2025年大學(xué)《海洋技術(shù)》專業(yè)題庫——海底水下挖掘機(jī)械技術(shù)的研究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請(qǐng)將正確選項(xiàng)的代表字母填入括號(hào)內(nèi)，每題2分，共20分）1.以下哪種類型的海底水下挖掘機(jī)械主要依靠沖擊錘頭反復(fù)敲擊海底沉積物進(jìn)行作業(yè)？()A.旋轉(zhuǎn)式挖斗挖掘機(jī)B.水力沖擊式挖掘機(jī)C.鏈斗式挖泥船D.鉆掘式挖掘機(jī)2.在深海環(huán)境下，對(duì)水下挖掘機(jī)械結(jié)構(gòu)材料的主要要求不包括？()A.高強(qiáng)度B.良好的耐腐蝕性C.優(yōu)異的抗疲勞性D.極低的密度3.下列哪項(xiàng)技術(shù)不是提高深海水下挖掘機(jī)械作業(yè)效率的關(guān)鍵因素？()A.優(yōu)化的水力或機(jī)械驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)B.精準(zhǔn)的實(shí)時(shí)環(huán)境感知與定位C.高效的能源供應(yīng)與熱管理D.復(fù)雜的海底地形自動(dòng)規(guī)劃4.水下挖掘機(jī)械在進(jìn)行挖掘作業(yè)時(shí)，需要克服的主要阻力不包括？()A.沉積物本身的抗剪強(qiáng)度B.水的浮力C.設(shè)備自身的重力D.挖掘過程中產(chǎn)生的空氣阻力5.對(duì)于水下挖掘機(jī)械的控制系統(tǒng)而言，以下哪個(gè)環(huán)節(jié)通常不是其核心組成部分？()A.傳感器數(shù)據(jù)采集與處理B.挖掘策略優(yōu)化算法C.水下聲學(xué)通信鏈路D.執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如液壓閥門）控制6.下列關(guān)于水下挖掘機(jī)械作業(yè)環(huán)境的描述，錯(cuò)誤的是？()A.深海高壓環(huán)境對(duì)設(shè)備密封性要求極高B.水下黑暗環(huán)境對(duì)能見度要求高C.海水腐蝕性對(duì)設(shè)備材料提出挑戰(zhàn)D.水下環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定，不易受外部干擾7.適用于挖掘較硬巖石或地質(zhì)結(jié)構(gòu)的海底水下挖掘機(jī)械通常是？()A.挖斗式B.旋轉(zhuǎn)式C.鏈斗式D.鉆掘式8.以下哪項(xiàng)措施不屬于水下挖掘機(jī)械安全防護(hù)策略的范疇？()A.設(shè)置冗余的控制系統(tǒng)B.配備緊急釋放裝置C.實(shí)施水下自主導(dǎo)航避障D.對(duì)操作人員進(jìn)行心理壓力測試9.水下挖掘機(jī)械的動(dòng)力系統(tǒng)通常面臨的主要挑戰(zhàn)是？()A.高功率密度要求B.低轉(zhuǎn)速大扭矩輸出C.長期穩(wěn)定運(yùn)行可靠性D.以上都是10.目前，深海水下挖掘機(jī)械實(shí)現(xiàn)自主作業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸之一是？()A.高精度機(jī)械臂控制B.可靠的水下能源補(bǔ)給C.高效的環(huán)境信息感知與理解D.精確的挖掘軌跡規(guī)劃與執(zhí)行二、簡答題（請(qǐng)簡要回答下列問題，每題5分，共25分）1.簡述沖擊式和旋轉(zhuǎn)式海底水下挖掘機(jī)械的基本工作原理及其主要區(qū)別。2.闡述水下挖掘機(jī)械在進(jìn)行深海作業(yè)時(shí)，需要克服的主要環(huán)境挑戰(zhàn)有哪些？3.解釋水下挖掘機(jī)械中，定位與姿態(tài)控制系統(tǒng)的主要作用是什么？4.簡述水下挖掘機(jī)械動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需要重點(diǎn)考慮的幾個(gè)方面。5.為什么說水下挖掘機(jī)械的研究與開發(fā)對(duì)海洋資源開發(fā)、海底地形改造等領(lǐng)域具有重要意義？三、論述題（請(qǐng)就下列問題展開論述，每題10分，共30分）1.分析影響深海水下挖掘機(jī)械效率和可靠性的主要因素，并提出相應(yīng)的技術(shù)改進(jìn)方向。2.探討深海水下挖掘機(jī)械實(shí)現(xiàn)智能化、無人化作業(yè)面臨的關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)及可能的解決方案。3.從環(huán)境保護(hù)的角度，論述在進(jìn)行海底水下挖掘作業(yè)時(shí)，應(yīng)采取哪些措施來減少對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境的影響。試卷答案一、選擇題1.B2.D3.D4.D5.C6.B7.D8.D9.D10.B二、簡答題1.答：沖擊式挖掘機(jī)通過高壓水或機(jī)械驅(qū)動(dòng)的錘頭反復(fù)沖擊海底沉積物或巖石，使其破碎或松動(dòng)，然后通過吸泥或抓斗等方式清除。其原理是能量集中沖擊。旋轉(zhuǎn)式挖掘機(jī)通常帶有旋轉(zhuǎn)的切割頭或鉆頭，通過旋轉(zhuǎn)切削、破碎海底沉積物或巖石，并將其排出。其原理是連續(xù)切削。主要區(qū)別在于能量施加方式（沖擊vs切削）和工作部件形態(tài)（錘頭vs切割頭/鉆頭）。2.答：主要環(huán)境挑戰(zhàn)包括：極高的靜水壓力，對(duì)設(shè)備材料的強(qiáng)度和密封性提出極高要求；低溫環(huán)境，影響設(shè)備潤滑、材料性能和電池效率；黑暗環(huán)境，需要強(qiáng)大的照明系統(tǒng)或依賴聲納等探測技術(shù)；海水腐蝕性，需要采用耐腐蝕材料或防護(hù)措施；復(fù)雜多變的海底地形和地質(zhì)條件，影響設(shè)備作業(yè)效率和穩(wěn)定性；水下能見度低，存在碰撞風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)導(dǎo)航、避障技術(shù)要求高；以及可能存在的水下生物活動(dòng)等。3.答：定位與姿態(tài)控制系統(tǒng)的主要作用是確保水下挖掘機(jī)械能夠在預(yù)定位置精確作業(yè)，并維持自身穩(wěn)定姿態(tài)。這包括：在復(fù)雜的海底環(huán)境中實(shí)現(xiàn)精確的導(dǎo)航和定位，引導(dǎo)挖掘頭對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)；在挖掘過程中，抵抗水動(dòng)力、地質(zhì)反力等外部干擾，保持設(shè)備的穩(wěn)定，防止傾覆或偏離作業(yè)點(diǎn)；為執(zhí)行挖掘動(dòng)作提供精確的位置和姿態(tài)基準(zhǔn)，保證挖掘精度和效率。4.答：動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需重點(diǎn)考慮：功率匹配與效率，需要根據(jù)挖掘任務(wù)需求提供足夠且高效的動(dòng)力；能量供應(yīng)與續(xù)航，深海作業(yè)距離遠(yuǎn)，需解決長期能源供應(yīng)問題，如采用大容量電池、燃料電池或系泊供電等；可靠性與耐壓性，動(dòng)力系統(tǒng)必須在深海的惡劣環(huán)境下長期穩(wěn)定可靠運(yùn)行，并滿足耐壓要求；熱管理，高功率設(shè)備產(chǎn)生的熱量需要有效散發(fā)；以及與主推進(jìn)、挖掘執(zhí)行機(jī)構(gòu)的匹配與集成。5.答：水下挖掘機(jī)械是進(jìn)行海底資源開發(fā)（如海底礦產(chǎn)開采、電纜鋪設(shè)、沉船打撈）和海底地形改造（如海底基礎(chǔ)建設(shè)、疏浚吹填）的關(guān)鍵裝備。其研究與開發(fā)有助于提高這些作業(yè)的效率、安全性和經(jīng)濟(jì)性，拓展人類在海洋空間的工程活動(dòng)能力，支持海洋經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，并提升國家在海洋領(lǐng)域的科技實(shí)力和資源保障能力。三、論述題1.答：影響深海水下挖掘機(jī)械效率和可靠性的主要因素包括：挖掘機(jī)械自身的性能（如動(dòng)力、挖掘力、控制精度）；作業(yè)環(huán)境（如地質(zhì)條件、水流、能見度）；以及系統(tǒng)的集成與智能化水平。技術(shù)改進(jìn)方向可從：提升關(guān)鍵部件（如挖掘頭、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)）的性能和可靠性；研發(fā)更先進(jìn)的傳感、控制和導(dǎo)航技術(shù)，提高作業(yè)精度和適應(yīng)性；優(yōu)化能源系統(tǒng)，延長續(xù)航能力；采用新材料和新工藝，提高耐壓、耐腐蝕和抗疲勞性能；發(fā)展智能化挖掘策略，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)作業(yè)；以及加強(qiáng)系統(tǒng)的冗余設(shè)計(jì)和故障診斷能力，提高整體可靠性。通過這些改進(jìn)，可以顯著提升深海水下挖掘任務(wù)的效率和成功率。2.答：深海水下挖掘機(jī)械實(shí)現(xiàn)智能化、無人化作業(yè)面臨的關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)主要包括：高精度、高魯棒性的環(huán)境感知與自主導(dǎo)航技術(shù)，特別是在復(fù)雜、非結(jié)構(gòu)化海底環(huán)境下的三維環(huán)境構(gòu)建與實(shí)時(shí)定位；高精度、快速響應(yīng)的自主控制技術(shù)，包括挖掘過程的智能決策與執(zhí)行、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的自主避障與路徑規(guī)劃；深海長時(shí)程、高帶寬、低延遲的通信與遠(yuǎn)程操控技術(shù)，確保人機(jī)協(xié)同或純自主作業(yè)的實(shí)時(shí)交互與數(shù)據(jù)傳輸；可靠、高效的深海無人化平臺(tái)能源供應(yīng)與智能維護(hù)技術(shù)，保障長期穩(wěn)定運(yùn)行；以及確保無人化作業(yè)的安全性和倫理法規(guī)問題?？赡艿慕鉀Q方案包括：融合多傳感器信息（視覺、聲納、觸覺等）的先進(jìn)感知算法；基于人工智能的自主決策與規(guī)劃系統(tǒng)；發(fā)展水下無線通信、激光通信等新型通信技術(shù)；采用長壽命電池、燃料電池或新型能源技術(shù)；以及建立完善的安全評(píng)估與操作規(guī)程。3.答：為減少海底水下挖掘作業(yè)對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境的影響，應(yīng)采取以下措施：進(jìn)行詳細(xì)的環(huán)境影響評(píng)估（EIA），在作業(yè)前識(shí)別潛在風(fēng)險(xiǎn)并制定緩解措施；優(yōu)化挖掘方案和設(shè)備選擇，采用低沖擊、低擾動(dòng)的作業(yè)方式，如選擇合適的挖掘頭類型、控制挖掘深度和速度；設(shè)置作業(yè)禁區(qū)或緩沖帶，避開敏感生態(tài)區(qū)域（如珊瑚礁、海草床、重要魚卵場）；在作業(yè)過程中，采取泥沙抑制措施（如噴