摘要：海底钻机是一种钻探系统完全工作于海底的钻探设备,与搭载船只需要一条具有承载能力的脐带缆即可实现远程的能量供应和通讯控制。受脐带缆承载能力的限制,有限空间、重量内存储更多钻管及可靠、快速的接卸是大钻深海底钻机设计的难点。以60 m海底钻机移摆管系统为研究对象,介绍了移摆管系统的构成、技术指标和特点,对移摆管系统中机械手回转机构进行了受力分析,推导出了海水阻力矩的方程。利用AMESim建立了机械手回转控制系统仿真模型,分析了输入的线性控制信号的斜率、海水阻力矩等因素对机械手回转机构控制性能的影响。仿真结果表明:海水阻力矩对械手回转机构动作的瞬间影响较大,输入的线性控制信号的斜率较大时,会引起机械手回转角度振荡。通过对60 m海底钻机移摆管系统开展室内及海上试验,验证了该系统能够满足60 m海底钻机钻杆接卸及存储的要求。

摘要：海底接驳是将多个设备在水下连接,实现对电能和信息交互的集中管理,是研制深海勘探装备、构建海底观测网的核心技术之一。美国、日本、加拿大等海底接驳技术起步较早,逐步发展了负高压单级直流输电、大功率电能转换、水下湿插拔、大型光纤通信组网等技术,采用模块化设计、多级接驳盒互连的结构方式,已在多个海域建成了大型的海底观测网。近十年,随着国内开始布局近海海洋观测系统,接驳盒设计制造、负高压输电、远程通信与控制等技术发展迅速。以科学节点形式的水下接驳系统,已在多个海域成功应用。但目前,还没有形成大型的观测网,部分深水关键部件,例如水下湿插拔连接器、光电复合缆等,还主要依赖进口。在引进吸收国外先进技术的同时,研发高性能的控制器、大功率的转换模块、水下连接器以及光电复电缆将是未来接驳系统一个非常重要的方向。

摘要：随着陆地资源日益短缺,深海矿产资源将成为人类未来社会经济可持续发展的重要保障。采集装置作为深海采矿系统的重要组成部分,不仅要解决采集率问题还要关注采矿活动造成的环境扰动。基于康达效应与CFD方法,获取采集装置不同运动状态下的流场数值模拟结果,精细划分流场内部结核各运动阶段的迁移状态,并使用射流角度与凸曲面壁半径控制变量,探讨采集装置参数对流场特征的影响,进而优化采集装置参数匹配。结果表明:1)采集装置射流角度和凸曲面壁半径的增大,增加了流场均匀度,使得动能更集中于底部区域,采集装置运动速度的增加会增强凸曲面壁下康达效应,当速度为0.5 m/s时,内部流场较为稳定;2)采集装置射流角度、凸曲面壁半径与结核升力指数和曳力存在显著相关性,一定范围内,升力指数随着采集装置射流角度变大或凸曲面壁半径变小而升高;3)分析对比结核运动阶段中迁移变化,当采集装置离底高度为80 mm,射流角度为45°,凸曲面壁半径为350 mm,采集装置运动速度为0.5 m/s时,结核能够精准进入吸入口。研究结果可为深海多金属结核采集装置的设计与研发提供重要参考。

摘要：AMESim软件是计算机系统工程高级建模和仿真平台,为用户提供了一个时域仿真建模环境,利用已有模型和(或)建立新的子模型,来构建优化设计所需的实际原型。基于AMESim软件中提供的元件库,建立水下钻机机械手液压控制系统的计算机仿真模型。通过改变模型中的设计参数,得到相应的仿真结果;通过对结果的分析得出最优的参数设计,为真实系统的设计提供参考依据,可有效缩短研发周期,降低研发成本。

摘要：海底钻机是海底资源勘探、海洋地质调查以及海洋科学考察不可或缺的重要技术装备。本文针对海底钻机的工作环境和工作方式,分析了作为海底钻机关键部件的动力头装置在设计时需要考虑的问题,并以这些问题为设计导向,提出了海底钻机动力头装置在设计时应具备的功能。最后,根据这些功能设计了相应的结构。

摘要：为提高海底钻机钻杆接卸环节的可靠性,作者设计了一种海底钻机钻杆辅助接卸装置。该装置能够消除机械手送钻位置偏差,并且可以为钻杆上下移动导向,同时能够实现对孔口位置钻杆的强制对中夹持,保证孔口位置钻杆与动力头主轴的同轴度,提高了海底钻机钻杆接卸的可靠性,同时也降低了机械手的控制精度和设计难度。

摘要：为解决深度20m内土壤取样问题,作者设计了一种浅层轻便土壤取样钻机。该钻机设有液压驱动式振动冲击锤,依靠较小的锤芯重量、较高的冲击速度、较短的作用时间,产生较大的冲击能量。钻机具有结构紧凑、轻便可靠等特点,在实际应用中效果良好。

摘要：为解决土壤取样中依靠绞车起拔钻杆所带来的钻机结构复杂笨重、移动不便等问题,设计了一种钢球夹紧液压起拔器。该起拔器和钻机相互独立,具有结构紧凑、起拔力大、轻便可靠等特点,有效降低了钻机的整体重量,优化了钻机结构,使钻机移动更加轻便,在实际应用中效果良好。

摘要：本文首先对液压伺服阀控非对称缸系统进行数学建模,分析计算了伺服阀控非对称缸在换向时产生的压力跃变,用AMESim仿真软件对系统进行了仿真,得出压力跃变曲线。最后设计了差动控制回路来解决阀控非对称缸的压力跃变问题。

摘要：在深海勘察取样作业时,由于海流作用会引起钻杆摆动或上下运动,这是导致取得样品失真的原因之一。海底基盘可在勘察作业过程中,对钻杆进行夹持稳定,以保障作业的质量,是提高勘察作业水平的核心装备之一。根据海洋石油708船的结构尺寸与勘察作业需求,研制了一套无缆海底基盘。目前该无缆基盘在我国南海及东海海域从事勘察作业服务,累计服务时间超过30个月,有力支撑了我国海洋地质调查工作。本文对该无缆基盘的工作参数及原理、水下液压系统以及通信与控制系统进行了介绍,重点对大容量深水电池的研制进行了分析。该电池能够保证无缆基盘的作业时间达到70 h,提高了勘察作业效率,可为今后相关海洋装备的研发提供基础。