海洋平台自动巡航溢油处理监测航行器

陈　超

哈尔滨工业大学（威海）船舶与海洋工程学院

本科生

1　工作原理与性能

1.1　溢油处理航行器工作原理

石油是现代社会经济发展的重要支撑，随着需求的增加和技术的发展，人们逐渐将目光转移到海上石油的开采，然而在使用海洋平台开采石油的同时无可避免地存在着石油溢漏的现象，更有甚者爆发大规模的石油泄漏和爆炸事故，有如2010年那场著名的墨西哥湾漏油事故，近至今年的美国加州海湾的漏油事故，都对海洋生态环境造成了巨大的破坏。现有的海洋平台水下监测机器人多为有缆的形式，在一定程度上限制了其活动空间，并且在大多情况下需要人为的操控，耗费了一定的人力资源，同时对于一些已经发现的小体积溢油无法处理以减少其环境污染，因此一艘海洋平台自动巡航溢油处理监测航行器产生了，其工作原理如下：

（1）航行器在电量充足时自动巡航于海洋平台附近海域，搜寻海面漏油处。

（2）当在海面上发现溢油时，分析溢油量，少量溢油可对其进行吸收处理；大量溢油迅速汇报至控制中心。

（3）航行器在海况良好状态下沿管路下潜，检测管路是否存在溢油点和破损，并反馈数据。

（4）航行器下潜至海底采油基站，对基站进行漏油检测，反馈相应数据（见图1）。

1.2　溢油处理航行器性能描述

（1）该航行器主尺度长约4.4 m，宽约3.2 m（见图2），航行器使用电能驱动，电能源自海洋平台上的废热能及太阳能，设计续航能力为8小时，海面巡航采用螺旋桨推进，下潜时采用加压载水方式，配合使用垂向推进器。

图1　航行器下潜检测示意图

图2　航行器主要结构示意图

（2）设计水面巡航速度为15 km/h，下潜速度为0.4 m/s，并对输油管道进行探测，最大下潜深度为4 000 m，可以适用于绝大多数的海洋平台。

（3）航行器耐压壳体采用钛合金材料，最大抗压能力可达55 MPa。

（4）航行器设计思路较简明，但需攻克的关键性技术还有许多，例如如何高效地完成电能的转化，提高航行器的效率；对溢油回收处理技术的开发工作以及对海面巡航和水下探测的可控性的研究。

2　应用领域与前景

该航行器主要应用于海上石油开采平台，旨在保护海洋环境，预防类似于墨西哥湾石油泄漏事件的发生。它对于海洋平台石油开采过程中不可避免的少量溢油，以及各种排放到海水中的滑油、油脂可以进行收集处理，改善海洋平台附近海域生态环境。它可以自动的巡航，对输油管道定期的检漏，分析已有成分和含量，无须人工干预，防患大于治理，在源头处最先发现险情，迅速做出应对。对于海洋平台附近的这一片海域可由多艘类似的航行器进行协同处理，提高工作效率。

航行器将其管道检测装置拆除后还可应用于内河航道及湖泊区域，对区域内产生的油污进行清理工作，无须人力的投入，便可在一定程度上改善区域内的生态环境。

航行器所使用的能源为电能，不再对环境造成二次污染，最大化地清洁某海洋区域内油污污染，自动化程度高，无须人工操作。该航行器所具有的优点将会使其大量地应用于现代海洋平台的工作中去，减轻海洋平台对周围海域的环境污染压力，构建一个和谐的海洋生态环境。