直流无刷电机驱动的水下电缆绞车系统

水下电缆绞车多采用液压驱动,但液压驱动存在无效动力转换,能源使用率不高,因此直流无刷电机驱动的水下电缆绞车具有实际意义。采用直流无刷电机驱动,不仅提高了水下电缆绞车系统的能源利用率,而且改善了系统的调速性能。与直流有刷电机相比,直流无刷电机可实现充油均压密封,更有利于在水下工作。介绍了直流无刷电机驱动水下电缆绞车的组成、功能及工作原理,针对研制的专用水下直流无刷电机,重点论述了其充油密封原理和工艺,并设计了一种全新的低成本高性能驱动控制电路。该水下电缆绞车系统已初步调试完毕,试验表明各项性能良好,即将投入实际应用。它具有结构简单,工作可靠,成本低的优点,因此在实际工程应用中具有推广意义。     

磁性联轴节在水下推进电机上的应用

为解决水下推进电机的出轴密封问题，本文介绍了磁性联轴节的基本原理，结构型式和计算方法，并对其优缺点进行了分析。     

用于近海海洋环境检测的轻型机器人

介绍一种新研制的用于近海海洋环境检测的轻型机器人,该机器人由智能检测控制台、水下检测器和控制电缆三部分构成;水下检测器由6个独立密封舱室和尾翼组成,具有一个主推进器和两个侧向推进器。特点是采用了潜艇式ROV结构,大幅降低了成本,适度增大了负载,可以满足一般工程检测的需要。通过在控制台上发出指令,可控制ROV完成前进、后退,上浮、下沉、左右转弯等动作;可以实现一定流速下的动力悬停,可以使ROV保持一定的倾角,以配合实现检测作业。该水下机器人可以检测腐蚀电位、温度、深度等最多16个参数,设计深度为40m。     

圆筒水下爆炸冲击响应

旨在研究声固耦合法模拟水下爆炸对圆筒的冲击,运用大型有限元软件 ABAQUS 声固耦合算法分别对密封圆筒与透水圆筒水下爆炸模型进行计算分析,并与理论公式结果进行对比分析。结果表明：利用 ABAQUS 声固耦合算法可以比较准确地模拟圆筒水下爆炸分析,能够满足工程要求;另外,在相同的水下爆炸作用下,透水圆筒比密封圆筒具有更好的抗爆炸和抗冲击性能。     

反走私水下取证系统

介绍了如何根据近年来海上走私的新特点，利用成熟的声纳探测和水下机器人技术，进行反走私水下取证系统设计的设计思想和技术方案，并对系统的组成、性能及工作原理和使用方法进行了阐述。     

深海水下采油树结构及强度计算

针对不同水深、油气温度等操作条件对水下采油树结构的影响,采用ABAQUS软件对深水水下采油树在正常生产工况下的整体结构强度进行计算,总结出不同水深以及不同油气温度对水下采油树结构强度影响的规律.计算结果表明:在高油气温度、深水条件下,采油树的综合应力受其水下导向基座及H4连接器等固定边界的影响很大.凶此,在设计水下采油树时需特别考虑水下导向基座及H4连接器等的设计,尽量减小固定边界的边界效应对采油树的影响范围,避免这些边界效应与采油树所受外力产生的应力叠加.同时,为减小热应力值,应注意采油树的保温设计.     

水下储油保温监控系统研究

为了实现水下高效安全储油,对油水置换式水下储油及其监控技术进行了深入地研究,提出了油水隔离柔性储油方法.运用现场总线技术研制了水下储油保温监控系统.该系统采用基于神经网络的软测量方法实现隔离保温腔内高凝原油温度监测;运用热线测试技术实现保温性能在线监测;基于泛布尔代数的模糊逻辑控制方法进行原油保温加热控制.     

SD便携式水下电视的研制

本文介绍由交通部海洋水下工程科学研究院自行设计制造的SD便携式水下电视的总体性能、结构设计与计算、电控系统、照明及观测系统的参数和说明。该系统经多次工程应用,证明其结构合理、性能稳定、操作方便,是目前国内一种新型价廉的水下电视检测设备.     

水下采油树设计影响参数分析

通过分析不同类型水下采油树的特点及其优缺点,提出水下采油树设计时所需的主要参数。采油树的类型应根据不同的油田开发模式进行选择,在此基础上再制定水下采油树的整体设计方案。综合考虑水深、油藏的特性、井口装置的型式和采油作业的方式等方面的因素,在保证水下采油树强度、稳定性的条件下,进行具体的结构设计、流动保障设计、热绝缘设计、防腐设计和密封设计。同时,为确保水下采油树的安全性和可靠性,需要特别考虑水下采油树的材料问题,并进行可靠性分析和风险分析。     

水下滑翔器整体外形设计及水动力性能分析

对水下滑翔器的整体外形设计与水动力性能进行研究。在Slocum等几种典型水下滑翔器样机的基础上,对滑翔器的主体和附体进行一体化设计,得到阻力最小的新型水下滑翔器构型设计。利用CFD方法对水下滑翔器进行模拟仿真,通过分析对比五种主体构型,得到了比较合理的主体线型,然后用正交设计方法和曲线拟合法对附体进行了优选工作,最后得到了性能更优的整体载体外形。模拟仿真实验表明,滑翔器在8°左右攻角航行时,具有最大的升阻比;和Slocum等经典样机相比,新的载体具有更好的水动力性能。通过上述研究工作,也可以缩短水下滑翔器研制周期,降低设计成本,并为水下滑翔器的更优设计提供了有力的技术指导和参考。     

张力腿平台水下丛式井口圆形布局方法研究

张力腿平台(TLP)水下丛式井口布局设计关系到立管服役期间的安全性,是含有丛式井口平台设计过程中考虑的主要因素。根据TLP立管安装、钻井以及防碰等要求,考虑尾流效应对丛式立管的影响,研究水下丛式井口布局设计准则,对丛式井口—立管系统进行碰撞分析以确定水下井口间距阈值,提出水下丛式井口圆形布局方法和相应的布局设计流程。通过算例对计算方法进行了具体运用。研究表明:与目前采用的"等边三角形网格"方法相比,水下丛式井口圆形布局方法可允许水下整体基盘安装位置误差达到水下井口间距阈值的20%,立管的最大倾角可达到0.5°,安装作业窗口增加1倍以上。本方法对水下整体基盘安装位置误差的容错能力强,能有效扩大丛式立管钻井和安装作业窗口,提高丛式立管作业安全性,研究结果可为TLP丛式井口的设计提供参考。     

Numerical evaluation of a subsea equipment installation method designed to avoid resonant responses

Several methods have been employed to install the different types of subsea equipment that are required for offshore oil and gas production systems. More recently, the increasing development of oil fields at remote, ultra-deepwater scenarios has been requiring heavier and more complex subsea equipment. In such scenarios the usual installation methods have been facing increasing challenges, including resonance effects associated to the dynamic behavior of the cable-equipment system. In this context, after presenting a review of the state-of-the-art of installation methods for subsea equipment, this work presents a methodology for the design and evaluation of an installation method based on the combination of steel wire and polyester ropes. The goal is to obtain a feasible and safe installation method that can avoid resonance effects along all phases of the lowering procedure, without the need of specialized devices such as heave compensators, and using only simpler installation vessels such as standard tugboats instead of more expensive and specialized vessels (such as drilling rigs). The method is evaluated by numerical simulations for case studies considering representative metocean data for Brazilian ultra-deepwater scenarios, following a methodology that considers the random characteristic of actual sea states by employing an irregular spectral representation. The results indicate that the method may indeed be feasible for the deepwater installation of heavier equipment, potentially being more cost-effective especially for remote locations where other more complex methods might become inefficient.     

Geometrical aspects of a sonar-based navigation system for underwater vehicles

A novel self-contained navigation system has been devised for underwater vehicles operating in and around offshore installations. This system matches data from a sector-scanning sonar device to a computer model of the installation. The paper begins by highlighting the existing approaches to subsea navigation before outlining the main features of the proposed system. It then concentrates on a key component of this system which is a method for calculating the position and heading of an underwater vehicle navigating in the vincinity of tubular steel structures. An iterative solution method is presented which incorporates six degree of freedom vehicle motions and this is verified in a series of laboratory experiments with various arrangements of structural members and using a commercial sonar device. The key features, applications and performance of this method are discussed. The main conclusion is that the proposed method for calculating the position and heading of an underwater vehicle contributes towards achieving an accurate and reliable subsea navigation capability.     

ROV动力定位系统控制时序与逻辑设计

对ROV动力定位系统（DP）的控制时序和事件触发逻辑进行了分析和设计。解决了包含有核心控制策略算法的动力定位系统与ROV自身水下计算机（下位机）之间的控制时序的匹配问题以及事件触发逻辑关系的相互响应问题;此外,采用线程同步和时钟校验的方法以确保动力定位系统对通讯数据包的实时跟踪处理。从试验情况来看,本文提出的设计完全满足实际工程作业的要求。     

基于监测数据的深水水下井口循环弯矩计算方法

水下井口的疲劳完整性是海洋油气田长期安全开采的前提。工业界往往采用贴应变片直接测量水下井口应变来计算弯矩和疲劳损伤,但水下井口应变片粘贴困难且不能长时间连续工作。采用对水下井口监测方法,基于隔水管—防喷器组—水下井口的运动和力学特性,考虑防喷器组惯性力矩建立系统耦合动力学方程,最终形成基于监测数据的水下井口循环弯矩计算方法。以南海某深水水下井口为例,建立隔水管—防喷器组—水下井口系统有限元模型并进行动态分析,提取隔水管底部张力、转角、防喷器组加速度及转角等参数,代入所建立的系统耦合动力学模型,得到水下井口弯矩与有限元计算结果吻合良好。研究表明只需通过在线监测获得所需的输入数据,无需监测水下井口应变即可获取水下井口循环弯矩。建立的系统耦合动力学模型可为水下井口疲劳完整性评估提供理论依据。     

一种基于平稳小波变换的海底管线边缘检测方法

海底影像存在着对比度低、噪声污染严重、图像质量差等问题,采用传统算子的海底管线边缘图像中含有大量的无用和断裂边缘信息。文中将多尺度边缘检测和匹配跟踪相结合,提出利用平稳小波变换的海底管线边缘检测方法;在提取边缘的同时利用匹配跟踪手段对噪声干扰进行抑制,提高图像目标边缘检测质量。通过对海底管线和测试图像边缘检测实验表明,文中所提出的方法在抑制图像噪声的干扰、提高水下目标边缘完整性方面明显优于传统的边缘提取算子,证明该算法的有效性。     

海底隧道防排水技术浅析——以厦门翔安海底隧道为例

由于海底隧道的特殊性,其防排水技术与一般陆地隧道有着显著区别,本文介绍了厦门翔安海底隧道的防排水方案设计情况,对方案实施效果进行了评估．得出了海底隧道防排水应结合围岩与支护的自防水功能采取以堵为主的原则,并针对海底隧道防排水方案实施中的问题,提出了对初期支护背后注浆是重点,改进注浆材料等建议．从而论述了防排水技术是海底隧道工程建设的核心问题．     

锁块式水下采油树井口连接器性能分析

水下采油树井口连接器是连接采油树和井口的关键设备,对深海水下勘探开发及采油树的安装连接具有不可或缺的重要意义。以一种锁块式水下连接器为例,介绍其结构组成和工作原理,通过有限元建立连接器的三维模型,分析连接器在下放安装工况、连接锁紧工况、正常生产工况和钻完井工况下的连接性能,得出井口与采油树本体接触面作用力、VX钢圈接触应力和锁块受力情况随外部载荷的相互关系。结果表明,VX钢圈在整个过程中都能够保持良好密封,井口与采油树本体接触面未发生分离,弯矩对连接器连接性能影响很大,在额定弯矩作用时连接器部分锁块已发生弹塑性失效。     

海底AUV关键技术综述

海底海洋的观测探测,亟需大范围、长时间的观测平台。海底AUV有三大要点：适应海底机动性的结构、适应海底复杂环境的机敏运动性能、适应海底的水声通信定位技术。本文分析了海底AUV的发展与演变历程,凝练出海底AUV的关键技术难题,并相应地给出海底AUV水动力外形优化技术、海底AUV机敏运动控制技术、海底水声通信与定位导航技术、海底接驳与充电技术的解决思路。最后以碟形结构的水下直升机为例,给出了海底AUV的实践探索一例。本文将为海底AUV及其观测探测技术的发展提供指导意义。