全海深ARV动力学建模及简化研究

以全海深自主遥控水下机器人(AutonomousRemotely-operated Vehicle, ARV)为研究对象,针对全海深ARV的稳定航行和作业控制需求,借助潜艇标准运动方程建立直航动力学模型,还提出使用多元函数泰勒展开的方法建立独立的垂直运动动力学模型。其次,以节约计算机资源为目的,采用拟合优度分析、显著性检验和全局敏感性分析的方法剔除动力学模型中不重要的水动力系数项,得到简化的动力学模型。将初始和简化动力学方程的拟合结果与计算流体力学仿真(Computational Fluid Dynamics, CFD)计算结果进行对比分析,对比结果表明,全海深ARV直航和垂直运动动力学模型和简化动力学模型均是可靠的。     

深海ARV在海洋资源调查中的应用及展望

深海自主/遥控式水下机器人（ARV）作为新兴的复合型水下机器人,融合了自主式水下机器人的灵活性和遥控式水下机器人的人机交互性等优势,开启了自主与遥控混合作业的新模式。深海ARV可切换为AUV自主航行模式,独立采集周边区域近海底地形地貌、地质结构以及环境参数等数据,也能下潜至目标区域后切换为ROV遥控模式进行局部观察和采样操作,其探测作业一体化技术代表了具备复杂使命执行力的第三代深海水下机器人的发展方向。通过分析国内外深海混合型水下机器人的发展现状,结合ARV在中国深海矿产资源调查中的主要应用案例和取得的成果,以6000米级 “问海一号”ARV系统的研发为例,给出其关键技术集成以及面对的技术挑战,并对未来深海ARV的应用场景、功能集成和发展方向提出了一些设想和建议。     

新型深海系泊系统及数值分析技术

随着海洋油气资源开发逐渐向深海转移,传统的悬链式系泊系统在技术和经济上遇到难以逾越的障碍。作为一种新型的适用于深水和超深水环境的系泊系统,绷紧索系泊系统面临广阔的应用前景。文章对这种新型系泊系统的发展情况进行了介绍,基于有限元数值分析技术,对系泊系统的两个关键特性,即系缆的绷紧-松弛特性以及纤维系缆的动刚度特性进行了分析和处理,通过算例考察了深海平台运动引起的系缆力响应。     

EM120型多波束测深系统及在深海测量中的应用

与传统的单波束回声测深仪相比,多波束测深系统具有水深全覆盖无遗漏扫测,测量范围大、速度快,测深精度和分辨率高,记录数字化和实时自动绘图等优点。介绍了EM120型多波束测深系统深水系统的技术性能,分析了EM120在中沙深海区的测量试验情况及在深海区水深测量中的应用价值,提出了存在问题及其对策。     

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，其试验成果已直接应用于深海资料浮标的系泊系统设计。实践表明，本文中各种阻力试验数据的应用是可靠的。     

全水深多波束测深系统Seabeam3012在西太平洋马里亚纳海山区地形测量中的应用

中国科学院海洋研究所在开展西太平洋马里亚纳海山区多学科综合科学考察的过程中,利用"科学"轮船载的全水深多波束测深系统Seabeam3012对多个海山进行了地形测量工作。针对作业过程中遇到的恶劣海况导致采集数据质量差、多波束系统易检测错误海底信息、测线布设难度大等问题,提出了基于船体姿态对数据质量影响分析的多波束测线方向优化、基于地形变化并参考浅地层剖面资料的作业参数优化和基于实时采集情况的多波束采集测线布设优化等一系列措施,有效地提高了海山区多波束数据采集质量,并提高了作业效率。获得的高品质地形数据,为多学科协同研究奠定了基础,为ROV等设备的现场作业提供了安全保障。     

深渊生物资源取样装备技术体系研究

针对深渊生物资源研究的需求，自主研发了用于全海深深度的深渊沉积物、水体和宏生物的保压取样装置，深渊沉积物保压转移装置，深渊微生物原位过滤及保存装置和高压培养高压酶学测定装置。在深海模拟环境验证了取样装置在万米深度下的工作性能。相关装置在“探索一号”科考船的TS15、TS21-1和TS21-2大洋科考航次中，搭载“奋斗者”号载人潜器、“2号”深渊着陆器、“原位实验”号着陆器于西菲律宾盆区和马里亚纳海沟进行了海上试验，成功获取了万米深度沉积物、水体和宏生物保压样品以及微生物原位过滤滤膜；成功进行了沉积物保压样品的保压转移试验。初步形成了深渊海域生物资源取样的装备技术体系，为深渊海底生物和基因资源开发，深渊生命过程等科学研究提供技术手段。     

海洋仪器测试海区综合环境信息监测系统的研发

提出了一种基于海洋仪器测试海区所开发的环境信息监测系统设计方法,通过无线网络获取海区内台站、浮标等观测单元所采集的环境要素数据,实现数据的存储、查询和管理。长时间测试表明,该系统工作稳定,可为仪器设备的海上测试与评价提供基础实测数据。     

Research on truncation method of FPSO and offloading system in model test

The model test method of the FPSO and offloading system is investigated by using the development mode of “FPSO + CALM + TANKER” working in a 1700-m depth of offshore West Africa. An equivalent design based on static and dynamic similarity criteria for oil offloading line (OOL) is discussed, and a type of creative method for the equivalent design of OOL in a model test is proposed. Based on the static similarity criterion, the truncated design of the FPSO mooring system in water depth and horizontal directions is carried out. After that, a relevant static optimization is conducted. Meanwhile, to avoid interference between the FPSO mooring system and CALM mooring system, a horizontal equivalent design for the CALM mooring system is provided. On this basis, the model test scheme is conducted. Time domain coupled analyses for the whole system before and after truncation are later performed. After comparison, it is observed that the calculated results of the truncated system are basically consistent with those of the prototype system, and the design of the model test scheme is demonstrated to be robust and reliable.     

海底孔压对波浪响应试验研究及数值模拟

孔隙水压力在海底土尤其在砂性海床中扮演着一个非常重要的角色.波浪的周期性加载作用,在砂土及粉土中产生超静孔隙水压力,其幅值大小是海床发生液化破坏的控制因素.在海上工程的历次调查中发现孔压引起许多液化破坏现象,如粉土海床的塌陷、凹坑、坡度较大处的粉砂流及构筑物基础周围的过量冲刷造成石油管架下沉等等,因此研究海床中孔压对波浪的响应具有重要的理论意义和实践意义.     

卫星高度计资料在三维海温和盐度数值预报中的应用

随着卫星遥感观测技术的发展,越来越多的卫星观测资料被应用于数值模式的同化研究中.基于国家海洋环境预报中心西北太平洋三维湿盐流预报系统,利用法国CLS中心的沿轨高度计资料的海表面高度异常的融合数据,结合基于三维变分的OVALS(ocean variational analysis system)同化系统,在垂向将海面高度...     

国际全球海洋环流预报系统的现状与展望

回顾近年来国外主要海洋预报业务机构全球海洋环流预报技术的发展现状,特别是最近5～10 a来在全球海洋动力数值预报模式和多源资料同化技术方面的主要进展。结合未来相关学科发展的趋势,围绕观测体系建设、数据共享机制、大数据分析等新技术应用等方面提出国内相关研究工作的发展建议。     

大型模型试验水沙循环调制设备及控制系统

介绍了水沙循环调制设备及控制系统结构及原理,该系统可用于大型模型试验的流量测量与控制、含沙量测量与控制、水沙循环调制、水位测量与控制、水库水位测量报警和流速、水位、含沙量、泥沙颗粒级配等数据多点同步采集与处理,还设计安装了监测监控系统。全套系统已应用于多项国家重点科技攻关项目和省部级重点科技项目。     

福建海洋环境立体监测信息服务系统的设计与实施

海洋环境立体监测信息服务系统是海洋环境立体监测系统中最重要的子系统之一,其目的在于集成整合由海洋环境立体监测网络获取的海洋环境信息以及各种海洋专题应用信息系统,提供全方位、多层次的海洋信息服务.本文首先介绍了福建海洋环境立体监测信息服务系统的结构设计,然后讨论了系统的建设与实施,接着介绍了福建海洋环境立体监测信息服务系统提供的信息服务内容与功能,最后总结得出结论认为系统的建设为决策者整体把握福建海洋环境监测信息提供了一体化、便捷的手段.