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深海環境的特點范文1
挺進深海成為戰略方向
近30年來，世界海上油氣開發的重要特點在于：
一是由老區走向更加廣闊的新區，主要分布于發展中國家和地區，例如巴西海上、西非海上、包括中國在內的亞太地區、地中海東部和東非海域等，當然還有發達地區的澳大利亞大陸架、格林蘭島海域以及北極海域等。
二是世界海上油氣勘探開發由淺海走向深海，即從300/500米之內走向300/500-1500米的深水，甚至3000米的超深水地區。目前，深水油氣勘探前景被看好，深海石油產量已經占海上石油產量的23%。預計到2020年這一比例將進一步提升到30%以上。
挺進深海給世界諸多啟示
首先，以上趨勢說明石油是可以不斷被發現的化石能源，這是筆者在新著《石油啊，石油》中闡述的石油三大屬性中的第一個基本屬性。人類挺進深海再次說明，60年前美國著名地質家普拉特有關找油的哲學，依然激勵著人類不斷探索利用能源資源的新空間和新領域，使人們對不可再生的化石能源的開發利用有了更加深入和全面的理解。走向深海是全球油氣發現的必然結果，是高新科技進步的結果，更是全球特別是海洋國家追求自身經濟可持續發展的必然要求。
其次，走向深海是當今世界油氣工業由常規資源走向非常規資源，從陸地走向海洋的一個不可逆轉的趨勢。BP墨西哥灣深海鉆井平臺的漏油事件并沒有阻礙人類進軍深海的步伐。今后5年海上油氣勘探開發投資規模為2500億-3000億美元，幾乎是全球勘探開發預算的一半。這足以說明各國對開拓資源新邊疆和未來的戰略關注及實際行動。
第三，挺進深海也說明了，人類利用深海資源的認識和能力在逐步提升，從而帶動了海洋特別是深?？萍嫉闹卮笸黄坪凸芾砟芰Φ陌l展。人們對深海資源有了更多的認識、開發和保護。
第四，深海資源是人類開發海洋資源、開展競爭合作的新領域，大大開拓了人類合作的智慧和利益。目前，越來越多的國家進入海洋油氣資源開發特別是深海和鹽下資源開發。目前深海是美國“能源獨立戰略”的一個重要依靠，也是巴西石油產量翻番的希望。許多國家為了開發海洋油氣資源，還實行了競爭性的開放合作政策。為了占領未來的世界能源高地，國際石油公司紛紛投資海洋油氣業務，例如?？松久磕瓯３纸?00億美元，巴西國家石油公司未來兩三年將保持300億-400億美元的投資。圍繞著海洋油氣資源開發的競賽已經展開，競爭將日益激烈。
最后，在走向深海的過程中，如果沒有強大的公司實力，沒有民族的科技，沒有正確的戰略，沒有國際雙邊和多邊的合作秩序及制度，是難以深入的，也是危險的。
中國走向深海的戰略意義與現實需求
中國海洋油氣開發可以追溯到上世紀50年代末，至今已有60多年的歷史。但真正的發展還是1982年國家成立中國海洋石油總公司以后的30年，特別是近10年的快速發展。海洋石油981鉆井平臺下海，海洋石油201工程船以及地震船配套組成基本船隊，為中國走向深海油氣資源開發提供了關鍵手段和技術措施。
這一變化向外界證實，中國已經具備了向深海進軍的基本手段。這是世界少有的快速高質發展的輝煌成就。近10年來，中國一半的石油產量增長來自海上。未來規模性的油氣資源的希望之一在深海。目前我國的油氣安全形勢極為嚴峻。向非常規進軍，向海外進軍和向深海進軍，是關系到未來我國油氣資源可持續開發和確保油氣供應安全的關鍵。
經過30年的發展，中國已經在淺海油氣開發中形成了相對完整配套的技術、設備、人才和管理體系?！昂Ｍ獯髴c”的建成是中國成功走向海洋油氣開發的一個里程碑。但是，未來要實現穩定發展就必須挺進深海，這是我國油氣安全的必然要求，也是科技、管理和人才配套的必然結果。
同時我們還要看到，進軍深海不是遠離公眾、遠離民生的高科技展示，或純公司行動。挺進深海的成果，包括所獲得的資源，對深海的認識和保護，對資源利用能力的提升和國際合作的延伸等，都將直接惠及于國民，惠及于整個民族利益和社會福祉。挺進深海需要超常規劃
綜合運作和穩步發展
從產業角度看，深海不是淺海的簡單延伸。我們在看到淺海與深海的共性的同時，必須區別對待深海。因為，深海的技術、設備要求不同于淺海，開發、合作和發展模式也不同。深海對于環境、保險、安全和事故處理要求比淺海更高更復雜，因此深海的風險管控要求、國家調控政策、法律、環境和技術標準都與淺海不同。在此筆者建議，在產業戰略和政策制定上，不妨把深海作為類似非常規資源開發來對待，必須以新的眼光和認識，更加理智、科學地看待和規劃深海發展。
中海油是我國挺進深海的主力軍，是國家在海洋油氣領域發展成為海洋大國的重要力量。但筆者認為，向深海進軍，應是全民意志和有關部門共同的努力方向，不能局限于中海油，不能局限于國內，不能局限于石油產業。
不能局限于中海油是因為，深海開發是一個龐大的系統工程，涉及許多傳統和新型產業，因此必須建立深海產業體系；不能局限于國內是因為，深海是一個全球性的資源和全球性的課題，中國必須也已經開始參與全球深海開發；不能局限于石油產業是因為，深海石油開發是一個復雜的政治經濟關系，必須成為國家行為，綜合運作。
中海油提出了“四個大慶”（即分別在海上、海外、LNG和深海取得5000萬噸的油氣產量）的規劃，以及在2020年和2030年實現“二次跨越”的戰略部署。筆者認為“四個大慶”的難點在“深海大慶”，“二次跨越”的關鍵部分也在深海產業鏈和能力建設。為此，必須特別謹慎地看待、小心規劃和科學地論證，必須認真學結國際石油巨頭的發展經驗。
雖然海洋油氣開發具有快采的要求，但是，我國的深海開采才剛剛起步，不可盲目追求速度、規模和產量目標，必須切實配套具備深海設備、技術、人才和公司的戰略，將深海開發列為我國新一輪對外開放與合作的重點?？傊?，穩步發展是關鍵。
深海環境的特點范文2
關鍵詞：海洋；石油；工程；技術；現狀；發展；
中圖分類號：P618.13 文獻標識碼： A 文章編號：
引言
隨著中國經濟的發展，特別是作為支柱產業的石油化工和汽車工業的快速發展，石油和天然氣供應不足的矛盾將日益突出。中國從1993年開始，原油供應量追不上市場需求，因而從石油出口國變為石油進口國。去年我國的原油進口量已達到9000萬噸，石油已成為我國的稀缺能源。為滿足國民經濟和社會發展的需要，我國“十五”期間將進一步加強石油天然氣資源的勘探，增加后備儲量，扭轉探明儲量入不敷出和石油產量徘徊的局面。
一、海洋石油工程行業現狀
國際上，海洋石油工程業幾乎被歐美日韓企業壟斷，他們憑借項目管理、人才、技術、裝備等方面優勢在海外市場和深水領域形成壟斷。國際上的海洋石油工程公司為適應向作業者提供“整裝”服務的需要，逐漸按專業歸并，形成了一些規模較大的作業集團公司。
在國內，目前海洋石油工程處于起步發展階段，唯一具有“整裝”服務能力的代表企業是中國海洋石油總公司（CNOOC）旗下的海洋石油工程股份有限公司（COOEC），該公司在上海上市，由于特殊國情，造就了該公司在海洋工程領域特殊的壟斷地位，國內80%以上的海洋工程都是該公司總承包建造的，另外上海外高橋船廠、大連船廠等大型船企的海洋工程事業部承擔了大部分新建FPSO 及半潛式鉆井船的建造任務。盡管海洋石油工程股份有限公司（COOEC）在國內占據壟斷地位，但與上述國際著名的海洋工程公司相比，在規模、裝備、技術水平和項目管理水平等方面都存在一定的差距，具體表現為：
（1）初步具備設計建造常規水深鉆采裝備的能力，一些關鍵設計建造技術還不掌握，在深水、超深水裝備設計和建造上仍是空白。我國現有的鉆井平臺（船）和海上生產裝置（含進口設備）的工作水深基本在500m 以內，其中自行設計建造的設備工作水深在200m 以內，均為常規水深，沒有超過1,000m的深水平臺，更談不上2,500m~3,000m 的超深水平臺了。目前油氣資源開發主要在200m 水深以下的海域，深海平臺技術研究尚處于起步階段。尤其在深海平臺技術方面與世界先進國家差距較大，在國際海底區域資源開發上我們沒有手段與別人競爭，即使是在本國海域的許多區塊，也不得不依靠國外的力量來合作開發[3]。
（2）海洋鉆采裝備的配套設備制造業嚴重落后，關鍵的、主要的設備、部件全部依賴進口，我國在配套設備上具有自主知識產權的成果不多，海上配套設備基本上仰賴進口。
（3）深海鉆采平臺設計與建造技術、海底鉆采集輸系統設計與計算技術、深海超深鉆、定向鉆井和水平鉆井裝備制造技術、深海動力定位裝備與技術等專業領域與國際先進水平都存在較大差距。這種狀況大大抑制了我國向深海及國際海底區域要石油的能力，也因為安裝國外產品使大量的利益流向國外。
二、海洋工程技術的研究
近幾年圍繞著海洋石油生產中出現的若干問題, 我國工程界積極組織開展相應的研究工作, 在環境、載荷、結構、檢驗、維修工藝以及海洋工程設備等方面取得了長足的進展, 海洋石油的開采技術已有很大提高,開采的范圍也逐漸從淺海向深海發展, 并正在以下幾個方面進行深入的研究:
2. 1 深海石油平臺技術的研究
深海石油平臺的設計、建造及相關技術是深海油氣資源開發中的關鍵技術之一, 了解和掌握國外深海平臺的建造和使用情況, 探討國外深海平臺設計和使用中積累的經驗, 對我國海洋油氣開發具有重要意義。對深水開采, 鋼質導管架平臺的造價會隨水深增加而急劇增長, 以致在經濟上不可行。這就促使在深海開發中使用新的結構形式, 如混凝土結構和浮式結構。典型的浮式結構是FPSO、半潛式平臺、張力腿平臺( TLP) 和SPAR 平臺。
目前, 我國海洋工程界對FPSO 與半潛式平臺的了解較多, 技術也相對成熟。而對T LP 和SPAR 平臺卻了解較少, 也沒有設計、建造和使用的經驗。因此, 目前的研究重點將是T LP 和SPAR 平臺, 研究的項目主要有: ( 1) 平臺的環境載荷計算及環境參數選取; ( 2) 平臺的穩定性與運動; ( 3) 平臺的結構強度與有限元技術; ( 4) 平臺的結構疲勞強度與斷裂; ( 5) 平臺的檢驗技術等。
2. 2 推動風險分析與綜合安全評估技術在生產及檢驗中的應用
海洋平臺結構復雜、體積龐大、造價昂貴, 所處的海洋環境十分復雜和惡劣, 風、海浪、海流、海冰和潮汐時時作用于結構, 同時還受到地震作用的威脅。在此環境條件下, 環境腐蝕、海生物附著、地基土沖刷和基礎動力軟化、材料老化、構件缺陷和機械損傷以及疲勞和損傷累積等因素, 都將導致平臺結構構件和整體抗力的衰減, 影響結構的服役安全度和耐久性。另外, 操作不當、管理不當等人為因素也直接影響海洋石油平臺的安全性。隨著對海洋平臺復雜性的深入了解, 越來越認識到海洋結構物結構性和系統性的風險分析的必要性。歷史上曾有多次海洋平臺的事故, 造成了重大的經濟損失和不良的社會影響。
因此, 我國正積極準備開展對海洋平臺的各種風險進行分析、識別及評估, 確定風險控制方案, 保證平臺安全生產, 并最終在費用和收益之間達到協調, 這將為我國海洋油氣資源的安全開采提供科學可靠的保證。平臺風險分析與綜合安全評估的目標就是要發展一種基于風險分析的、結構化的系統方法, 目的是要全面地、綜合地考慮影響安全的諸方面因素, 除考慮平臺結構的檢測、維護和管理, 還要考慮如何從組織管理上、設備管理上、制度管理上、人為因素以及操作規程上保證平臺的安全運行。研究如何對海洋平臺的各種危險進行識別、評估, 并通過風險評估、費用和收益評估, 提出合理的并能有效地控制風險的措施, 從而進一步確定風險控制方案, 在費用和收益之間達到協調, 并最終為決策者提出意見和建議。風險分析的內容主要包括三個方面, 這就是風險分析、安全措施和風險評估。
風險分析的目的是要確定和評估平臺上人員的安全、對環境和對平臺本身具有威脅的潛在危險因素和可能導致的事故概率。分析活動不僅要考慮技術方面, 更應重視平臺人員、人- 機界面、技術和環境等方面。分析活動的結果是列出危險的優先次序表( 或意外事件目錄) , 以及對可能引發的事故的頻率和后果的估計。安全措施需從正常營運情況和應急情況分別考慮, 兩種情況都應包括營運- 操作、人- 機界面、技術和環境四方面的安全措施。
三、海洋石油工程的發展建議
盡管海洋石油工程行業產品利潤相對豐厚，具有相當吸引力，但是，海洋石油工程產品具有的高科技、高投入、高風險的三高特點，也決定了進入者需承受相當的風險，面對海洋石油工程市場持續高漲的需求，必須做好以下工作，才能具有長久的生命力。
（1）技術上：面向深水，立足自主研發，通過引進吸收國外先進技術，努力掌握核心技術和關鍵技術，實現再創新和自主研制。
（2）生產建造上：逐步由船體/船殼制造向總承包轉變，產品由自升式等淺海裝備向半潛式、FPSO 等深海裝備擴展。
（3）海洋石油工程產品的配套上：提升海洋工程配套產品的國產化率，重點逐步解決動力定位系統、中央集成控制系統等高端技術。
（4）人才培養上：在繼承發揚的前提下，大膽改革用人機制，啟用培養新一代的海洋工程人才。
總之，在國內海洋石油工業高速發展的大環境下，通過海洋石油工程行業有志之士的不懈努力，經過5 年~10 年的時間，一定能夠實現海洋石油工程行業的全面跨越式發展。
結束語
縱上所述，中國海洋工程界正面臨著一個重大的技術變革、發展時期，要發揮中國的后發優勢、把握這一時期的重大技術流向、跟上世界海洋工程的技術發展，我們任重而道遠，需要全體海洋工程界積極的努力與配合。中國船級社愿意和各界朋友一起，為實現國家海洋工程事業的持續、安全、快速發展而努力。
參考文獻
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深海環境的特點范文3
論文關鍵詞：海洋 石油 鉆井 現狀 發展
論文摘 要：隨著海洋石油的大力開發，鉆井技術的研究至關重要，本文主要闡述海上鉆井發展及現狀，我國海上石油鉆井裝備狀況，海洋石油鉆井平臺技術特點，以及海洋石油鉆井平臺技術發展分析。
1 海上鉆井發展及現狀
1.1 海上鉆井可及水深方面的發展歷程
正規的海上石油工業始于20世紀40年代，此后用了近20年的時間實現了在水深100m的區域鉆井并生產油氣，又用了20多年達到水深近2000m的海域鉆井，而最近幾年鉆井作業已進入水深3000m的區域。圖1顯示了海洋鉆井可及水深的變化趨勢。20世紀70年代以后深水海域的鉆井迅速發展起來。在短短的幾年內深水的定義發生了很大變化。最初水深超過200m的井就稱為深水井;1998年“深水”的界限從200m擴展到300m，第十七屆世界石油大會上將深海水域石油勘探開發以水深分為:400m以下水域為常規水深作業，水深400~1500m為深水作業，大于1500m則稱為超深水作業;而現在大部分人已將500m作為“深水”的界限。
1.2海上移動式鉆井裝置世界擁有量變化狀況
自20世紀50年代初第一座自升式鉆井平臺“德朗1號”建立以來，海上移動式鉆井裝置增長很快，圖2顯示了海上移動式鉆井裝置世界擁有量變化趨勢。1986年巔峰時海上移動式鉆井裝置擁有量達到750座左右。1986年世界油價暴跌5成，海洋石油勘探一蹶不振，持續了很長時間，新建的海上移動式鉆井裝置幾乎沒有。由于出售流失和改裝(鉆井平臺改裝為采油平臺)，其數量逐年減少。1996年為567座，其中自升式平臺357座，半潛式平臺132座，鉆井船63座，坐底式平臺15座。此后逐漸走出低谷，至2010年，全世界海上可移動鉆井裝置共有800多座，主要分布在墨西哥灣、西非、北海、拉丁美洲、中東等海域，其中自升式鉆井平臺510座，半潛式鉆井平臺280座，鉆井船(包括駁船)130艘，鉆井裝置的使用率在83%左右。目前，海上裝置的使用率已達86%。
2我國海洋石油鉆井裝備產業狀況
我國油氣開發裝備技術在引進、消化、吸收、再創新以及國產化方面取得了長足進步。
2.1建造技術比較成熟海洋石油鉆井平臺是鉆井設備立足海上的基礎。從1970年至今，國內共建造移動式鉆采平臺53座，已經退役7座，在用46座。目前我國在海洋石油裝備建造方面技術已經日趨成熟，有國內外多個平臺、船體的建造經驗，已成為浮式生產儲油裝置(FPSO)的設計、制造和實際應用大國，在此領域，我國總體技術水平已達到世界先進水平。
2.2部分配套設備性能穩定海洋鉆井平臺配套設備設計制造技術與陸上鉆井裝備類似，但在配置、可靠性及自動化程度等方面都比陸上鉆井裝備要求更苛刻。國內在電驅動鉆機、鉆井泵及井控設備等研制方面技術比較成熟，可以滿足7000m以內海洋石油鉆井開發生產需求。寶石機械、南陽二機廠等設備配套廠有著豐富的海洋石油鉆井設備制造經驗，其產品完全可以滿足海洋石油鉆井工況的需要。
2.3深海油氣開發裝備研制進入新階段目前，我國海洋油氣資源的開發仍主要集中在200m水深以內的近海海域，尚不具備超過500m深水作業的能力。隨著海洋石油開發技術的進步，深海油氣開發已成為海洋石油工業的重要部分。向深水區域推進的主要原因是由于淺水區域能源有限，滿足不了能源需求的快速增長需求，另外，隨著鉆井技術的創新和發展，已經能夠在許多惡劣條件下開展深水鉆井。雖然我國在深海油氣開發方面距世界先進水平還存在較大差距，但我國的深水油氣開發技術已經邁出了可喜的一步，為今后走向深海奠定了基礎。
3海洋石油鉆井平臺技術特點
3.1作業范圍廣且質量要求高
移動式鉆井平臺(船)不是在固定海域作業，應適應移位、不同海域、不同水深、不同方位的作業。移位、就位、生產作業、風暴自存等復雜作業工況對鉆井平臺(船)提出很高的質量要求。如半潛式鉆井平臺工作水深達1 500~3 500 m，而且要適應高海況持續作業、13級風浪時不解脫等高標準要求。
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3.2使用壽命長，可靠性指標高
高可靠性主要體現在:①強度要求高。永久系泊在海上，除了要經受風、浪、流的作用外，還要考慮臺風、冰、地震等災害性環境力的作用;②疲勞壽命要求高。一般要求25~40 a不進塢維修，因此對結構防腐、高應力區結構型式以及焊接工藝等提出了更高要求;③建造工藝要求高。為了保證海洋工程的質量，采用了高強度或特殊鋼材(包括Z向鋼材、大厚度板材和管材);④生產管理要求高。海洋工程的建造、下水、海上運輸、海上安裝甚為復雜，生產管理明顯地高于常規船舶。
3.3安全要求高
由于海洋石油工程裝置所產生的海損事故十分嚴重，隨著海洋油氣開發向深海區域發展、海上安全與技術規范條款的變化、海上生產和生活水準的提高等因素變化，對海洋油氣開發裝備的安全性能要求大大提高，特別是對包括設計與要求、火災與消防及環保設計等HSE的貫徹執行更加嚴格。
3.4學科多，技術復雜
海洋石油鉆井平臺的結構設計與分析涉及了海洋環境、流體動力學、結構力學、土力學、鋼結構、船舶技術等多門學科。因此，只有運用當代造船技術、衛星定位與電子計算機技術、現代機電與液壓技術、現代環保與防腐蝕技術等先進的綜合性科學技術，方能有效解決海洋石油開發在海洋中定位、建立海上固定平臺或深海浮動式平臺的泊位、浮動狀態的海上鉆井、完井、油氣水分離處理、廢水排放和海上油氣的儲存、輸送等一系列難題。
4海洋石油鉆井平臺技術發展
世界范圍內的海洋石油鉆井平臺發展已有上百年的歷史，深海石油鉆井平臺研發熱潮興起于20世紀80年代末，雖然至今僅有20多年歷史，但技術創新層出不窮，海洋油氣開發的水深得到突飛猛進的發展。
4.1自升式平臺載荷不斷增大
自升式平臺發展特點和趨勢是:采用高強度鋼以提高平臺可變載荷與平臺自重比，提高平臺排水量與平臺自重比和提高平臺工作水深與平臺自重比率;增大甲板的可變載荷，甲板空間和作業的安全可靠性，全天候工作能力和較長的自持能力;采用懸臂式鉆井和先進的樁腿升降設備、鉆井設備和發電設備。
4.2多功能半潛式平臺集成能力增強
具有鉆井、修井能力和適應多海底井和衛星井的采油需要，具有寬闊的甲板空間，平臺上具有油、氣、水生產處理裝置以及相應的立管系統、動力系統、輔助生產系統及生產控制中心等。
4.3新型技術FPSO成為開發商的首選
海上油田的開發愈來愈多地采用FPSO裝置，該裝置主要面向大型化、深水及極區發展。FPSO在甲板上密布了各種生產設備和管路，并與井口平臺的管線連接，設有特殊的系泊系統、火炬塔等復雜設備，整船技術復雜，價格遠遠高出同噸位油船。它除了具有很強的抗風浪能力、投資低、見效快、可以轉移重復使用等優點外，還具有儲油能力大，并可以將采集的油氣進行油水氣分離，處理含油污水、發電、供熱、原油產品的儲存和外輸等功能，被譽為“海上加工廠”，已成為當今海上石油開發的主流方式。
4.4更大提升能力和鉆深能力的鉆機將得到研發和使用
由于鉆井工作向深水推移，有的需在海底以下5000~6000m或更深的地層打鉆，有的為了節約鉆采平臺的建造安裝費用，需以平臺為中心進行鉆采，將其半徑從通常的3000m擴大至4000~5000m，乃至更遠，還有的需提升大直徑鉆桿(168·3mm)、深水大型隔水管和大型深孔管等，因此發展更大提升能力的海洋石油鉆機將成為發展趨勢。
參考文獻
深海環境的特點范文4
現在，我們一同“下?！?，了解潛航員的深海生活。
一大桶冰涼的海水從頭頂澆下來，葉聰和同伴崔維成、楊波渾身濕得通透，心情卻是開心得通透，壓力頓時隨之釋放。
北京時間早上8點，遼闊無垠的東北太平洋公海上，從水下4027米回到向陽紅09船甲板，蛟龍號三名潛航員受到潑海水的“禮遇”，以慶祝4000米新紀錄的產生。
北京時間上午10點，這回迎接三名潛航員葉聰、楊波和付文韜的是鮮花、擁抱和香檳。5000米！中國載人深潛的新紀錄再次誕生，為未來的7000米深潛試驗打下堅實基礎。
載人深潛器的潛航員，就像深海里的“宇航員”。他們承受的“壓力”和難度，也是隨著深度的增加而不斷增加。突破5000米水深，也意味著蛟龍號承受的水壓相當于每平方米負重5000噸，潛航員承受的心理壓力也是“5000米”級別的。
深海世界很精彩潛水器里很無奈
深海海底世界，神奇無比。剛剛從5000米海底返回的葉聰說，海底世界讓人大開眼界，許多生物的學名都無法確定。
但待在潛水器里，卻不是一件好受的事。潛航員所說的深海，是指海面1000米以下，那里沒有氧氣，沒有陽光，非常寒冷，而且深度越深，壓力越大。
每次下水，內徑為2.1米的球體艙載有3個人，一個是潛航員，還有兩名試航員負責科研項目。
葉聰說：“進艙的第一感覺就是載人艙空間太小，剛剛能容下3個人，但3個人很難同時站立起來。在下水過程中潛航器搖晃得厲害，艙內會非常熱，揮汗如雨。隨著深度增大，潛水器周圍會逐漸變暗，直至漆黑一片，溫度很低，作業時間長了會比較寒冷?！?/p>
付文韜的經驗是，由于潛水器艙內狹小，他們要貼著艙壁原地不動地坐著，經常是貼著的一半身體冰涼，另一半卻非常熱。長時間駕駛潛水器，手都有些凍僵了。
除了溫差，付文韜說，下潛時氣壓也會逐漸降低，氧氣會越來越稀薄。
每次下潛前，下水人員都不能吃刺激性味道和容易導致腸胃不適的食品?！拔乙话悴怀栽顼?，中午出海前吃一點，因為艙內不方便上廁所?！比~聰說，以下潛3700米為例，上浮100分鐘，下潛也要100分鐘，工作500分鐘，中間還安排了在艙內就餐。
在去年一次深度為3757米的下潛中，在下潛的100分鐘里，操作任務相對少的潛航員可以給同伴拍個照，讓艙內的氣氛輕松、融洽。中間三個人開心地吃了頓午飯，如果時間允許，還可以在海底逛逛。返回水面的100分鐘，在完成當天的工作總結后，等待回收的過程里，會聽聽音樂，談談下潛的感受。
在突破4000米的下潛過程中，下潛到1000多米時，三名潛航員甚至還抽空拍了一張三個人的合影，通過水聲通信傳到了水面控制室。
培訓要“坐小黑屋”，心理素質很重要
那么隨著蛟龍號的研制和成功下水，我國首批潛航員和試航員隊伍已經形成。而潛航員培訓專家組的負責人就是專門負責培訓航天員的專家。
在下過3000米深海的三名潛航員中，葉聰1979年出生，唐嘉陵、付文韜都是“80后”，3人都是大學畢業生。目前深潛人員的年齡在20歲到50歲之間。葉聰是我國載人深潛的潛航員中經驗最豐富的一位。
蛟龍號最終目標是7000米深度。
“要深潛到這么深的海底，我們的選拔過程比較嚴格?！比~聰說，“比如身體不能有異味，以免在狹小的空間里影響同伴；不能有幽閉恐懼癥；一般體重不超過80公斤；還要具備一定的精細操作能力?！?/p>
從開始訓練到得到潛航員資格，能夠獨立完成任務需要大約四年的時間。應該說受訓學員在身體上沒有受什么罪，他們本身就有比較好的身體條件。培訓特點是內容非常多，包括理論和實踐等，潛水器的檢修、維護和駕駛，水面支持設備的使用，身體和心理的訓練以及監測，潛水員資格的獲取……
付文韜說：“潛航員的選拔培訓非常嚴格，對生理、心理都有很高的要求。其中心理素質的考驗更為嚴峻。”
在最初篩選潛航員時，準潛航員首先進行得就是海上眩暈測試。付文韜此前曾在接受媒體采訪時回憶，當時一艘快艇帶著學員在海上漂蕩。45分鐘后，很多人都被顛簸得出現了眩暈和嘔吐癥狀。只有他和唐嘉陵兩人表現良好。
面對深海未知、漆黑的環境，心理素質的考驗更為嚴峻。在上海交通大學，潛航員接受了專門的心里素質培訓。在一個狹小、漆黑的模擬空間，他們除去身上所有物品，持續待了12個小時，以訓練心里耐力和承受力。
葉聰形容這種培訓叫“坐小黑屋”。因為在蛟龍號艙內狹小、封閉的空間里，長達近10個小時的枯坐，面對深海漆黑孤寂的環境，容易出現“幽閉癥”，會因為恐懼導致呼吸急促等生理反應。
3757米深海處5分鐘撈上一只海參
潛航員們在海底除了進行地形地貌測繪，搜索標志外，還要捕獲海底生物。付文韜曾用深潛器的機械臂從3757米的深海處，僅用5分鐘就捕撈上來一只紫色海參。這得益于他們在陸上訓練中反復進行的機械手操控專項訓練。
付文韜像媒體形容，在這項訓練中，只是如何使用機械手臂，就訓練了一周時間。那些日子里，除了吃飯、睡覺，就是搖動那個搖桿。從最初抓一些大個物品，到后來可以抓起礦泉水瓶，向一個如瓶口大小的管子里倒水，雖然枯燥乏味，但為了能在海底更好地取樣，他們需要認真地反復訓練。
面對未知的深海世界，每一次下潛都會有未知的風險。在創造4000米深潛記錄的試驗中，下潛到1700米時，葉聰和同伴緊張了一會。去年，潛水器多次在這個深度絕緣報警，但是一回到1000米，報警消失。經過一年的技術改造和升級，這次蛟龍號順利通過了1700米的考驗，大家松了一口氣，繼續往下。
主駕駛潛航員相當于深潛器上的“船長”，有時候甚至海上總指揮也要聽他的。因此要求主駕駛具備冷靜、負責、果斷的決策能力，能夠遇事不驚，按照操作手冊、應急預案以及個人知識積累來分析、處理問題，對潛水器和艙內所有人員的安全負責，能夠在困難面前挺身而出。如今潛航員隊伍中已有3人擔任過主駕駛員，具備這種能力。
深海環境的特點范文5
目前國內已經在海纜技術上實現重大突破，但要進一步打破國際海底光纜系統建設的壁壘，國內相關行業和企業還得聯合起來共同努力。
自1989年開始到1998年底，我國運營商已經先后參與了18條國際海底光纜的建設與投資，個別傳輸設備制造商也有少量產品用于海纜系統。今年開工建設的新中美直達海底光纜系統將于明年建成，首期在青島登陸，其中就使用了部分國產終端設備。
但是就海底光纜系統的主要部分海底光纜而言，還沒有跨進這個門檻。盡早進入國際海底光纜系統建設的大家庭，一直是海底光纜制造行業追求的目標。
我國擁有300萬平方公里的海域和18000公里長的海岸線，沿海分布著6000多個島嶼，大陸架蘊藏著豐富的海底油田和天然氣資源。由于我國絕大部分海域處于500米水深以內的淺海(只有南海有部分深海海域)，因此，自上世紀80年代就已經啟動的我國海底光纜的研究重點和生產始終受限于淺海品種，迄今已有幾千公里的淺海光纜敷設于各地海域，而且創造了生產淺海光纜的幾個之最：無接頭連續長度接近100公里，最大光纖容量96芯，光纜最大斷裂強度630kN。
上世紀90年代末，國內第一家合資的海光纜生產企業成立，開始生產不銹鋼松套管型式的淺海光纜，但松套管由境外企業制造。1999年，江蘇中天科技股份有限公司于率先引進國際一流的不銹鋼管生產線，并于2000年建成投產，首家成功研發并生產出國產的第一根不銹鋼管光纖單元；2001年，中天科技生產的海底光纜通過國家級產品定型鑒定；2004年，組建國內最大的海底光纜生產線，擴大批量生產能力，滿足國內海底光纜建設需要；2007年10月24日，中天科技深海光纜通過信息產業部鑒定，實現深海光纜國內突破。
海底光纜結構設計的基本要求
目前，我國海底光纜的研制和生產，主要依據的標準是國家標準GB/T18480-2001《海底光纜規范》和國際電信聯盟推薦標準ITU-TG971～978海底光纜系統系列建議。其中國家標準GB/T18480-2001近期將補充修改，并改為GB/T7426.6，其中，淺海與深海的水深界限將由500米改為1000米，與ITU-T一致。
ITU-TG972定義海底光纜系統有三類：有中繼光纜、無中繼光纜和海用陸纜。我國以往研制生產的淺海光纜絕大部分屬于海用陸纜，傳輸距離短，要求光纖容量大。
一般的海底光纜結構與性能的設計基本要求分為幾個方面：
傳輸性能：光纖容量、性能滿足傳輸系統的整體要求；
機械性能：能承受在規定水深內敷設、打撈時由海光纜本身的全部海水中重量所帶來的各種靜態或動態負荷時的抗拉強度。對于有中繼系統，還要考慮海底光中繼器的重量；
環境性能：結構具備足夠的縱向阻水性能，以保證海光纜在海底運行中發生故障后待維修期間內海水滲入光纜的長度處于規定數值之內，同時具備足夠的使用壽命；
電氣性能：對于有中繼海底系統，或有其他供電要求的海光纜，其結構內電導體能夠滿足傳輸系統全部中繼器所需的工作電流和系統耐電壓強度。
因此，完整的海底光纜結構設計應該確定(以有中繼海底光纜系統用海光纜為例)：單元光纜段長度；系統供電電壓；光纜安裝敷設、打撈回收時的最大受力強度；光纜承力結構抗拉強度指標；滲水壓力與滲水長度。光纖的傳輸性能主要取決于系統的傳輸性能設計，從選擇光纖預制棒著手。
深海光纜技術的發展
1.國外深海光纜結構的演變
光通信技術的進步，推動了國際跨洋海光纜系統建設。從TAT-8海底光纜系統問世以來，深海光纜技術進步突飛猛進。其結構發展過程大致可從下列圖示中得以了解。
2.國內深海光纜的試制過程
由于海光纜裝運、運輸、敷設的特殊性，海光纜生產廠必須建設在水道邊，而且碼頭的水深直接影響到企業能夠制造連續長度海光纜的能力。國內淺海光纜生產的幾個之最均為江蘇中天科技海纜公司創造，得益于中天科技擁有高強度、大長度光纖拉制，大長度不銹鋼管光單元制造，大型塑料絕緣擠出，Φ800大型鋼絲鎧裝等生產設備和專業齊全的檢測中心，大型儲纜水池和常年水深超過7米的5000噸專用碼頭。中天科技海纜公司已經成為我國海底光纜生產行業的領軍企業。
我國深海光纜的研制取得實質性突破是由江蘇中天科技和中天科技海纜公司實現的。2004年江蘇中天科技啟動了深海光纜研制的步伐，在多年生產淺海光纜的基礎上，相繼完成了《海光纜專用高強度篩選光纖》、《鋼絲間隙專用填充阻水材料》和《24盤管絞、銅帶氬弧焊接串列生產設備》等課題的研究開發，實現了海纜用光纖的篩選應變不小于2%；解決了鋼絲絞合銅管緊鎖的承力結構制造工藝難關，實現50MPa水壓下海光纜縱向滲水長度滿足國家標準要求，小于1000米以及光纜斷裂強度大于80kN等主要技術指標，2007年9月，中天科技海纜的深海光纜試制成功。
江蘇中天科技海纜的深海光纜與接頭盒的研制成功，關鍵在于解決了高強度光纖拉制、大長度不銹鋼松套管光單元焊接、內鎧裝鋼絲絞合+銅管氬弧焊焊接+外徑收縮、結緣黏結護套擠制、海光纜承力鋼絲強度傳遞結構制造和接頭盒高水壓密封結構制造等高難工藝。
深海光纜制造工藝
1.光單元的制造
光單元制造工藝，著重解決光纖余長的控制和阻水油膏的填充。
光單元的制造，在國內已經是較成熟的工藝。中天科技具備150km以上的制造能力和連續長度100km的生產實踐。
2.高強度鋼絲的絞合
高強度鋼絲的絞合必須與銅管焊接串列生產。鋼絲的絞合要解決鋼絲退扭和合理選擇阻水材料并實密填充等工藝。
3.銅管的焊接
銅管氬弧焊接工藝，早在上世紀80年代末期，國內少數企業與研究所曾經合作研制過，但未和鋼絲絞合同步實施。深海光纜研制的再次使用，在難度、技術含量上又上了一個臺階，有質的飛躍，尤其是銅管焊接后的外徑收縮更是難中之難。
4.護套擠制
深海光纜的護套，除了提供對纜芯的保護、提供足夠的絕緣性能和對地的耐電壓性能以外，還應該具備良好的傳遞施工時產生的機械外力到內鎧裝鋼絲承力元件的功能。
提高護套與銅管之間的黏結力是關鍵。
5.性能檢測
深海光纜的成品檢測圍繞四個方面的基本要求進行，即光學傳輸性能，機械性能，滲水、耐水壓性能與使用壽命以及電氣性能。中天科技為此配備了齊全的多臺套檢測設備，滿足試驗之需。
深海環境的特點范文6
深海開采技術是深海金屬礦產資源開發的核心，在深海的特殊環境下，其關鍵是要探索開發出一種可靠、易行的靜止參考坐標。本文以浮力懸停式小型模擬潛器為對象，該潛器通過壓力傳感器和機電系統控制，利用單活塞的伸縮來調節潛體的總體密度，達到使潛器懸停在設定深度水中的目的。
關鍵詞：深海采礦，參考坐標，水下潛器，機電設計
中圖分類號：TU85文獻標識碼： A
0引言
海洋金屬礦產資源開采時，采礦船一般通過水下輸送管道和海底采礦裝置連接。在波浪和海流作用下，采礦船不可避免產生平移、搖擺及升沉運動，這樣勢必牽引水下輸送管道和采礦裝置也運動，結果使輸送礦物管道產生疲勞損壞，甚至導致海底采礦裝置偏離了礦源，嚴重影響采礦進程。因此要保證采礦船之間安裝一套升沉補償裝置，這是浮式采礦的關鍵技術。
1關鍵技術的解決
1.1 靜止參考坐標
目前，檢測近海船舶或平臺在海上的運動是以一定位坐標（或稱相對靜止坐標）為基準。檢測方法有聲學檢測、無線電檢測，這兩種檢測方法都必須有一靜止參照物，這難以直接應用于深海環境下。第三種方法是利用人造衛星（或GPS），但其精度在10米左右，用于實時檢測深海作業機構對波浪作用的響應運動也不能滿足要求。
因此，要進行深海資源開發，其作業機構必須有升沉補償系統，升沉補償系統要能動態的精確定位于預定的海水深度用作海洋靜止參考坐標，其控制信號取決于海浪激勵下浮式采礦船升沉運動信號采集系統。
1.2 零波面理論
由于海水可確認為理想流體，波浪在海面傳播外，還可在重力方向傳播。隨著水深增加，波高將迅速減少，其規律是：當水深以算術級數遞增時，波高則以幾何級數遞減，兩者關系是：
（1.1）
式中， 為海面波浪波高；任意深度波浪波高；為海水深度；為海面波浪波長。
由上式可知，當水深與波浪之比為1，即時，計得波高衰減為：
（1.2）
可見已衰減至厘米級。又如水深與波浪之比為1.5，即時，計算得重力方向的波高僅為海面波高的萬分之一以下。因此可以認為在水深與波浪之比時，波高極大衰減，接近于零，此處認為是存在一個“零波面”。
設想在零波面放置一參照物，作為信號采集系統的絕對參考點，通過聲波或電磁波發射接收方法，檢測浮式采礦船的升沉運動信號。若把參照物制成中間空心的，且全部結構的平均密度與海水密度相等，根據阿基米德浮力原理，水浮力與參照物重力相等，可使參照物在海水內任何位置均處于平衡狀態，故需研制具有自控作用的參照物，使其能自動定位于零波面。
改變參照物平均密度可采用兩種方法：體積不變而改變質量或質量不變而改變體積。小型機構較難實現前一種方法，故采用后者。在隨機環境下，通過體積變化改變參照物平均密度，當其平均密度與水密度相等，就可懸浮于水中。
1.3 動態深度控制技術
用壓力傳感器檢測潛器的實際所在深度。根據所測壓力，由電機驅動裝置調節活塞的伸縮，增大或減小潛器的凈浮力，實現潛器的定深控制。深度控制采用逼近法定量調節，即當潛器所在深度接近控制上下限時，提前發出指令使電機反轉．以抵消潛器整體的運動慣量，達到縮小運動范圍的目的。潛器不停的調整浮力，在一定的上下活動范圍內保持預定深度。
2潛器總體設計及實現
2.1 設計的內容
設計一個模擬水下潛體，該潛體通過壓力傳感器和機電系統控制，利用單活塞的伸縮來調節潛體的總體密度，達到使潛體懸停在水中的目的。
本設計是模擬海洋水下潛器，只能在模擬環境下實驗，所做水箱最大水深5 米，水下潛器的體積變化范圍為總體積的1/8 至1/15。
2.2 總體設計
鑒于水下結構的受力特點，從強度觀點出發，其結構形式球殼最佳，但它不利于布置，加工精度也難以保證，因此對潛深不太大的潛水器通常選用圓柱殼結構。各種潛水器圓柱殼長度L相對變化較小，增大艙容的主要途徑是增大圓柱殼半徑。由強度理論知道，圓柱殼殼板厚度t與半徑R之比基本上和潛水深度H與材料屈服極限成正比
即：（2.1）
式中――海水比重。
為了減輕圓柱殼的重量，則要求提高潛水器材料的屈服極限。而目前材料的屈服極限提高有限，潛水深度H又不斷增大，為了減小殼板厚度，深?？疾鞚撍靼霃揭话爿^小。實踐證明，無論半徑較大的圓柱殼還是半徑較小的圓柱殼，由于采用屈服極限高的材料，其強度條件不難保證，結構的穩定性卻成了主要矛盾。本設計選用圓柱殼結構。
任何物體在水中實現沉、浮運動通常有三種途徑。一是改變物體的體積而不改變重量,二是改變重量而體積不變,三是增加或減少所施加的外力。
本設計采用第一種途徑。儀器在水中沉浮的原理是物體保持重量不變而只改變體積時,它在水中所承受的浮力將隨體積的變化而改變。根據這一原理而設計的潛器，由可變體積的水密耐壓殼體、活塞、絲桿、同步帶輪、電機、傳感器、電源、控制電路等部分組成。如圖2.1所示。
圖2.1 浮力懸停式小型模擬潛器
本設計以浮力懸停式小型模擬潛器裝置為對象，采取圓柱活塞的結構實現改變體積的功能，當活塞向殼體外伸長使潛器的體積增大，潛器在水中承受的浮力逐漸加大直到獲得上升力而浮出水面。反之，活塞向殼體內縮進使潛器的體積縮小，潛器在水面漂浮時所承受的浮力逐漸減小直至重力大于浮力而潛入水下。若在儀器的控制微機中輸人按預定動作要求編寫的程序，則微機根據壓力傳感器測量的深度參數控制下潛深度、水下停留時間、上浮、水面停留、再次下潛等等工作環節，即可實現自動沉浮功能。
2.3 潛體的平衡與穩定性分析
1、物體的平衡
僅受二力作用的物體，平衡時必須滿足以下條件：
(1) 浮力與重力相等；
(2) 物體的重心位于浮線上。它們也是平衡的充分條件。
2、平衡的穩定性
關于物體在流體中平衡的穩定性，可分三種情況：
(1) 物體在水平方向平移、繞任一豎直軸轉動，或二者同時進行時，平衡是隨機的。
(2) 浮體和非均勻流體中的潛體在豎直方向平移時，平衡是穩定的。潛體在均勻流體中豎直平移時，平衡是隨機的。
(3) 物體的傾覆穩定性
物體在流體中的傾覆穩定性．與偏離平衡后浮線相對于物體重心的位移密切相關。若浮線仍通過物體重心，則形成隨機平衡，若移動方向與物上方的偏轉方向相反，則平衡是不穩定的．如圖2.2中(a)；反之則是穩定的，如圖2.2中(b)。
圖2.2 物體傾覆穩定性
采用上述規則作為判斷物體傾覆穩定性的標準，比用定傾中心(原浮線與偏離平衡時浮線的交點)要方便、可靠。
由上述知，浮體與潛體的平衡條件相同，穩定性基本相同。
2.4 潛器材料的選擇
選用潛水器耐壓體的材料，不僅要考慮材料的比強度，使之在同樣結構重量的情況下能獲得更大的潛深；還須考慮以下因素:使用環境、制造性能、與材料相適應的結構型式及經濟性等。本設計選用有機玻璃。
2.5 潛器的密封分析
潛器在水下工作，承受一定的水壓力，故應有良好的密封性。潛體的端蓋與外殼用O型密封圈密封。由于活塞與工程自塑料之間有一定的間隙，故用一塊彈性薄膜裹住活塞，并用一壓環把彈性薄膜邊緣壓緊在潛體外殼上實現密封。
2.6 控制電路設計
控制電路是用單片機搭組，主要由89C51CPU、ADC0809轉換器芯片、電機驅動器以及壓力傳感器等組成，完成各種動作而須相應部件的啟動與停止、測量電路的間歇工作、數據存儲等都由微機按預先編制的控制軟件完成儀器所要求的全部工作過程。原理圖見圖2.3。
圖2.3 控制電路原理圖
壓力傳感器安裝在殼體內與外界連通，外界壓力的變化直接作用在傳感器上，傳感器將測到的壓力提供給微機控制系統。微機系統將測量的壓力數據與設定值比較，取得差值，以其正負來判斷潛器所需的運動趨勢(下潛或上浮)，進而驅動活塞運動實現潛器下潛或上浮。
2.7 姿態穩定校核
在完成設計全部的機械零件以及整體裝配后，對總裝配圖進行質量特性的分析，得出結果為：重心所在位置為，，，潛器總高度為484mm，重心的位置處于潛器的1/2 至1/4 高度范圍，符合潛器姿態穩定的要求。由分析知潛器密度為,總重量是21.37116公斤，水對懸浮體浮力為22.215公斤，所以在未考慮配重情況下懸浮體可以達到懸浮的條件。
結 論
如上所述，本設計模擬海洋水下潛器，在模擬實驗環境下，即在水箱的水深為5米，水流沖擊不大的情況下，其外殼能夠承受水壓力，其重心位置在導桿支承內部，處于潛器1/2 至1/4 高度范圍，符合平衡和穩定性條件，在水下可達到懸浮的條件。本設計采取圓柱活塞的機構來實現其改變體積的功能，由此來改變潛器的體質，而實現潛器隨液面的變化而浮沉，使潛器能定在海底某一深度。因此可以作為一種水下深度方向的固定參考,成為水下升沉補償系統，其控制信號通過壓力傳感器的作用，取決于水流激勵下浮式采礦船升沉運動信號采集系統，是一種比較可靠、易行的靜止參考坐標。
參 考 文 獻
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