海洋技術工程的案例
2017年度中國海洋工程科學技術獎頒獎大會舉行
11月4日，中國海洋工程咨詢協會在北京召開第三次會員代表大會暨2017年度海洋工程科學技術獎頒獎大會，47個項目獲頒2017年度海洋工程科學技術獎。
會議對47項2017年度海洋工程科學技術獎獲獎成果的單位和個人進行了頒獎，包括“海洋立管渦激振動實驗技術開發與應用”等2項海洋工程科學技術獎特等獎成果，“自主海洋動力環境衛星(HY-2A)地面數據處理關鍵技術及其應用”等12項一等獎成果，“拉格朗日格式強非線性無網格方法及其在海洋工程中的應用”等33項二等獎成果。
自然資源部黨組成員、國家海洋局局長王宏指出，當前海洋工作進入了新的歷史時期，面對新形勢新任務，要進一步樹立服務海洋強國建設和海洋經濟發展的大局意識，發揮平臺優勢和海洋工程科學技術獎導向作用，使科技創新成為海洋產業轉型升級的主要推動力。
會上發布的《2017年海洋工程年報》顯示，隨著中國經濟結構調整和產業升級，近海開發強度不斷降低，用海面積持續下降，用海節約集約水平進一步提升。全國新增海洋工程866項，同比減少22%，新增用海面積19420公頃，同比減少28.4%，單項工程平均用海面積同比減少8.2%。
2017年，全國重大海洋工程22項，投資估算總額為1257.76億元，主要集中在海上油氣開采工程。2017年，海洋工程技術自主創新取得重大進展，南海海域天然氣水化合物首次試采成功，世界最長最復雜跨海大橋——港珠澳大橋主體工程全線貫通，“深海勇士”號4500米載人潛水器完成研制并交付用戶，國產水下滑翔機下潛6329米刷新世界紀錄。
中國海洋工程咨詢協會會長周茂平說，海洋工程科學技術獎評選成績顯著，成為中國海洋工程領域重要的科技獎項，對推進海洋科技創新、加快科技人才培養起到了重要的推動作用。
展開 海洋技術 ▏海洋工程磁場探測傳感技術研究進展
海洋工程磁場探測傳感技術同時在軍事與民用領域都有廣泛且重要的應用，高質量的海洋工程磁場數據信息可為地震監測與研究、海洋礦產資源勘探、沉船打撈搜救、海洋油線管道調查、水下未爆目標探測、水下潛器自主導航等方面提供重要的基礎資料，海洋工程磁場探測傳感技術既在海底光纜/油氣管線鋪設維修、海底未爆目標探測、海上平臺選址、海洋環境監測等民用方面具有重要意義，也在探潛、艦艇消磁、導航與制導等軍用方面發揮著越來越重要的作用。
圖片來自網絡
本文研究海洋工程磁場探測傳感技術的發展現狀，從磁場探測方法與磁場傳感技術兩個方面入手進行研究，分析發展規律與現狀，提出未來的發展趨勢。
二、海洋工程磁場探測方法
海洋工程磁場探測有多種形式，其中，從探測方法角度來劃分，海洋工程磁場探測分為單磁力儀探測與多磁力儀探測，其中單磁力儀探測包括磁場總場探測和磁場矢量場探測，多磁力儀探測包括縱向磁場梯度探測、橫向磁場梯度探測、垂向磁場梯度探測、磁場傳感陣列探測等。
⒈磁場總場/矢量場探測
⑴磁場總場探測
海洋工程磁場總場探測是利用標量磁力儀探測海洋磁場總場強度，受磁力儀姿態影響較小，常用的標量磁力儀有光泵磁力儀、質子磁力儀和OVERHAUSER磁力儀等。
展開 海洋工程裝備產品與技術發展研究
海洋工程裝備產品與技術發展研究.pdf
海洋論壇▏海洋測繪前沿技術及應用研究
船舶、其他海上航行器等導航大多采用GNSS單點定位技術；中小比例尺水下地形測量的導航定位一般采用GNSS廣域差分或星際差分技術；高精度測量的定位則主要采用GNSS RTK、PPK、PPP定位技術。水下導航定位多采用水下聲學定位系統，如LBL和USBL，上述系統均應用交會定位方法，并且經常將其組合在一起使用。在具體作業時還經常組合使用聲學定位技術、慣性導航系統、航位推算系統等，這樣既可以保證水下導航定位精度，還能提高穩健性。近年來，為加強水下潛器導航的隱蔽性、長時性和連續性，經常會將慣導系統與海底地形、地貌等幾何場、重力、磁力等物理場相關導航技術進行選擇性匹配，實現合理組合、形成（無源）自主導航定位系統，服務于水下潛器導航。
⒊關于海洋遙感技術
海洋遙感技術主要包括以下幾個類別：利用各種衛星資源（包括國內和國外的），對海洋工作區進行全方位、立體的實時監測，以獲取波浪、溫度、海冰以及風力等海洋環境第一手數據，從而獲得長期、穩定、可靠海洋觀測資料的衛星遙感；依靠機載可見光照相機和攝像機、紅外線照相機、高光譜成像儀、雷達以及合成孔徑雷達等進行海岸帶地形測量，實施海岸線、植被、水色等監測的機載遙感測量技術；帶狀海底成像設備側掃聲吶系統、多波束成像技術、合成孔徑聲吶等聲吶遙感；還有清澈海水環境下所采用的光學近景攝影技術等。
⒋關于海洋工程測量
海洋工程測量是海洋工程建設中實際勘查、設計與預算、施工與檢查、建造與運行管理過程中所應用測量技術的總稱。由于其內容比較寬泛，所以幾乎涵蓋了海洋測繪的方方面面。隨著“走向深藍”的推進，海洋工程日漸增多，復雜程度也越來越高，海洋工程測繪技術不斷更新。
展開 
華南理工大學海洋工程材料團隊：流水不腐，戶樞不蠹—動態表面與海洋防污
海洋微生物、動植物在海洋設施表面的粘附、生長形成海洋生物污損，它給海洋工業和海洋工程裝備帶來嚴重影響。海洋防污是一個與能源、環境、國防等國家重大戰略需求相關的課題。由于海洋環境的復雜性和污損生物的多樣性，海洋生物污損的防治一直是一個國際性難題。
華南理工大學海洋工程材料團隊面向國家海洋經濟戰略需要，針對海洋工程裝備和船舶在海洋環境下的腐蝕和生物污損問題，長期從事海洋防護高分子材料的基礎及應用研究。最近，該團隊應Soft Matter期刊邀請在“2019 新興科學家專刊”撰寫綜述論文“Dynamic surface antifouling: mechanism and systems”，該論文以Back Cover形式被亮點報道(第一作者為謝慶宜博士，通訊作者為馬春風教授和張廣照教授)。該綜述系統總結了團隊過去十余年在海洋防污領域的工作，重點介紹了他們在國際上最早提出的“動態表面防污”理論 (Dynamic Surface Antifouling, DSA)，即不斷變化的表面可有效抑制污損生物的粘附。該策略與呂氏春秋中 “流水不腐 ,戶樞不蠹”有著相近的內涵。
圖1. 動態表面防污策略示意圖
該綜述還詳細介紹了團隊基于“動態表面防污”策略發展的系列生物降解高分子基防污材料，包括聚酯-聚氨酯、改性聚酯以及聚（酯-丙烯酸酯）等。該系列材料具有獨特的主鏈降解性，在海水中能形成不斷變化的動態表面，避免污損生物附著的同時，使防污劑緩慢釋放，實現協同、長效防污。此外，該材料降解產物為無毒的小分子，可避免海洋微塑料污染。該體系具有環境生態友好、動靜態防污性能優異等優勢，是對傳統防污材料的重要革新。
圖2.
展開 海洋工程結構與船舶的腐蝕防護——現狀與趨勢
作者:韓恩厚,陳建敏,宿彥京,劉敏
中國科學院金屬研究所 國家金屬腐蝕控制工程技術研究中心 中國科學院寧波材料技術與工程研究所 中科院海洋新材料與應用技術重點實驗室 浙江省海洋材料與防護技術重點實驗室 北京科技大學腐蝕與防護中心 廣州有色金屬研究院
1前言
海洋是人類資源的寶藏、國家安全的重地和科學考察的前沿。近年來, 隨著我國經濟實力的增強和科技水平的提高, 以及對能源的強勁需求, 海洋資源引起了國家的高度重視。根據《國務院關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》 (國發 (2010) 32 號) 、《戰略性新興產業“十二五”發展規劃》和《高端裝備制造業“十二五”發展規劃》, 國家工業和信息化部會同國家發展改革委、國家科學技術部、國有資產監督管理委員會、國家能源局、國家海洋局共同制定了《海洋工程裝備制造業中長期發展規劃》 (2011 ~ 2020 年) 以及《海洋工程裝備產業創新發展戰略》 (2011 ~ 2020 年) 。高技術船舶及海洋工程裝備被列入《重大技術裝備自主創新指導目錄》。近年來, 國家工業和信息化部每年都發布高技術船舶科研項目指南和海洋工程裝備科研項目指南, 以加速我國海洋工程技術的發展。總之, 國家把發展海洋科技、經略海洋、建設海洋強國放在了國家戰略的高度。
2海洋工程結構與船舶的腐蝕現狀
2. 1海洋腐蝕的危害和損失
海洋約覆蓋了71% 的地球表面, 航海和海洋產業已經成為當今世界經濟發展的重要支柱。國際貿易中90% 以上的運力靠海洋運輸。海洋平臺是油氣資源開發的重要支柱, 海上風電是近年來大力發展的新能源。
腐蝕是導致各種基礎設施和工業設備破壞和報廢的主要原因。
展開 海洋開發技術與海洋開發利用
摘要：海洋，歷來是人類的無限資源寶藏。之前人們面對大海只能是望洋興嘆，而如今科學技術發展的日新月異，使得人類開采海洋資源成為可能，并付之行動。科學技術的發展促進了海洋資源開采的進程，提高了海洋空間的利用率，加速了對海洋資源能源的認知了解。科學技術的發展與海洋的開發利用有著密切的聯系。
中國論文網 http://www.xzbu.com/4/view-3679454.htm
關鍵詞：科技發展；海洋開發技術；海洋開發利用
中圖分類號：P74 文獻標識碼：A
文章編號：1009—0118（2012）10—0232—01
探索開發海洋的夢想一直存在人類的腦海中，而科技的不斷發展與進步，使開發利用海洋資源能源的夢想的以實現。
一、海洋開發技術的發展
（一）概念。海洋開發技術是指著眼于海洋資源能源和海洋空間開發利用的特殊的開發技術，歸屬于海洋技術的一個分支，是人類對海洋進行開發和利用，進而實現海洋價值所采取的各種手段的總稱。海洋開發技術融合并促進各種現代科學技術并且進一步使之適應海洋這個特殊的開發環境而產生的新技術。海洋開發技術包括海洋調查、海洋采礦、海洋捕撈和海水養殖、海洋運輸、海洋化工、海洋水下工程、海洋發電、海洋空間利用等一系列新型技術[1]。
（二）發展過程。大約在20世紀70年代海洋高科技這個概念由美國未來學家托史勒首次提出，并描述為“當人類迎接第三次浪潮技術革命時，海洋工程將和航天工程一道，成為新興的產業骨干”[2]。一些發達國家早在八十年代制定本國的科學技術發展戰略時，便把海洋開發技術列人國家未來的發展戰略規劃之中。在海洋開發技術領域里，將深海勘探、海能源轉換、深海采礦、水下作業、海水增養殖、海洋漁產資源保護和信息收集系統、漁業捕撈技術，以及船舶技術現代化等被列為海洋高技術的發展目標[1]。
展開 船舶及海洋工程用鋼發展史
當前國外海洋工程用鋼生產主要具有以下特點：
（1） 品種的多功能化：海洋平臺用鋼板都可成系列供貨，如高強鋼板、大線能量焊接鋼板、低溫及耐海水腐蝕鋼板等系列品種，實現了全系列供貨；
（2） 焊接熱影響區韌化技術：國外鋼鐵企業都開發了自己獨有的焊接熱影響區韌化技術，如JFE 公司的 JFE-EWEL技術和新日鐵公司的HTUFF 技術等；
（3） 形成企業獨有的標準：國外鋼鐵企業除能按通用的標準生產海洋平臺用鋼板外， 還形成了性能要求更加嚴格、應用環境更加特殊的企業標準；
（4） 實施專利保護戰略：國外鋼鐵企業積極進行海洋平臺用鋼的國際專利布局， 特別重視在中國申請專利， 意圖對我國鋼鐵企業形成技術壁壘，達到降低我國海洋平臺用鋼競爭力的目的。
2.國內研究現狀
船舶用鋼主要是船體結構用鋼板，經過多年的發展，我國已經建立了比較完備的船舶與海工用鋼體系，并以相關規范及國家標準的形式頒布，主要包括CCS船級社規范和GB712《船舶及海洋工程用鋼》，鋼級涵蓋了早期大型船體采用的一般強度鋼和現在海工設備常采用的焊接結構用超高強度鋼，如表1所示[1,2]。
表1 船舶及海工用鋼
由于船舶與海工用鋼需要取得船級社的認證才能生產使用，雖然船級社標準中涵蓋了這40個鋼級，但不同的鋼鐵企業通過認證級別不同，如表2所示。
表2 我國超高強鋼的認證
我國開發海洋石油起步比較晚，到20世紀80年代才建成自己的海洋石油平臺。目前我國海洋平臺主要使用屈服強度為355～460MPa的D，E及F級鋼板，基本實現國產化。
展開 (海洋工程)海上平臺的自振頻率分析
(海洋工程)海上平臺的自振頻率分析
（注：完整建模細節的inp文件附在本文最后，可免費自由下載，技術共享；
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一、計算任務描述：
工程背景：海上平臺在海洋巖土工程中廣泛應用，如海上石油鉆井平臺，海上風電基礎平臺等。
模擬的工程價值和意義：海洋平臺由其承臺和開口鋼管樁群組成，在海上易受風荷載、浪荷載、洋流荷載和地震荷載等隨機荷載的影響，外荷載頻率有可能與結構的自振頻率相近而引發共振效應，使結構發生較大的變形而產生變形和傾覆等危險，故而研究海上平臺的自振頻率具有較高的工程價值。
任務：該模型模擬海上平臺的自振頻率分析，平臺包含承臺和承臺底下的支撐剛柱，支撐柱為變化樁徑的開口鋼管樁，嵌入承臺之中。
二、仿真計算采用的設備基本情況
1）處理器為 Intel(R) Core(TM) i7-7700HQ CPU @ 2.80GHz 2.81 GHz
(支持超頻，4核8個邏輯處理器)
2）內存為8.00 GB
3）操作系統為64 位（基于 x64 的處理器）
三、計算模型的處理技術
該模型采用Abaqus的線性攝動分析步和標準處理器(隱式處理器)，具有收斂性好，計算效率高的優點；
模型為3D建模，網格類型為3D實體單元；
開口鋼管樁嵌入承臺當中，且開口鋼管樁與承臺間的接觸采用綁定接觸。
展開 世界海洋工程發展史簡介
1965年，英國在北海開辟了海洋石油工業的第二戰場。由于歐洲當時缺乏經驗，早期采用了美國的墨西哥灣海工技術。第一批進入北海作業的大體上都是自升式鉆井平臺。第一臺是英國石油公司BP的“海上寶石”號，發現了北海第1個氣田，但在搬遷到新的井位時，不幸在風浪中沉沒，13人喪生。墨西哥灣海工技術在北海并不適用，激發在北海的新技術開發。為了適應北海惡劣的海洋環境，相繼建造了更大的半潛式鉆井平臺。北海油田潤育了海洋工程的新技術：優化的半潛式平臺、水泥自重平臺、單點系泊、FPSO等。半潛式平臺的移動問題，導致了TLP的開發70年代中，半潛式平臺得到了大發展；80年代初，半潛式平臺又有第二次發展高峰。混凝土平臺、柔性立管、重型海上浮吊技術革新鞏固了北海在海洋工程領域的重要地位。
1966年開創了第一屆世界著名的海洋技術國際會議（OTC)，60年代海洋石油工業逐步走向專業化和國際化 。
4、反思期
在海洋油氣鉆井的歷史上，全球大大小小各類安全事故不計其數，事故類型包括油氣泄漏、爆炸起火、傾覆沉沒等。海洋工程重大事故對海洋石油工業安全法規的沖擊，業界在傳統的規范和風險管理之間平衡中尋求技術更新。
20世紀80年代，兩座半潛式平臺傾覆并沉沒：一座是居住和供應船Alexander Keilland(1980),另一座是Ocean Ranger(1982),這兩起事故導致了幾百人喪失。 1983年12月，美國阿科公司租用的“爪哇海”號鉆井船在南海受臺風襲擊翻沉，這兩次事故均造成嚴重的人員傷亡。
最嚴重的海上災難發生在1988年，Piper Alpha石油和天然氣平臺發生火災，225人中死亡167人。
2001年3月，世界上最大的浮式生產系統——巴西石油公司的P-36在Campos盆地失事沉沒，導致10人喪失。
1979年11月，我國“渤海2號”鉆井平臺在井位遷移時傾覆。
展開 海洋工程地質勘探方法介紹
海洋工程地質調查的主要目的是為平臺樁基礎和海底管道路由的設計安裝提供分析資料，一般包括兩方面：獲得海洋平臺場址海底以下土質的詳細資料；擬建海底管道路由海底淺層土質的詳細資料。
通常，海洋工程地質調查采用以下方法：
1、鉆孔取樣
用鉆機向地下鉆孔以進行地質勘察，是目前應用最廣的勘察方法。通過鉆探可以達到以下目的：1）劃分土層，確定土層的分界面高程，鑒別和描述土的表觀特征；2）取原狀土樣或擾動土供試驗分析；3）在鉆孔內進行觸探試驗或其他原位試驗。
取樣是地基勘察必可不少的工序，取樣質量的優劣取決于采用何種形式的取土器。鉆探時，根據不同土質條件，分別采用擊入或壓入取土器兩種方式在鉆孔中取得原狀土樣。
2、地球物理勘探
地球物理勘探（簡稱物探）是一種兼有勘探和測試雙重功能的技術。物探之所以能夠用來研究和解決各種地質問題，主要是因為不同的巖石、土層和地質構造往往具有不同的物理性質，利用諸如其導電性、磁性、彈性、濕度、密度、天然放射性等的差異，通過專門的物探儀器的量測，就可以區別和推斷有關地質問題。
地基勘探的下列方面宜應用物探：1）作為鉆探的先行手段，了解隱蔽的地質界線、界面或異常點、異常帶，為經濟合理確定鉆探方案提供依據；2）作為鉆探的輔助手段，在鉆孔之間增加地球物理勘探點，為鉆探成果的內插、外推提供依據；3）測定巖土體某些特殊參數，如波速、動彈性模量、土對金屬的腐蝕性等。常用的物探方法主要有電阻率法、電位法、地震、聲波等。
3、原位測試
原位測試技術是巖土工程中的一個重要分支，它是在土原來（天然）所處的位置對土的工程性能進行測試的一種技術。測試目的在于獲得有代表性的、反映現場實際的基本設計參數，包括：1）地質剖面的幾何參數；2）巖土原位初始應力狀態和應力歷史；3）巖土工程參數。
展開 
世界九大海洋工程事故
直接經濟損失3,735萬元，造成了中國海洋采油史上最慘痛事故。
船舶及海洋工程用鋼發展史
當前國外海洋工程用鋼生產主要具有以下特點：
（1） 品種的多功能化：海洋平臺用鋼板都可成系列供貨，如高強鋼板、大線能量焊接鋼板、低溫及耐海水腐蝕鋼板等系列品種，實現了全系列供貨；
（2） 焊接熱影響區韌化技術：國外鋼鐵企業都開發了自己獨有的焊接熱影響區韌化技術，如JFE 公司的 JFE-EWEL技術和新日鐵公司的HTUFF 技術等；
（3） 形成企業獨有的標準：國外鋼鐵企業除能按通用的標準生產海洋平臺用鋼板外， 還形成了性能要求更加嚴格、應用環境更加特殊的企業標準；
（4） 實施專利保護戰略：國外鋼鐵企業積極進行海洋平臺用鋼的國際專利布局， 特別重視在中國申請專利， 意圖對我國鋼鐵企業形成技術壁壘，達到降低我國海洋平臺用鋼競爭力的目的。
2.國內研究現狀
船舶用鋼主要是船體結構用鋼板，經過多年的發展，我國已經建立了比較完備的船舶與海工用鋼體系，并以相關規范及國家標準的形式頒布，主要包括CCS船級社規范和GB712《船舶及海洋工程用鋼》，鋼級涵蓋了早期大型船體采用的一般強度鋼和現在海工設備常采用的焊接結構用超高強度鋼，如表1所示[1,2]。
表1 船舶及海工用鋼
由于船舶與海工用鋼需要取得船級社的認證才能生產使用，雖然船級社標準中涵蓋了這40個鋼級，但不同的鋼鐵企業通過認證級別不同，如表2所示。
表2 我國超高強鋼的認證
我國開發海洋石油起步比較晚，到20世紀80年代才建成自己的海洋石油平臺。目前我國海洋平臺主要使用屈服強度為355～460MPa的D，E及F級鋼板，基本實現國產化。
展開 船舶與海洋工程結構極限強度分析
人們常稱這種方法為船舶在波浪中的載荷響應預報技術(Wave load Prediction Technology)。
五、結束語
總而言之，船舶與海洋工程結構極限強度的研究是具有一定的現實運用意義的，它可以為船舶與海洋工程結構的構造和使用提供參考，進而為船舶與海洋工程的建設提供借鑒。
【參考文獻】
[1]張錦飛,崔維成.三種船型結構的極限強度分析比較[J].船舶力學,2011,04:57-64.
[2]駱文剛,楊平,崔虎威,白小溪.內河船舶極限強度計算的逐步破壞法程序設計[J].中國艦船研究,2013,02:58-64.
[3]方闖,張文濤,黃震球,陳齊樹.內河船舶極限總強度的試驗研究[J].船舶工程,2012,01:29-32+2.
展開 CFD學習：渦旋脫落在海洋工程中的應用
作者Cadence CFD 解決方案
關鍵要點
流固耦合對渦流脫落及其對海洋結構性能的影響具有重大影響。
渦流脫落應用非常適用于海洋環境中的流量測量、能量收集和耐波性。
通過流體和海洋結構的 CFD 建模，可以識別流體行為，這可用于計算渦旋脫落頻率。頻率分析有助于辨別可提高船舶設計效率的理想設計修改。
海洋工程系統通常在惡劣環境下運行，包括暴露于動態載荷和腐蝕性介質。廣泛的結構問題源于這種暴露，影響船舶和其他海上結構的性能、安全和穩定性。在流體與船體或螺旋槳等部件相互作用期間，壓力波動和振動引起的不受控制的渦流脫落會進一步加劇結構損壞。
然而，渦流脫落的影響不僅限于它們對船舶設計的負面影響。渦旋脫落應用的研究也促進了不同設計修改和優化策略的發展。在本文中，我們將討論對流固耦合的理解如何幫助我們提高海洋工程中 幾個渦流脫落應用的性能。
海洋結構中的渦流脫落
當船舶或潛艇等海洋結構在流體中行進時，相互作用會導致朝向阻流體（例如船體或螺旋槳）的下游側形成低壓區域。高壓區也朝向上游側形成。兩側的壓力差會產生漩渦，漩渦會交替地散落在身體的兩側。這種渦流脫落對海洋結構具有廣泛的影響。
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