海洋工程技術范文精選

本文作者：孟慶武郝艷萍作者單位：山東社會科學院海洋經濟研究所

我國海洋工程裝備業存在問題

盡管我國在海洋油氣資源開發研究領域取得了一定的進展，但與海洋科技先進國家相比較，存在著較大差距。

1高端技術對國外依賴性強

諸多核心技術，尤其是深水核心技術，僅掌握在少數幾個國家手中，深水工程技術能力十分薄弱，成為與國外海洋工程技術水平主要差距之一。

2研發能力不足

1海洋工程技術進展分析

對海洋工程技術進展的分析要從以下幾個方面進行分析：

1.1海底汽油資源開發的工程技術海底汽油資源的開發要借助FPSO系統、SP及TLP，它們分別是浮式生產儲運系統、浮式獨柱平臺和張力腿平臺。浮式生產儲運系統早在很久以前就被應用在邊際油田和油田的早期生產系統中，近年來它被應用的范圍更加廣泛。之所以被廣泛應用是因為它的投資周期比較短，而且投資小，再加上它逐漸的成熟，所應用的范圍不斷增加。當前，這種系統已經可以用在臺風的襲擊地區，即使在臺風的風浪中也可以不斷的進行生產。另外，它也可以應用在冰凍海域，包括極其寒冷的極地地區。也有很多人為了減少投資的成本，將浮體利用舊船進行改造，也有顯著的成效。浮式獨柱平臺是一個主體直徑較大，吃水量高的高科技浮體，它的柱內可以儲存很多的油，它的中部有纜繩錨固于海底，同時底部也瞄固于海底。浮式獨柱可以被應用在深達3000米的海區，它的造價較低，而且安裝便利，可以反復的使用，對邊際油田來說比較適用。除此之外，它的主體內部可以儲備油，并且可以有效的保護立管，自身運動不受水深的束縛，適用于海水比較深的海域。張力腿平臺是除了浮式獨柱平臺以外的另一種適用于深水的油氣田海洋平臺，它可以有效的避免在海水中發生共振的現象，并且限制了自身的垂向運動。它的應用已經有較長的歷史了，但是到現在應用的平臺數量并不多，它還存在很多問題沒有被解決，還正在被研究之中。

1.2水產資源的開發利用工程技術目前，由于人類的不斷開采海底資源，造成海水資產的不斷減退，為了保護海洋產業的可持續性發展以及保護保護海洋環境，海洋水產業應該適度的發展遠洋捕撈，還要加大力度發展深水養殖，以平衡海底資源。當前，深水養殖主要利用深水養殖網箱進行養殖，我國當前主要依靠進口的深水養殖網箱，國外的深水養殖網箱主要有重力式的網箱、飛碟式的網箱以及錨拉式的網箱，它們其中有的可以控制深沉，當遇到特大風暴的時候，它們自身可以自動的下沉以避免風浪的襲擊。除此以外，它們本身還具有抗風浪能力強的優點。由于國外產品的價格比較高，我國當前主要進口重力式網箱。

2我國海洋經濟發展策略分析

我國不僅擁有廣闊的路地面積，還擁有廣闊的海域。據調查，我國的海域面積約為300萬平方千米，約占我國國土的三分之一。我國沿海地區的經濟相對比較發達，并且發展速度快。但是，我國的海洋經濟發展目前還處于起步的階段，到20世紀末我國海洋經濟的總產值占全國國民經濟總產值比重約為百分之五，這和全球的經濟平均水平相比遠遠的低于全球經濟的平均水平。為此，我國要想有效的發展海洋經濟就要進行一定的整合與思考。

1海洋科研和海洋高等職業教育發展情況

歷來我國非常重視海洋科學研究，通過提高漁業捕撈和海水養殖技術，增加漁業產量；通過漁業資源保護和海洋環境監測維護海洋生態環境，保護海洋環境；通過建造裝備先進的海洋科學考察船，多次赴南極和北極考察，實施環球大洋科學考察，我國海洋資源利用和保護水平逐年提升。目前，我國把海洋高新技術定義為：海洋監測和探測技術、海洋生物技術、海洋生態模擬系統技術、海洋深潛技術、大洋礦產資源開發技術、海水淡化和利用技術、海水化學資源提取技術、海洋能源技術、海洋信息技術、海洋空間利用和海洋工程技術十一方面[2]。經過對國家海洋經濟高新技術領域發展情況的研究和總結得出：目前，我國海上海洋深潛技術、海洋油氣田開發技術、海水淡化和利用技術等均已處于國際領先水平。表1列出了我國在海洋科學技術領域已取得的成就和將來重點發展的技術領域[3]。高等職業教育承擔著國家培養高素質技能型人才的任務，截止2011年，全國共有各類高職院校1228所，其中涉海類院校僅為沿海省市的交通、海事、海運、水產類院校，其他院校舉辦的涉海類專業寥寥無幾。另外，通過對教育部2004年公布的《普通高等學校高職高專教育指導性專業目錄（試行)》和每年核定公布的目錄外專業情況研究：我國約有54個涉海專業，占目錄內專業總數532個和2011年目錄外專業總數452個的5%[4-5]。

2海洋經濟發展對人才的需求和高職院校人才培養目標的研究

在我國今年批復的山東、浙江、廣東三個沿海海洋經濟發展示范區（實驗區）的規劃中和自1990年起先后設立的上海浦東新區、天津濱海新區及最近批復的浙江舟山群島新區規劃和建設方案中，海洋經濟已作為核心發展的要素被不斷重視和提升[6-8]。在三個產業中，除第三產業涉及的海洋經濟內容我國有比較好的基礎外，其他許多產業都是海洋新興產業，均缺乏掌握核心技術的專業人才。而通過對教育部高職高專目錄內和目錄外專業的研究，目前已開設的涉海專業主要涉及的產業和內容。根據上述研究可知，在海洋經濟的第一、二、三產業中，目前各高職院校在第一、二產業幾乎沒有開設涉海類專業，而第三產業中已開設了交通運輸大類，其中有水上運輸類、港口運輸類25個專業；還開設了旅游大類，其中有旅游管理類、餐飲管理與服務類15個專業，但均不是嚴格意義上的涉海專業；在其他設置的專業大類中也有少數涉海或與海洋經濟相關的專業，如涉及石油和天然氣資源開發、港口水利、國際貿易等大類的相關專業，但涉及海洋高端產業的專業設置基本上為空白。由此可見，我國高等職業涉海專業設置和專業建設嚴重滯后，涉海類專業數量少，覆蓋面窄，除第三產業專業設置和建設相對較齊外，針對第一、第二產業涉海專業幾乎沒有，涉及海洋高端產業的專業設置，如海洋生物、海洋能源、海洋生態和遠洋漁業基本上為空白。

3高職院校在海洋經濟時代的戰略思考

在《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要》中，我國明確了“積極發展海洋油氣、海洋運輸、海洋漁業、濱海旅游等產業，培育壯大海洋生物醫藥、海水綜合利用、海洋工程裝備制造等新興產業”[9]。同時，我國各海洋經濟發展試點區的規劃也明確了相關需要發展的海洋新興產業。產業的發展需要先進技術的支撐，更需要高素質人力資源的保障。因此，高職院校在海洋經濟時代如何培養滿足區域和地方海洋經濟發展需要的高素質技能型人才，是各院校需要認真思考的戰略問題。通過上述海洋經濟產業發展方向的研究和高職院校現有專業設置和建設情況研究，對如何加強涉海專業建設，需要各院校在下列產業發展中予以認真思考，以加快海洋經濟人才的培養，滿足海洋產業不斷發展的需要。第一產業：現代遠洋漁業、現代水產養殖業和漁業增殖業。隨著我國沿海海洋資源的日益匱乏和沿海海洋環境的惡化，中日漁業協議、中韓漁業協議的進一步實施，我國沿海和近海漁業作業環境日益減少，國家已開始實施了遠洋漁業的發展戰略。但由于沿海傳統漁業人口的減少，遠洋漁船航線設備和捕撈設備等的現代化，再加上需要外語和國際貿易等專業知識等，遠洋漁船的高級船員數量和素質滿足不了不斷發展壯大的遠洋漁船船隊需要。同時，現代化養殖業和海洋牧場的建設需要一批懂海洋環境保護、海岸工程和海水養殖技術的專業人才。因此，需要新開設相關專業，如海洋牧場管理技術、遠洋捕撈技術、遠洋漁業管理與服務等專業。第二產業：海洋能源、海洋礦產、海洋生物、海洋工程裝備制造、海洋工程建筑、現代海洋化工、海水利用業、海洋水產品精深加工業。這些行業主要涉及資源、能源的開發，制造和建筑工程業等，屬于工科類。目前，這些行業的相關專業在陸地工程中都有設置，但沒有針對海洋的；另外，由于我國這些產業還沒有成型，尚處于發展階段，對人力資源的需求還僅為高端人才，即研究型本科以上學歷。因此，這類專業建設主要有兩種方式：一是在原專業的基礎上突出海洋開發和應用的內容，改造原專業并突出海洋的特色，如海洋石油勘探、海洋天然氣開發、海洋水產品精加工技術、海洋再生能源技術等；二是根據海洋產業發展需要新開設相關專業，如海水利用技術、海洋生物技術、海岸工程防腐技術等專業。第三產業：海洋運輸物流業、港航物流服務業、濱海旅游業。目前，在這些行業已開設了較齊全的相關專業，而且專業建設也取得了較大的成就，為國家培養了大量的人才。這類專業建設主要也有三種方式：一是做精做強，即培養高素質的技能型人才，如航海技術、輪機工程技術、船舶工程技術、港口機械和業務管理等專業；二是調整專業方向和內容，特別是旅游業，如把酒店管理和烹飪技術等專業轉型為濱海酒店、度假村管理、海洋食品烹飪技術、濱海旅游項目服務與管理等專業；三是根據服務業發展的新趨勢，設置新的專業，如郵輪管理和服務技術、游艇管理和服務技術、港口物流技術等專業。

1研究現狀

1.1纖維增強塑料概念及成分概念上纖維增強塑料筋是一種由增強和基體材料組成的復合型材料，其主要組成成分是高性能纖維，基體材料主要是合成樹脂，高性能纖維主要分為有機纖維與無機纖維兩種，其中有機纖維的主要有芳綸纖維和混雜纖維兩種。無機纖維品種較多像玻璃纖維、金屬纖維、石英玻璃纖維、碳纖維等。目前建筑行業中玻璃纖維增強復合材料、鋼纖維增強復合材料碳纖維增強復合材料、芳綸纖維增強復合材料和混雜纖維增強復合材料是建筑工程中最常采用的復合材料。

1.2國內外研究現狀纖維增強塑料作為一種新型建筑材料的出現，在建筑行業中用來替代鋼筋或鋼板，首先起源于發達國家，纖維增強塑料在國外研究和應用均開始較早。20世紀70年代，德國、日本、美國等國家就開始研究纖維增強塑料材料在混凝土結構中的應用，1993年世界上第一個關于FRP材料的建筑混凝土結構設計規范在日本制定并執行，歐洲關于FRP筋的設計規范也正在編制過程相對比較晚。雖然我國對FRP材料的研究和在混凝土結構中的應用研究起步較晚，但隨著但近年來許多建筑研究機構及高校科研院所加入，(如東南大學、同濟大學等)已開始進行深入研究，并取得了一些研究成果，其中粘FRP板加固法的研究已接近國際先進水平。同時對纖維增強塑料使用過程中的強度、變形等進行研究分析，在張亞坤《纖維增強塑料筋混凝土板的變形研究》（長江科學院院報，2013.9）通過纖維增強塑料筋混凝土四邊簡支雙向板的沖切性能試驗，得到試驗雙向板的荷載—撓度曲線以及撓度分布圖，試驗表明，為纖維增強塑料筋加強混凝土結構在工程中的應用和對混凝土板沖切問題的深入研究可提供試驗依據。李炳宏在《纖維增強塑料筋混凝土梁抗彎設計數值分析》（長安大學學報，2011.9）一文中根據極限強度理論，采用對混凝土構件正截面分層的方法，對構件的彎矩-曲率關系和荷載-撓度關系進行了數值計算，研究結果表明由于纖維增強塑料筋抗拉彈性較低，和傳統鋼筋混凝土梁相比，纖維增強塑料筋混凝土梁剛度較低是其不足之處。周俊龍《玄武巖纖維增強塑料筋耐腐蝕性研究》（土木建筑與環境工程，2011.6）研究認為玄武巖纖維增強塑料筋耐氯化鈉鹽溶液腐蝕性能較好,而耐堿腐蝕性較差,其原因主要是因為原材料中的連續玄武巖纖維的耐堿性較差。對于將玄武巖纖維增強塑料筋長期使用在混凝土中必須對其耐堿性進行改性。劉冬梅《纖維增強塑料筋在土木工程中的應用探討》（工程技術，2014.7）近年來纖維塑料增強筋的應用逐漸成為一個研究熱點。纖維塑料增強筋具有的輕質、耐腐蝕、高強、抗疲勞、低彈性模量、比重小等優點使其在土木工程中日益得到廣泛應用。整體上來說纖維增強塑料在建筑行業的應用研究已經比較深入，在具體使用方面也積累了不少的經驗，并根據使用環境對纖維增強塑料進行了適當的改造。

2纖維增強塑料筋在替代鋼筋中的運用

2.1新型纖維塑料筋在橋梁建設工程中的使用橋梁工程建設是土木工程的一個重要分支，古代橋梁以簡單通行主，載重不大，材料多用石料等，橋面縱坡可以較陡，甚至可以鋪設臺階。隨著工業化進程的發展，現代橋梁所承受的載重逐倍增加，而且為了實現迅捷交通，有時要跨越更大更深的江河、峽谷，這就迫使橋梁建設向大跨度發展。傳統的鋼筋混凝土在解決橋梁基礎建設方面有不可替代的作用，但是隨著橋面工程跨度的增加，混凝土材料雖然能提供一定的強度滿足橋梁工程需要，但是由于混凝土自身重量過大，對橋梁工程的跨度有一定的制約，需要新型材料解決傳統建筑材料質量過大，耐腐蝕性不強的問題。纖維增強塑料作為一種新型建筑材料，具有強度大、密度小、耐腐蝕的特點，相同直徑的鋼材相比，具有重量輕，強度大的在，有研究顯示相同直徑下纖維增強塑料筋大于鋼筋強度，同時質量又遠遠小于鋼材，因此纖維增強塑料筋的使用在保持或增強橋梁工程強度的同時還可以解決橋梁工程自重過大問題，纖維塑料增強用于混凝土中替代鋼筋，特別是在水中或者土中使用，明顯可以降低腐蝕對強梁的危害，減少維護保養費用，增強橋梁使用時間，在橋梁建設主體框架和橋面建設中使用纖維塑料筋替代鋼筋可明顯減輕橋梁工程結構本身質量。由于新型纖維塑料筋本身具有質量輕，強度大的特點，因此在橋梁施工中可以有效降低施工荷載、布筋勞動強度及勞動成本。新型纖維塑料筋在橋梁建設中首先在國外開始，大量使用新型纖維塑料筋取代鋼筋的是美國DEL351橋，該橋根據美國國家高速公路和運輸者協會(AASHTO)的技術條件設計，是美國第一座新型纖維塑料筋構成的全復合材料橋，主體上該橋由兩塊復合材料橋面板構成，每塊橋面質量只有水泥橋面的十分之一，該橋梁的建成為橋梁建設采用復合材料奠定了基礎，另外使用新型纖維塑料筋取代鋼筋建成的復合大橋還有加拿大Joff橋、日本飛翔橋、丹麥Herning斜拉橋等，國外這些成功的橋梁建設案例說明在橋梁建設中，只要設計合理，適當采取纖維塑料增強筋對傳統鋼筋進行替代是土木工程的發展，是解決目前傳統混凝土材料面臨腐蝕導致剛性不足和的途徑之一，實踐也證明新型纖維塑料筋是解決混凝土自重太大的方法之一。

2.2海洋工程建設中纖維塑料增強筋的應用海洋總面積約為3.6億km2，約占地球表面積的71%，隨著社會的發展，人們不僅僅局限于陸地上的生活發展，為了獲取更多的資源，人們越來越多的加大對海洋的開發。因此海洋工程得以迅速發展，大量的工程涉及到海洋，就其概念而言，海洋工程是指以開發和利用海洋資源，保護良好海洋生態環境恢復為目的，而進行的和海洋有關的土木工程建設，如各種堤壩工程、碼頭、人工島、海上油田設施、跨海橋梁等，海洋工程不是現在才有的概念，文獻資料研究發現，公元前1000多年地中海沿岸國家在已開始進行有關航港設施的建設；我國遠在公元前300多年就在沿海設立通商港口并進行相應建設，荷蘭在中世紀初期也開始建造海提，隨著現代工業的發展和國防需要，海岸工程得到了飛速發展，已經成為土木工程的重要組成部分，為了加強對海洋資源的控制，各國都加大了海洋工程的開發力度。研究發現根據不同的使用用途云，海洋工程也形成了不同的結構型式，但不管哪種結構，面臨最突出的問題就是海洋工程基礎設施建設中的結構防腐問題，面臨海水侵蝕，海洋工程設施中筋混凝土結構易受到海風中鹽粒子的腐蝕而發生明顯的早期劣化，也容易受外界的影響如海水、空氣中的氯離子等。出現碳化導致混凝土剛性耐久性不足，實踐也證明沿海地區很多混凝土建筑物中鋼筋的因為過多的受到空氣中氯化物離子的影響而腐蝕，尤其是港口及水道的鋼筋混凝土護岸樁、承載樁及板樁設施由于氯離子的侵蝕和凍融的作用容易損壞，為了解決海洋工程建設中發生的混凝土鋼筋腐蝕問題，延長海洋工程建筑使用年限，目前在建的海洋工程在結構上一般采用鋼混結構，在此基礎上采用加大混凝土防護墻（保護層）的辦法對海洋工程進行防護，增加了工程成本，但是保護后的混凝土結構的使用年限也大約只有20年，根本達不到海洋工程耐久性要求。新型纖維塑料筋FRP具有優良的抗腐蝕物理性能，克服了傳統鋼筋混凝土的不足，目前纖維塑料增強筋在海洋工程中的應用典型的代表是日本Smitomo化工有限公司興建的一座碼頭。碼頭建設大量采用纖維塑料增強筋，碼頭建成以后進行了荷載試驗，實驗結果表明該碼頭能夠完全滿足使用的要求。現有使用新型纖維塑料筋的橋梁工程說明，只要嚴格按照海洋工程設計要求，纖維增強塑料筋能夠滿足海洋工程中的建設要求，克服混凝土的缺點。建設有質量保障的海洋工程。

本文作者：王勻1許楨英1殷蘇民1張永康2倪濤3作者單位：1江蘇大學2東南大學機械工程學院3南通中遠船務工程有限公司

了解需求、把握政策、項目支撐、聯合攻關

2006年國家將深海作業技術列入《綱要》，2007年商務部和國家稅務總局又將其列入《中國鼓勵引進技術目錄》，2009年6月9日國務院正式公布《船舶產業調整和振興規劃》，發展海洋工程裝備是產業振興和自主創新的一個重要戰略方向。南通中遠面對國家海工裝備的重大需求，意識到發展海洋工程裝備業不僅是船舶工業應對金融危機的重要措施，也是我國船舶工業長期發展的戰略重點。正是基于這樣的考慮，南通中遠船務通過海外專家團隊引進和自身培養，與江蘇大學、江蘇科技大學、大連海事大學等高校建立了長期合作關系，自2006年開始轉型海工裝備市場，南通中遠先后承接了“SEVAN650圓筒型超深海鉆井儲油平臺”、“SUPERM2自升式鉆井平臺”、“350POB海洋平臺生活駁”、“GM4000半潛式鉆井平臺”和“凱撒”深海鋪管船等近20個海洋工程裝備制造項目，迅速成長為國內海洋工程裝備領域的領軍企業。高校與企業聯合，依托高附加值和高技術集成的產品，積極尋求項目支持。江蘇大學與南通中遠針對“SEVAN650圓筒型超深海鉆井儲油平臺”和“超大型海上風電的安裝作業平臺”的設計與制造難題開展了產學研合作，成立專門的海工攻關技術組，引進江蘇大學在制造方面的優勢成果，成功申報了江蘇省科技成果轉化轉化專項資金項目、江蘇省科技成果轉化專項資金招標項目、國家工業和信息化部項目、江蘇省科技支撐計劃項目、江蘇省科技支撐(標準制定)等省部項目。

自發搭建校企合作載體

產學研合作可以凝聚人才、產業和科研優勢，實現資源的最優組合，已被先進國家視為一種“第三次學術革命”，這種技術合作符合企業技術創新與學術實用的趨勢，也是各企業追求競爭力的途徑之一。相關的高等院校本學科門類齊全、師資力量雄厚，具有系統的研究生培養制度和體系，是人才培養的基地，同時也應該是培育知識型企業的搖籃和推動經濟發展的動力源。但是高校以學習和繼承傳統知識為主，注重基礎研究，對研究成果的孵化的應用研究不足，教學科研任務相對不足。科研院所課題和經費比較充足、有實踐經驗豐富的科研梯隊，但是研究生數量偏少。企業也面臨人才流失、知識更新緩慢，技術難題和高新技術的研發能力欠缺等問題。培養基地恰好能夠發揮三方優勢，彌補各方不足，形成技術創新結構和“教學-科研-實踐”相結合人才培養機制。江蘇大學和南通中遠船務為了達到產學研長遠合作的效果，必須搭建合作載體，為年輕教師和博士、碩士組建海工團隊，有相對穩定的研究方向和聚集場所。依托機械學院各研究所(激光所、模具所、機械設計所)、省重點實驗室和國家重點學科(培育點)機械設計制造及其自動化，以項目為導向，結合南通中遠船務研發中心力量成立了專門的SEVAN650工程研發中心，后期又成立了風裝船研發中心。同時共建了校、院、企聯合的研究生科研基地、實習基地和實踐基地。通過搭建校企合作平臺，可以形成以企業為內核，高校共同參與的技術創新體系，將人才、基地和科研項目捆綁起來，發揮學科交叉優勢，實現重大項目的合作［2］。

申報研發中心，組建產業聯盟