海洋工程裝備

海洋工程裝備研究探討主要內(nèi)容海洋工程裝備及制造商海洋工程裝備相關(guān)研究方向

海洋面積大約占地球表面積的70％，水量約占地球上總水量的97%左右，蘊藏豐富的資源，具有重要的戰(zhàn)略價值。面對目前世界人口急劇膨脹、陸地資源日益枯竭、環(huán)境不斷惡化這三大問題，人類把未來發(fā)展的希望寄托于尚未得到充分開發(fā)的海洋。世界各國紛紛將開發(fā)海洋、發(fā)展海洋經(jīng)濟和海洋產(chǎn)業(yè)作為國家發(fā)展的重要戰(zhàn)略舉措，并把21世紀稱為海洋資源開發(fā)的新世紀。目前人類開發(fā)的海洋資源主要包括：油氣資源，空間資源，礦產(chǎn)資源，生物資源，綠色能源，旅游資源等。

我國海洋戰(zhàn)略發(fā)展的三大目標(biāo)：2020年前：逐步拓展到全部領(lǐng)海和經(jīng)濟專屬區(qū)；2030年前后，逐步拓展到西太平洋和印度洋；2050年前后，拓展到全球公海。海洋油氣開發(fā)裝備體系海洋油氣開發(fā)裝備體系鉆井平臺生產(chǎn)平臺海工工程船和輔助船油氣外輸系統(tǒng)鉆井裝備水下設(shè)備固定式移動式固定式移動式海底生產(chǎn)系統(tǒng)海底管線外輸管道穿梭油輪自升式鉆井平臺半潛式鉆井平臺鉆井船F(xiàn)PSO半潛式生產(chǎn)平臺SparTLP供應(yīng)船鋼制導(dǎo)管架式平臺混凝土重力式平臺三用工作船調(diào)查船施工船守護船、救助船順應(yīng)塔式平臺順應(yīng)塔式平臺鋼制導(dǎo)管架式平臺混凝土重力式平臺輔助船平臺

自升式平臺

半潛式平臺

（系泊）半潛式輔助船

半潛式平臺

（動力定位）SPAR

鉆井船

鉆井平臺的分類海洋油氣資源主流開發(fā)裝備物探船勘察船鉆井平臺浮式生產(chǎn)儲油輪起重船生產(chǎn)平臺管鋪船水下機器人物探船、勘察船、供應(yīng)船、鉆井平臺、生產(chǎn)平臺、浮式生產(chǎn)儲油船、卸油船、起拋錨船、拖帶船、倒班船、特種運輸船、工程支持船（平臺）、水下機器人、起重船、鋪管船、鋪纜船世界海工裝備的制造格局亞洲居于海工裝備建造市場的前沿，其中韓國和新加坡屬于第一梯隊。中國近年發(fā)展迅速，躋身第二梯隊。中東的阿聯(lián)酋、南美的巴西、橫跨亞歐大陸的俄羅斯、以及越南、印度和印尼等國家不甘落后，成為第三梯隊。主要原因是這些國家石油資源豐富，在發(fā)展油氣生產(chǎn)的同時，努力提升自己的建造實力。主要產(chǎn)品分布新加坡：自升式鉆井平臺+半潛式鉆井平臺+FPSO（改裝）韓國：高端FPSO（新建）+鉆井船+半潛式鉆井平臺中國：自升式鉆井平臺+FPSO+半潛式鉆井平臺其他國家油氣鉆井工程裝備（1）．美國是石油裝備最先進的生產(chǎn)國，不僅自給率居世界各國之首，并且石油工業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，諸如石油鉆井設(shè)備（含頂部驅(qū)動系統(tǒng)）、燃氣透平發(fā)電設(shè)備、柴油發(fā)電機組、大型高壓天然氣壓縮機組、油氣分離處理設(shè)備、海洋工程結(jié)構(gòu)、海底遙控作業(yè)船（ROV）等在技術(shù)上領(lǐng)先于世界各國。世界石油工業(yè)主要的鉆采設(shè)備約70％以上由美國制造輸出。

其他國家油氣鉆井工程裝備（2）．英國和挪威的鉆采平臺自給率達80％，但其平臺裝備的鉆井、井控、固控、測井、固井等設(shè)備及海底完井設(shè)備約90％來自美國。另外，這兩個國家分別在動力定位技術(shù)、鉆機頂部驅(qū)動技術(shù)方面具有領(lǐng)先優(yōu)勢。（3）．法國石油工業(yè)技術(shù)僅次于美國，與英國齊肩，其高壓石油軟管制造技術(shù)，半潛式、自升式平臺建造技術(shù)，測井技術(shù)，LPG儲運設(shè)備制造技術(shù)等全球著名；

其他國家油氣鉆井工程裝備(4)．意大利的海上鋪管技術(shù)、管線涂敷技術(shù)，瑞典的動力定位鋪管技術(shù)，荷蘭的大噸位海上浮吊技術(shù)裝備及海底工程地質(zhì)調(diào)查技術(shù)，德國的石油鉆井設(shè)備制造技術(shù)、海上液壓工業(yè)裝備技術(shù)、大功率變頻電力拖動技術(shù)及儀器儀表技術(shù)等處于世界領(lǐng)先地位；(5)．日本由于其造船、冶金、電子技術(shù)領(lǐng)先于世界，在平臺建造、海洋工程結(jié)構(gòu)和石油管材（含油氣輸送管線、鉆桿、套管、油管），平臺上配套的機、電、儀等技術(shù)方面具有較強的國際競爭力；國內(nèi)海工設(shè)計單位708所自升式鉆井平臺、半潛式鉆井平臺、FPSO上海船舶設(shè)計研究院海工工程船和輔助船海上鉆井平臺設(shè)計包括方案設(shè)計、基本設(shè)計、詳細設(shè)計和施工設(shè)計4個階段。目前國內(nèi)建造的主流海洋移動鉆井平臺，主要以引進國外基本設(shè)計后自行完成詳細設(shè)計形式完成生產(chǎn)建造。國內(nèi)海工建造企業(yè)企業(yè)類型代表企業(yè)特點造修船企業(yè)中船集團、中船重工、中遠船務(wù)在設(shè)計、制造、安裝大型海上鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)物方面有優(yōu)勢，在項目管理方面有經(jīng)驗。石油系統(tǒng)企業(yè)中海油、中石油下屬工程公司在油氣處理模塊及相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計制造方面具有優(yōu)勢，依靠內(nèi)部需求，通過國際合作設(shè)計建造能力發(fā)展比較快機械制造企業(yè)振華重工、中集集團這類企業(yè)在資本運作、企業(yè)管理、市場營銷等方面具備很強的實力。國內(nèi)海工建造企業(yè)第一集團軍：大連船舶重工、中集來福士、上海外高橋、中遠船務(wù)、招商局（深圳）重工、青島北船重工、上海船廠、熔盛重工、廣州黃埔船廠、武昌船廠、廣船國際第二集團軍（后起之秀）：振華重工、遼河石油裝備、四川宏華、海油工程青島基地韓通重工、惠生重工、南通市政府第三集團軍（海工船建造企業(yè)）：30多家中國船廠，浙江船廠、大洋船廠、乳山船廠、青島前進船廠、威海造船、中航技廈門公司、福建東南、番禺靈山造船、鎮(zhèn)江船廠、粵新船廠、廣新重工主要內(nèi)容海洋工程裝備及制造商海洋工程裝備相關(guān)研究方向海洋工程領(lǐng)域的前沿研究方向計算水動力學(xué)（CFD）1）波-流-結(jié)構(gòu)物相互作用問題的數(shù)值模擬，包括小尺度問題(如海洋平臺立柱，錨鏈，系泊系統(tǒng))和大尺度問題(如人工島，海上機場，儲油罐)的波流場數(shù)值模擬和水動力特性的計算。2）深海水動力學(xué)問題的數(shù)值模擬，包括分層流和內(nèi)波，復(fù)雜潛流，深海管線內(nèi)流和外流耦合，立管多模態(tài)渦激振動，海洋結(jié)構(gòu)物大變形流固耦合的水彈性問題，深海錨鏈系統(tǒng)的數(shù)值分析和水動力性能計算。3）船舶與海洋工程數(shù)值水池仿真實驗室研究，包括數(shù)值造波，數(shù)值造流，船舶和海洋結(jié)構(gòu)物在復(fù)雜波流和各種限制環(huán)境下的全流場數(shù)值仿真和動態(tài)演示方法和技術(shù)。4）全尺度船舶與海洋結(jié)構(gòu)物復(fù)雜流動問題的大規(guī)模并行數(shù)值計算仿真，主要是針對實船、船-槳-附體、超大型海上浮體和平臺的流場數(shù)值模擬和水動力性能預(yù)報。5）船舶與海洋結(jié)構(gòu)物優(yōu)異水動力性能的數(shù)值技術(shù)開發(fā)研究，即通過數(shù)值模擬實行船舶減阻，船型優(yōu)化，新船型開發(fā)，海洋平臺優(yōu)化設(shè)計，新概念船舶和海洋結(jié)構(gòu)物開發(fā)的方法和技術(shù)。6）船舶與海洋工程水動力學(xué)問題數(shù)值計算的非確定性分析，包括對數(shù)學(xué)模型、湍流模式、方程離散、數(shù)值方法、編程過程、編譯系統(tǒng)等誤差源的非確定性分析。海洋工程結(jié)構(gòu)物水動力性能●

深海平臺水動力性能研究半潛式平臺水動力性能；立柱式平臺（SPAR）水動力性能；張力腿平臺（TLP）水動力性能；新概念深海平臺水動力性能；深海平臺與定位系統(tǒng)的耦合水動力分析；深海平臺海上運輸與安裝過程水動力分析；深海平臺極限環(huán)境載荷、低頻響應(yīng)、高頻振動、波浪爬升與砰擊、渦激運動及控制等特殊水動力性能；內(nèi)波與深海平臺系統(tǒng)的水動力作用等?！窀∈缴a(chǎn)儲卸油系統(tǒng)（FPSO）水動力性能研究FPSO與單點系泊系統(tǒng)的耦合水動力分析；FPSO甲板上浪與砰擊等特殊水動力性能；淺水FPSO系統(tǒng)水動力性能；單點系泊FPSO水平面運動與穩(wěn)定性分析等?！裆钏Ｑ蠊こ趟畡恿δＰ蛯嶒灧椒ㄑ芯刻厥夂Ｑ髣恿Νh(huán)境模擬方法；深海平臺混合模型實驗方法；深水系泊系統(tǒng)、立管系統(tǒng)的等效模擬方法；波浪爬升等模型實驗方法；動力定位系統(tǒng)模型實驗方法；海洋工程結(jié)構(gòu)物水動力性能的海上實測技術(shù)；深海平臺極限環(huán)境載荷、低頻響應(yīng)、高頻振動與砰擊、渦激運動及控制等特殊水動力性能；內(nèi)波與深海平臺系統(tǒng)的水動力作用等。海洋工程領(lǐng)域的前沿研究方向流固耦合●單體彈性浮式結(jié)構(gòu)物的動力響應(yīng)研究研究單體浮式結(jié)構(gòu)物水彈性響應(yīng)的時域分析理論；碰擊作用下的彈性浮式結(jié)構(gòu)物水彈性響應(yīng)分析技術(shù)；甲板上浪作用下的彈性浮式結(jié)構(gòu)物水彈性響應(yīng)分析技術(shù)；考慮二階波浪力作用下的彈性浮式結(jié)構(gòu)物水彈性響應(yīng)分析技術(shù)等?！穸囿w彈性浮式結(jié)構(gòu)物的動力響應(yīng)研究研究多體浮式結(jié)構(gòu)物水彈性響應(yīng)的頻域分析理論研究；多體浮式結(jié)構(gòu)物水彈性響應(yīng)的時域分析理論研究；考慮波浪二階力貢獻的多體浮式結(jié)構(gòu)物水彈性響應(yīng)分析技術(shù)?！窕贑FD和結(jié)構(gòu)動力學(xué)的海洋結(jié)構(gòu)物水彈性響應(yīng)分析理論研究實驗水動力學(xué)●復(fù)雜、災(zāi)害性深海環(huán)境模擬理論與方法研究內(nèi)容包括：奇異波與碎波等模擬理論與方法；任意主方向短峰波、雙峰譜短峰波、奇異波疊加短峰波等不規(guī)則波模擬理論與方法；分層流、內(nèi)波模擬理論與方法；均勻穩(wěn)定深水流、剪切深水流、高速表層流等模擬理論與方法；非定常風(fēng)場模擬理論與方法。海洋工程領(lǐng)域的前沿研究方向●船舶與海洋工程模型試驗理論與技術(shù)研究船舶與海洋工程模型試驗尺度效應(yīng)與相似律；深海平臺、深水系泊系統(tǒng)、立管系統(tǒng)的水深截斷模擬理論與技術(shù)；平臺渦激運動及深海柔性構(gòu)件渦激振動實驗技術(shù)；甲板上浪、波浪爬升、砰擊、晃蕩等非線性力學(xué)模型試驗技術(shù)；水下運載器操縱與控制模型試驗技術(shù)；深海立管結(jié)構(gòu)疲勞試驗技術(shù)等?！翊笮秃Ｉ涎b備現(xiàn)場測試研究海上風(fēng)、浪、流環(huán)境現(xiàn)場測量與分析方法；海上裝備運動性能現(xiàn)場測量方法；系泊系統(tǒng)和立管系統(tǒng)運動與載荷現(xiàn)場測量方法；現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)的長期自動同步采集、傳輸與處理；現(xiàn)場監(jiān)測及遠距離遙控監(jiān)測系統(tǒng)等。海洋結(jié)構(gòu)物強度與可靠性海洋結(jié)構(gòu)物整體與極限強度局部強度●船舶與海洋結(jié)構(gòu)物總強度分析方法研究全結(jié)構(gòu)有限元分析模型的建立以及簡化力學(xué)分析模型的建立；海洋工程結(jié)構(gòu)在爆炸載荷下的安全性評估；有限元建模不確定性研究；基于可靠性理論的結(jié)構(gòu)總強度安全性評估技術(shù)；基于總強度和局部強度協(xié)調(diào)一致的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)等。海洋工程領(lǐng)域的前沿研究方向●船舶與海洋結(jié)構(gòu)物極限承載能力研究研究結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)下逐步倒塌的非線性仿真技術(shù)；結(jié)構(gòu)總體屈曲和局部屈曲的相互作用分析；焊接殘余應(yīng)力對極限強度影響；制造加工變形的隨機特性對極限強度的影響；腐蝕對極限強度的影響；含裂紋結(jié)構(gòu)的極限強度分析；局部損傷結(jié)構(gòu)（比如凹陷）對極限強度影響的分析技術(shù)?！窈Ｑ蠼Y(jié)構(gòu)物局部強度的應(yīng)力分析設(shè)計方法研究研究海洋結(jié)構(gòu)物局部應(yīng)力三維有限元分析標(biāo)準化；海洋結(jié)構(gòu)物的局部強度應(yīng)力分類設(shè)計理論；海洋結(jié)構(gòu)物在極端環(huán)境條件下局部強度控制準則等。海洋結(jié)構(gòu)物局部強度與疲勞壽命●海洋結(jié)構(gòu)物疲勞分析研究高強度鋼等海洋工程結(jié)構(gòu)材料在海洋環(huán)境條件下的疲勞性能研究;非線性疲勞損傷模型研究;隨機載荷作用下的疲勞裂紋擴展壽命預(yù)報方法；隨機載荷譜及疲勞載荷譜標(biāo)準化研究；深海柔性立管疲勞特性的預(yù)報與實驗研究；纜索結(jié)構(gòu)在復(fù)雜海洋環(huán)境載荷作用下的疲勞特性預(yù)報及實驗研究等。海洋工程領(lǐng)域的前沿研究方向海洋工程領(lǐng)域的前沿研究方向●海洋結(jié)構(gòu)物全壽命周期分析設(shè)計方法研究海洋工程材料的腐蝕模型研究；海洋結(jié)構(gòu)物的腐蝕疲勞模型研究；基于腐蝕、疲勞損傷演化的全壽命周期海洋結(jié)構(gòu)物設(shè)計方法研究等。海洋結(jié)構(gòu)物非線性動力響應(yīng)●海洋結(jié)構(gòu)物極端響應(yīng)研究深水極端非線性海洋環(huán)境載荷，海洋結(jié)構(gòu)物整體非線性響應(yīng)破壞機理與預(yù)報方法。●海洋結(jié)構(gòu)物耦合動力響應(yīng)研究海洋結(jié)構(gòu)物與強非線性波浪相互作用機理、海洋結(jié)構(gòu)物與系泊系統(tǒng)和立管系統(tǒng)的非線性流固耦合分析方法?！窈Ｑ蠼Y(jié)構(gòu)物局部非線性動力響應(yīng)研究海洋結(jié)構(gòu)物局部強非線性振動和響應(yīng)預(yù)報理論，包括艏艉砰擊載荷、甲板上浪及其載荷、波浪爬升等?！窈Ｑ蠼Y(jié)構(gòu)物非線性屈曲研究超大潛深結(jié)構(gòu)與海底管道的非線性屈曲特性。基于可靠性和風(fēng)險評估技術(shù)的結(jié)構(gòu)分析方法●船舶與海洋結(jié)構(gòu)物全壽命周期安全性評估研究船舶與海洋結(jié)構(gòu)物自診斷與安全性評價；全生命周期下的船舶與海洋結(jié)構(gòu)物的設(shè)計與建造理論；船舶與海洋結(jié)構(gòu)物全壽命風(fēng)險評估與決策；海洋結(jié)構(gòu)物正常使用工況條件下的危險區(qū)域的識別；海洋結(jié)構(gòu)物在極端環(huán)境條件下風(fēng)險控制技術(shù)等?！袷鹿蕮p傷評估

研究碰撞、觸礁、燃燒等過程對船舶與海洋結(jié)構(gòu)物的損傷機理；近船體爆炸沖擊波的傳播特性及其與船體表面的相互作用機理；水下爆炸氣泡對船體結(jié)構(gòu)毀傷機理及剩余生命力；船舶與海洋結(jié)構(gòu)物結(jié)構(gòu)疲勞斷裂、極限強度、防腐疲勞損傷感知、監(jiān)測；重大事故發(fā)生后船舶與海洋結(jié)構(gòu)物的環(huán)境載荷和剩余極限強度分析；重大事故情況下的修復(fù)費用效益評估等?！耧L(fēng)險評估的理論研究

研究海洋結(jié)構(gòu)物重大災(zāi)難性事故統(tǒng)計及發(fā)生的概率分析；海洋結(jié)構(gòu)物風(fēng)險概率與損失模型；海洋結(jié)構(gòu)物風(fēng)險決策模型；海洋結(jié)構(gòu)物工程保險精算研究；船舶與海洋結(jié)構(gòu)物災(zāi)害性事故中人因失效模式及影響分析；基于風(fēng)險的海洋結(jié)構(gòu)物的損傷檢測、診斷、險情預(yù)報、維修和報廢決策等。海洋工程領(lǐng)域的前沿研究方向結(jié)構(gòu)物海底基礎(chǔ)強度與可靠性●深海結(jié)構(gòu)物海底基礎(chǔ)強度特性

研究深海結(jié)構(gòu)物海底基礎(chǔ)強度與極限承載特性；深海結(jié)構(gòu)物海底基礎(chǔ)與周圍地層介質(zhì)相互作用的破壞模式與承載能力；考慮海底地下水滲流影響的深海結(jié)構(gòu)物海底基礎(chǔ)強度的計算理論與數(shù)值方法；深海結(jié)構(gòu)物海底吸力式桶形基礎(chǔ)沉貫過程中的關(guān)鍵技術(shù)；深海結(jié)構(gòu)物海底基礎(chǔ)強度與變形的現(xiàn)場量測技術(shù)等?！駱O端災(zāi)害環(huán)境下深海結(jié)構(gòu)物海底基礎(chǔ)動力特性

研究極端環(huán)境荷載作用下深海結(jié)構(gòu)物海底基礎(chǔ)動力響應(yīng)與安全性評估；海洋結(jié)構(gòu)物海底基礎(chǔ)與海底沖刷的耦合動力分析；深海結(jié)構(gòu)物海底基礎(chǔ)與周圍地層介質(zhì)相互作用的模型試驗技術(shù)；地震等極端災(zāi)害環(huán)境作用下海底地基砂土液化及對結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)強度的影響?！裆詈＝Y(jié)構(gòu)物海底基礎(chǔ)可靠性

研究海底結(jié)構(gòu)物自診斷技術(shù)與可靠性評價；全生命周期下海洋結(jié)構(gòu)物海底基礎(chǔ)的設(shè)計與建造理論；結(jié)構(gòu)物海底基礎(chǔ)全壽命風(fēng)險評估與決策；海洋結(jié)構(gòu)物海底基礎(chǔ)與地基在極端環(huán)境條件下風(fēng)險控制技術(shù)。海洋工程領(lǐng)域的前沿研究方向●深?？臻g站

研究深?？臻g站頂層設(shè)計與總體優(yōu)化技術(shù)；深?？臻g站超大潛深結(jié)構(gòu)技術(shù)研究；深?？臻g站水動力性能優(yōu)化與綜合預(yù)報技術(shù)；深?？臻g站潛器搭載與收放技術(shù)；深?？臻g站站載系統(tǒng)研究等。深海潛器●潛水器總體和集成技術(shù)

研究潛水器的總體設(shè)計和集成技術(shù)；復(fù)雜線型水下航行體的水動力性能預(yù)報和優(yōu)化技術(shù)；大深度載人潛水器無動力下潛/上浮技術(shù)；載人潛水器系統(tǒng)的安全可靠性技術(shù)；大深度載人鈦合金球殼的設(shè)計及制造技術(shù)；低密度耐高壓的浮力材料及其加工技術(shù)；高能量密度的深海動力技術(shù)；針對作業(yè)目標(biāo)的穩(wěn)定懸停定位技術(shù)；美國深海空間站概念圖長8m,下潛深度7000米，航速2.5-3節(jié)