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。

我国海洋装备产业链高质量发展战略研究

摘要:海洋装备产业链环节众多、长且复杂,是保障海洋经济安全的重要内容。我国海洋装备产业链市场、订单“两头在外”,关键核心技术和配套设备较多依赖进口,一旦受到国际格局影响可能面临“断链”风险,因而海洋装备的自主可控与创新发展对保障产业链安全、促进高质量发展意义重大。本文提出了海洋装备产业链图谱的研究构思,遴选出海洋运载装备、海洋油气装备两类重点领域,梳理了相关产业的国际总体格局、国内基本现状,厘清了我国海洋装备产业链上主要环节的发展形势和面临的挑战,论证了我国海洋装备产业链发展的思路与目标,海洋运载装备、海洋油气装备产业链上主要环节的突破方向。在我国海洋装备产业链上,原材料、总装建造属于优势环节,研发设计、配套属于劣势环节,尤其是高端船舶、深水油气开发装备的自主保障能力不足;建议采取由政策扶持扩大海洋装备内需、锚定高端海洋装备创新研发优势方向、加强国际合作带动“外循环”等方式,推动海洋装备产业链高质量发展。

输氢海底管道强度设计准则研究

摘要:本文研究了输氢海底管道的强度设计、断裂韧度和氢致疲劳裂纹扩展速率模型准则,并对模型进行了敏感性研究。为输送氢气海底管道工程设计提供指导。

国内外海底接驳技术现状与关键

摘要:海底接驳是将多个设备在水下连接,实现对电能和信息交互的集中管理,是研制深海勘探装备、构建海底观测网的核心技术之一。美国、日本、加拿大等海底接驳技术起步较早,逐步发展了负高压单级直流输电、大功率电能转换、水下湿插拔、大型光纤通信组网等技术,采用模块化设计、多级接驳盒互连的结构方式,已在多个海域建成了大型的海底观测网。近十年,随着国内开始布局近海海洋观测系统,接驳盒设计制造、负高压输电、远程通信与控制等技术发展迅速。以科学节点形式的水下接驳系统,已在多个海域成功应用。但目前,还没有形成大型的观测网,部分深水关键部件,例如水下湿插拔连接器、光电复合缆等,还主要依赖进口。在引进吸收国外先进技术的同时,研发高性能的控制器、大功率的转换模块、水下连接器以及光电复电缆将是未来接驳系统一个非常重要的方向。

动态电缆对海上浮式风机发电效率的影响

摘要:为解决传统线型电缆不利于漂浮式风电场电缆运行维护的问题,提出动态电缆概念,分析不同结构形式对电缆产生的影响。开展半潜式浮式基础在风浪流联合载荷作用下的全耦合时域仿真模拟。分析悬链线形传统电缆与缓波形动态电缆对浮式风机水动力性能的影响,发现缓波形动态电缆对漂浮式风机水动力性能的影响较小,有利于浮式风机发电。对比采用不同电缆的浮式风机发电效率,结果显示,采用2种线型电缆的风机发电效率降低幅度均随着风浪夹角的增大而降低,且采用缓波形电缆发电效率的降低幅度小于采用悬链线形电缆。

强台风作用下海洋平台井架抗风性能

摘要:为研究在强台风作用下海洋平台井架的抗风性能,提出静力分析与瞬态动力学分析相结合的方法,综合考虑背向风、侧向风和45°向风等3种风向,利用Davenport功率谱,采取谐波叠加法和快速傅里叶技术模拟脉动风风场,用MATLAB编程得到相应的风速时程曲线,转化为风载加载到模型上,得出节点最大位移、轴向应力和弯矩的时程曲线。研究发现,45°向风为井架较不利风向,并架底部和根部受载较严重,并且在动力学分析中45°向风的位移和应力等结果都为静力分析的近3倍,因此在未来的生产实践中推荐使用瞬态分析方法。

海军装备腐蚀仿真技术现状、挑战和展望

摘要:海军装备腐蚀防护能够降低装备维护成本,减小腐蚀对装备安全和战备的影响。自然环境试验、实验室加速试验、模拟仿真试验是材料与装备腐蚀及其规律研究及预测的3 个最主要的手段,由于模拟仿真试验具有成本低、时间短、可应用于复杂系统等优势,越来越受到人们的青睐。国外已经发展了有限微分法、有限差分法、有限元法、边界元法等数值方法,建立了多种类型的腐蚀数据库。我国也开展了数十年自然环境腐蚀数据积累工作,已经在导弹、飞机、舰船等方面开展了腐蚀仿真研究,但是目前装备腐蚀仿真技术发展还缺乏全局规划和评价体系,仿真精度和可靠度有待提高。未来装备腐蚀仿真研究应该加强数据积累和相关规范、标准的建立,朝着全寿期、全尺寸、互操作性、可信性、重用性及大数据挖掘等趋势发展。

含铌耐候钢在海洋大气条件下的耐蚀性

摘要:研制了含不同量铌的耐候钢(低铌耐候钢和高铌耐候钢),采用加速腐蚀试验,电化学试验,腐蚀形貌表征等手段研究了海洋大气条件下2种含铌耐候钢的腐蚀行为。结果表明:腐蚀初期,高铌耐候钢的腐蚀速率低于低铌耐候钢的,增加合金中铌含量可以改善锈层成分,提高自腐蚀电位,降低腐蚀电流密度;随着腐蚀时间的延长,铌对耐候钢的腐蚀影响降低到可以忽略不计。

高强度海工钢中腐蚀活性夹杂物与耐海水腐蚀性能研究

摘要:利用金相显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)观察和分析不同厚度(12和35.5mm)的EH36钢板中腐蚀活性夹杂物的形貌和尺寸分布;使用X射线能谱仪(EDS)分析腐蚀活性夹杂物的成分;采用电化学腐蚀和室内模拟海水加速腐蚀实验分析EH36钢板的耐腐蚀性能。结果表明:活性夹杂物主要成分为Al、Mg复合氧化物,组成主要为MgO·Al2O3。钢板的饱和电流密度、腐蚀失重速率和腐蚀活性夹杂物密度存在正相关性。即腐蚀活性夹杂物密度低,则饱和电流密度低,腐蚀失重速率也低;反之亦然,腐蚀活性夹杂物密度高,则饱和电流密度高,腐蚀失重速率也高,海工钢中存在的腐蚀活性夹杂物是引发腐蚀的根源。

海洋环境用耐蚀钢研发现状及发展趋势

摘要: 介绍了国内外海洋环境用耐蚀钢的发展、研发现状及耐海水腐蚀钢国内外的差距,阐明海洋环境用耐腐蚀钢的发展趋势,指出加强我国南海区域高湿热、强辐射、高Cl-环境下腐蚀机理研究,推进适应我国南海海洋环境的耐腐蚀钢板的系列化是今后重点研究课题。