深海潜标ADCP 的实时数据传输

深海潜标观测是深海观测获取长周期海洋科学数据的重要调查手段,由于深海海域环境非常复杂,潜标易丢失或终止正常工作,造成重大损失.本研究基于铱星卫星数据通信模块,开发与深水潜标上安装的RDt 75k ADCP相匹配的数据解析压缩软硬件,建立一套远程实时获取潜标ADCP数据的传输系统,实现对深海潜标ADCP的实时监测.     

深海剖面测流潜标系统设计及姿态分析

结合深海海流剖面测量实际应用，介绍了潜标系统的设计中须注意的几个问题。针对绳索和不同形状的潜标系统测量单元，给出了静力计算和姿态分析的步骤与方法。根据测量要求，在假定的海流剖面环境下，计算了各潜标单元在海水中的位置、倾斜以及潜标系统的浮力配置和锚块配重。该方法对于潜标设计具有实际参考意义。     

西太平洋深海科学观测网的建设和运行

西太平洋科学观测网是由中国科学院海洋研究所自主建成的大洋观测网络。深海数据的连续获取和实时传输对海洋与气候预报和海洋环境安全保障意义重大,世界海洋大国纷纷致力于其关键技术和系统集成的攻关。在中科院战略性先导科技专项的资助下,中科院海洋所经过统筹安排和周密部署,3年多来先后组织西太平洋综合考察航次3次,成功布放和回收深海潜标73套次,建成了由16套深海潜标组成的我国西太平洋科学观测网并实现稳定运行,获取西太平洋代表性海域连续3年的温度、盐度和洋流等数据。在2016年航次中,中国科学院又攻克了潜标数据长周期稳定实时传输的海洋观测难题,实现了深海数据的"现场直播",截至2017年9月,深海数据已成功连续实时回传260余天。以此为标志,我国的大洋科学观测网建设实现了批量化、标准化和常态化。深海观测数据的长时间连续积累和实时化传输,将提升我国深海科学研究能力,加速我国海洋与气候预报业务系统建设步伐,满足海洋强国建设、"一带一路"倡议对海洋环境安全保障的重大需求。"十三五"时期,我国正全面推进深海进入、深海探测和深海开发的深海战略,深海科学观测网建设技术和潜标数据实时传输技术对我国深海探测能力的提升意义重大。     

基于准实时传输潜标的国产温盐深仪对比分析

高精度的温盐深测量仪（Conductivity-Temperature-Depth,CTD）是实现海洋动力环境背景要素长期连续观测的最重要的海洋观测设备之一。尽管国产CTD的研制已经取得了一系列应用成果,但是基于深海潜标平台的多深度的CTD比测工作仍然较少。本文基于“十三五”期间国家重点研发项目研发的准实时传输潜标平台所搭载的三组国产CTD与进口的CTD所获取的数据进行了详细的比对分析。在潜标系统较为稳定的时刻,两者的平均温度差最小为0.001℃,平均盐度差最小为0.001 psu。比测结果表明：国产CTD在复杂的深海海洋环境下所测得的温盐深数据具有较高的稳定性与可靠性。国产高精度CTD的研制与应用对提高我国海洋现场连续和长期的观测能力,促进海洋基础科学研究的发展具有重要作用。     

国家海洋局深海测流潜标系统方案论证会在广州召开

国家海洋局科技司于1987年4月6日至8日在广州召开了深海测流潜标系统(国家“七五”重点科技攻关项目)方案论证会,出席会议的有中国科学院、国家教委、国家海洋局及地方企业等十四个单位的专家领导和科技人员。会议听取了国家海洋局海洋技术研究所深海测流潜标组所作的总体技术方案论证报告。报告概述了国内外潜标技术状况,对深海测流潜标系     

浅海环境观测专用浮标和潜标锚泊系统的研究

文中着重介绍为改进浅海环境观测专用浮标和潜标锚泊系统所做的三件工作。一是提高水面标志浮标的抗台风、抗倾覆和抗沉能力以及连接件的流线型化;二是通过理论计算和水池试验,选用抗风能力强的配套的浮标／潜标系统系列;三是应用设计新型的打捞钩,及时而方便地将丢失在海底的仪器等打捞回来。     

一种深海系留平台有限元应力分析

深海系留平台是"深海潜标总体关键技术"中最重要的系统组件,是支撑系统的核心,要求有承载深水压力、提供系统浮力和装载仪器设备的能力。针对要求,通过有限元分析软件对深海系留平台的耐压强度进行了深入、细致地分析计算,并经优化完善最终得出深海系留平台可行性分析结论。     

极区海洋锚碇测流系统的设计和布放

中国第二次北极科学考察期间,在白令海峡和北冰洋楚科奇海布放了一套潜标和两套明标,这是我国首次在极区布放锚碇观测系统。潜标和明标在本次考察结束前被成功回收,获得了最长为45 d的连续观测资料。文中通过介绍这次布放过程,对极区锚碇系统的相关技术问题进行了讨论,包括观测站位和层次的选择,锚碇系统的设计,布放步骤等,为在海冰存在的低温海域布放锚碇系统提供参考。     

国产深海准实时传输潜标系统设计

基于海洋环境安全保障、海洋环境预报和海洋科学研究的需要，开展国产深海准实时传输潜标系统的设计，重点进行锚泊系统水动力分析、观测设备工作同步性、准实时通讯系统安全可靠和系统低功耗等整体技术设计；开展轻型感应耦合传输缆制作、大深度感应耦合传输和智能收放通讯等数据实时通讯技术的研究；进行适用于准实时传输潜标系统的多种类国产设备的稳定性和可靠性优化、规模化集成和系统化的应用示范，形成半潜升降式准实时通讯潜标与浮子式准实时通讯潜标各1套。所设计的准实时传输潜标系统集成了1台抗污染CTD、19台感应耦合CTD、8台感应耦合T、4台感应耦合传输的ADCP、2台单点海流计和6台感应耦合数据传输仪，并配有2套声学释放器；潜标系统本体设计含有3个水下流线型浮体、1套通讯浮子、1套准实时卫星通讯装置（半潜式水下绞车或海面浮子）和1套锚泊缆系，可实现深达2 000 mm的剖面温盐深和海流等海洋要素的高频率、多要素、多层次的长期连续观测和数据准实时传输，以便对科学问题解决和海洋环境安全保障等提供及时的数据支撑。     

潜标系统静态力学分析计算及其应用程序开发

通过对单点系留式的潜标系统静力学分析和姿态计算,研究开发了一个不同水深、海流等环境下的计算分析潜标系统姿态的程序,然后对潜标系统进行求解,获得更加合理的锚系结构,达到锚系在工作水深的最佳姿态,确保了潜标系统工作安全,从而获得更加准确的数据情况。     

一种新型海洋环境监测系统的静力分析和姿态计算

介绍了将浮标与潜标相结合的一种新型海洋环境监测系统的静力分析和姿态计算方法,结合MAT-LAB编程给出了在0～2 m/s流速范围内主浮标、主潜标和缆绳的受力、倾角情况,为确保系统能在水下长期可靠地工作提供了理论依据.     

单点系泊潜标系统动力学建模与姿态分析

通过对单点系泊潜标进行动力学分析,利用集中质量法建立系统的动力学模型,编制Matlab仿真程序,通过数值模拟获取不同海流条件下,分析潜标系统的姿态。文中将一个典型潜标系统的浮球、锚链、重力锚等部件,利用集中质量法简化为节点,通过模拟真实环境中的海流流速在垂直方向的分布,设计1～5 m/s的流速剖面分布。将节点的物理参数和海流参数代入仿真程序中,得到各节点的姿态、节点间张力以及重力锚与海底摩擦力等数据。分析仿真结果,海流流速与节点的偏降、节点间的张力以及重力锚与海底的摩擦力成正比,仿真结果与实际情况相符。文中设计的建模方法和仿真程序可以为单点系泊潜标的总体设计、姿态估算、锚系配置提供工程参考。     

载人潜水器圆柱形耐压壳体的优化设计研究

采用分枝定界法和序列二次规划方法,对载人潜水器圆柱形耐压壳体的重量最小化进行了研究.设计变量是壳板的厚度、肋骨的型号、间距和数量,讨论了下潜深度、材料几何参数对重量以及其它特征量的影响.算例计算表明,下潜深度越大,屈服极限越高的材料重量减轻越明显.对于大深度而言,选用高屈服极限材料,可以使得材料能够充分利用.文中还对结构重量占排水量比例随深度变化的情况进行了研究.     

深潜器操纵性自航模试验研究

深潜器的使命和一般的潜水艇不同,它在操纵性方面的特点与战斗潜艇相比有很大的差异,操纵要求和操纵手段均有不同.它不仅要求和普通潜艇一样在水平面和垂直面内有良好的操纵性,而且由于水下作业和潜艇救生等的需要,还要求艇能在水中完成停悬、横向平移、原地回转、纵摇、滚转以及水下对接等特殊的操作.     

Optimum design of filament-wound multilayer-sandwich submersible pressure hulls

Submersible pressure hulls with fiber-reinforced multilayer-sandwich constructions have been developed in recent years as substitutes for classical metallic ring-stiffened pressure hulls. This study aims to optimize the design of filament-wound multilayer-sandwich submersible pressure hulls, taking into consideration the shell buckling strength constraint, the angle-ply laminated facing failure strength constraint and the low-density isotropic core yielding strength constraint under hydrostatic pressure using the hybrid genetic algorithm (HGA). The thickness of the facing, the thickness of the core layer, the orientation angle of the fibers in the facings and the shear modulus of the core material are taken as design variables. A sensitivity analysis is performed to study the effects of the operational depths and the hull shell geometry parameter, the length-to-diameter ratio (L/D), on the optimal design of filament-wound multilayer-sandwich submersible pressure hulls with graphite/epoxy, glass/epoxy and boron/epoxy composite facings. The results reveal that the optimal weight of various sandwich pressure hulls increases linearly with the operational depth, but it is almost unchanged as the geometry paramter. Furthermore, Graphite/Epoxy is the best choice for the material of the facings in a light-weight design. With reference to wall design, Boron/Epoxy is the best choice for the material of the facing at shallow depths, but Graphite/Epoxy is the best choice at extreme depths. Results of this study provide a valuable reference for designers of underwater vehicles.     

复杂荷载作用下海底腐蚀管线破坏机理研究进展

腐蚀是引起海底管线破坏的一种重要原因。综述在内部工作压力和外部环境荷载作用下海底腐蚀管线破坏机理的研究,论述海底腐蚀管线在单一荷载和多种荷载联合作用下的破坏状态,并说明了当前研究的热点问题。最后,对该领域进一步的研究工作进行了展望。     

Study on First-Yield Collapse of Submarine Pipelines

-The first-yield collapse of submarine pipelines with an initial out-of-roundness imperfection un-der combined bending and external pressure load is formulated by means of the Von.Mises yield criterion.The formula reduces to Timoshenko and Gere's expression in the case of external pressure load alone.Theinfluence curves of various parameters on the yield strength are presented,the collapse of submarinepipelines in a deep water region is numerically predicted,and the effect of pre-yield nonlinear bending onthe yield strength is also examined.     

非对称局部壁厚减薄海底管道的屈曲分析

在深海环境中,海底管线不仅承受较高外压,还会因为海水及运输介质的常年侵蚀而形成腐蚀缺陷,而腐蚀缺陷往往会导致管道的外压承载力下降。基于壳体稳定性理论,建立了含有非对称局部壁厚减薄管道在外压作用下的屈曲压力理论公式。公式具有广泛的适用性,当内、外局部壁厚减薄深度相等时,可用于计算含有对称局部壁厚减薄管道屈曲压力,而当内部或外部缺陷深度为零时,便可用于计算只含外部或者内部腐蚀缺陷的管道屈曲压力。通过有限元分析验证了该公式的正确性,结果表明公式可以准确预测不同缺陷位置及尺寸时管道的屈曲压力。详细研究了局部壁厚减薄缺陷位置、长度和深度等参数对屈曲压力的影响。研究表明,局部腐蚀对管道的屈曲压力产生重要影响,尤其当腐蚀角度和深度较大时,在腐蚀形成初期就会造成管道的承载力急剧下降,并且管道的屈曲压力与缺陷的径向位置有关,腐蚀缺陷位于管道外侧时的屈曲压力明显大于其位于管道内侧时的屈曲压力。     

海洋潜标系统的设计和应用

介绍了在海洋潜标系统设计和应用中，在仪器配置、受力和姿态分析以及系统连接等方面应注意的主要问题，以供有关人员参考交流。     

Characteristics of Vibrational Wave Propagation and Attenuation in Submarine Fluid-Filled Pipelines

As an important part of lifeline engineering in the development and utilization of marine resources, the submarine fluid-filled pipeline is a complex coupling system which is subjected to both internal and external flow fields. By utilizing Kennard’s shell equations and combining with Helmholtz equations of flow field, the coupling equations of submarine fluid-filled pipeline for n=0 axisymmetrical wave motion are set up. Analytical expressions of wave speed are obtained for both s=1 and s=2 waves, which correspond to a fluid-dominated wave and an axial shell wave, respectively. The numerical results for wave speed and wave attenuation are obtained and discussed subsequently. It shows that the frequency depends on phase velocity, and the attenuation of this mode depends strongly on material parameters of the pipe and the internal and the external fluid fields. The characteristics of PVC pipe are studied for a comparison. The effects of shell thickness/radius ratio and density of the contained fluid on the model are also discussed. The study provides a theoretical basis and helps to accurately predict the situation of submarine pipelines, which also has practical application prospect in the field of pipeline leakage detection.