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。

基于数字李生技术的南海深水导管架平台健康管理系统中国海洋平台

摘要:针对南海深水导管架平台,从健康管理系统设计关键技术方面进行阐述与深入研究,提出适用于深水导管架平台系统设计的总体思路与具体技术路线,并对综合监测子系统和数字李生子系统的设计开发方案进行阐述。为南海深水导管架平台的运营和维护提供更有效的方法和工具,有助于提高海洋油气生产的安全性、可靠性和可持续性。

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。

海洋工程典型装备智能化研究进展

摘要:为了推动海洋工程装备智能化发展、加快智慧海洋工程装备建设,综述了海洋油气资源开发中关键装备的实践创新,包括海洋柔性立管及脐带缆、海洋浮体结构以及海洋结构监测技术3个研究领域。首先,通过对现阶段的海洋柔性立管及脐带缆发展现状进行系统阐述,总结了智能算法在结构分析与设计中的探索尝试;其次,介绍了海洋浮体结构的理论模型、数值模拟和模型实验在智能化方向的发展历程,指出了现阶段分析技术的局限性及未来的重点研究方向;最后,梳理了海洋装备结构智能化监测技术的应用研究,强调了监测技术作为智能感知的重要途径,在未来的发展中将逐渐标准化与智能化。随着信息技术高速发展,传统自动化手段难以解决海洋装备运维过程中面临的新挑战。全面感知、实时互联、分析决策、自主学习、动态预测以及协同控制等多种智能化技术综合应用于海洋工程装备,已经是未来发展的必然趋势。

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。

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。

海上浮式光伏结构及其水动力问题研究展望

摘要:淡水水体的浮式光伏发电技术弥补了传统陆基光伏的部分缺陷,在近十年的时间里得到快速发展,与此同时,将浮式光伏技术应用于海洋环境成为了各国学者面临的重要命题。海上环境不同于陆地,在同等光照条件下,海面开阔,日照时间长、辐射量高等优势使得海上光伏项目的光照利用效率更高,发电量可以得到显著提升,但是如何保证海上光伏在极端自然环境下的生存是该项目未来能否实施的最大挑战。首先概述了浮式光伏系统的发展历程,分析了各类浮式结构的形式、特点及其对海洋环境的适用性;然后针对不同结构形式和不同锚泊形式的海上浮式光伏结构,重点围绕其在遭受波浪和风荷载情况下可能遇到的水动力问题和结构强度问题,从设计可行性的角度分析了国内外学者针对相关结构的一些研究成果;最后提出海上浮式光伏系统未来可能的发展方向。

海缆护管后安装新工艺设计与应用

摘要:为解决海缆护管后安装过程中浮式起重船抛锚对平台周围海缆等带来的风险并降低护管安装成本,对比分析锚系船、动力定位船和平台后安装等3种方案,得出平台后安装方案在作业工期、费用、安全性方面具有较大的优势。对海缆护管平台后安装新工艺进行设计和理论分析,并通过实践验证安装。结果表明,该新工艺既能规避浮式起重船吊装作业的高风险,又能大幅降低作业成本,安装1根护管可节省船期3d。该新工艺可为在役平台的海缆护管后安装提供重要的借鉴,有望在今后的类似工程项目中推广。

高熵合金磨损性能及海洋腐蚀行为研究进展

摘要:海洋工程设施及装备受到海浪的冲刷磨损,以及微生物和海水中溶解物的腐蚀,使用年限大大缩短。高熵合金突破了传统合金设计理念,其独特的多元素固溶体结构展现出优异的磨损性能、力学性能和耐腐蚀性,在海洋工程中具有巨大的应用潜力。本文综述了高熵合金的磨损性能及其在海洋环境中腐蚀行为的最新研究进展。首先介绍了高熵合金的基本特性,讨论了磨损性能及提高磨损性能的方法。随后分析了高熵合金在海洋环境中的腐蚀行为,简要讨论了合金元素对耐腐蚀性能的影响,特别关注了微生物腐蚀现象,介绍了海洋微生物对合金腐蚀的机理。最后,总结了当前高熵合金研究中存在的问题,提出了高熵合金在海洋工程中未来应用的发展方向。