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。     

深海科学实验装备发展研究

深海孕育了世界上最大的生态系统,对深海相关演变规律的深刻认知将支撑人类社会的可持续发展;深海极端环境条件决定了开展原位实验作业非常困难,也对深海科学实验装备提出了苛刻的要求。本文从深海科学实验研究的视角出发,按照深海试验装备及试验场、深海原位探测与实验装备、深海环境模拟实验装备的主要划分,系统梳理了国内外深海科学实验装备的发展态势和面临的问题。我国在深海科学实验装备领域已形成了一批自主研发的装备技术,推动了深海科学研究进步,部分优势方向已跻身国际先进水平;但在高精尖装备及其关键核心技术方面未能构建成熟的产业链,导致部分装备发展受限、一些技术薄弱环节凸显。需要加强顶层谋划、协调技术攻关,建立激励机制、推动创新转化,建设示范平台、形成标准体系,突破传感技术、加快国产进程,加强国际合作、提升创新能力,以深海科学实验装备高质量发展推动深海科学研究和海洋强国建设。     

深海声探测中伪随机编码信号的仿真研究

目前国际上正在使用多脉冲(MultiPing)探测方式来解决深海探测中探测效率不高的问题,但可能存在回波识别和波达时间定位的问题,提出了利用伪随机编码信号的解决方法。以6 000 m深海海底探测为研究对象,设计发射不同编码信号,对其回波识别和定位进行了仿真和比较,同时对不同编码类型的回波识别性能随噪声变化情况进行了讨论。Walsh码拥有更加出色的回波识别性能,但在波达时间定位方面易出现误差,同时随着噪声的增强,回波识别性能明显下降;m序列拥有出色的波达时间定位性能,但回波识别性能不如Walsh码;Gold码在回波识别性能和波达时间定位性能方面有着较好的平衡表现。     

量子地球物理深部探测技术及装备发展战略研究

量子传感与测量技术是实现地球深部重磁场精细化探测的颠覆性技术之一,成为国际地球物理探测装备的重点发展方向。本文聚焦我国地球重磁场的量子高精度测量前沿技术布局,梳理了量子地球物理探测装备的发展现状,分析了深部资源探测中超导量子电磁探测系统、磁矢量梯度探测系统和超导重力探测系统、冷原子绝对重力探测系统等需求,研判量子精密测量技术的国际发展态势,剖析我国该领域发展面临的科技难题、技术瓶颈和机遇挑战。针对我国量子地球物理探测装备在核心技术攻关、完全国产化和探测应用等方面能力不足问题,提出了新一代量子高精度地球物理深部探测装备的发展目标、技术体系、重点任务、战略规划,突破超导量子芯片和高灵敏度传感器等“卡脖子”技术瓶颈,建立我国自主可控的量子地球物理探测技术及装备发展的协同组织模式,推动深部探测装备高质量跨越式发展,为解决深部矿产资源探测、揭示地球深部构造等重大问题提供技术支撑。     

铝合金深海腐蚀的研究现状及发展趋势

综述了在深海环境下溶解氧、温度、pH值、盐度、压力、流速、生物等各项因素对铝及铝合金材料的腐蚀影响,总结了铝合金腐蚀特征及规律,介绍了深海环境下铝合金腐蚀防护的几种方法。简要概述了当前铝合金的实海暴露方法及实验室模拟加速腐蚀的研究现状,并对今后铝合金在深海方面的腐蚀研究提出了展望。     

国外爆炸物探测与识别技术综述

综述了国外爆炸物探测与识别所采用的微量炸药探测和块体炸药探测两大类技术,讨论了每类技术所采用的探测方法及其工作原理.介绍了目前国外的探测设备,根据每种探测技术和探测设备在使用中存在的不足,对其今后可能的发展趋势作了进一步探讨.     

红外与声波协同生命探测平台研发

基于单一类型信息源的生命探测技术因自身缺陷无法完全满足震后救援的需要。该文在介绍音频、视频和雷达生命探测技术工作原理的基础上,分析它们各自具有的优势和存在的问题,给出异类多传感器协同探测的优势与现状,设计红外与声波协同生命探测平台,给出平台的结构模型、传感器的选择策略以及相应的性能指标。主要实现红外图像与声波信息的同步采集、分析与处理,兼具音频生命探测和视频生命探测的功能,弥补单一传感器生命探测仪的不足,能得到更全面、更准确的生命体及救援现场信息,更适用于震后复杂的救援环境。     

水下探测中继平台系统研究

水下升降中继控制系统能够依照控制策略实现天线仓的升降过程,通过水声通信机、卫星天线实现潜标与远程指挥机的周期性数据上传及指令下载。设计了系统的结构与通信方案,解决了水下小型排缆绞车、深水直流小功率电机、升降控制策略及通信协议等关键技术问题。介绍了锚系系统设计方案、工作流程、每个结构部分的功能需求及系统应用;通过预先设定的中继控制仓时间表,控制天线仓的升降,完善可靠的升降控制过程及通信协议,为系统功能的实现提供了条件。     

导航星敏感器探测灵敏度研究

星敏感器是高精度的空间导航技术,是一种特殊用途的光电传感器,其作用对象为空间恒星。它的传感过程涉及成象光学系统、ＣＣＤ探测器以及信号提取和处理等,每个环节都影响到系统的探测灵敏度。结合星敏感器的研究,建立了光电系统探测灵敏度的评价体系。     

混沌序列在深海多波束高Ping发射中的应用

基于波束形成方法的相控发射可以向不同方向以小延时连续高Ping率发射信号,由于海底底质分层结构的变化,在接收端极易发生回波信号混叠.提出了使用混沌序列克服这一问题,建立了混沌序列筛选流程及编码模型;分析了 Logistic序列、Tent序列及Chebyshev序列的相关特性,确定了 Chebyshev序列在三者中相关性...     

APS星跟踪器探测灵敏度研究

APS星跟踪器探测灵敏度同APS噪声源、填充因子、量化效应、频谱响应和恒星的光辐射特性有关,其中,APS噪声和APS对恒星辐射的响应特性是主要影响因素。提出了一种计算APS探测极限星等的简单方法。该方法根据最佳检测原则,由信噪比阈值和APS噪声值得到APS探测信号值,再通过典型APS对0星等恒星的辐射响应求出APS相应的探测极限星等。在信噪比阈值为5的情况下,得到某类APS的探测极限为6.31星等。     

多传感器协同探测性能评估研究

研究多传感器协同探测性能评估问题。提出将整个系统的工作过程看作是一个“灰盒”,从“灰盒”外部的输入、输出以及已知信息进行分析研究。结合协同探测系统的军事应用背景,确定协同探测的最终目标。在此基础上,将评估准则确定为探测准确性、探测精确性、探测快速性和目标图像质量,可以从不同的侧重点分析探测性能,并且有利于下一步进行探测性能的综合评估。根据评估准则,建立一套合理的评估指标体系。     

深海极端环境服役材料的研究现状与研发趋势

本文阐述了国内外深海装备与材料蚀损过程与蚀损机理的研究及深海材料研发的现状;预测了深海领域特别是深海石油钻采领域装备与材料的研发趋势;指出了深海极端环境材料研发过程中的主要科学问题.     

深海处置二氧化碳原理与可行性分析

现阶段人类在减少大气二氧化碳排放量的同时,正在进行着对二氧化碳的处置。其中最主要的方面是对二氧化碳的地质处置。而深海拥有着低温高压的特性。给深海尽享二氧化碳埋藏提供了十分优异的基础条件。但是这项技术理论的不完备性以及各项潜在风险的存在使之仍处于理论论证阶段。本文主要通过对其的初步介绍以及原理的简要分析加之对其潜在威胁的讨论,论证其可行性并且对解决问题提供指导。     

液体光声效应及光纤水声探测技术的研究

利用液体的光声效应可以实现对液体成分含量的检测.将光纤水声探测技术与液体的声光效应相结合,是一项新的研究内容.本文介绍了液体光声效应产生的三种主要的机制,论述了液体光声效应的研究现状和在科研和生产中的应用.分析了光纤水声传感器用于光声效应中声信号检测的可行性.对各种光纤水听器的结构和原理进行了详细的介绍,对不同类型的光纤水声探测技术进行了讨论和比较,并预测了光纤水听器的发展前景.     

炮兵射击条件的自动探测与处理

炮兵射击精度受到射击条件(弹道条件和气象条件)的影响，目前这些条件如气温、气压、药温、风速、风向等都是通过手工测试得到，并用手工作业的方法来计算。采用工控机及多种传感器结合可以实现这些射击条件的实时探测和自动处理，这种方法可用于改进数字化火炮及炮兵指挥自动化系统，提高炮兵射击准备的速度和射击诸元的精度。     

驻留滑移带与晶界和孪晶界的交互作用

对含有退火孪晶的多晶铜进行了不同塑性应变幅下的应变疲劳实验,利用扫描电镜及其电子通道衬度技术（SEM-ECC）观察了表面滑移形貌、疲劳裂纹和位错组态,研究了驻留滑移带与晶界和孪晶界的交互作用．结果表明,在晶界附近和远离晶界处观察到位错组态分布的不均匀现象．这种不均匀性导致多晶铜中疲劳裂纹首先沿着普通大角晶界开裂,在孪晶界处由于应变相容性较好而难以产生疲劳裂纹．     

深海超高压模拟装置卸压系统设计与仿真

为确保深海设备在海水载荷作用时的安全可靠性,设计一套压力高达180 MPa的深海超高压模拟试验装置卸压控制系统,模拟深海设备上升过程中受到的海水载荷作用。采用多系统建模软件AMESim建立该模拟试验装置的流体系统模型,与Simulink建立的控制系统模型联合求解。通过迭代学习优化算法对卸压系统进行模拟。结果表明,经过22次迭代过程,试压容器中实测压力能较好追踪期望轨迹,此时系统最大误差不超过1%,满足系统设计要求,验证所设计系统的准确性与可靠性。     

弹载磁阻传感器地磁场探测使用域分析研究

弹道修正是简易制导化的重要发展方向,其关键技术之一就是弹体姿态的测量,应用磁阻传感器对地磁矢量进行测量进而获得弹体的姿态信息是目前的研究热点。该文主要对磁阻传感器在应用过程中出现的使用域问题进行分析研究,重点对地磁异常的干扰和磁阻传感器自身因素进行相关阐述,并对弹道与磁北方向平行的特殊情况进行详细地分析,为下一步的实际工程应用提供理论支撑。     

目标探测与识别技术在炮兵作战中的应用

本文着眼于未来战争,结合现代炮兵作战特点,针对现代战场目标特征,重点介绍了目标探测与识别技术在现代炮兵作战中的应用.