空间技术与海洋技术解读
海洋空间资源开发技术2016
桥隧转换人工岛-西岛
港珠澳大桥岛隧工程西人工岛由61个钢圆筒围成岛壁 结构。2011年5月5日西人工岛首个钢圆筒顺利振沉。 首个钢圆筒直径22米， 高40.5米，振沉插入泥 面21米，为国内直径 最大、高度最高的钢圆 筒结构，也是世界上体 量最大的钢圆筒结构。 全世界第一次采用8台 液压振动锤联动振沉体 系进行钢圆筒的振沉。
通过电脑控制系统往压载水箱注水，沉管开始缓缓往下 沉，通过收、放缆绳来控制沉管的位置。 两节沉管在海底对接拉合到一定程度后，沉管横截面的 橡胶止水带形成了一个密封的状态，将两个管节封闭门 之间的水和空气抽掉，海水巨大的压力将会推动待接沉 管往前压，使橡胶止水带充分压缩，从而完成了两个沉 管的对接。 经过微调使沉管完全到位之后，以混凝土和碎石等对沉 管外回填。
插入式大直径钢圆筒技术
港珠澳大桥人工岛工程与传统成岛工艺不同，以钢圆筒的方式在深海 形成人工岛，是一种全新的工艺。 钢圆筒下沉进入不透水粉质粘土夹砂层或粘土层，筒内外设置了倒滤 结构。筒内填料上设置 L 型混凝土挡浪墙，墙下设置素混凝土垫层。 钢圆筒外侧采用抛石斜坡堤，护面层为5t扭工字块体。 抛石斜坡堤下部软土层施打置换率为25%的挤密砂桩。圆筒内软土采 用插排水板加井点降水预压处理。
韩国釜山-巨济岛海底隧道（沉管）： 隧道由 18 个管段组成 ，其中单个管段长为 180 米，重 54000t； 每个管段由8个管节组成， 管节尺寸： 长22.5米，宽26.46米， 高9.97米。
研究展望
我国海上大型人工岛建设关键技术研究
人工岛选址 设计标准 平面形态与总体布置 陆域形成与基础处理技术 新型护岸结构 其他技术问题
沉管隧道、盾构隧道及桥梁
长度：L沉管 < L盾构 < L桥梁
高新技术领域八大领域解读
高新技术领域包括八大领域，分别是电子信息技术、计算机技术、自动化技术、新材料技术、生物技术、航空航天技术、能源技术和海洋技术等。
这些领域集中体现了当代最新技术成果，代表了未来科技发展的方向，具有广阔的市场前景和商业价值，因而成为当代新技术研究与开发的热点。
首先，电子信息是当前最活跃的技术因素，正在向各个工业部门迅速扩散，引发了一场世界性的新技术革命。
信息技术包括微电子技术、光电子技术、计算机技术、通信技术、网络技术等，在工业中的应用前景十分广阔。
其次，计算机技术正在改变着我们的生活和生产方式。
计算机不仅加速了信息处理，而且正在不断地渗透到各个工业部门。
计算机辅助设计、制造、管理、测试以及计算机仿真技术的发展，正改变着传统的设计、制造和管理模式。
自动化技术正广泛应用于生产过程自动化、机械制造自动化、物料搬运自动化、交通工具自动化等方面，不仅减轻了体力劳动，节省了人力，而且改善了劳动环境。
新材料技术在各个领域的应用不断扩大，它在保证产品质量、提高生产效率、降低生产成本、改善产品性能和降低能源消耗等方面起着重要的作用。
生物技术的开发和应用，正在为人类创造前所未有的巨大财富。
生物工程、基因工程、酶工程、细胞工程和发酵工程等生物技术的开发和应用，正在逐步改变着人类的生活。
航空航天技术的发展，不仅为人类提供了往返于地球之外的极为重要的手段，而且开辟了人类开发利用太空资源的新时代。
能源技术的进步是当代新技术革命的重要内容之一。
太阳能、地热能、潮汐能以及核聚变能等新能源技术的开发和应用，将从根本上解决人类能源危机问题。
海洋技术的开发，为人类提供了新的资源和空间，为人类发展海洋事业开辟了崭新的领域。
总之，高新技术领域的八大领域涵盖了当今许多前沿科学技术的核心内容，是引领未来科技发展的重要方向。
这些领域不仅为人类带来了巨大的经济和社会效益，而且正在不断地改变着我们的生活和生产方式。
海洋开发与海洋工程技术-PPT课件
海底隧道技术
海底隧道是为解决横跨海峡、海湾之间的交通， 又不妨碍船舶通航，而建在海底之下供人员及车 辆通行的地下建筑物。
世界上已建成许多海底隧道，也有一些正在研究 中。目前，全世界建成和计划建造的海底隧道共 计20多条，主要分布在日本、美国和西欧，较著 名的海底隧道有青函海底隧道、英吉利海底隧道 、日韩海底隧道、港九海底隧道等。
我国的南海流花油田采 用了这种海底采油装置， 其水下作业全部由水下 作业机器人承担，在浮 式生产平台上用多功能 液压系统实现了对水下 井口系统的遥控。
我国海洋石油产业
中国海洋石油总公司1990年原油年产量100万吨； 2019年原油年产量跃上千万吨大台阶为1500万吨； 2000年原油年产量1600万吨； 2019年计划原油年产量4000万吨（油当量），其中渤海2000万
平湖油气田是我国 东海海域第一个投 入开发的油气田， 位于上海市东南约 400公里。
自升式平台
自升式钻井平台在平台与桩腿或桩腿沉垫之间有升降 装置可使它们作相对的上下移动。常用的可分为齿轮 齿条式和液压插销式。最大工作水深约为100m左右。
自升式平台多为拖航，也有可助航和自航的平台。
混凝土重力式平台
混凝土重力式平台由底部的大储油罐、 单根或多根立柱、平台上甲板和组装 模块等部分组成。
世界上最大的混凝土平台建在北海的 “斯塔福德－B”平台，总高度271m。
钢导管架桩基平台
平台在导管架的顶部， 高于作业海区的波高， 并用钢桩穿过导管固定 于海底。
1981年，美国在墨西哥 湾 水 深 312m 的 海 域 安 装的一座重59000t的平 台，整个平台高达 368m。
海上浮式试验机场
2019年8月4日在日本神奈川 县横须贺港海面建立了一个 海上漂浮机场。
12-海洋技术
2、海水提铀 沉降法是向 溶液中加入 化学试剂， 化学试剂， 使铀变成不 溶固体沉降。 溶固体沉降。 离子交换法 是让海水通 过离子交换 树脂回收铀 的方法。 的方法。
3、海水提镁 镁铝合金重量轻而硬度大， 镁铝合金重量轻而硬度大，是制造飞机的良好 材料，另外，氧化镁制作的镁砖能耐2800度的 材料，另外，氧化镁制作的镁砖能耐2800度的 高温。 高温。 海水提镁是将石灰乳加入海水， 海水提镁是将石灰乳加入海水，沉降出氢氧化 注入盐酸，再转化为无水氯化镁， 镁，注入盐酸，再转化为无水氯化镁，将熔融 的氯化镁放入电解槽中电解，得到镁。 的氯化镁放入电解槽中电解，得到镁。 4、海水提溴 溴是贵重的制药材料，也是防爆剂、染料、 溴是贵重的制药材料，也是防爆剂、染料、照 相材料等的辅助材料。 相材料等的辅助材料。 溴在海水中的储量占地球总储量的99%。 溴在海水中的储量占地球总储量的99%。因此 溴被称为“海洋元素” 溴被称为“海洋元素”。 溴在海洋中以溴化钠和溴化钾的形式存在， 溴在海洋中以溴化钠和溴化钾的形式存在，可 向海水中通入氯气，溴被置换出来， 向海水中通入氯气，溴被置换出来，再用蒸馏 使它和水蒸气一起跑出来， 法，使它和水蒸气一起跑出来，再经过几道工 得到溴的液体。也可用盐卤提溴。 序，得到溴的液体。也可用盐卤提溴。
第二步 制卤” “制卤”即让海水经过多级盐池进行太阳 照晒，使海水蒸发、食盐浓缩。 照晒，使海水蒸发、食盐浓缩。铁、钙、 硫等析出。 硫等析出。 第三步 达到“盐点” 卤水盐度达到26%（ 达到“盐点” 卤水盐度达到26%（海水盐 度达到3.5%），即达到了盐点。 ），即达到了盐点 度达到3.5%），即达到了盐点。这时便 可以把卤水导入结晶池使其结晶。 可以把卤水导入结晶池使其结晶。当 85%
海洋技术与空间技术
台上部结构,半潜平台支撑结构大都为立柱式,
浮筒结构有浮箱和下浮体两种形式： 1 浮箱结构是一个
水密的圆台或其他形状的箱体,放置在立柱下面,彼此互不相连,三 角形半潜平台和五角形半潜平台采用浮箱结构多, 2 下浮体结构 一般有平行浮体和组合浮体两种,平行浮体多为两个,也有四个或 多个平行浮体,平行浮体多为矩形或圆角矩形横剖面纵骨架式壳体 结构,下浮体就是由若干个纵横舱壁及外壳板架组成水密壳体,
潜水器的应用
1953年,法国人奥古斯特·皮卡德设计建成的里雅斯 特号 自航式沸水器,1960年1月23日由奥古斯特·皮 卡德的儿子雅克·皮卡德以及另一名潜水员美国海军 上尉唐纳唐·维尔什共同乘坐,闯荡万米深渊——马 里亚纳海沟,创下了10916米的世界纪录,深潜器到 达万米深的马利亚纳海沟,说明海洋已经不再是人类 的禁地,如果说７０年代以前人们热衷于深潜器去深 海底探险,追求下潜的深度探险,追求下潜的深度,那 么,７０年代以后,人们便热衷于把深潜器作科学研 究和为海洋开发服务,因而,深潜器在商业和科学应 用掀起了一个高潮,
我国南海西部石油公司还引进了南海2号和南海5号 半潜式钻井平台,在南海进行石油勘探,我国已积累 了设计、建造和使用半潜式平台的经验,半潜式石 油钻井平台在我国东海和南海勘探中发现了一批油 气田,随着我国海洋开发事业的发展,半潜式平台在 我国将会得到更广泛的应用,
半潜式平台在海洋石油勘探开发中应用
三、发展空间技术的利弊
1、经济上,具有极高的经 济及社会效益
2、政治上,能提高国家综 合国力及在国际中的地位
3、军事上,对增强国家军 事力量意义重大
4、科学技术上,促进了众 多边缘学科的发展
1、耗资巨大 、一但出 现事故基本无法挽回.
《现代科技概论》10海洋技术
海水淡化
含义：是把海水、苦咸水等高含盐量的水，转化为生产、 生活用水的脱盐过程。 方法：闪急蒸馏、多效蒸馏、太阳能蒸馏、电渗析法、反 渗透法等。
海水化学资源
海水中约80%的盐分是氯化钠，因此，氯化钠是海洋水体 中除水本身以外最巨大的化学资源。 海水中还含有钾、镁、碘、溴、氘等。
盐池
五、海洋空间资源
1978年6月28日美国发射了 世界上第一颗海洋卫星—— “海洋卫星-1”号
俄海洋探测卫星可观察 60米深的核潜艇
全球定位系统——GPS
全球定位系统，由30个覆盖全球的卫星组成，通过卫星 的无线导航定位功能，可提供陆地、海洋、航空等实时性的 导航、定位、定时甚至速度测量等功能。
第2节 丰富的海洋资源
我国海滨砂矿资源分布 示意图
滨海砂矿
较为稀少而价值甚高的滨海砂矿：金红石、钻石、独居石、 石榴石、钛铁砂、铌铁砂、钽铁砂、磁铁砂、铬铁砂、锡砂、 磷钇砂、金砂、铂砂、琥珀砂、金刚砂、石英砂等等。
金红石
双面橘红色钙铝石榴石
99个面的钻石
三、海洋能资源
海上风电场
潮汐电站
海洋能源开发
海洋能包括温度差能、波浪能、潮汐与潮流能、海流能、 盐度差能、岸外风能、海洋生物能和海洋地热能等。蕴藏于海 上、海中、海底的可再生能源，属新能源范畴。
在海洋水产品中，人们吃得最多 的是鱼类。全世界有鱼类2万多 种，中国海域约有2000种。
海洋生物资源与渔业生产
海洋渔业生产
二、海洋矿藏资源
1 海洋油气资源；2 锰结核；3 滨海砂矿
1. 海洋油气资源
海洋石油的产量已占世界石油产量的50%左右 在海洋进行石油和天然气的勘探开采工作要比陆地上困 难多。必须具备一些与陆地不同的特殊技术，如平台技术、 钻井技术和油气输送技术等。
我国海洋能开发空间及技术发展趋势分析
我国海洋能开发空间及技术发展趋势分析
海洋能开发技术发展的总趋势
1、规模大型化。
海洋能作为可再生能源，在未来的社会发展中，愈来愈引起人们的关注，着眼点是用海洋能发电解决海岛居民的生活及工农业用电问题。
其关键是电站的发电能力要提高，这就要求电站的规模大型化，对发电技术的要求也相应提高。
从潮汐能、波浪能、海洋温差能等发电技术看，电站向着大规模发展的趋势是不可避免的。
2、产品商用化。
世界上一些发达国家业已注意到海洋能发电技术的潜在市场。
因为常规能源使用寿命是有限的，为了今后的经济可持续发展，必须开发新能源。
沿海发展中国家的海洋能资源较丰富，是一个强大的技术输出市场。
3、用途综合化。
海洋能发电在经济上与常规能源比较，成本还是较高。
为了提高竞争力，必须降低发电成本。
这不仅要求发电技术必须进一步改进，而且要走综合开发利用之路，如潮汐发电与海水养殖和旅游业相结合；海洋温差发电与淡水生产、海水养殖和深海采矿相结合；波能发电与建造防波堤相结合。
这是今后发展的重要方向。
我国海洋能开发利用空间巨大
潮汐发电：成本仅为火电的1/8
潮汐能有储量大、较稳定等优点。
而潮汐涨落时高、低潮位之间的落差，可带动发电机组发电。
假如把全球蕴藏的潮汐能全部转换为电能，其总量是全球总发电量的1/10，成本是火力发电的1/8。
在巨大的利好驱动下，韩国、挪威、英国、澳大利亚等国家掀起潮汐发电的热潮，建设了一批潮汐发。
高新技术六大技术领域
高新技术六大技术领域一般认为，高技术包括六大技术领域，12项标志技术和9个高技术产业。
它们之间的关系是：六大高技术领域是信息技术、生物技术、新材料技术、新能源技术、空间技术和海洋技术，它们将在本世纪获得迅速发展，并通过广泛的实用化和商品化，成为日益强大的高技术产业。
以基因工程、蛋白质工程为标志的生物技术将成为21世纪技术的核心；以光电子技术、人工智能为标志的信息技术，将成为21世纪技术的前导；以超导材料、人工定向设计的新材料为标志的新材料技术将成为21世纪技术的支柱；以航天飞机、永久太空站为标志的空间技术将成为21世纪技术的外向延伸；以深海采掘、海水利用为标志的海洋技术将成为21世纪技术的内向拓展。
六项高技术领域中的12项标志技术，是已经萌发但还远未成熟的前沿技术。
本世纪的传统产业在国民经济中所占比重将缩小，但由于高技术对传统产业的强制性渗透改造了这些传统产业部门，因此这些产业的绝对产量和产值不会萎缩。
(一)信息技术领域信息技术是六大高技术的前导。
主要指信息的获取、传递、处理等技术。
信息技术以电子技术为基础，包括通信技术、自动化技术、微电子技术、光电子技术、光导技术、计算机技术和人工智能技术等。
当前信息技术主要表现在:（1）集成电路。
目前世界上1兆位和4兆位的动态随机存储器芯片已得到广泛应用，16兆位的芯片也已产生。
此外，光子集成电路和生物集成电路的研制开发也已获得重大进展。
（2）电子计算机。
目前世界上计算机的装机台数超过一亿，超巨型计算机速度已超过100亿次。
现在的计算机，类似人的左脑进行逻辑思维方面的工作。
而形象思维方面的工作则要通过人的右脑完成。
为解决形象思维问题，人们正在研制神经计算机和模糊计算机。
神经计算机从微观上以自底到顶的方式接近人脑，而模糊计算机则是从宏观上，以从顶到底的方式接近人脑。
（3）软件技术。
信息技术主要由两部分技术组成，即计算机硬件技术和计算机软件技术。
知识和信息的收集、存储、整理、创新、传播和应用等环节的运行，将以计算机软件技术的开发与利用为前提。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
挥作用的科学技术。 ③空间技术对国家现代化和社会进步具有重要作用。 ④空间活动也是高投入、高效益、高风险的事业。
二、空间技术：铺向通天路
2. 空间技术的作用
? 全波段天文观测 ( 摆脱了大气层阻碍，可以接收到来自宇宙天体的全部 电磁辐射信息)
多级火箭接力办法: 在火箭垂直发射时，让最下面一级先工作，
完成任务后脱离，接着启动上面一级，进一步提高速度。
vm ? v0 ? vP1lnN1 ? vP2lnN2 ? ? ? vPnlnNn
vP1 ? vP 2 ? vP 3 ? 2500 m ?s-1 N1 ? N 2 ? N 3 ? 6 vm ? 2500 ln6 3 ? 13440 m ?s-1 足以发射人造地球卫星
间 ，向地球下落；航天器或者进入绕地球轨道，或者在给以一
技 术
定动量情况下，继续飞向太空目的地。
三 大
航天器现阶段采用的三种电源( 带动所携带的各种设备)
空间技术与海洋技术
第一节 空间技术
? 空间技术：又称航天技术，是探索、开发利用太空及地球 以外天体的一门综合性技术。
? 太空泛指宇宙空间，即大气层以外的外层空间，是人类在 陆地、海洋、大气层空间以外的第四活动领域， 被称为第 四环境。
? 航空：人类在大气层内的航行活动。 ? 航天：人类在大气层外到太阳系内的航行活动。
第三宇宙速度(16.7 km/s): 摆脱太阳引力束缚，飞离太阳系
、空间技术的原理
2. 反作用推力和运载火箭
>1500k高m空， ? 空气分子 =3.2×1010/ｍ3, 浮力太小。
1903年齐奥尔科夫斯基提出火箭公式
v
?
vP
ln
M0 M
v为终速, vP喷气速度, M0为原始质量, M为所剩质量
一、空间和空间资源
1、空间：人类的第四环境
? 人类逐步扩展的活动范围：从陆地? 海洋? 大气层( 稠密空
间) ? 外层空间
简称宇宙空
? 人类的第一环境：陆地 间或太空
? 人类的第二环境：海洋
? 人类的第三环境：大气层
? 人类的第四环境：外层空间
一、空间和空间资源
1、空间：人类的第四环境 ? “天” ( 外层空间简称外空) 的两种理解： ? 地球大气层以外的无限遥远空间称之为“天” ? 地球大气层外、太阳系以内的有限空间叫做“天” ? 通常把离地球表面100—120km以上的区域称为外层空间——
四、空间技术的三大组成部分
? 三大组成部分：航天器、运载器、地面测控系统 ? 航天系统：运载器、航天器、发射场和回收设施、航天测控、
数据采集网和用户台站( 网) 等互相配合, 协调工作，共同组 成的系统。 1. 航天器( 亦称空间飞行器、太空飞行器) ：飞向宇宙空间或在 宇宙空间飞行的所有装臵的统称。 航天器按原理分： ? 近地轨道宇宙飞行器 ? 行星际宇宙飞行器
三、空间技术的原理
1. 万有引力和宇宙速度
万有引力定律
f
?
G
Mm r2
第一宇宙速度(7.9km/s) ：使物体绕地球作圆周运动
Mm v2
G
r2
?m ? r
v?
GM r
第二宇宙速度(11.2 km/s): 摆脱地球引力束缚，飞离地球
1 mv2 2
Mm ? G R2
?
1 2
mv?2
?
0
?
v?
2G M r
第四环境可到达无穷远的宇宙深空 。
一、空间和空间资源
2、进入第四环境需要克服的难关 ? 克服地球甚至太阳系的万有引力。 ? 克服真空。 ? 适应剧烈变化的温度环境。 ? 防止有害辐射。
一、空间和空间资源
3、第四环境中蕴藏着的空间资源
? 相对地面的高位臵资源； ? 微重力环境资源； ? 高真空、高洁净环境资源； ? 超低温资源； ? 太阳能资源； ? 月球及其行星资源等。
重等特殊环境)
二、空间技术：铺向通天路
3. 空间技术的意义
1) 空间技术使人类进入第四环境。 2) 在科学技术上，空间活动带动和促进了众多学科的发展。尤其使
现代通信技术跃入崭新时代，目前 2/3以上的洲际通信由通信卫星 承担。 3）在经济上，太空活动具有很高的经济和社会效益。 4）在军事上，占有空间优势就具有军事战略优势。 5）在政治上，空间技术极大地提高了国家在综合国力及其在国际活 动中的地位。
三、空间技术的原理
3. 太空轨道和航天器的运行
低轨道卫星一般直接入轨，即火箭连续工作，当最后一级 火箭发动机关机时，卫星就可进入预定轨道。中、高轨道卫 星常常滑行入轨。其发射轨道由火箭发动机工作时的主动段、 发动机关机后靠惯性飞行的滑行段和发动机两次工作时的加 速段组成。地球静止轨道卫星常常采用过渡转移轨道入轨。
? 实现对空间环境的直接探测以及对月球和太阳系大行星的逼近观测和直 接取样观测
? 迅速而大量地收集有关地球大气、海洋和陆地的各种各样的电磁辐射信 息，直接服务于气象观测、军事侦察和资源考察等方面
? 实现全球卫星通信、广播、导航和大地测量 ( 卫星作为空间无线电中继站) ? 在航天器上进行各种重要的科学实验研究 ( 利用空间高真空、强辐射和失
二、空间技术：铺向通天路
? 空间技术： 涵盖航天技术和航宇技术 ? 由于在相当长的时间内，人类主要还是在太阳系内
从事活动，因此， 当今把航天技术和空间技术视为 同义词已得到公认。 ? 目的：利用空间飞行器作为手段来研究发生在空间 的物理、化学和生物等自然现象。
二、空间技术：铺向通天路
1. 空间技术的主要特点 ?空间技术是一门高度综合性的科学技术，是很多现代科学
按应用分：
科学卫星
通信、气象
空 间
人造卫星( 绕地运行) 应用卫星
侦查、导航
无人航天器
技术试验卫星 测地、等
技 术
空间探测器
探月球 探行星
三
大 组 成 部
人造飞船 卫星式，登月式
载人航天器 空间站
航天飞机
分
航天器的设计要求标准化和星体结构的积木化
航天器分成两个舱 : 空
间 标准化公用舱 技
术 三
具有电源、推进、姿控、通信与数据处理等多种基本功能
大 组
专用设备舱
成 可根据不同任务的需要，换装不同科
部 分
研或应用方面的有效载荷。既有利于
卫星的总装和测试，又便于利用航天
飞机对卫星进行空中维修和更新。
航天器基本上是无动力的，依靠运载火箭，通常为第二级
空 火箭提供的初速来运动。运载火箭在燃料耗尽后就自动分离