深海水下技术装备发展研究

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。

海上搜救打捞装备发展研究

搜救打捞是海上安全的最后一道防线,为国家综合运输体系建设、海洋经济可持续发展提供可靠保障;搜救打捞装备是履行海上人员安全、环境安全、财产救助、应急抢险打捞等公益性职责,保障国家海上物流供应链安全的重要支撑。本文从目标搜寻定位与探测装备、海上人命救助装备、海上环境救助装备、打捞工程专用装备四方面着手,全面梳理了国外海上搜救打捞装备的发展现状,以及我国海上搜救打捞装备的研制与应用进展。与国外发达国家相比,我国海上搜救打捞装备发展存在搜寻定位装备落后、海上人命救助能力不强、危化品处置能力较低、大吨位沉船打捞能力薄弱等问题。在进一步辨识海上搜救打捞装备发展前沿的基础上,提出了加大关键装备的研发投入、推动搜救打捞装备的升级迭代、强化科技创新能力以提升装备智能化水平、部署搜救打捞技术装备攻关工程、提供相应产业政策支持等建议,以期促进我国海上搜救打捞装备高质量发展。

同步提升施工云平台系统研究

随着同步提升技术逐渐应用于桥梁竖转等日益复杂的施工场景,传统的施工设计方法以及监控手段无法满足要求。为提高施工设备计算能力及施工过程的智能化水平,提出了一种同步提升施工云平台系统,采集施工过程数据并发送至远端,实现了施工现场的远程监控。为确定不同施工环境下液压控制器的控制参数,提出了一种控制优化算法并集成在同步提升施工云平台中。同时,为了查看施工现场液压构件的状态及工作参数,进行可视化监控大屏设计。最后,以齐鲁大道黄河桥拱肋提升项目为例,进行实际应用验证,验证了设计云平台系统的有效性和可行性。

深水沉船打捞多体系统流载荷计算分析

双驳船抬吊法被越来越多用于大吨位沉船整体打捞,其作为多体系统存在着复杂的水动力特性,尤其在深水中应用尚需进一步研究。本文基于粘流理论,借助CFD软件FINE/Marine对双驳船抬吊法在深水海域整体打捞大吨位沉船作业过程中受到的流载荷进行数值分析,给出沉船不同浸没水深不同方向的流力系数,重点分析了沉船出水后的多体系统流载荷和流场分布情况,研究多体系统的遮蔽效应。相关研究结果对双驳抬吊沉船整体打捞方案设计中的船舶水动力及运动特性分析具有重要的参考价值。

水下三维地形扫测在深远海大吨位沉船打捞项目中的应用

为精确测量KT轮搁浅位置处的水深变化数据,并全面调查海底地形和地貌情况,基于“多波束水下三维地形扫测”的系统集成、设备组合以及相关研究进展,以KT轮打捞施工为例,详细介绍了具体测量细节。通过水下三维扫测成果得知:暗礁区域南北长约1500 m,东西宽约1700 m,整体水深范围小于5 m;KT轮搁浅于暗礁东侧,距离深水区域约300 m;暗礁水下地形沟壑纵横,覆盖有大量野生珊瑚礁。利用水下扫测成果,生成了“暗礁水下三维数字地面模型”,识别了复杂地形和遗落残骸等影响打捞施工的风险因子,制定的救助打捞方案最大程度降低了对施工区域生态环境的破坏,对同类深远海大吨位沉船打捞具有推广意义。

某型援救打捞船任务系统设计与试验的管理创新

通过对任务系统的设计流程梳理,结合生产单位生产建造模式和国内相关产品的设计、试验管理经验,进一步对援救打捞系统设备布置、安装和试验方法程序进行创新优化,使系统装置的布置方案、安装工艺和试验流程方法更合理,特别是拖缆机系泊试验方法和气瓶组安装形式的创新,有效提高系统设备试验效率和安装可靠性。

基于GHS软件的倾覆船舶扳正计算与分析

在考虑难船浮性和稳性的基础上,研究了倾覆船舶的扳正过程。根据船舶的受力特点,建立了打捞难船的扳正力力学模型;针对传统扳正力编程计算时间长和前期数据输入量大的问题,提出利用GHS软件的Salvage模块进行分析计算。并以某倾覆船舶扳正为例,建立三维模型并对其扳正过程进行仿真计算研究,从计算结果可以分析出最大扳正力值及其出现的扳正阶段、该船舶的稳性状态及船舶纵向上的强度分布情况。GHS软件能够合理模拟横倾船舶的扳正过程,适用于制定船舶救助打捞方案。

莺歌海海域漂移物漂移特征分析

表面海流和海面风在海上漂浮物漂移运动中起着至关重要的作用,但遗憾的是风和表面流在漂移运动的贡献系数并没有得到一致认可,因此本文以2011年南海部际联合海上搜救演习内部演习为例,根据海表面海流、海面风等海洋要素的实测资料,综合对漂移物的漂移特征进行分析,并对风、表面流的作用进行初步探讨。分析结果表明:风对不同类型漂移物的影响有着较大的差异,根据风和表面流与实际轨迹的拟合关系来看,人体模型和救生筏的风压漂移系数分别为0.01和0.07,而表面流在漂移物的漂移贡献系数均为1.0。

常压潜水装具水下作业工具研究

介绍了一种常压潜水装具,简述了它的历史发展和水下作业的几种情况,分析了其水下作业工具的类型和应用,以及研究现状,最后展望了将来水下作业工具的发展趋势。

沉船存油舱水下钻孔与抽油作业方法研究

研究沉船存油舱钻孔与抽油作业的工艺流程和作业方法,分析了现有作业设备和作业模式对潜水员的依赖性及其局限性,提出了一种适合ROV操作的"锚固-钻孔-抽油-封堵"一体化设备及其作业模式,并对两种作业模式进行分析比较。ROV辅助钻孔抽油一体化机的作业模式弥补了ROV作业精度的不足,能够对大深度环境下的沉船燃油、货油及化学品舱进行钻孔抽油作业,同时还可用于双层船体钻孔抽油作业,填补了国内空白,促进了我国海洋救助打捞装备技术水平的发展。

“世越号”沉船打捞工程中的船首起吊计算分析

"世越号"沉船打捞工程是由交通运输部上海打捞局承担的一项整体打捞吨位、打捞难度均属世界前列的大型综合打捞工程。工程中并未采用沉船扳正后再起吊出水这一常规整体打捞方式,而是人性化地提出并成功应用了钢梁托底的整体抬吊打捞方案,并创造性地通过浮吊船起吊沉船船首,解决了在沉船下方安装托底钢梁这一打捞方案中的关键性难题。为了对船首起吊这一独特的吊装作业方案设计进行充分的科学论证,需要对其进行合理、精细、全面的计算分析。论文主要介绍了"世越号"沉船打捞工程中的船首起吊作业的静态分析和水动力动态分析方法,得出相应的起吊吊力、船舶运动等相关数据;并与实际作业结果进行对比分析,对分析方法的合理性进行验证。

沉船打捞带缓冲补偿的液压同步提升系统研究

受空间、环境和沉船吨位大的限制,浮筒抬浮打捞和浮吊打捞等传统工艺已经无法满足大吨位沉船打捞的需求.为了突破这一施工技术的瓶颈,提出了一种适用于大吨位沉船打捞的液压同步提升系统,实现了大吨位沉船的整体打捞.此外,针对沉船打捞过程中,抬浮驳船受波浪上下起伏影响而导致打捞载荷不稳定的现象,提出了一种配套使用的缓冲补偿系统,实现了打捞载荷的均衡,并减少了摇晃振动.同时,为了监视和调整水下沉船的姿态,又设计了一套托梁水平监测系统.最终,所提出的液压同步提升系统成功应用于韩国客轮"世越号"沉船整体打捞工程中,证明了所提方法的有效性与可行性.

基于FBCREAM方法的飞机驾驶人因可靠性评估模型

飞机驾驶人为差错是导致飞行不安全事件/事故的重要因素之一,为有效预测飞机驾驶人因可靠性,减少人为差错,确保飞行安全,提出一种基于FBCREAM(fuzzy Bayesian cognitive reliability and error analysis method)的飞机驾驶人因可靠性评估模型。考虑飞机驾驶的情境环境及人因特征,调整原始CREAM(cognitive reliability and error analysis method)中的人为差错形成条件使其更合理地表征驾驶舱中飞行员工作情境。引入模糊逻辑方法,利用隶属函数对人为差错形成条件的不确定性和模糊性进行建模。以人为差错形成条件的隶属度为输入参数,人为差错模式隶属度为输出构建贝叶斯网络模型,通过解模糊化方法计算人为差错概率精确值。选取单发故障情境环境下执行飞行任务进行实例分析,结果表明该方法能够准确评估飞机故障情境环境下的飞机驾驶人因可靠性,可为航空安全评估提供有效的工具和重要支持。

我国加入沉船残骸清除公约的战略选择研究

为更加科学的分析我国加入《2007年内罗毕国际船舶残骸清除公约》(WRC)的利弊及策略,根据SWOT分析法(态势分析法),采用定性方法与定量方法对我国加入公约的内部优势、劣势和外部机会、威胁作出了具体分析。利用AHP(层次分析法)改进的SWOT分析法,构造判断矩阵,建立我国加入WRC战略选择的分析模型。通过计算矩阵各要素的最大特征值及对应的特征向量,运用AHP确定SWOT各影响因素对于战略选择的层次总排序,利用SWOT四边形进行战略选择判断。计算及分析结果表明,我国加入公约战略选择的顺序依次为:SO战略、WO战略、ST战略、WT战略,研究成果可为主管机关作出决策提供参考依据。

轮机工程专业电气自动化综合实验设计

针对轮机工程电气自动化教学的现状,就在轮机综合实验室实践教学中如何开展电气自动化综合实验做了一些尝试和探索。实践证明,综合实验加深了学生对轮机自动化系统的总体认识,提高了学生综合分析问题的能力。

50000 t半潜打捞工程船尾浮箱系固装置设计

结合广州打捞局50000 t半潜打捞工程船的设计,对尾浮箱系固装置提供了一个新颖的设计思路。与常规的拉杆系固方式不同,此种尾浮箱系固装置采用"搭扣"配合活动止推块的型式,该设计成功消除了以往浮箱系固装置存在的弊端,新型式系固装置不占用甲板面空间,且提高了载货甲板的平整度,更重要的是增加了系固装置反复使用的灵活性,无需焊接、切割,很大程度的降低了载货甲板损坏的风险。由于新型装置鲜有实船应用的案例,因此在设计过程中,对此种型式的设计和强度校核较为谨慎,对尾浮箱三个方向(横向、纵向、垂向)的力和加速度分别按照IMO《Code of Safe Practice for Cargo Stowage and Securing》(2011)(CSS CODE)、《货物系固手册编制指南》(1998)以及《海上拖航指南》(2011)3个规范进行计算,并对计算结果进行比对。一般来说,船级社更倾向于CSS CODE的计算方法。

基于FRFT的频域自适应匹配滤波器检测方法

针对浅海混响背景下频域自适应匹配滤波器检测性能下降的问题,提出基于分数阶傅里叶变换(FRFT)的频域自适应匹配滤波器检测方法,该方法利用模板匹配技术,采用滑动窗对接收信号进行最优阶次分数阶傅里叶变换,然后将此过程中得到的FRFT域图与参考信号最优阶次傅里叶变换FRFT域图进行匹配,将离差平方和作为评价相似度的指标,即对离差平方和最小值的位置进行滤波,并对滤波后的信号进行最优阶次分数阶傅里叶逆变换,从而实现混响背景下的目标检测。仿真结果表明,在信混比为-15dB的情况下,该算法可显著提高频域自适应匹配滤波器的检测性能。

沉船油舱含水油料蒸汽加热参数优化

通过沉船油舱中含水油料蒸汽加热过程的数值模拟,分析在相同的蒸汽加热功率、不同体积的重质燃油与原油、在温升达到可泵送温度的条件下,其温度场变化情况与所需加热时间。结合深水沉船油水比例条件和加热方式,对蒸汽加热作业影响结果进行比对分析,明确了计算结论,可用于指导深水沉船打捞作业过程的加热系统设计和加热作业工艺。

“世越号”打捞工程的设计与实施

"世越号"打捞工程举世瞩目,是上海打捞局迄今完成的难度最大、耗时最长、投入船舶设备和人力资源最多的一项打捞工程。工程中创新使用了专用抽油吸头、内置气囊、橡胶浮筒、托底钢梁、水下开沟犁、带升沉补偿的钢绞线液压提升系统、沉船整体SPMT滚卸上岸等新技术、新工艺、新设计,可为今后同类工程提供借鉴。对"世越号"打捞的设计和施工中相关问题进行较为详细的介绍。

考虑故障模式相关性的FMECA分析

为解决传统故障模式影响与危害性分析(FMECA)无法有效处理相关性故障对系统可靠性造成影响的问题,提出一种基于可靠性屋Ho R思想的优化方法以改进FMECA风险优先数RPN的计算方式,保证既能考虑到故障模式相关性对系统可靠性造成的影响,又能具备工程项目实际的可操作性。本文将该方法运用到双船打捞工程的故障模式风险评估中,通过对比传统算法危害性分析值与该方法危害性分析值,验证该方法的有效性。结果表明:采用该方法计算的结果更加准确,也更贴合工程实际。