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科普词典(船舶与海洋工程)

日期:2020-09-16    阅读:7084   

1.海洋工程装备

       海洋工程装备是人类开发、利用和保护海洋活动中使用的各类装备的总称,是海洋经济发展的前提和基础,处于海洋产业价值链的核心环节。国际上通常将海洋工程技术装备分为三大类:海洋油气资源开发装备;其他海洋资源开发装备;海洋浮体结构物。海洋油气资源开发装备是海洋工程装备的主体,包括各类钻井平台、生产平台、浮式生产储油船、卸油船、起重船、铺管船、海底挖沟埋管船、潜水作业船等。

2.海洋资源

       海洋资源是指海洋中可以被人类利用的物质、能量和空间,包括海洋生物资源、海洋空间资源、海水资源、海底矿藏资源、海洋能源五大类。(1)海洋生物资源,简单来说就是海里的生物,包括基于光合作用的生物和基于化合作用的生物。前者很好理解,如浮游生物、植物与藻类、无脊椎动物、爬行类动物、鱼类、海鸟、哺乳动物;而后者是指深海生物圈。(2)海洋空间资源:海洋空间包括海面、海底、海洋水体和海岸地带。海洋空间的开发利用涉及海上交通运输、生产、通讯、储藏、旅游等。日本神户人工岛、英吉利海峡海底隧道、荷兰填海造陆等都是利用海洋空间资源的案例。(3)海水资源:指海水中直接提取稀缺的元素、化合物和核能物质。包含食用盐、镁(唯一从海水中提取的金属)、铀、钾、碘、溴,当然还包括淡水,只是淡化成本高。(4)海底矿产资源:其中普通矿产资源为石油、天然气、沙、石灰石、磷矿石、冲积矿(金、锡、钛);潜在矿产资源为可燃冰、多金属结核。(5)海洋能源是可再生绿色能源,包括风能(近海)、潮汐、海流、波浪、温差、盐差。

3.海洋工程

       海洋工程亦称海洋技术,是一门新兴的科学,主要是为海洋科学调查和海洋开发提供手段和装备,提供技术支持。

4.海洋工程船

       海洋工程船是为离岸作业工程提供服务的一系列船舶的统称。目前,人类的海上作业工程活动主要以海上油气开发和能源利用为主,所以这里所说的海洋工程通常是指围绕海上油气开发而建造的船舶。海洋工程船可简单地定义为参与到海上能源开发领域的船舶,包括居住船、三用工作船(AHTS)、潜水支援船、钻井船、平台供应船(PSV)、FPSO等多种船型。随着市场的发展,世界海洋工程船船队也在逐壮大,若按艘数计,目前的新建项目已占到世界新建项目总量的9%,这还不包括风机安装船、地震船、重吊船等特种船型。

5.船舶工程

       船舶工程是船舶建造与船舶修理工程的总称。它是在船舶科学技术的理论与实践不断发展的基础上,所形成的包括船舶性能、结构强度、设计、建造、工艺和船运机电、材料、观通导航及电子计算机的应用等方面的综合性工程。

船舶工程专业以船舶、船舶的航运活动及其有关工程技术问题为研究对象,是一门独立的工程技术学科。

6.船舶分类

       (1)按用途可以分为民用船舶和军用船舶,民用船舶包括运输船、工程船、渔业船、工作船和海洋开发船等;军用船舶包括航空母舰、巡洋舰、驱逐舰、护卫舰、快艇、核潜艇等。(2)按航行状态可以分为排水型船舶、滑行艇、水翼艇、气垫船和地效应船等。(3)按推进动力可以分为非机动船舶和机动船舶。(4)按机舱部位可以分为尾机型船、中机型船、中尾机型船等。(5)按船主体数目可以分为单体船和双体船以及SWATH。(6)按推进器可以分为螺旋桨型船、喷水推进船、吹气推进船,单桨船、双桨船和多桨船。(7)按照船体材料可以分为钢船、铝合金船、木船、钢丝网水泥船、玻璃钢船、橡皮艇和混合结构船。(8)按照主体连续甲板的层数可以分为单甲板船、双甲板船和多甲板船

7.液化气体船(LPG、LNG)

       通常指液化石油气(LPG)和液化天然气船(LNG)。是造船技术最复杂的船舶类型之一。LNG可以分为球冠型(moss type)和薄膜型(membrane),目前薄膜型是发展趋势。球冠型通常有5个球冠(后来4个球冠的也已经出现),每个球冠内为球型的压力容器;薄膜型的LNG的货舱为近似的规则长方形,故空间利用效率更高,为全冷式,通过低温将天然气液化。液化气体船建造技术复杂,设计精密,对材料焊接的要求极高,设备独特,工艺复杂,原来只有日本韩国在建造。目前我国也在积极进行研究,并已经在沪东厂进行建造。

8.船舶设备

       船舶设备主要包括:推进器、船舶主机与辅机、舵、锚泊设备。螺旋桨是最常见的船舶推进器,有普通螺旋桨、可调螺距螺旋桨、导管螺旋桨、对转螺旋桨、串列螺旋桨等。其他推进器还包括:风帆、明轮、直叶推进器、喷水推进器等。船舶主机为舰船正常航行提供所需的推进动力。主机主要有蒸汽机、汽轮机、柴油机、燃气轮机和核动力装置等五类。船舶辅机为舰船提供除推进动力以外的各种能量(电能、热能等),以保证船舶航行和生活需要。舵的作用在(桨)舵配合下,具有稳定航向、改变航向和作回转运动的功能。锚泊设备有锚、锚链、锚机、制链器、锚链筒、导链滚轮、锚链管、锚链舱、弃锚器等。

9.可燃冰

       可燃冰:是在0℃和30个大气压下结晶而成的天然气“冰块”,甲烷占80%-99.9%,可直接点燃,燃烧后几乎不产生任何残渣。1立方米可燃冰可转化为164立方米气和0.8立方米水。

10.多金属结核

      多金属结核又称锰结核,系由包围核心的铁、锰氢氧化物壳层组成的核形石。锰结核主要分布在太平洋、大西洋和印度洋的水深2000~6000米的深海底部。

11.海洋风能

       离海岸线越远,风速越大,风的稳定性越好,可以驱动更大容量的风电机,发电效益提高。海洋发电的主要风能资源分布在离海岸线5-50公里海域,而该海域水深一般在30米以上,为了适应海洋更大发电量需求,风电场将选择在30米以上甚至100米以上水深的海域。

12.潮汐能

       潮汐能是指海水潮涨和潮落形成的水的势能,其利用原理和水力发电相似。潮汐发电站,利用潮汐现象发电。在具备潮汐发电条件的海湾(或感潮河口)修建水库,当海水(或江水)的水位上涨时水库蓄水,当海水(或江水)的下落时,水库水位与外海潮位之间形成一定潮差,堤坝出水口处的水轮发电机组受到海水(或江水)驱动而发电。据不完全统计,我国潮汐能蕴藏量为1.1亿千瓦,其中可开发的约3850万千瓦。

13.波浪能

       波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。波浪的能量与波高的平方、波浪的运动周期以及迎波面的宽度成正比。波浪能是海洋能源中能量最不稳定的一种能源。

14.海洋平台

       海洋平台是海洋油气开发中的关键工程设施。主要有两大类:固定式平台,浮式(移动式)平台。固定式平台包括固定式导管架(桩基式)平台(Jacket Platform)、重力式(混凝土式)平台(Concrete Platform)、坐底式平台(Bottom-supported Platform)、自升式平台(Jack-up Platform)。早期近海石油开发中,大量采用固定式平台。浮式平台包括顺应塔平台(CT)、张力腿平台(TLP)、半潜式平台(SEMI)、单柱式平台(SPAR)、浮式生产储油轮(FPSO)。近年来,世界浮式海洋平台发展迅速。

15.导管架平台(Jacket Platform)

       导管架平台有钢管结构组成,钢管结构和海底之间由桩连接,桩穿过导管架外周构件的导向套管被打入海底。平台的典型寿命为10-25年,当油井的油采完后,平台将根据要求被移走或被清理掉。平台的下水通常由驳船完成。常用阳极和阴极保护系统来保护平台结构在海洋环境中的腐蚀问题。

16.重力式平台(Concrete Platform)

       北海最先使用混凝土重力式平台。优越性在于可储存石油,能在平台下水和拖到工作地点前完成建造和试验工作。比钢结构平台更能承受过载和海洋环境中的腐蚀。缺点为比类似的钢结构平台昂贵。

17. 坐底式平台(Bottom-supported Platform)

       坐底式平台由沉垫、立柱和平台甲板三部分组成,适用于水深为5-30米而且海底比较平坦的场合。沉垫可以是整体式,也可以是分离式。向沉垫内灌水,平台即下沉坐落在海底。把水排出,平台就能浮起,故这种平台又有沉浮式之称,要求沉得下、坐得稳、浮得起。中国建成的胜利一号平台即属浅海坐底式平台。

18.半潜式平台

       半潜式平台多用于水深较大的海域。由上层工作甲板、下层浮体结构、中间立柱或桁架3 部分组成。下层浮体结构又分下船体式和浮箱式两种,下船体式更利于航行,故新建造的自航半潜式平台多采用双下船体式。作业时处于半潜状态,采用锚泊定位或动力定位。作业后,排出压载舱内的水,上浮至拖航吃水线,即可收锚移位。结构形式:由数个竖直柱形浮体与水平浮体联结而成以支撑上部模块,并由多根锚缆锚固于海底。适用水深范围 80米至3000米。主要优点:可用多根柔性立管浮体与上部模块一体化可在建造码头边进行以降低海上安装费用。主要缺点:仅适用于湿井口,维护费用较高,疲劳问题,对立管不利,对荷载变化承受能力较小。

19.水下机器人

       水下机器人也称作潜水器(Underwater Vehicles),是一种可以在水下代替人完成某种任务的装置。三类最重要的潜水器为载人潜水器(Human occupied vehicle,简称HOV)、有缆遥控水下机器人(Remotely Operated Vehicle-ROV)、无缆水下机器人(Autonomous underwater vehicle-AUV)。另外有一些新型的潜水器,混合型潜水器(Hybird Remotely Operated Vehicle-HROV)、无人潜航器(Unmanned Undersea Vehicles-UUV)。

20.潜航员

       潜航员指以探索海洋(深海)环境为职业的人。中国的潜航员目前主要以“蛟龙号”载人潜水器为工作载体。我国潜航员是2006年开始在全国范围内选拔的,经过了一系列系统培训,并通过了心理素质考试。他们全程参与了潜水器部件验收、组装、实验、陆上联调、水池实验和所有海试任务,也都获得了潜水器主驾驶资格。主要任务进行水下沉积物取样、生物取样和微生物取样。潜航员学员的选拔分为报名、初选和定选三个阶段。从学员到潜航员,还有很长一段路要走。从相关专业知识培训,到体能训练,再到陆地和水池的模拟操控训练,再到海上实践,大概需2年。潜航员学员的选拔将非常严格,对生理、心理都有很高的要求。潜航员的要求与航天员并不完全相同,但在严格程度上堪比航天员。潜航员要在密闭狭小的空间内忍受长时间的黑暗,要在海况恶劣的情况下克服剧烈颠簸驾驶潜水器下潜,对人的心理和身体素质都有特定要求。中国深海基地管理中心党委书记刘保华介绍“潜水器下潜的数个小时内,为了节约能源,舱内不开灯,舱外漆黑一片。所以有幽闭恐惧症的肯定不行,甚至只是身体有异味的也不行,因为你会影响到别人。”从选拔标准上看,成为一名潜航员学员绝非易事,六方面119项标准,一项不达标就淘汰。“我们对潜航员的要求简单说来就是:政治素质高,业务能力强,身体和心理好,既能操作潜水器,又能维护保障潜水器。”

21.深海空间站

       深海移动工作站将主要用于进行海洋科学探索,被喻为海洋里的“天宫一号”。未来的空间站,就好比把地面的房间搬到了水下,在狭小的空间尽可能把各种功能都考虑到。中国是继美、法、俄、日后,第五个掌握大深度载人深潜技术的国家。深海空间站代表了海洋领域的前沿核心技术,人类在太空建立的空间站已经运行了很长时间,而深海空间站则罕见报道。几个大国都在研究,这是国家科技发展水平、生产力水平的重要标志,将把人类活动空间移向深海。2012年5月23日“深海空间站”——小型深海移动工作站模型在北京科博会上首次亮相。2013年11月3日,中国首个实验型深海移动工作站已完成总装,正在进行调试,并将于近期开展水池试验。已完成总装的这个实验平台为35吨级,海底工作时间可达12到18小时,可载6人。中船重工702所高级工程师邱中梁介绍:“这个实验平台底部装载着水下机器人,平台潜到海底后,驾驶人员可以释放机器人,遥控其进行独立航行作业。机器人最远可离开平台100米,工作深度最大可达1500米,可以完成一些物体的抓取和布放工作。”根据中国深海空间站的“三步走”计划,目前第一步小型深海空间站试验艇的研制已经完成;第二步小型深海移动工作站的研制正在进行中,计划“十二五”末完成;第三步可以水下逗留时间60天的未来型深海空间站,则还在理论研究阶段。正在研制的小型深海移动工作站是中国深海空间站系统的第二步,整个工作站分为相对独立的模块。工作站自身搭载有多种作业潜水器和作业工具,这些作业潜水器和作业工具可以互相配合,协同作业,提升了作业能力,达到一加一大于二的效果。中国未来深海空间站总体技术方案包括工作潜深1000米,自持力60昼夜;总长60.2米、型深9.7米、型宽15.8米;正常排水量2600吨,人员编制33人;装备核动力系统;以模块化结构形式携带AUV/ROV等多类作业装备。

 

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