海洋地质勘探技术与装备
深海科技作为国家战略性新兴产业，首次被写入2025年政府工作报告，并提出“加快深海科技研发和产业化进程”。当前我国海洋经济规模已突破10万亿元，占GDP比重达7.8%，其中深海科技相关产业（装备制造、资源开发、通信导航、材料技术）占比超25%，成为新质生产力的核心增长极。 海洋地质勘探技术与装备为海洋矿产资源开发利用、海洋工程与国防设施建设提供必要的物质样品和地质资料，为海洋地球科学研究提供所需的物质样品和地学信息。因为海洋地质勘探技术与装备是各类海洋探测工程、海洋地质研究的方法手段，有关海洋地质勘探技术与装备知识和成果散见于海洋资源开发、海洋技术和海洋科学等领域书刊之中，未见从工艺过程、技术原理、装备设计制造角度进行系统总结。本书立足海洋矿产资源勘探和地质取样领域，以作者长期科学研究与工程实践为基础，结合国内外该领域相关研究动态，系统介绍该领域技术与装备方面的成果。全书内容中注重工艺与装备、理论与实践、系统性与前沿性相结合。 本书作者团队长期深耕海洋矿产资源勘探与地质取样技术及其装备的科学研究与工程实践，成功主持并完成了包括国家863计划、国家重点研发计划、国家长远发展大洋专项和国家自然科学基金等系列项目。结合海洋科学研究与地质勘探的实际需求，团队研发了一系列创新的海底取样装备，如箱式取样器、活塞取样器等重力取样装备，沉积物取样器、生物取样器等搭载式取样装备，以及海底砂钻、海底钻机等钻孔取样装备。尤为值得一提的是，“海牛”系列海底钻机的成功研发，标志着我国海底钻机技术实现了从零到一的突破，从跟随到并行，再到引领的飞跃。
目录
●前言
第1章绪论1
1.1海洋概况1
1.1.1海洋分布1
1.1.2海洋环境2
1.2海洋矿产资源及其开发利用5
1.2.1海洋矿产资源概况5
1.2.2海底矿产资源开发利用6
1.3海洋地质勘探技术与装备8
1.3.1海洋地质勘探技术装备分类8
1.3.2海洋地质物化探技术与装备11
1.3.3海洋地质取样技术与装备13
主要参考文献15
第2章海洋地球物理勘探技术与
装备16
2.1海洋地震勘探16
2.1.1地震波的传播16
2.1.2海洋反射地震法18
2.1.3海洋折射地震法23
2.1.4海洋地震勘探技术与装备26
2.2海洋电磁勘探38
2.2.1海洋大地电磁法38
2.2.2海洋可控源电磁法40
2.2.3海洋瞬变电磁法43
2.2.4海洋电磁勘探技术与装备46
2.3海洋重磁勘探55
2.3.1海洋重力勘探55
2.3.2海洋磁法勘探58
2.3.3海洋重磁勘探技术与装备60
2.4海洋地球物理勘探展望69
主要参考文献70
第3章海底表层地质取样技术与
装备73
3.1海底表层地质取样机理与
技术73
3.1.1海底表层地质特征73
3.1.2海底表层地质取样过程分析75
3.1.3海底表层地质取样技术85
3.2重力活塞取样器88
3.2.1工作原理88
3.2.2基本结构90
3.2.3波动力学分析92
3.2.4冲击取样性能及其影响因素
分析102
3.2.5动态响应有限元建模与分析112
3.2.6应用情况116
3.3箱式取样器119
3.3.1工作原理119
3.3.2基本结构120
3.3.3取样性能121
3.4拖网121
3.4.1工作原理121
3.4.2基本结构121
3.4.3常见类型122
3.4.4岩石拖网作业案例124
3.5抓斗取样器125
3.5.1工作原理125
3.5.2基本结构126
3.5.3常见类型126
3.5.4抓斗取样器作业案例128
3.6其他取样器130
3.6.1振动取样器130
3.6.2冲击式取样器131
3.6.3蓄电池驱动的扭摆式取样器132
3.7海底表层地质取样技术发展
趋势133
主要参考文献135
第4章搭载式探测与取样技术及
装备137
4.1搭载平台发展历程与趋势137
4.1.1深海载人潜水器的发展历程138
4.1.2深海遥控潜水器的发展历程139
4.1.3深海自主无人潜水器的发展
历程140
4.1.4水下滑翔机的发展历程141
4.1.5深海潜水器搭载的作业工具和
传感器142
4.2机械手持式沉积物气密
取样器145
4.2.1单管取样器总体结构145
4.2.2多管取样器总体结构149
4.2.3取样器关键技术150
4.2.4取样器实验及应用160
4.3机械手持式深海宏生物
采样器169
4.3.1采样器总体结构169
4.3.2采样器关键技术173
4.3.3采样器实验及应用180
4.4机械手持式微型钻机190
4.4.1微型钻机总体结构190
4.4.2微型钻机关键技术194
4.4.3微型钻机实验及应用195
4.5地球物理化学探测传感器197
4.5.1温盐深仪198
4.5.2溶解氧传感器199
4.5.3磁参数测量传感器199
4.5.4浊度计201
4.5.5氧化还原电位计203
4.5.6甲烷传感器204
4.5.7pH传感器206
4.5.8温度传感器207
主要参考文献208
第5章海底钻机钻探技术与装备211
5.1海底钻机发展历程211
5.1.1浅孔钻机212
5.1.2中深孔钻机213
5.1.3深孔钻机215
5.1.4超深孔钻机221
5.2海底钻机工作原理及系统
组成222
5.2.1海底钻机工作原理222
5.2.2海底钻机系统组成224
5.3海底钻机关键技术239
5.3.1液压动力技术239
5.3.2高压供变电技术243
5.3.3动力头与钻管接卸技术249
5.3.4取芯工艺技术260
5.3.5稳定支撑与调平技术271
5.4海底钻机发展趋势275
5.4.1适应海深全覆盖276
5.4.2钻深能力新突破276
5.4.3高质钻探新需求277
5.4.4模块化和智能化277
主要参考文献278
第6章海洋地质勘探母船配套甲板
支持系统280
6.1辅助作业需求与配套甲板
支持设备280
6.1.1辅助作业需求280
6.1.2甲板支持设备281
6.2海洋绞车285
6.2.1海洋绞车分类285
6.2.2单卷筒绞车287
6.2.3双卷筒绞车290
6.2.4自动排缆技术292
6.2.5多电动机同步控制技术294
6.3升沉补偿装置295
6.3.1被动式升沉补偿装置296
6.3.2主动式升沉补偿装置302
6.3.3复合式升沉补偿装置305
6.3.4升沉补偿用驱动器307
6.4海洋地质勘探装备用缆绳310
6.4.1缆绳分类310
6.4.2缆绳制备工艺318
6.4.3缆绳附件326
6.5A形架327
6.5.1工作原理与组成结构327
6.5.2关键零部件328
6.6专用收放装置329
6.6.1海底钻机专用收放装置329
6.6.2重力活塞取样器专用收放装置334
主要参考文献336
第7章钻探船技术与装备339
7.1钻探船发展概况339
7.1.1钻探船作业原理339
7.1.2国外代表性钻探船340
7.1.3国内代表性钻探船347
7.1.4钻探船发展趋势351
7.2钻探船动力定位技术351
7.2.1船舶定位方式与工作原理351
7.2.2动力定位系统组成352
7.2.3动力定位技术发展历程356
7.3钻探船钻孔重入技术357
7.3.1钻孔重入技术功用357
7.3.2钻孔重入技术原理357
7.3.3钻孔重入技术分类358
7.3.4钻孔重入工艺流程361
7.3.5钻孔重入技术发展历程362
7.4船载钻机系统技术363
7.4.1船载钻机的分类363
7.4.2船载钻机组成364
7.4.3船载钻机发展趋势365
7.5钻探船钻探取芯技术366
7.5.1取芯方法分类366
7.5.2代表性取芯技术原理367
7.6钻探船钻井液技术373
7.6.1钻井液的作用与类型373
7.6.2钻井液主要性能参数374
7.6.3钻井液的技术体系376
7.6.4钻井液面临的挑战与发展趋势377
主要参考文献378
内容介绍
海洋是人类生存和发展的物理空间，是人类开发和利用的资源宝库。海洋地质勘探技术与装备是人类认识海洋、开发海洋、建设海洋、保护海洋的重要手段。本书以作者长期科学研究与工程实践为基础，按照理论与实践相结合、系统性与前沿性相结合的原则，系统地介绍海洋地质勘探技术与装备，着重阐述海洋地质勘探工艺流程、技术原理与装备设计。全书共7章，内容包括绪论、海洋地球物理勘探技术与装备、海底表层地质取样技术与装备、搭载式探测与取样技术及装备、海底钻机钻探技术与装备、海洋地质勘探母船配套甲板支持系统、钻探船技术与装备。
本书可作为海洋矿产资源开发、工程建设、地球科学研究及其装备设计制造等行业科技人员的参考书，也可以作为海洋技术、地质工程和海洋机器人等相关专业教师和研究生的教学参考书。
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