在此基础上提出了相关对策和建议,为我国海上风电制氢技术与装备的创新发展提供参考。

系泊连接装置发展现状及其在漂浮式风电中的应用

摘要:连接装置是海洋浮体系泊系统的重要组成部分,用于不同系泊组件之间以及系泊系统与浮体的连接。近几年,漂浮式风电发展迅猛,全球报道了多个示范项目,成规模的风场建设已见规划。要实现商业化,就必须进一步控制项目成本,而系泊系统作为漂浮式风电的重要组成部分,驱需通过技术创新实现降本增效。在海工行业,各种系泊连接装置已经过多年应用和验证,在系泊连接、安装、维护、更换等方面相对成熟。针对漂浮式风电应用场景,开展系泊系统优化设计,优化配置各种系泊连接装置,并在此基础上开发新的连接组件,进而提升漂浮式风电的系泊设计、制造和安装能力,从而实现风电成本有效控制。