Ship-shaped Offshore Installations pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Cambridge Univ Pr

作者:Paik, Jeom Kee/ Thayamballi, Anil Kumar

出品人:

页数:562

译者:

出版时间:2007-1

价格:$ 190.97

装帧:HRD

isbn号码:9780521859219

丛书系列:

图书标签:

• Offshore Engineering
• Ship Design
• Marine Structures
• Naval Architecture
• Maritime Law
• Safety Engineering
• Structural Analysis
• Ocean Engineering
• Fixed Platforms
• Floating Structures

蔚蓝深处的智慧：现代海洋工程的演进与未来 内容提要： 本书深入探讨了二十世纪中叶至今，海洋工程技术在应对深海、极端环境挑战中所取得的突破性进展。它摒弃了对特定船型结构（如船形海上设施）的聚焦，转而全面审视了支撑全球能源开采、海洋资源利用及水下基础设施建设的通用原理、关键技术框架与新兴发展趋势。全书分为四个核心部分，旨在构建一个宏观而精细的海洋工程知识体系，适合于资深工程师、海洋科学研究人员以及政策制定者参考。 --- 第一部分：海洋环境的严酷性与工程基础的重塑 (The Rigor of the Marine Environment and the Reforging of Engineering Fundamentals) 海洋环境的复杂性远超陆地，它不仅涉及静载荷，更需要应对瞬息万变的动力载荷——波浪、水流、风力、冰载荷以及地震活动。本部分首先对这些环境因素进行了量化建模的深度剖析。 1.1 海洋动力载荷的精确量化与预测 本书详细阐述了先进的海洋水动力学理论，重点在于如何从统计学角度描述随机波场的行为。我们将讨论Spectral Analysis（谱分析）在预测极端海况下的结构响应中的应用，特别是JONSWAP和Pierson-Moskowitz谱在不同海域的适用性差异。对于极端波浪事件（如孤立波、瞬时强风浪）的生成机制及其对结构疲劳寿命的影响，本书提供了详细的数值模拟案例分析，而非仅仅依赖于规范中的简化公式。 1.2 材料科学在海洋工程中的革新 深海高压、腐蚀性介质对传统结构材料提出了严峻考验。本部分深入探讨了高强度钢、钛合金及先进复合材料（如CFRP、GFRP）在海洋平台结构、海底管道和水下设备的实际应用。特别关注了海洋生物污损（Biofouling）对结构完整性和流体动力学性能的影响，并对比了不同涂层技术（如自修复涂层、超疏水表面）在长期服役中的表现差异。 1.3 地基与底盘的相互作用 海洋结构物的稳定性严重依赖于其与海底的相互作用。本书详细解析了土-结构相互作用（Soil-Structure Interaction, SSI）的非线性分析方法。针对软土、砂层及岩基的特点，我们展示了有限元法（FEM）和边界元法（BEM）在模拟桩基沉降、倾覆力矩响应以及锚固系统受力行为时的集成应用。 --- 第二部分：结构稳定性与动力响应分析 (Structural Stability and Dynamic Response Analysis) 本部分聚焦于大型海洋工程设施在服役状态下的安全性和可靠性评估，强调动态分析在现代设计中的核心地位。 2.1 浮式系统的运动学与稳定性控制 针对所有类型的浮体结构（无论其几何形态如何），其在六自由度（6-DOF）下的运动响应是分析的重中之重。本书详述了Morison方程、频域分析（Hydrodynamic Response in Frequency Domain）及时域模拟（Time-Domain Simulation）的数学基础和工程局限性。重点讨论了如何通过先进的系泊系统（Mooring System）设计，如多点系泊（Multi-point Mooring）和柔性脐带缆（Riser/Umbilical Dynamics）的设计，来有效抑制系统在极端海况下的过度位移和张力脉动。 2.2 疲劳损伤评估的演进 海洋结构服役寿命的限制往往由疲劳决定。本章系统梳理了Miner’s Rule、随机过程理论在评估随机波浪载荷下的累积损伤中的应用。更进一步，本书探讨了断裂力学（Fracture Mechanics）在预测关键节点（如焊接区、应力集中点）裂纹萌生与扩展速率中的应用，强调了实时健康监测（SHM）数据如何反馈到疲劳寿命的动态修正模型中。 2.3 极端载荷下的非线性动力学 当结构或其支撑系统进入非线性状态（如冲击、大变形或接触）时，线性分析失效。本部分深入探讨了冲击载荷（如平台与潜水器对接、冰山碰撞）的瞬态响应分析，以及在极深水环境下水下结构物与气泡动力学的耦合效应。 --- 第三部分：深海作业与水下基础设施建设 (Deepwater Operations and Subsea Infrastructure Construction) 现代海洋工程已超越了简单的海上平台，扩展至复杂的海底设施部署与维护。本部分关注实现这些目标所必需的施工技术与远程操作能力。 3.1 海底管线与脐带缆的铺设技术 水下铺管工程对精确的张力控制和海底地貌适应性有极高要求。本书对比了J-Lay、S-Lay、Towing等主要铺管方法的适用场景，并详细分析了拖曳过程中的动态稳定性和海底回填（Trenching & Burial）的技术挑战。对于柔性脐带缆（用于电力传输和化学品注入），重点阐述了其静态应力分析与动态工作窗口的确定方法。 3.2 水下机器人与远程维护系统 (ROV/AUV Systems) 进入深水区后，依赖于人类潜水员的作业窗口急剧缩小。本章侧重于遥控潜水器（ROV）和自主水下航行器（AUV）的设计原则、导航定位技术（如USBL声学定位）以及高精度抓取与焊接工具系统的集成。探讨了如何利用视觉感知和触觉反馈技术，实现远程高难度维护任务的精确执行。 3.3 海洋矿产开发与水下采矿设备的工程挑战 随着对稀有金属需求的增加，水下采矿成为前沿领域。本部分评估了深海采矿系统（Subsea Mining Systems）在维持大规模物料提升、处理高密度矿浆以及在数千米水深下保持设备耐久性方面所面临的独有工程难题。 --- 第四部分：可持续性、数字化与海洋工程的未来展望 (Sustainability, Digitalization, and the Future Outlook) 本章超越了当前已有的工程实践，展望了驱动下一代海洋工程发展的核心技术驱动力。 4.1 海洋可再生能源的工程集成 海洋是巨大的能源宝库。本书详细分析了深海漂浮式风力涡轮机（Floating Offshore Wind Turbines）的系泊与动态耦合设计，并对比了波浪能转换装置（WEC）和潮汐能发电系统（Tidal Stream Generators）在阵列效应、长期可靠性及电能输出稳定性方面的工程优化路径。 4.2 数字化孪生与智能运维 工业物联网（IIoT）和大数据分析正在革新海洋设施的生命周期管理。本部分重点阐述了如何为大型海洋结构建立“数字孪生体”（Digital Twin），实时集成传感器数据、模拟预测模型，从而实现预测性维护（Predictive Maintenance），将设备故障从被动修复转变为主动干预。 4.3 应对气候变化与极端海况的工程韧性 未来的海洋工程必须具备更高的环境韧性。本书探讨了气候模型（CMIP6等）的预测结果如何反哺到新的设计裕度（Design Margins）标准中，以及如何通过模块化、可重构性（Reconfigurability）的设计理念，使现有设施能够适应不断变化的海平面上升和风暴强度。 --- 总结： 本书《蔚蓝深处的智慧》全面、系统地覆盖了当代海洋工程从基础理论到尖端应用的全貌，其深度和广度旨在为读者提供一个超越单一结构类型的、面向未来挑战的综合性技术视角。它强调的是工程方法的演进、跨学科知识的融合，以及如何利用先进的计算和传感技术，安全、高效地开发和利用地球上最广阔的疆域。

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