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。

仿生与智能型海洋防污涂层材料研究进展

摘要:在工业4.0大背景下及《中国制造2025》和海洋强国战略的推动下,新型仿生与智能型海洋防污涂层材料凭借其高效、环保的特性,正引领海洋防污领域的发展潮流,展现出广阔的应用前景,但是关于新型仿生与智能型海洋防污涂层材料仍然缺少深入、系统的综述研究。综述近年来国内外基于微纳结构表面、释放绿色防污剂、超滑表面、动态表面和自修复等防污策略构筑的仿生防污涂层材料,基于pH 响应、温度响应和光响应控制等防污策略构筑的智能防污涂层材料,以及由仿生与智能多防污策略协同构筑的防污涂层材料的研究进展。最后对上述策略构筑的涂层材料的制备方法、防污机制、作用效果及其优缺点进行总结,并展望仿生与智能多防污策略协同构筑的防污涂层材料未来的发展方向,多策略联合型防污方法体系将成为未来海洋防污领域的重要发展方向。主要提出仿生与智能多防污策略协同作用的方法体系的指导性观点,填补了行业和领域目前缺少这类综述文章来引领的空白,对国防军事、海洋工程、海上运输和海洋渔业等领域的发展具有一定参考价值。

海洋工程用钢中夹杂物特性调控的研究进展

摘要:随着海洋资源开发逐渐向深海及极寒区域延伸,海洋工程用钢需在极端环境中兼具高强度、高韧性和优异耐腐蚀性能。非金属夹杂物作为钢中固有缺陷,其成分、尺寸、形态及分布等特性对海洋工程用钢的抗氢致开裂性能、抗点蚀性能及力学性能具有决定性影响。通过钙处理、镁处理、稀土改性及氧化物冶金等技术,可优化夹杂物形态、尺寸及分布,平衡其“缺陷”与“功能”。为此,系统综述了夹杂物特性对海洋工程用钢不同性能的影响规律和机制,并分别对改善抗氢致开裂性能、抗点蚀性能以及力学性能的夹杂物调控关键策略进行了全面总结和归纳,进而提出了海洋工程用钢中夹杂物调控技术的未来发展趋势。旨在为开发兼具“高强、高韧、耐蚀”特性的新一代海洋工程用钢提供理论依据与技术路径。

高熵合金研究现状及其在海洋工程领域应用展望

摘要:高熵合金是一种新型合金材料,成分设计突破了传统合金仅以1~2 种元素为主的固有理念,凭借多主元组合赋予的结构特征和性能优势,使其在船舶与海洋工程领域具有广阔的应用前景。本文将简要回顾高熵合金的基本概念与研究现状,综述高熵合金在结构力学、涂层防护、耐腐蚀、抗辐照及构件制备等场景中所表现出的技术突破、性能特点及机理分析,特别关注高熵合金在船舶及海洋工程领域的发展情况及应用场景,总结当前高熵合金研究过程中存在的突出问题,提出适合船舶与海洋工程领域应用的高熵合金体系、性能等设计方法与制备方向,从而明确高熵合金在面对海洋环境等复杂服役工况条件下系列腐蚀和防护等实际问题的解决方法,以及综合性能优越、环境适应性更强的前沿高熵合金材料未来发展新思路。

深海防腐涂层和阴极保护的研究现状与展望

摘要:防腐涂层和阴极保护是防止深海装备和设施受到海水腐蚀的有效方法,开展深海环境防腐涂层和阴极保护技术研究,对保障深海装备和设施的可靠性和安全性、促进深海装备技术的发展具有十分重要的意义。本论文介绍了深海防腐涂层和阴极保护的研究现状,分析了深海环境对有机和无机防腐涂层以及牺牲阳极性能的影响,探讨了深海防腐涂层和阴极保护在深海装备和设施上的应用情况,提出了存在的问题和挑战,并就深海防腐涂层和阴极保护技术的发展方向进行了展望。

超浸润海洋防污防腐涂层的研究进展

摘要:海洋生物污损与腐蚀现象严重威胁海上装备、船舶及油气管道等设施的安全运行。涂层技术作为一种经济环保且高效的表界面修饰手段,在缓解上述问题方面展现出显著优势。然而,传统海洋防护涂层存在环境毒性高、基材兼容性差和耐久性不足等固有缺陷,难以满足复杂海洋环境下的长效防护需求。为此,开发更加绿色环保、高效耐久的海洋防护涂层成为当前研究热点。本文从表面润湿性设计角度出发,系统评述了4 种典型超浸润海洋防护涂层的研究进展,并对其未来发展方向进行了展望,为新型海洋防护涂层的设计提供理论参考。

沿海滩涂大型光伏电站施工关键技术

摘要:[目的]为解决沿海滩涂光伏电站建设受海水涨落潮影响明显,浅水与露滩环境交替,加上海底表层被深厚淤泥层覆盖,给光伏电站建设带来的诸多困难:物料输送困难,可用窗口期短;滩涂打桩施工可用工器具受限;光伏支架及组件安装人员无落脚点,效率低下,人员安全无法保障;海陆施工模式均不可用。[方法]针对以上问题,研发出了适用于这种滩涂环境的物料运输模式,小型浮船打桩与水挖机打桩相结合的打桩模式,利用悬吊平台进行光伏支架及组件的安装模式。[结果]现场应用结果表明,通过应用这一套施工模式,安全高效,有效保证了电站建设的顺利进行。[结论]这种沿海滩涂大型光伏电站施工技术取得了良好效果,值得推广。

多源数据下CNN-EMD海上风电齿轮箱诊断

摘要:[目的]由于海上复杂海洋环境下瞬态机械振动与渐进磨损过程的复杂耦合,海上风力发电机齿轮箱的精准故障诊断仍具挑战。海上风电场景中,齿轮箱不仅承受交变载荷和复杂振动,还应对高湿度、高盐雾腐蚀及波浪载荷冲击等特殊工况,导致故障机理更复杂、早期故障特征更隐匿。[方法]提出一种融合经验模态分解(EMD)与卷积神经网络(CNN)的双模态深度学习框架,协同处理振动信号与油液颗粒数据。该方法将非平稳振动信号分解为本征模态函数(IMFs),从中提取时域-频域-非线性混合特征;对油液颗粒数据进行统计趋势分析与磨损形貌表征。通过时间同步和特征融合策略,弥合高频振动数据与低频油液数据的时间尺度差异,联合特征输入双通道CNN 架构进行跨模态学习。[结果]仿真数据验证表明:该方法诊断准确率达92.5%,显著优于支持向量机(85.2%)和反向传播神经网络(88.7%)。[结论]研究可为海上可再生能源系统的多传感器数据融合提供可行方案,有效解决实际海上风电场运行中的异步监测和复杂工况适配难题。

海上光伏发展的关键技术挑战与多模式融合趋势

摘要:[目的] 为系统评估海上光伏的规模化与商业化潜力,[方法] 基于对国内外典型工程案例与最新研究文献的综述,从技术、工程与政策等多个维度进行综合分析。系统梳理海上光伏的发展现状,剖析关键技术挑战并展望融合趋势。[结果] 研究表明:海上光伏已从概念验证步入工程示范,固定式与漂浮式技术路线并行,且在“风光同场”和“渔光互补”等融合模式中展现出巨大潜力,但其发展仍严峻受制于严苛海洋环境适应性、系统可靠性、高成本等核心挑战。[结论] 未来须加强关键技术攻关、政策协同与多产业融合,推动海上光伏向深远海、规模化、智能化方向发展,助力能源结构转型。

海洋环境中金属材料微生物腐蚀研究进展

摘要:海洋环境中由微生物导致的金属腐蚀一直是研究和关注的焦点。海洋环境中微生物种类繁多,各微生物之间的相互作用对腐蚀的影响程度不同。混合微生物的腐蚀机制往往与单一微生物腐蚀存在差异,仅用单一微生物的腐蚀过程很难全面说明实际发生的腐蚀情况。深入研究不同微生物之间对金属材料的协同腐蚀作用已成为海洋微生物腐蚀领域的重要方向。本文全面总结了在海洋环境中典型的硫酸盐还原菌(SRB)、硝酸盐还原菌(NRB)、以及铁氧化菌(IOB)等几种微生物腐蚀机制以及它们对金属材料腐蚀的研究进展。综合评述了SRB与其他微生物共存时对金属材料腐蚀产生的协同或拮抗效应,并且全面归纳了IOB、NRB等与其他微生物共存时对金属材料腐蚀产生的不同影响。最后,提出了海洋环境下金属材料微生物腐蚀未来研究的方向和建议,旨在为该领域的研究工作提供新的启发和方向,认识微生物腐蚀的本质,从而开发出更有效的防腐措施。