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| 編輯推薦： |
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
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| 內容簡介： |
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海洋是人类生存和发展的战略空间，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。本书立足海洋地质勘探技术与装备领域，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。本书共分为八章，分别介绍海洋及海洋资源、地球物理勘探、海底表层取样、海底钻机、钻探船、支撑配套设备等内容，注重理论与实践、工艺与装备、系统性与前沿性相结合。 本书读者主要为海洋工程、地质工程和海洋机器人等学科从事海洋资源开发、工程建设、地球科学及其装备设计制造领域的科学研究、技术开发、现场实践人员，以及相关学科的高等学校教师和研究生。
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| 關於作者： |
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万步炎，教授，博导，湖南科技大学海洋矿产资源探采装备与安全技术国家地方联合工程实验室主任；国务院政府特殊津贴专家、国家百千万人才工程人选及“有突出贡献中青年专家”、湖南省“121 人才工程”第一层次人选、十二五国家 863 计划海洋技术领域主题专家组专家、国家海洋技术领域国际合作项目评审专家、“蛟龙”号 7000 米载人潜水器技术咨询专家。主要从事海洋资源勘探装备与技术、海洋采矿技术与装备、自动化仪器仪表、固体物料管道输送技术（矿山充填技术）研究。万步炎及其团队长期从事海洋地质勘探技术与装备领域科学研究与工程实践，主持完成国家863计划、国家重点研发计划、国家长远发展大洋专项等项目40余项，成功研发了一系列海底取样、搭载取样、钻孔取样技术装备；主持研发的“海牛”系列海底钻机实现了我国海底钻机技术从0到1的突破，以及从跟跑、并跑再到领跑的跨越；先后主持获得国家技术发明二等奖、国家科技进步二等奖等奖励，授权专利160余项，其中美国、欧盟发明专利19项，发表学术论文70余篇。万步炎个人获得2019年光召科技奖、首届“国家卓越工程师”、第六届“全国杰出专业技术人才”、“新世纪百千万人才工程”国家级人选。作为全国科技工作者代表获“时代楷模”称号，所带领的团队入选“全国高校黄大年式教师团队”，现为十四届全国人大代表。
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| 目錄：
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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
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| 內容試閱：
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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。海洋地质勘探技术及其装备，是深入探索、合理开发、科学建设及有效保护海洋的关键工具。借助这些技术与装备，我们能够获取海洋矿产资源开发、海洋工程与国防设施建设所需的地质样品与资料，同时也为海洋地球科学研究提供了不可或缺的物质样品与地学信息。与陆地地质勘探不同，海洋水体独特的物理化学性质及其形成的宏大空间，不但凸显了海洋地质勘探技术装备在海洋地质科学和资源开发中的极端重要性，而且孕育了海洋地质勘探从方法手段到仪器设备、从技术原理到装备设计等诸方面的多样性、特殊性和复杂性。鉴于海洋地质勘探技术与装备在各类海洋科学研究与工程活动中的关键作用，相关知识与成果虽散见于海洋资源开发、海洋工程和海洋科学研究等领域的文献中，但尚未有从工艺流程、技术原理到装备设计制造的系统性总结。
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。这些成果已在太平洋、印度洋、中国南海及东海等多个海域得到广泛应用，完成了多座国际海底矿山的勘探任务，结束了我国依赖国外钻探船进行海域“可燃冰”勘探的历史，开创了我国利用海底钻机进行海底工程地质勘查的新纪元。
本书从海洋探测系统层面上聚焦于海洋地质勘探技术与装备，为了保持系统性，结合国内外该领域相关研究成果，专章介绍了地球物理勘探和钻探船技术。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。本书由万步炎主持编写，全书内容共分为7章，第1章金永平、彭奋飞参加编写；第2章刘威、杨庆参加编写；第3章金永平、朱伟亚、宁宇、李旻昊参加编写；第4章刘广平、申远、刘树立参加编写；第5章金永平、侯井宝、董向阳、江山强参加编写；第6章全伟才、刘鹏、杨吉鑫参加编写；第7章王佳亮、顾新佩、彭潇潇参加编写。
在此，感谢国家科技部、自然资源部、国家自然科学基金委员会和湖南省相关部门等对本书研究与开发工作的长期支持；感谢湖南科技大学和合作单位长期以来的关心支持；感谢海洋矿产资源探采装备与安全技术国家地方联合工程实验室、“海牛”团队精诚合作、团结奋进的同事和研究生们。将海洋地质勘探技术与装备作为地质资源与地质工程和海洋科学与技术领域的重要交叉分支进行系统梳理，是一项探索性的工作。我们希望通过本书，能够激发更多同行对该领域的关注与研究。在编写过程中，为了尽可能使本书内容系统全面，我们吸收了国内外同行的相关研究成果，尽管已在各章中列出了主要参考文献，但难免有所疏漏，敬请海涵；另外，受作者水平与时间限制，书中某些内容在理论与实践上可能尚待完善，甚至可能存在不足之处，敬请读者批评指正。
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