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有哪些种类的海洋观测仪器?

放大字体  缩小字体 发布时间:2023-05-25 16:26:55    浏览次数:752
导读

逯玉佩观察和测量海洋现象的基本工具.通常指采样、测量、 观察、 分析和数据处理等设备.海洋观测仪器主要是为了满足海洋学研究的需要而设计的,有些国家以海洋学仪器命名,中国习惯上称为海洋仪器

逯玉佩观察和测量海洋现象的基本工具.通常指采样、测量、 观察、 分析和数据处理等设备.海洋观测仪器主要是为了满足海洋学研究的需要而设计的,有些国家以海洋学仪器命名,中国习惯上称为海洋仪器.

发展概况 早在15世纪中叶,便有人研制测量海水深度的仪器但是比较简便而又可靠的测温工具,是1874年研制出的.随后又设计出埃克曼海流计.20世纪初研制出了.1938年研制出机械式,从而可以快速观测水温随深度的变化.直到20世纪50年代以前,海洋观测主要使用机械式仪器,回声测深仪是唯一的电子式测量装置.60年代以后,海洋观测仪器在设计上大量采用新技术,逐步实现了电子化.海洋观测仪器的电子化,是从单项测量仪器开始的,以后又发展多要素的综合仪器,例如.今后,海洋观测仪器将不断改进结构,降低功耗,增加可靠性,除传感器多样化外,信号形式和仪器终端将日趋通用化,并进一步向智能化发展.

海洋观测仪器的种类 海洋观测仪器可以按照结构原理分为声学式仪器、光学式仪器、电子式仪器、机械式仪器,以及遥测遥感仪器等.还可以根据运载工具不同,划分成船用仪器、潜水器仪器、浮标仪器、岸站仪器和飞机、卫星仪器.其中船用海洋观测仪器品种最多,按其操作方式又可分为投弃式、自返式、悬挂式、拖曳式等.投弃式仪器使用时将其传感器部分投入海中,观测的数据通过导线或无线电波传递到船上,传感器用后不再回收.自返式仪器观测时沉入海中,完成测量或采样任务后卸掉压载物,借自身浮力返回海面.悬挂式仪器利用船上的绞车吊杆从船舷旁送入海中,在船只锚碇或漂流的情况下进行观测.拖曳式仪器工作时从船尾放入海中,拖曳在船后进行走航观测.

海洋观测仪器对使用者来说,通常按所测要素分类.例如测温仪器、测盐仪器、测波仪器、测流仪器、营养盐仪器、重力和磁力仪器、底质探测仪器、浮游生物与底栖生物仪器等等.将它们归纳起来可以划分成 4大类,即海洋物理性质观测仪器、海洋化学性质观测仪器、海洋生物观测仪器、海洋地质及地球物理观测仪器.

海洋物理性质观测仪器 用于观测海洋中的声、光、温度、密度、动力等现象.因为海水密度不便直接测定,通常用温度、盐度和压力值计算得到,所以盐度取代密度成为一个必测参数.观测海水温度、盐度和压力的仪器,20世纪60年代以前只能用颠倒温度表、、滴定管和机械式深温计(BT),现在则用电子式盐温深测量仪(STD或CTD)等船只走航测温常用投弃式深温计(XBT).空中遥感观测海水温度则用红外辐射温度计

.岸边潮汐观测使用浮子式,外海测潮采用压力式自容仪,大洋潮波的观测依靠卫星上的雷达测高仪.海浪观测仪器的品种比较繁杂,有各种形式的测波杆、压力式、光学原理的测波仪、超声波式测波仪.近年用得较多的是加速度计式测波仪.海流观测相当困难,或用仪器定点测量,或用漂流物跟踪观测.定点测流是海洋观测中常用的办法,所用仪器有转子式海流计、电磁式海流计、声学海流计等,其中最流行的是转子式仪器(见).海洋声参数仪器主要有,用以观测声波在海水里的传播速度.海洋光参数仪器有透明度计和照度计,用以观测海水对光线的吸收和海洋自然光场的强度.

海洋化学性质观测仪器 海洋观测中所用的化学仪器,主要用来测定海水中各种溶解物的含量.60年代以前,除少数几项可在船上用滴定管和目力比色装置完成外,大部分项目要保存样品带回陆上实验室分析.60年代以后,调查船上逐渐采用船用、船用pH计、溶解氧测定仪,以及船用分光光度计和船用荧光计.近年来船用单项化学分析仪器与自动控制装置相结合,形成船用多要素的自动测定仪器.这种综合仪器还可配备电子计算机

,提高其自动化程度.船用化学分析仪器的工作原理大致分两类:一类用传感器(主要为电极)直接测定化学参数;一类通过样品显色进行光电比色测定.目前,海水中的各种营养盐靠比色仪器测定,pH值、溶解氧、氧化-还原电位等利用电极式仪器测定.

海洋生物观测仪器 海洋生物种类繁多,从微生物、浮游生物、底栖生物到游泳生物,相应有不同的观测仪器.海水中的微生物需采样后进行研究,采样工具有复背式采水器和无菌采水袋.浮游生物采样器主要有浮游生物网和浮游生物连续采集器.底栖生物采样使用海底拖网、采泥器和取样管.游泳生物采样依靠鱼网,观察鱼群使用鱼探仪(见).海洋初级生产力的观测,除利用化学仪器测营养盐,利用光学仪器测定光场强度之外,还用荧光计测定海水中的叶绿素含量.为了观察海洋生物在海中的自然状态,需要利用水中摄象,有时还得使用.可使人们在海底停留较长时间,是观察海洋生物活动情况的良好设备.

海洋地质及地球物理观测仪器 底质取样设备是最早发展的海洋地质仪器,分表层取样设备与柱状取样设备两类.表层取样设备又称采泥器,有重力式采泥器、弹簧式采泥器和箱式采泥器,其中箱式采泥器能保持沉积物原样.底质柱状采样工具有重力取样管、振动活塞取样管、重力活塞取样管和水下浅钻,有一种靠玻璃浮子装置使柱状样品上浮的重力取样管称为自返式取样管.结合底质取样,还可进行海底照相.回声测深仪是观测水深、地貌和地层结构最常用的仪器.又称地貌仪,安装在船壳上或拖曳体上,可以观测海底地貌.利用声波在海底沉积物中的传播和反射测出地层结构.海洋地球物理仪器有重力仪(见)、磁力仪(见)和地热计等.

海洋工程装备是什么

固定式

桩基式平台

① 导管架型平台。在软土地基上应用较多的一种桩基平台。由上部结构(即平台甲板)和基础结构组成。上部结构一般由上下层平台甲板和层间桁架或立柱构成。甲板上布置成套钻采装置及辅助工具、动力装置、泥浆循环净化设备、人员的工作、生活设施和直升飞机升降台等。平台甲板的尺寸由使用工艺确定。基础结构(即下部结构)包括导管架和桩。桩支承全部荷载并固定平台位置。桩数、长度和桩径由海底地质条件及荷载决定。导管架立柱的直径取决于桩径,其水平支撑的层数根据立柱长细比的要求而定。在冰块飘流的海区,应尽量在水线区域(潮差段)减少或不设支撑,以免冰块堆积。对深海平台,还需进行结构动力分析。结构应有足够的刚度以防止严重振动,保证安全操作。并应考虑防腐蚀及防海生物附着等问题。导管架焊接管结点的设计是一个重要问题,有些平台的失事,常由于管结点的破坏而引起。管结点是一个空间结点,应力分布复杂;近年应用谱分析技术分析管结点的应力,取得较好的结果。导管架由导管(即立柱)和导管间的水平杆和斜杆焊接组成,钢桩沿导管打入海底。打桩完毕后,在两者的环形空隙内用水泥浆等胶结材料固结,使桩与导管架形成一个整体,以承受巨大的竖向和水平荷载。若桩的承载能力不能满足要求时,可在立柱之间和角立柱的周围增设钢桩。这种平台施工时一般先在陆地上预制导管架,再用驳船拖运就位进行安装,通过调节压舱水使驳船倾斜,然后用卷扬机将导管架送入水中,由其自身浮力悬浮在水中,再向导管架立柱内灌水,同时用起重船把导管架竖立就位于海底井址,再将桩逐段连续打入海底土层固定。用于深海的导管架高度很大,整体运输困难,可采用分段制造,分段下水连接而成。

②塔架型平台。另一种适于软土地基的桩基平台。由腿柱(通常直径达6米)、水平杆和斜杆及大梁(圆形或箱形)组成。为减小挡水面积,桩均设置在腿柱内,排成圆形,桩顶与腿柱焊接,空隙内灌入水泥浆,以防止薄壁腿柱发生局部压屈,并使桩固定在腿柱下端。施工时将塔架侧放并拖运就位,注入压舱水,使塔架直立,然后打桩,最后安装平台甲板。在自然条件恶劣的深水区,目前多采用导管架和塔架的组合方式。

重力式平台

① 钢筋混凝土重力式平台。依靠自身重量维持稳定的固定式海洋平台。主要由上部结构、腿柱和基础三部分组成。基础分整体式和分离式两种。整体式基础一般是由若干圆筒形的舱室组成的大沉垫。沉垫也可采用平板分仓的蜂窝式结构,其侧表面可做成多波形或平板形。分离式基础用若干个分离的舱室做基础,它对地基适应性强,受力明确,抗动力性能好,腿柱间距大,在拖航及下沉作业时较安全。

② 钢重力式平台。也属于分离式基础型,由钢塔和钢浮筒组成,浮筒也兼作储油罐。

③ 钢-钢筋混凝土重力式平台。上部结构和腿柱用钢材建造,沉箱底座用钢筋混凝土建造,可充分发挥两种材料的特性。

以上三种重力式平台适用于较深海域。整体式基础多建造在密实的砂土上,避免建在松散砂或较厚的软土地基上。分离式基础由于基础面积视地质条件而定,立柱的间距随水深而变,故对地基和水深的适应性很强,可用于地质条件较差的场合。重力式平台的施工分两个阶段,前阶段在干坞中进行,后阶段在近岸可避风浪的深水区进行。施工程序是;在干坞中建造基础下部,至预定高度后向干坞中灌水,把已建成的基础下部连同起重设备一起浮运至能避风浪的深水区,并牢牢系泊,继续建造基础的上部及立柱,直至混凝土工程全部完成,再向基础内部灌水,使平台下沉,然后将预制的平台甲板构件用驳船运到立柱上,使基础排水,稍稍起浮,直至立柱恰好顶在平台甲板的预定位置。最后把立柱与平台甲板牢固地连在一起,形成平台。重力式平台设计时应防止基础舱壁失稳或压坏。当基础兼做储油罐时,应考虑由于内外温差所产生的温度应力。平台要有足够的整体稳定性。基础下边可设有插入地基的裙板,防止基础底座沿海底滑动。此外,结构的倾斜度,总沉降量及动力效应都要求不超过限值。

活动式

着底式平台

① 坐底式平台。最早的活动平台采用钻井驳船。后来随着海洋石油钻探水深的不断增加,钻井驳船进一步发展成坐底式平台,它由沉垫、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。

② 自升式平台。由一个驳船式船体和若干能升降并能起支撑作用的桩腿组成,船体有足够的浮力以运载钻井设备和给养到达工作地点。作业时平台被桩腿支撑并抬升到海面以上。转移时,把桩腿拔起,驳船式船体下降浮于水面,即可拖运到另一地点。

自升式平台分为插桩自升式和沉垫自升式。桩腿可插入海底,也可在桩腿下面设置“桩靴”或独立的小沉垫。桩腿结构可以是封闭壳体式,也

海洋工程装备主要包括海洋移动钻井平台(船舶)、浮式生产系统、海洋工程作业船和辅助船等三类装备及其关键配套设备和系统。包括油气钻采平台、油气存储设施、海上工程船舶(海洋地质勘探船、供应船、拖船、起重船、打捞救助船、海底电缆铺设船、铺管船)。

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