深海贯入装置液压单元研究

针对深海工作环境的要求，设计了深海贯入装置，介绍了该装置的特点及其工作原理；设计了贯入装置液压单元，介绍了贯入装置液压参数的确定及其工作原理；同时，对封闭式液压油箱的整体结构进行设计，并针对深海海底温度低、压力高的特点，介绍相应的补偿计算，对深海海底沉积物物理特性的探测具有重要的应用价值。保持原位环境，直接在海底测试沉积物的特性参数，测试结果更加准确可靠。利用液压传动系统将探杆贯入到沉积物中,对沉积物扰动小，探杆贯入深度可控，应用前景广阔。     

液压技术在一种深海勘探设备中的应用

简要说明了一种新型深海沉积物取样器的结构、工作原理,着重介绍其关键的保压技术。通过样机试验,表明它的保压效果良好。     

多通道深海沉积物原位温度梯度探针设计

针对广州海洋地质调查局"海洋六号"科学考察船ROV(remote operated vehicle)机器人,研发了一种深海沉积物温度梯度探测作业工具。该探测工具具有多通道、低功耗系统硬件架构。硬件部分为温度检测电路、姿态检测电路、数据存储电路和通讯电路等。软件部分为下位机工作流程、数据处理过程。经过实验室恒温槽试验、固定精密电阻试验和海上试验,设计达到所要求的温度测量精度0.01℃和分辨率0.005℃,实现对深海沉积物细微温差的高精度测温。     

中国发明水合物冷钻热采关键技术

<正>经过10余年的技术攻关,吉林大学科研团队研发出了一种陆域天然气水合物冷钻热采关键技术,居于国际领先水平。天然气水合物又称可燃冰,分布于深海沉积物或陆域永久冻土中,是由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状     

小波降噪在超声回波信号处理中的应用

在深海采矿环境中超声波传输介质里存在着大量气泡、扰动沉积物、机械噪声等背景噪声与混响,导致有用信号与高噪声信号迭加在一起,严重影响了测距精度.采用小波分析方法将超声回波信号进行3层小波分解,适当设置门限阈值对小波系数进行处理,然后对信号进行重构,有效地抑制了信号中噪声对测量精度的影响.研究结果表明:小波方法有很好的降低回波信号中噪声的效果,其测距精度高于自适应滤波去噪后的测距精度.     

基于弧形翼板深海潜航器无动力螺旋下潜方式研究

深海潜航器是进行深海作业的主要设备。针对深海潜航器下潜需要消耗大量能源的问题,研究了深海潜航器无动力螺旋下潜的方式,设计了无动力下潜的弧形翼板,最终通过实际实验验证了设计的可行性。     

深海油气与天然气水合物联合开发模式探索

深海油气资源开发是实现能源增储上产的重要举措,也是保障国家能源安全的战略措施。通过对我国深海油气及天然气水合物开发现状梳理,开展了深海油气和水合物联合开发必要性分析,认为我国深海油气开发技术装备日趋成熟,未来前景广阔;深海水合物单独开发商业化难度大,联合油气开发是必然趋势。最后,提出了三种不同类型的水合物和油气联合开发模式构想。该研究结果可为我国深海天然气水合物的开发方向提供参考。     

深海载人潜水器纵倾调节系统设计研究

介绍了深海载人潜水器纵倾调节系统设计的思路,分析了目前世界上现有的几台深海载人潜水器纵倾调节系统设计的特点,展望了深海载人潜水器纵倾调节系统将来的发展趋势。     

7000米深海液压系统设计研究

分析了深海液压系统的一些特殊要求，开展了7000m深海液压系统的设计开发，并展望了深海液压系统的发展趋势。     

应用深海微生物高压流动培养系统采样的建模与仿真研究

深海微生物的研究,对于研究全球碳循环和其他生命元素的地球化学循环有着重要的作用。深海微生物试验培养系统的研制对深海微生物的研究有着重大意义。而对深海微生物进行研究的一个重要手段,就是对通过深海微生物培养系统进行培养的微生物,进行采样研究,因此对于采样的研究显得尤为重要。该文建立了深海微生物高压流动培养系统的模型,并对应用该高压流动系统采样的情况进行了仿真研究及分析,得到了一些有益的结论,为进一步研究该系统奠定了良好的基础。     

面向深海潜水器的液压技术发展现状

"蛟龙号"的成功研制使我国深海潜水器技术获得了跨越式的发展,但国际上已经在研制深度更大的全海深载人潜水器。介绍了深海潜水器的基本功能组成,得出深海潜水器所需的液压层面的技术。以此为基础,给出了国内外深海潜水器液压技术的发展现状,包括水液压技术在海洋工程领域的应用。总结了面向深海潜水器液压技术的研究重点问题,为我国全海深潜水器的研究与设计提供帮助与参考。     

海底采矿移动机器人的避障研究

移动机器人是深海采矿系统中最为关键的子系统之一，由于海底固有地形特点的影响，以及海底采矿移动机器人自身结构和运动等因素的制约，因此研究海下移动机器人的避障问题有着重要意义。基于海底复杂地形的特点，在充分考虑了障碍物宽度以及移动机器人自身宽度和传感器偏差等因素的影响下，本文提出了基于预定路径的单障碍避障算法，使移动机器人可以顺利避障，并通过仿真实验验证了该算法的可靠性，为集矿车的控制算法研究提供了一定的参考。     

深海液压技术应用与研究进展

液压传动（包括油液压和水液压）具有刚性好、结构紧凑、承载能力高、功率重量比大、响应速度快等突出优点,在深海高压环境下压力补偿相对容易;同时,液压传动的失效模式为渐进式（如压力、流量逐渐下降等）,给设备操作人员提供预警时间,可有效避免突发式的故障,提高设备的安全性,因此,液压技术在深海装备上得到了广泛的应用。在分析液压技术在深海装备中应用的优点的基础上,概述其国内外研究现状,介绍深海液压技术的几个典型应用：①潜水器浮力调节系统;②水下作业工具;③水下作业机械手。最后,对深海液压技术存在的问题进行了分析和展望,指出深海环境下介质特性变化和结构形变是需要关注的两个重要问题;随着元器件不断丰富和成熟,海水液压技术会在深海装备中发挥更大的作用。     

深水管道法兰连接工艺及法兰连接机具设计研究

我国海洋石油产业正在向深水进军,以法兰连接为主要连接方式的深水管道连接技术是必须攻克的难题。因此,设计了一套深水管道法兰连接的工艺方案,并对关键设备法兰连接机具进行了设计研究。该研究成果对促进我国深水作业设备发展,提高我国深水管道连接技术具有一定意义。     

大深度载人潜水器液压系统故障分析及改进措施研究

大深度载人潜水器是海洋资源开发的关键工具,而液压系统是载人潜水器深海作业的重要动力源。在对“蛟龙”号载人潜水器深海作业中液压系统的故障分析基础上,提出了液压系统电气控制独立分离方案以及阀箱油路改进措施,解决了分系统控制故障叠加及阀箱内泄漏的重大问题。实践证明,该方案能够有效减少潜水器液压系统故障,增加载人潜水器深海作业的稳定性及可靠性。对备航维护、海底作业、日常检查等提出了注意事项,并对大深度载人潜水器液压系统的故障分析做了展望。     

扬矿球铰接头的螺纹滑脱及脂密封性能分析

借鉴国内外深海采矿扬矿管接头,结合其作业环境设计了一种球铰接头,使扬矿系统不受弯矩和扭矩,相当于柔性管。采用能量损失法分析了螺纹脂密封性能,并用有限元法分析了螺纹的滑脱失效。分析结果表明,在中试系统矿浆流速下,深海采矿扬矿系统球铰接头部分螺纹机加工产生的自然通道螺纹脂有良好的密封性能。减小扬矿管系统承受的拉力,增大螺纹间的摩擦和螺纹间啮合齿数,可减小扬矿管接头滑脱的可能性,从而提高系统作业的可行性和安全性。     

深海张力腿平台非线性涡激振动响应特性分析

针对深海平台张力腿的非线性动力学问题,充分考虑张力腿的非线性特性,提出了一种改进的动力学模型,并利用伽辽金法和有限差分法对模型进行计算,研究波浪、海流、预张力、平台运动等复杂荷载联合作用下张力腿的涡激振动响应特性。计算结果阐明了复杂海洋环境下张力腿平台的动力学机理。研究结果可为深海平台的设计和研究提供参考。     

深海环境下油液密度特性变化规律研究

针对深海环境下油液密度随下潜深度变化的问题,建立深海环境压力和温度模型,考虑含气率的影响分别建立纯油液密度模型和气-液两相等效密度模型,以VG32和VG64液压油实验数据对模型进行误差分析,得到其最大误差分别为0.32%、0.11%,验证了模型的可行性。综合上述模型,建立以水深为变量的等效密度模型,研究深海环境下液压介质密度的变化规律。结果表明:随水深的增加,气-液两相油液模型的等效密度较纯液压油模型的变化相对滞后,但进入深海3 000 m以下后,两者相差很小,可以用纯液压油密度近似替代两相介质的密度;深海环境下随水深增加,油液等效密度呈现迅速增加、缓慢过渡、平稳增长的变化规律。具体表现为:在浅海层(<460 m),海水温度对密度变化起主导作用,等效密度随水深增加急剧增长;在中海层(460～1300 m),温度主导作用减弱,等效密度增幅变缓;在深海层(>1 300 m),海水压力取代温度成为影响密度的主要因素,密度增长趋于平稳。     

粗颗粒海底矿石浆体提升电泵研究

基于N-S方程和标准k-ε湍流模型,提出了适用于深海采矿的粗颗粒高扬程提升电泵的优化设计方法,该方法由泵结构参数的优化设计、流动分析、特性预测和反求修正设计四部分构成。应用该方法进行了我国深海多金属结核采矿海试系统八级提升电泵的优化设计、流动分析与特性预测,将该八级提升电泵仿真模拟结果与我国研制的首台两级提升电泵实验结果进行对比,表明该泵能获得较好的工作特性指标,满足多金属结核采矿海试系统的要求,其单级扬程和效率有较大的提高,说明该优化设计方法是合理可行的。     

深海电视抓斗液压系统改进分析与应用

电视抓斗依靠液压传动系统实现抓取动作,是深海矿物取样的重要装备。受液压系统集成化程度低、布局混乱等因素的影响,早期的电视抓斗体积大、质量大、能耗高,不能实时显示液压系统的工作压力等关键状态参数,无法直观掌握系统运行状态,给深海取样工作带来了诸多不便。通过改进液压系统组成结构、优化深海液压补偿容积参数等方式,提升了液压系统的动态性能,缩小了设备总体体积,降低了系统能耗,提高了工作稳定性,使电视抓斗便于使用和维护,提高了深海调查工作效率。