6 000米AUV深海试验研究

简要介绍6000米AUV的总体结构和主要功能,重点研究AUV深海试验中的无动力下潜试验和载体浮力测量试验,提出三种深海浮力测量方法。根据试验数据,通过调整载体配重,在控制特性不变的情况下,使AUV在水下航行达到能量最优。此方法是一种理论和工程实际相结合的方法,对于其它类型深水AUV试验具有指导意义。     

深海大型资料浮标的设计与试验研究

本文在全面分析已有资料的基础上，提出深海大型资料浮标锚碇系统的形式选择、系统布置和各部件设计方法。考虑了锚系防鲨咬的问题；分析了系统受力情况，建立了系统受力分析的数学模型，编制系统静力计算程序。     

深海技术与可持续发展

文章在分析国际深海资源发展趋势的基础上,综述了近年来国内外在深海技术方面的研究发展现状;进一步阐述了发展深海技术、开发深海资源对于可持续发展战略的重要意义;最后对我国深海技术的发展提出了几点建议。     

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。     

深海技术与可持续发展

文章在分析国际深海资源发展趋势的基础上,综述了近年来国内外在深海技术方面的研究发展现状;进一步阐述了发展深海技术、开发深海资源对于可持续发展战略的重要意义;最后对我国深海技术的发展提出了几点建议。     

深海资料浮标体及系泊系统的阻力试验研究

本文结合国家“七五”重点科技攻关项目“深海资料浮标”研制而进行浮标体和系泊系统的各种阻力试验研究，试验成果已直接应用于深海资料浮标系泊系统设计。实践表明本文介绍的各种阻力试验结果是可靠的。     

世界深海技术的发展

从20世纪60年代至今,发达国家率先向深海大洋进军。深海探测技术发展迅速。调查船、钻探船(平台)、各类探测仪器、装备,无人/载人/遥控深潜器、水下机器人、取样设备、海底监测网等相继问世,探测广度和深度不断刷新。在深海极端环境、地震机理、深海生物和矿产资源,以及海底深部物质与结构等领域取得一系列重大进展和新发现。综述了美国、日本、巴西、俄罗斯、欧洲各国、韩国和中国在深海技术领域研发的主要成果。     

深海观测平台技术

介绍了深海观测平台的重要性,以及国内外在此项技术上的发展现状,并提出了一套深海观测平台技术的设计构想以及对于未来发展方向的建议和展望。     

“海龙Ⅲ”号ROV系统深海试验与应用研究

深海水下机器人主要用于深远海地质、矿物资源和生物调查研究,以及海洋石油工程服务等水下综合作业,能够实现深海近底高精度、长时间的定点取样作业及其他精细化调查。结合国内外深海ROV装备和技术发展现状,以新研发的6 000 m级"海龙Ⅲ"号ROV搭载"大洋一号"船执行的2018年南海综合海试和48航次为例,从深海试验流程和方法、浅水区功能测试、深水区功能测试、深海观测及取样功能测试等方面,详细阐述了ROV海上试验和应用作业过程,对作业水深、功率配置、水下运动能力、搭载能力等关键性能指标进行了试验验证。海上功能测试和试验性应用结果表明,"海龙Ⅲ"ROV各项性能指标满足设计要求,验证了系统在不同深度、不同地形条件下的观测取样作业能力,创新了深水ROV作业方法手段,分析得出此类装备目前在国内发展存在的不足之处,并结合实际应用提出后期改进计划,以期为深海ROV的海试应用提供技术参考。     

“海龙III”号ROV系统深海试验与应用研究

深海水下机器人主要用于深远海地质、矿物资源和生物调查研究,以及海洋石油工程服务等水下综合作业,能够实现深海近底高精度、长时间的定点取样作业及其他精细化调查。本文结合国内外深海ROV装备和技术发展现状,以新研发的6000米级“海龙III”号ROV搭载“大洋一号”船执行的2018年南海综合海试和48航次为例,从深海试验流程和方法、浅水区功能测试、深水区功能测试、深海观测及取样功能测试等方面,详细阐述了ROV海上试验和应用作业过程,对作业水深、功率配置、水下运动能力、搭载能力等关键性能指标进行了试验验证。经过海上功能测试和试验性应用结果表明,“海龙III”ROV各项性能指标满足设计要求,验证了系统在不同深度、不同地形条件下的观测取样作业能力,创新了深水ROV作业方法手段,分析得出此类装备目前在国内发展存在的不足之处,并结合实际应用提出后期改进计划,以期为深海ROV的海试应用提供技术参考。     

海泥中硫酸盐还原菌数量变化对主要腐蚀环境因子的影响

海泥中硫酸盐还原菌(SulfateReducingBacteria,SRB)数量的变化会对其主要腐蚀环境因子产生影响。实验室条件下,在灭菌青岛海泥中加SRB菌种得到含SRB的海泥。在SRB的一个生长周期内,测量了由SRB数量变化引起的硫电位、银电位、pH值、氧化还原电位及电导率等主要腐蚀环境因子的变化,并找出了该变化的规律,探讨了通过腐蚀环境因子的变化测量SRB数量的可能性。     

Deep sea navigation techniques

Accurate navigation forms an essential part of all research at sea and the deep ocean imposes it's own unique problems. This chapter discusses several of the techniques in current use on the research vessels of the Natural Environment Research Council (NERC), concentrating on those systems which provide global navigation facilities, as opposed to the more localised, coastal aids. Whilst most of the systems rely on surface propagation of radio waves, the use of acoustics and sea-bed mapping instruments constitute accurate alternatives for some sub-sea applications.     

等效水深截断的深海平台混合模型试验方法研究

以工作水深为320 m的转塔式FPSO为例,研究了等效水深截断的混合模型试验方法。选择截断水深为160 m,先后进行了截断水深系统和全水深系统模型试验,并进行了相应截断水深试验的数值重构和全水深系统的数值计算。结果证明混合模型试验技术是切实可行的,可用于深海平台的模型试验。     

深海极端环境深部生物圈微生物学研究综述

20世纪下半叶是人类进行自然探索最为活跃的一段时期。新发现、新技术和新概念层出不穷，大大拓展了人们对宇宙和生命的视野和认识。在海洋学领域，深海热液喷口化能自养(chemolithoautotrophy)系统的发现大大激发了人们对洋底生物多样性及生命形式、过程、起源和进化的兴趣和热情(Baross et al.，1985)。最近30年相继开展的国际深海钻探计划(deep sea drilling project，DSDP)和大洋钻探计划(ocean drilling program，ODP)为我们揭示了一个以前未曾想象到的埋藏在海底沉积物和上部洋壳中的海底深部生物圈(subseafloor deep biosphere)微生物世界。近期研究表明， 深海热液系统中的嗜热和极端嗜热古菌据推测就来源于海底深部生物圈(Delaney et al.，1998;Summit et al.，2001)，由此推断，生命的真正起源就发生在地球深部生物圈内。巨大的深度和广度，使得海底深部生物圈容纳了大量的微生物生物量和新颖独特的代谢潜力(Whitman et al.，1998)。由于洋壳板块运动而产生的海底地质构造和过程的异质性、洋壳地球化学过程的复杂性，以及在漫长地质年代中的气候变迁和海洋真光层颗粒物沉降输出的历史和地理差异性，埋藏在海底沉积物和上部洋壳中的生命赖以维持和繁衍的能量供给形式具有高度的多样性， 海底深部生物圈蕴育着丰富多样的代谢形式和新颖的生理生化机制(IPSC，2001)。海洋深部生物圈内的古菌群落将作为特定地质微生物标志(geomicrobiological signature)，用来指示过去和现代海洋的地球化学变化和地质环境变迁(inagaki et al.，2001)。海洋微生物生态学研究在最近的20年中取得了一些重要进展，与全球海洋地质历史、地质事件、地质过程和地质作用相关的深海微生物生态学研究，已发展成为一门具有独特魅力的新兴学科，即海洋“地质微生物学”(geomicrobiology)。在46亿年的地球历史中，地圈和生物圈的协同进化过程主要是在微生物的作用下完成的，微生物在海洋沉积物和洋壳中的生物地球化学作用，既是微生物的生态学，又是沉积地质过程和洋壳蚀变的动力学，许多原来以为“无机” 的地质过程，其实都是生命活动的结果(汪品先，2003)。在过去的10年中，分子、遗传、生化和基因组学等现代生物技术被引入地质微生物学的研究中，不但揭示了许多地质环境的微生物多样性，而且阐明了微生物在生物地球化学过程中所发挥的独特作用及环境和生态功能(Newman et al.，2002)。海洋深部生物圈微生物的研究已成为新世纪海洋领域中地学和生物学交叉互补、综合研究前沿的一个新热点和生长点，被列入刚刚启动的国际综合大洋钻探计划(Integrated Ocean Drilling Program，IODP)研究项目的首选(IPSC，2001；中国大洋钻探学术委员会，2003)。尽管这一领域的研究才刚刚起步，却已显示了旺盛的生命力和发展应用前景。     

烟台海域海岛自动站大风对比试验

烟台北部面临黄、渤海,海岛自动站分布众多.我们发现,在同一大风过程中,各海岛自动站的风速、风向因为海拔高度、周围地形影响、下垫面摩擦的不同造成明显差异.本文主要以长岛作为渤海海峡大风的代表站,以崆峒岛和芝罘岛作为烟台北部沿海海域大风的代表站,利用便携自动站的观测数据近似代表海面大风的实况,与代表站进行大风的对比试验,对比试验的数据均采用指数廓线公式订正到海面10m高度.分析了三个海岛自动站的不同风向下的海面大风的实际代表性,并给出不同风向下的大风订正值.     

碟形网箱水动力特性的研究

根据物模实验得到碟形网箱在不同海况条件下的受力并给出了其估算方法和公式及其相关系数的取值,同时总结了碟形网箱的运动特性。     

深水管道S型铺设监测研究

目前,深水管道S型铺设取得了优异的铺设成果,逐渐成为深水海底管道铺设的重要方法,但其铺设环境复杂,上弯段管道与托管架动态接触,现有分析手段无法有效模拟。同时,S型铺设关键设备的设计技术还不成熟,没有相应的设计规范。首先对深水管道S型铺设开展监测研究,提出了深水管道S型铺监测方案,最后利用实验室模型实验验证了该方案的可行性,可以为深水S型铺设关键设备的设计提供必要的设计数据。     

深海采矿系统长距离垂直输运管道力学性能研究

深海采矿系统中的长距离垂直输运管道在工作中具有复杂的流固耦合力学特性,在生产作业中其结构安全性和可靠性面临严峻考验。建立深海采矿系统从海底到水面的完整模型,采用集中质量法对于其中的长距离垂直输运管道的环境载荷进行了研究,并将计算结果与模型试验测量值进行对比验证,重点分析管道顶部轴向张力和剪力的大小关系以及变化规律。分析结果表明:在深海采矿系统的长距离垂直输运管道中,轴向张力在结构载荷占主要成分,由波浪引起的结构轴向张力增加会达到管体自重的38%～48%。因此,选择合适的作业工况对降低结构载荷,加强结构安全性能有很大帮助。     

Application of deep learning technique to the sea surface height prediction in the South China Sea

A deep-learning-based method, called ConvLSTMP3, is developed to predict the sea surface heights(SSHs).ConvLSTMP3 is data-driven by treating the SSH prediction problem as the one of extracting the spatial-temporal features of SSHs, in which the spatial features are "learned" by convolutional operations while the temporal features are tracked by long short term memory(LSTM). Trained by a reanalysis dataset of the South China Sea(SCS), ConvLSTMP3 is applied to the SSH prediction in a region of the SCS east off Vietnam coast featured with eddied and offshore currents in summer. Experimental results show that ConvLSTMP3 achieves a good prediction skill with a mean RMSE of 0.057 m and accuracy of 93.4% averaged over a 15-d prediction period. In particular,ConvLSTMP3 shows a better performance in predicting the temporal evolution of mesoscale eddies in the region than a full-dynamics ocean model. Given the much less computation in the prediction required by ConvLSTMP3,our study suggests that the deep learning technique is very useful and effective in the SSH prediction, and could be an alternative way in the operational prediction for ocean environments in the future.     

Fundamental analysis of deep sea mooring line in static equilibrium

The integrated equations of deep sea mooring lines in static equilibrium under consideration of gravity force and line elongation are obtained. The most useful forms of the equations for designing deep sea mooring system are those in which horizontal displacement and horizontal and vertical components of tension are obtained as functions of line length, water depth, critical tension and unit weight of line.When the dynamic simulation of a buoy system is carried out, line tensions acting on the buoy should be represented as a linear function of displacement. Therefore the linearisation method is introduced by use of linearisation coefficient matrix. Translation formulae for the matrix from two to three dimensions is also presented.The influence of line elongation on the horizontal component of tension in a taut mooring condition is important, therefore the elongation of stretched deep sea mooring line must be considered carefully. Also, the scaling law under consideration of line elongation in static equilibrium, which is necessary in estimation from a small sized experiment, is discussed.