Experiment and Simulation for Articulated Lifting Subsystem of 1000 m Deep Sea Mining System

The experiment system of 1000 m deep sea mining system is built up with the similarity theory.Sine mechanism is used to simulate mining ship to generate lateral shock excitation by ocean wave.Simulation and experiment of spherical joint connecting deep sea mining system has been done in band six marine conditions.The results indicate that the moment of spherical joint connecting deep sea mining is smaller than that of the thread connected ones,the lifting pipe of spherical joint is "flexible pipe".The flexural torque of the articulated lifting pipe system in pump and buffer is generally periodic variation with some irregularity,the value is stable on 60 N·S,and it is obviously smaller than that of the fixed lifting pipe system;The total displacement exhibits cyclic variation pattern,and the periodicity of them is longer than that of sea current.The results of experiment and simulation are basically consistent.And the analysis in the paper offers theoretical foundation of 1000 m deep sea mining system in China.     

Design of Low-Power Data Logger of Deep Sea for Long-Term Field Observation

This paper describes the implementation of a data logger for the real-time in-situ monitoring of hydrothermal systems.A compact mechanical structure ensures the security and reliability of data logger when used under deep sea.The data logger is a battery powered instrument,which can connect chemical sensors ( pH electrode,H2S electrode,H2 electrode) and temperature sensors.In order to achieve major energy savings,dynamic power management is implemented in hardware design and software design.The working current of the data logger in idle mode and active mode is 15 μA and 1.44 mA respectively,which greatly extends the working time of battery.The data logger has been successfully tested in the first Sino-American Cooperative Deep Submergence Project from August 13 to September 3,2005.     

深海超长沉积物柱状取样系统关键技术优化及应用

作为深海科学研究的重要基础装备,深海超长沉积物柱状取样系统在海底地形地貌、海洋地质构造、气候环境变化等研究领域发挥了重要作用,其在海底矿产资源勘探、海洋工程地质勘察等方面展现了巨大应用价值。针对传统超长柱状沉积物取样系统在作业过程中存在的盲目采样、安全隐患大、甲板作业空间受限等问题,自主研制了一套适用于深海的超长可控可视沉积物柱状取样系统,该系统具有液压锤击、立式收放和实时监控功能,能获取连续、超长、具有精准姿态方位信息的柱状沉积物样品。现通过对独立排缆方式、取样管快速拆装、样品封堵、低扰动取样刀头等关键技术细节进行优化,解决了样品扰动大、取样率低的问题,提高了取样作业效率与样品质量,且降低了作业安全风险。2017—2021年,该取样系统搭载不同母船在南海1 700,1 725 和1 778 m水深分别获取了15.25、16.01和15.83 m的长柱状沉积物样品。该设备的成熟应用,可为我国深海探测研究提供技术支持。     

深水网箱投饵机设计与试验研究

根据网箱养殖的特点,结合网箱养殖的经验,设计了1种深水网箱投饵机,并进行了相应的试验,测定了不同情况下产生的真空度以及在冲饵管和吸饵管不同开度时的下料时间。此投饵机使用水力环流供饵、水力抽负吸饵、水动力投饵,充分利用了丰富的海水资源,用汽油机水泵作动力,利用管道将饵料抛向网箱,可向多个、距离不同的网箱供饵。作为1种新的投饵机具,可用于网箱养鱼和池塘养鱼的投饵。     

A Study on the Dynamic Analysis of A Tracked Vehicle for Ocean Mining on the Deep Seabed

1 .IntroductionOnthedeepseabed ,30 0 0～ 50 0 0mbelowthePacificOcean ,manganesenodulesaresolidifiedandspread ,andmanycountriesintheworldarestudyinghowtominethem .AccordingtoYamazakietal.( 1 998)andAmannetal.( 1 991 ) ,theenvironmentofthedeepseabedisdifferentfromthedrylandinmanyways .Inparticular,thesurfaceoftheseabedisverysoft.Inordertoensuretheperformanceofrunningofamanganesenodulemineronsuchasoftsurface ,thetrackedvehiclemaybeapplied .Ac cordingtoHongandChoi ( 2 0 0 1 ) ,astudyisbeingdone…     

深海腐蚀检测用水密电子舱设计

设计了一种可在300 m 水深条件下进行腐蚀电化学在线检测作业的水密电子舱, 它主要由耐压水密壳体以及集成在壳体外部的插接件式电极系统和多孔屏蔽罩组成。耐压壳体由圆柱形筒体和加强型平盖构成, 满足设计条件下的强度、密封、防腐要求。三电极系统采用水密接插件式设计, 安装在加强型平盖上; 电极系统与外部多孔罩组成开放屏蔽式电解池, 可在水下进行在线电化学测试。     

深海调查绞车牵引机构和储缆机构分离技术系统分析

简要介绍了深海调查绞车的技术发展状况,分析了牵引机构和储缆机构分离技术为基础的绞车的组成部分和其相应的功能,探讨了牵引卷筒、储缆卷筒和直角排缆器的液压传动系统和控制系统的基本工作原理,并对绞车储缆卷筒的自适应张力控制器做了简单的介绍。     

深海采矿立管在波流载荷下的弯矩响应分析

采矿立管是深海采矿系统的重要组成部分，立管的弯矩分析是确保立管正常使用的重要指标。立管所处海洋环境复杂，且立管底部的自由边界条件使得立管弯矩特性难以分析。本文基于波浪理论，使用Abaqus 有限元软件建立海洋采矿立管的模型，运用Abaqus中的AQUA海洋工程模块，考虑立管在轴向力、自重、浮力、波浪载荷、海流载荷及模拟海上平台水平和升沉运动共同作用下，对采矿立管进行弯矩分析，计算了提升泵不同安装位置、不同中继仓重量变化对弯矩的影响，结果表明：提升泵会增大安装位置的弯矩幅度，且安装在不同位置对立管弯矩会产生叠加影响；中继仓重量的增加提高了立管整体稳定性，但会使提升泵处弯矩波动产生向中部延伸的不利影响。     

深海多金属硫化物开采作业安全与环境影响分析及对策研究

随着各国对深海多金属硫化物勘探与开发的步伐逐渐加快,为确保并指导承包者在区域内开采多金属硫化物作业安全且符合保护环境规定,首先论述开采深海多金属硫化物的工艺技术,以此为基础结合加拿大鹦鹉螺和美国海王星矿业公司试采多金属硫化物案例,分析其作业过程所涉及的硫矿泄漏、结构失效、机械伤害、火灾爆炸等安全问题和破坏海底动植物群及其栖息地、排放采矿废水尾矿等环境影响,最后就作业安全与环境影响问题分别给出了针对性的对策与建议,可为工程实践提供参考。     

深海采矿循环式水力集矿系统设计与数值研究

为使深海采矿作业更为高效、环保,提出了一种用于深海采矿的循环式水力集矿系统设计方案。该系统主要由集矿头、矿-沙分离器、水-沙分离器、水泵以及连接各部件的管道组成。采用基于欧拉法的液固两相流计算模型对该系统的关键问题,即矿-沙分离器和水-沙分离器的泥沙颗粒流动进行数值研究。相间拖曳力采用Richardson-Zaki模型。液相与固相湍流分别采用标准k-ε模型和Tchen湍流响应模型。该模型经验证对于直径0.165 mm与0.27 mm细颗粒具有较高精度。利用该模型,以0.165 mm泥沙颗粒为例,得到了两种分离器的分离效果与入口流速之间的规律,分析了两者颗粒浓度分布与流场特征。结果表明,两种分离器的性能均与入口流速有关,在选取适当入口条件时均可取得良好效果。     

深海取样绞车储缆卷筒电-液速度控制系统分析

介绍了深海取样绞车储缆卷筒控制系统的工作原理,分析了钢缆在储缆卷筒上横向排缆过程中,储缆卷筒电一液控制系统各环节的电气和液压特性,建立了传递函数组成的数学模型,并分析了此数学模型的频率特性.     

深海视频采集系统保护窗口的设计和优化

保护窗口是深海视频采集系统的关键组件。为提高深海视频采集系统的整体性能,保障深海资源的勘探和开发利用,文章通过力学分析、理论对比和打压试验等过程,对保护窗口进行设计和优化。研究结果表明:球扇形窗口更适合全海深均匀高压环境;与主流窗口材料蓝宝石相比,我国自主研制的YAG透明陶瓷在性能和成本上具有优势;以第四强度理论作为充分准则进行设计,以第一和第二强度理论作为必要条件进行校验,结合有限元力学分析结果,外径为96mm的半球形保护窗口的最优内径为76mm;对采用该内径尺寸透明陶瓷保护窗口的深海视频采集系统进行全海深压强水下打压试验,有力证实相关理论和设计思想的合理性和可靠性。     

南海深海氮循环微生物的原位培养与多样性分析

借助自主研发的深海水体原位定植培养系统,在南海3 300 m的深海水体中进行了氮循环微生物的原位培养.通过向富集仓中投加缓释肥(铵盐、硝酸盐和尿素)进行了为期17个月的原位富集.结合高通量测序技术和分离培养的方法,对深海原位富集物及实验室二次富集物进行了微生物多样性分析. 16S rRNA基因高通量测序结果表明,在南海原位富集样品中,细菌以变形菌门丰度最高,富集仓内脱脂棉附着介质和仓内水样中的最优势属分别为希瓦氏菌属(Shewanella)和科韦尔氏菌属(Colwellia);古菌以奇古菌门为主,其中氨氧化古菌(AOA)所占比例很高.通过平板培养分离到17株细菌,主要包括盐单胞菌属(Halomonas)、海杆菌属(Marinobacter)和亚硫酸盐杆菌属(Sulfitobacter)等.通过不同起始氮源(氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐)和培养温度(28℃和10℃),对原位富集样品进行实验室二次富集,获得了5个富集菌群.分析发现,它们均具有较好的脱氮效果,可以产生N_2O或N_2;这些菌群均以盐单胞菌属占绝对优势,其次为海源菌属(Idiomarina)或海杆菌属,其中盐单胞菌和海源菌成功获得分离.单菌功能验证表明,分离获得的盐单胞菌具有好氧反硝化能力,其在原位环境下反硝化活性尚有待确认.     

南海深海氮循环微生物的原位培养与多样性分析

目的：探讨中焦宣痹汤对痛风性关节炎患者血清及关节滑膜液炎性因子水平的影响。方法：将90例痛风性关节炎患者随机分为2组,每组各45例。对照组采用依托考昔片治疗,治疗组在对照组治疗基础上加中焦宣痹汤治疗。对比2组综合疗效及血清、关节滑膜液炎性因子水平。结果：总有效率治疗组为95.56%,对照组为60.00%,组间比较,差异有统计学意义（P<0.05）;2组血清及关节组织滑膜液中各项炎性因子水平治疗前后组内比较及治疗后组间比较,差异均有统计学意义（P<0.05）。结论：中焦宣痹汤治疗痛风性关节炎可有效改善患者临床症状,降低血清及关节滑膜液炎性因子水平。     

我国海浪理论及预报研究的回顾与展望

作者从海浪谱、海浪统计分布、海浪预报方法及动力机制、破碎波和近岸的海浪 5个方面回顾与总结了我国在海浪理论及预报研究方面所取得的成果 ,最后对我国在新世纪的海浪研究做一展望。     

System Analysis of Disaster Prevention Design Criteria for Coastal and Estuarine Cities

—In China,estuarine and coastal cities are mostly regional economic development centers.Thedisasters by combined effect of upper reach flood,storm surge and typhoon waves are primary obstaclesto the economic development of such cities.Thus the risk analysis and system analysis of flood-stormsurge-wave disaster,economic loss and flood-storm surge control measures play a very important role inthe sustainable development of coastal cities.There are three types of coastal cities for consideration.Thefirst type of city is like Tianjin.The most significant damage is from the upper reach flood.The effect ofstorm surge is negligible,because in the estuary of the Haihe River,tidal locks are built.The Grey MarkovModel(GMM)is used to forecast the flood peak level.GMM combines the Grey system and the Markovtheory into a high-precision model.The predicted flood peak levels are close to the measured data.A syn-thetic model is established for economic assessment,risk analysis and flood-control benefit estimation.Asa n     

深海平台系缆形状和张力分析

考虑海底地形的变化、系缆的拉伸形变及海流力等因素,研究了深海平台系缆形状和张力分析方法采用集中质量法,得到系缆方程组,采用牛顿法求解该非线性系缆方程组,建立系缆形状和张力的计算方法。计算了平坦海底和海底地形凹凸变化时水深1 018 m情况下的系缆形状、系泊张力和浮体平衡位置。计算结果表明,海底地形对于深海系泊系统张力影响较大,而计算系缆形状和张力、系泊浮体的运动时,需要考虑海底地形的影响。     

我国海域天然气水合物资源的地理信息系统建设方法与实践

目前对我国海域矿产资源所建立的地理信息系统主要以石油及天然气资源为研究对象。天然气水合物是一种全新的能源,与石油及天然气资源相比,无论是其在地下的赋存状况、成藏特征及其主要控制因素,还是储集空间的物化性质、资源富集的区域位置及深度、勘探开发方式等都有着显著差异,其数据库结构、相应数据项及数据格式与油气数据库不同,许多数据项尚缺乏统一的标准,其标准化工作尚需进一步探讨。以我国天然气水合物资源调查及评价有关数据为研究对象,对其数据项的标准化及天然气水合物资源地理信息系统的建设方法进行探讨,为国家将来制定相应的标准提供有用信息。     

浅海沉积声学原位探测系统研制及深海功能拓展

海底沉积物的声速和声衰减系数等声学特性参数是影响水下声场空间结构、水声通讯、水声设备使用性能、海底目标探测的重要因素。介绍了最新研制的浅海海底沉积声学原位测量系统的工作原理、结构组成和性能特点,并对系统在黄海和南海海底沉积物声学特性调查中的应用情况进行了总结。最后,对系统在满足深海应用方面的功能拓展进行了讨论和展望。     

海道测量长期平均海面传递的异步效应计算与分析

利用异步效应的数学表达式,分析了异步效应与长期平均海面传递误差的关系.利用中国海区典型验潮站实测数据进行了异步效应及长期平均海面传递的数值计算,证实异步效应是影响长期平均海面传递精度的主要因素.