2025年大學(xué)《海洋技術(shù)》專業(yè)題庫——海洋裝備與技術(shù)裝備研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪項不屬于按作業(yè)水深分類的海洋調(diào)查船？A.深海調(diào)查船B.大洋調(diào)查船C.沿海調(diào)查船D.潮間帶調(diào)查船2.海洋工程結(jié)構(gòu)物耐久性設(shè)計需要特別考慮的主要環(huán)境因素是？A.水深B.潮汐C.波流載荷與海水腐蝕D.氣候變化速率3.以下哪種技術(shù)通常不用于海洋能（如潮汐能、波浪能）發(fā)電裝置的能源轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)？A.水輪機發(fā)電B.電機發(fā)電C.燃氣內(nèi)燃機發(fā)電D.螺旋槳推進4.水下航行器（AUV/ROV）進行精確導(dǎo)航和定位主要依賴的系統(tǒng)是？A.拖曳聲學(xué)通信系統(tǒng)B.慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS）與聲學(xué)定位系統(tǒng)（如USBL、水聲應(yīng)答器）C.衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GPS）D.液壓驅(qū)動系統(tǒng)5.用于海洋調(diào)查、監(jiān)測和觀測的浮標，其主要功能不包括？A.收集環(huán)境參數(shù)（如溫度、鹽度、流速、浪高）B.進行海底地形測繪C.發(fā)射預(yù)警信息D.進行水下通信中繼6.對于深海石油開采平臺，其結(jié)構(gòu)設(shè)計面臨的核心挑戰(zhàn)是？A.日常維護方便B.承受巨大的靜水壓力和復(fù)雜的波浪載荷C.節(jié)能環(huán)保D.適應(yīng)淺海漁業(yè)活動7.以下哪種材料因具有優(yōu)異的耐海水腐蝕性和高強度，常被用于制造海洋工程結(jié)構(gòu)物？A.普通碳鋼B.鋁合金C.不銹鋼（特別是高鉻不銹鋼）D.銅合金8.海洋觀測系統(tǒng)中的“數(shù)據(jù)浮標陣列”主要目的是？A.提供海上航行服務(wù)B.進行海底資源勘探C.大范圍、連續(xù)地收集和傳輸海洋環(huán)境數(shù)據(jù)D.拖曳水下探測器進行移動觀測9.動力定位（DP）系統(tǒng)在海上平臺應(yīng)用中的主要優(yōu)勢是？A.完全自主，無需人員干預(yù)B.能有效保持平臺在惡劣海況下的定位精度和作業(yè)穩(wěn)定性C.極高的移動速度D.極低的建造成本10.海洋裝備的“智能化”發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在？A.裝備尺寸越來越小B.裝備自動化程度提高、自主作業(yè)能力增強、遠程監(jiān)控與診斷能力發(fā)展C.裝備價格越來越便宜D.裝備的動力系統(tǒng)更環(huán)保二、填空題（每空1分，共15分）1.海洋調(diào)查船按其調(diào)查范圍可分為______、______和______。2.海洋工程結(jié)構(gòu)物防腐蝕的常用方法包括______、______和采用耐腐蝕材料等。3.水下航行器按其自主程度可分為______和______。4.海洋觀測技術(shù)中，用于探測海面溫度廓線的遙感方法是______。5.海上平臺基礎(chǔ)形式主要有______、______和______。6.海洋能源轉(zhuǎn)換裝置中，將波浪能的動能轉(zhuǎn)化為電能的典型裝置是______。7.慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的主要誤差來源是______和______。8.海水對金屬結(jié)構(gòu)的主要腐蝕類型是______和______。9.海洋裝備的可靠性設(shè)計旨在提高裝備在規(guī)定條件和規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的______。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述海洋調(diào)查船的主要功能類別及其代表性調(diào)查設(shè)備。2.簡述海洋平臺結(jié)構(gòu)物在設(shè)計和建造中需要考慮的主要環(huán)境載荷。3.簡述水下航行器（AUV/ROV）與自主水下航行器（AUV）的主要區(qū)別。4.簡述海洋能發(fā)電技術(shù)的主要類型及其基本工作原理。四、計算題/分析題（每題10分，共20分）1.某海洋工程結(jié)構(gòu)物位于水深200米處，設(shè)計波浪要素為：有義波高Hs=5米，峰值周期Tp=8秒。試分析該結(jié)構(gòu)物承受的主要載荷類型及其特點，并簡述進行結(jié)構(gòu)強度校核時需要考慮的關(guān)鍵因素。2.分析將傳統(tǒng)船舶推進系統(tǒng)（如柴油機+螺旋槳）應(yīng)用于深海資源勘探AUV的局限性，并提出至少兩種改進方案，并說明理由。五、設(shè)計題（15分）設(shè)計一個用于近岸海域進行水體水質(zhì)監(jiān)測的簡易浮標系統(tǒng)方案。請簡述該系統(tǒng)的組成部件（至少包括傳感器、數(shù)據(jù)采集與傳輸單元、能源系統(tǒng)、浮體結(jié)構(gòu)等），并說明各部件的功能及其關(guān)鍵技術(shù)要求。---試卷答案一、選擇題1.B2.C3.C4.B5.B6.B7.C8.C9.B10.B二、填空題1.沿海調(diào)查船，近海調(diào)查船，深海調(diào)查船2.防腐蝕涂層，陰極保護，犧牲陽極保護3.遙控潛水器（ROV），自主水下航行器（AUV）4.海面輻射溫度計5.塊式基礎(chǔ)，樁式基礎(chǔ)，導(dǎo)管架基礎(chǔ)6.波力發(fā)電裝置（如點頭式、振蕩水柱式）7.初始誤差累積，漂移8.點蝕（坑蝕），均勻腐蝕9.可靠性三、簡答題1.海洋調(diào)查船的主要功能類別及其代表性調(diào)查設(shè)備：*沿海調(diào)查船：主要在近岸水域進行水文、氣象、地質(zhì)、生物等調(diào)查，代表性設(shè)備有：多波束測深系統(tǒng)、側(cè)掃聲吶、絞車（用于投放采水器、采泥器、魚探儀等）。*近海調(diào)查船：作業(yè)范圍較沿海船更廣，可進行更精密的調(diào)查，設(shè)備更先進，如：聲學(xué)多普勒流速剖面儀（ADCP）、水下聲學(xué)攝像機、深海絞車等。*深海調(diào)查船：具備遠洋航行能力和強大的深海調(diào)查設(shè)備，如：深海潛水器（ROV/AUV）、深海取樣設(shè)備、高精度聲學(xué)探測設(shè)備等。2.海洋平臺結(jié)構(gòu)物在設(shè)計和建造中需要考慮的主要環(huán)境載荷：*靜水壓力：由海水深度決定，垂直作用于結(jié)構(gòu)物表面。*波浪載荷：由波浪的動能引起，是隨時間變化和空間變化的動力載荷，對平臺穩(wěn)定性影響極大。*流載荷：由海流產(chǎn)生，對平臺結(jié)構(gòu)產(chǎn)生拖曳力。*風載荷：作用在平臺甲板和上層建筑上。*海冰載荷：在冰區(qū)作業(yè)的平臺需考慮冰塊的撞擊和擠壓作用。*地震載荷：對于位于地震帶的平臺，需考慮地震動的效應(yīng)。*環(huán)境腐蝕：海水對材料的腐蝕作用，影響結(jié)構(gòu)物的耐久性。3.水下航行器（AUV/ROV）與自主水下航行器（AUV）的主要區(qū)別：*水下航行器（UUV-UnmannedUnderwaterVehicle）是一個廣義術(shù)語，包含AUV和ROV。*水下航行器（AUV-AutonomousUnderwaterVehicle）是指具備自主導(dǎo)航、自主控制、自主使命規(guī)劃能力的無人水下航行器，通常依靠預(yù)設(shè)程序或傳感器在任務(wù)區(qū)域內(nèi)自主作業(yè)，無需實時人工干預(yù)，類似于空中無人機。*而遙控潛水器（ROV-RemotelyOperatedVehicle）則是由水面母船通過線纜實時控制其運動和作業(yè)設(shè)備（如攝像頭、機械臂等）的水下航行器，其行動和任務(wù)執(zhí)行依賴于操作員的遠程指令。4.海洋能發(fā)電技術(shù)的主要類型及其基本工作原理：*潮汐能發(fā)電：利用潮汐漲落產(chǎn)生的海水水平流動或水位變化所具有的動能或勢能進行發(fā)電。常見類型有：潮汐壩（利用潮汐漲落通過壩上的水輪機發(fā)電）、潮汐通道（利用潮汐流通過水道上的水輪機發(fā)電）、潮流能發(fā)電（利用海流沖擊固定在海底的渦輪機發(fā)電）。*波浪能發(fā)電：利用海浪的運動（上下起伏或前推后涌）所具有的動能或勢能進行發(fā)電。常見類型有：點頭式波浪能裝置（利用波浪上下運動驅(qū)動裝置上部的重物點頭，帶動發(fā)電機）、振蕩水柱式波浪能裝置（利用波浪上下起伏使水柱上下運動，驅(qū)動水柱中的空氣驅(qū)動渦輪機發(fā)電）、浮體式波浪能裝置（利用波浪使浮體水平運動，驅(qū)動發(fā)電機）。*海流能發(fā)電：利用海洋中穩(wěn)定流動的海流沖擊水輪機葉片，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。其原理與水力發(fā)電類似，但利用的是海流能。*海洋熱能發(fā)電（溫差能發(fā)電）：利用海洋表層水和深層海水之間存在的溫差來驅(qū)動熱力循環(huán)，從而發(fā)電。常見類型有：開式循環(huán)溫差發(fā)電系統(tǒng)、閉式循環(huán)溫差發(fā)電系統(tǒng)、氣體循環(huán)溫差發(fā)電系統(tǒng)。四、計算題/分析題1.某海洋工程結(jié)構(gòu)物位于水深200米處，設(shè)計波浪要素為：有義波高Hs=5米，峰值周期Tp=8秒。試分析該結(jié)構(gòu)物承受的主要載荷類型及其特點，并簡述進行結(jié)構(gòu)強度校核時需要考慮的關(guān)鍵因素。*分析：*主要載荷類型：該結(jié)構(gòu)物承受的主要載荷類型包括靜水壓力、波浪載荷和海流載荷。*載荷特點：*靜水壓力：是持續(xù)存在的垂直向下的壓力，大小等于海水密度乘以水深。對平臺的整體穩(wěn)定性至關(guān)重要。*波浪載荷：是周期性變化的動力載荷，具有較大的沖擊性和方向性變化。其幅值與水深、波高、波周期有關(guān)。在200米水深，Hs=5m的波浪已屬于較顯著的波浪，對平臺結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)和疲勞破壞是主要設(shè)計關(guān)注點。波浪載荷會使平臺產(chǎn)生水平位移、搖擺和傾斜。*海流載荷：如果存在海流，會對平臺結(jié)構(gòu)產(chǎn)生恒定的或變化的拖曳力，影響平臺的水平定位。*結(jié)構(gòu)強度校核關(guān)鍵因素：*材料許用應(yīng)力：結(jié)構(gòu)所用材料在規(guī)定條件下允許承受的最大應(yīng)力。*載荷組合：需要考慮各種載荷（自重、水壓力、波浪力、流力、風力、冰力、地震力等）可能的最不利組合方式及其對應(yīng)的組合效應(yīng)。*結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布：分析結(jié)構(gòu)在載荷作用下產(chǎn)生的應(yīng)力集中區(qū)域和整體應(yīng)力分布。*極限狀態(tài)設(shè)計：校核結(jié)構(gòu)在承載能力極限狀態(tài)（如強度破壞、失穩(wěn)）和正常使用極限狀態(tài)（如變形、裂縫寬度）下的表現(xiàn)。*疲勞分析：對于承受循環(huán)載荷（如波浪力）的結(jié)構(gòu)，需要進行疲勞壽命評估，防止發(fā)生疲勞斷裂。*構(gòu)造細節(jié)：連接節(jié)點、焊縫等構(gòu)造細節(jié)的設(shè)計和強度也需仔細校核，確保整體結(jié)構(gòu)的安全。2.分析將傳統(tǒng)船舶推進系統(tǒng)（如柴油機+螺旋槳）應(yīng)用于深海資源勘探AUV的局限性，并提出至少兩種改進方案，并說明理由。*局限性分析：*能源效率低：船舶推進系統(tǒng)（尤其是柴油機）的能量轉(zhuǎn)換效率相對較低，部分能量以熱量等形式損失，對于需要長時間、深潛、長續(xù)航的AUV來說，能源攜帶量有限，限制了其作業(yè)時間和范圍。*結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、重量重：柴油機、傳動軸、螺旋槳等傳統(tǒng)推進部件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占用的空間大，增加了AUV的體積和重量，降低了有效載荷能力，也增加了機械故障的風險。*操控性受限：螺旋槳推進的操控性相對較差，難以實現(xiàn)精確的矢量控制或瞬時停止，不利于AUV在復(fù)雜海底環(huán)境中的精細作業(yè)和導(dǎo)航定位。*噪聲問題：傳統(tǒng)推進系統(tǒng)運行時產(chǎn)生的噪聲較大，可能干擾AUV搭載的聲學(xué)探測設(shè)備（如聲納）或影響對環(huán)境的隱蔽性要求。*深海環(huán)境適應(yīng)性差：螺旋槳在深海高壓環(huán)境下可能面臨材料腐蝕、效率衰減等問題。*改進方案及理由：*方案一：采用電力推進系統(tǒng)（如電動機+螺旋槳或無刷電機直接驅(qū)動推進器）。理由：電動機能量轉(zhuǎn)換效率高，結(jié)構(gòu)相對緊湊輕便，易于實現(xiàn)精確的速度和位置控制，便于集成電池等電力能源，適應(yīng)深海環(huán)境。相比柴油機，電動機運行更安靜，對聲學(xué)設(shè)備干擾小。雖然電池能量密度仍有提升空間，但技術(shù)發(fā)展迅速，是AUV的主流發(fā)展方向。*方案二：采用高效推進技術(shù)，如泵噴推進器（水噴射推進）。理由：泵噴推進器沒有暴露在外的螺旋槳，可以將噪音源封閉在殼體內(nèi)，顯著降低水下噪音，提高隱蔽性，有利于聲學(xué)探測作業(yè)。其流體動力學(xué)效率可以很高，尤其是在低速和微速航行時。結(jié)構(gòu)相對緊湊，對船體線型要求較低，有助于減小阻力。但其需要額外的泵和動力單元，系統(tǒng)復(fù)雜度有所增加。五、設(shè)計題設(shè)計一個用于近岸海域進行水體水質(zhì)監(jiān)測的簡易浮標系統(tǒng)方案。請簡述該系統(tǒng)的組成部件（至少包括傳感器、數(shù)據(jù)采集與傳輸單元、能源系統(tǒng)、浮體結(jié)構(gòu)等），并說明各部件的功能及其關(guān)鍵技術(shù)要求。*系統(tǒng)組成：1.傳感器單元：*水溫傳感器：測量水體溫度。*鹽度傳感器：測量水體鹽度。*pH傳感器：測量水體酸堿度。*溶解氧傳感器：測量水體溶解氧含量。*濁度傳感器：測量水體渾濁程度。*（可選）其他傳感器：如營養(yǎng)鹽（氮磷）、葉綠素a傳感器等，根據(jù)監(jiān)測需求配置。2.數(shù)據(jù)采集與傳輸單元：*數(shù)據(jù)采集器（DataLogger）：負責接收各傳感器的測量信號，進行模數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D），按照預(yù)設(shè)時序進行數(shù)據(jù)采集、存儲和處理。*無線通信模塊（如LoRa,NB-IoT,或衛(wèi)星通信模塊）：將采集到的水質(zhì)數(shù)據(jù)通過無線方式發(fā)送到岸基接收站或云平臺。*（可選）微控制器/單片機：用于協(xié)調(diào)傳感器采樣、數(shù)據(jù)處理、通信調(diào)度等任務(wù)。3.能源系統(tǒng)：*太陽能電池板：將光能轉(zhuǎn)換為電能，為整個系統(tǒng)供電。需要具有較長的使用壽命和較高的轉(zhuǎn)換效率，表面應(yīng)易于清潔。*蓄電池：存儲太陽能電池板白天產(chǎn)生的電能，并在夜間或陰天為系統(tǒng)供電。需要選用深循環(huán)、耐腐蝕、能量密度高的蓄電池（如鋰亞硫酰氯電池LiSOCl2或鋰電池）。*充電控制器：管理太陽能電池板向蓄電池充電以及蓄電池向系統(tǒng)放電的過程，保護蓄電池壽命。4.