直立式水下驻留平台座底稳定性分析

建立了适用于大攻角状态的水下平台六自由度数学模型,使用四元数替代欧拉角描述平台姿态,以消除某些特殊情况下因平台姿态变化或个别欧拉角不确定性导致的运动方程奇异现象。 基于弹性力学相关理论建立符合海底真实物理特性的弹塑性数值模型,将座底平台-海底间交互作用与平台空间运动模型相结合,预报直立式平台座底驻留后对海流作用的运动响应,分析平台座底稳定性,为后续设计提供参考。     

海洋资料浮标姿态信息测量技术研究现状及发展趋势

海洋资料浮标在海洋环境监测、预警预报、防灾减灾、资源开发、海上交通、渔业生产、军事活动保障等方面具有重要作用,是海洋立体监测体系的重要组成部分。世界主要沿海国家和国际组织都极为重视海洋浮标技术的发展。海上观测过程中,浮标随风、浪、流等作用产生复杂运动。浮标复杂运动的精确观测离不开浮标姿态信息测量技术的发展。浮标姿态信息,不仅是浮标及其搭载设备工作安全性可靠性评价的重要参考,也是浮标测量数据实时精准校正的重要保障。因此,浮标姿态测量技术具有重要的研究价值和应用价值。文章从工程实际的技术需求出发,对浮标姿态信息测量技术的研究现状、技术难点以及发展趋势等方面进行了梳理和总结,以期对研发新一代智能浮标观测技术提供有益启发和借鉴。     

底边界层水沙观测系统和应用

利用现代先进的光学和声学测量仪器(ADP、PC-ADP、ADV、OBS等),组制四角架观测系统用于底边界层的水沙观测.此观测系统既可获取垂向流速场,更可获取常规水文观测难以获取的高分辨率的近底流速、近底单点紊动过程、近底温盐沙和波浪过程.利用此观测系统于2007年8月在长江口北槽最大浑浊带内进行了实地观测.分析四角架观测数据与同步船测底部数据表明,四角架观测系统在近底(特别是底部明显分层)观测时表现出明显优势.常规水文观测测得底部含沙量一般只相当于距底70～120 cm高度含沙量;船测底部最大含沙量为5.8 kg/m 3,而架测距底30 cm处最大含沙量有25 kg/m 3;近底含沙量较高时往往出现强分层,强分层时实测距底30 cm处含沙量可达距底120 cm处含沙量的5倍;船测底部流速比架测距底30 cm处流速平均偏大45%;但距底30 cm处最大流速仍可达1.2 m/s.船测数据也验证了四角架观测数据的正确性.     

河口底边界层湍流观测后处理技术方法分析

河口底边界层过程是河口海岸研究与工程应用中的重要内容。三维点式高频流速仪(ADV)已经成为湍流现场观测的最有效的工具之一,然而受测量状态、复杂的波流环境、底床几何结构等因素的影响,湍流观测的后处理目前还不成熟。在前人工作的基础上,提出了河口底边界层湍流观测后处理的综合技术方法,包括测量状态判断、数据质量检测、坐标系旋转、去除毛刺及滤波,探讨了这些处理方法中的某些步骤及处理顺序对湍流参数估算可能产生的影响,提出了综合后处理技术的准确性评估方法。该研究对于近岸海洋湍流混合、泥沙输运等重要问题的解决可以提供较为扎实的技术支持。     

高频声学仪器底床高度野外测量及室内验证

河口海岸地区底床的冲淤变化是沉积动力学研究主要内容之一,而野外观测是准确获得现场底床冲淤变化信息的关键。本文利用观测近底边界层三维水动力信息的声学三维多普勒流速仪（Acoustic Doppler Velocimetry,ADV）对长江口南槽底床高度变化进行了野外测量,为验证野外现场实测数据的可靠性,设计了2个室内试验,并对ADV测量底床高度的可行性进行了验证：试验一对比了人工测量的ADV换能器实际距离底床高度H与ADV自身记录的其换能器距离底床高度h,确定了ADV测量底床高度的范围;试验二利用ADV测量静置的高浊度水体,确定了含沙量对ADV测量造成影响。试验结果表明：①由ADV内部存储的vhd数据文件可以直接获取换能器距离底床的高度,但是这一测量结果存在适用范围,换能器实际距离底床高度H需要满足150 mm≤H≤370 mm;②当换能器实际距离底床高度H <150 mm时,可通过提取pck数据文件获取换能器距离底床的高度;③当换能器实际距离底床高度H>370 mm时,仪器无法获取该数值;④当水体含沙量超过14.36 kg/m³时,ADV测量同样无法获取到换能器距离底床高度信息。     

底部浮泥表层推移速度分布的ADCP—GPS估测方法

ADCP对底跟踪走航观测的流速数据中包含水体底部浮泥、底沙运动信息,对比GPS定位方法算出的水体流速数据可以分离出浮泥相对于GPS定位的运动信号,从而达到对底质推移观测的目的。     

海洋站自动观测数据在线质控系统开发与应用

海洋站自动观测数据主要质控手段为延时月报质量审核,尚没有实时在线质控系统得到业务化应用.本文提出了一种海洋站自动观测数据在线质控系统,通过对水文气象等海洋观测要素进行逻辑分析,确定其极值区间和变化率区间阂值,将实时海洋观测数据与闽值进行比较,对错误或异常数据发出警示信息,提醒观测员进行处理,实现对海洋观测数据的在线质控.     

海洋站自动观测数据在线质控系统开发与应用（英文）

海洋站自动观测数据主要质控手段为延时月报质量审核,尚没有实时在线质控系统得到业务化应用。本文提出了一种海洋站自动观测数据在线质控系统,通过对水文气象等海洋观测要素进行逻辑分析,确定其极值区间和变化率区间阈值,将实时海洋观测数据与阈值进行比较,对错误或异常数据发出警示信息,提醒观测员进行处理,实现对海洋观测数据的在线质控。     

一种声速剖面遥测系统的时延差编码方案设计

针对深海水文观测中,不能对自容式声速剖面仪测量数据进行实时监测的问题,提出对声速剖面测量数据进行时延差编码,采用高精度的水声信号时延差估计技术,进行声速剖面测量遥测,为实时分析海洋水文数据,及时调整水文观测方案提供了技术支持。     

基于鲁棒光流算法的海表流场遥感观测研究

海洋表面流场是海洋科学研究中需要着重考虑的环境参数,近实时的海洋表面流场精细化测量对海洋学研究有着重要意义,但是目前大多数海洋表面流场观测技术难以同步实现大范围近实时的海洋表面流场观测。文中在简要对比各类海洋表面流场测量方法的基础上,重点介绍了基于水色遥感图像观测反演海洋表面流场的鲁棒光流算法,该算法在流场计算过程中,能很好地保留流场细节信息。为直观验证本文测量方法的可靠性,文中提供了海洋表面流场的分析实例,同时给出了美国国家航空航天局(NASA)提供的OSCAR流场数据,对文中算法的可靠性进行了验证。     

珠江河口底边界层憩流动力特征

通过在珠江黄茅海河口进行的25 h定点连续观测,分析了潮流底边界层在憩流时刻的动力特征。结果表明,憩流期非恒定性增强,改变了平均流和湍流结构。主要表现:1)平均流结构出现三种不同类型,分别是对数分布(摩擦力主导)、垂向均匀分布(惯性主导)和过渡状态(摩擦力和惯性力平衡);2)湍流各向异性增强,湍谱惯性子区带宽减小。各湍流特征参数在转流时刻达到最小值,表明惯性作用抑制了湍流的发育。     

Investigating the monotonic behaviour of hybrid tripod suction bucket foundations for offshore wind towers in sand

Existing tripod suction bucket foundations, utilised for offshore wind turbines, are required to resist significant lateral loads and overturning moments generated by wind and currents. This paper presents an innovative type of tripod bucket foundation, ‘hybrid tripod bucket foundation’, for foundations of offshore wind turbines, which has the ability to provide a larger overturning capacity compared with conventional tripod buckets. The proposed foundation consists of a conventional tripod bucket combined with three large circular mats attached to each bucket. A series of experiments were conducted on small-scale models of the proposed foundation subjected to overturning moment under 1g conditions in loose sand. Different circular mat diameter sizes with various bucket spacings were considered and the results were compared with conventional tripod bucket foundation. Finite element models of the proposed foundation were developed and validated using experimental results and were used to conduct a parametric study to understand the behaviour of the hybrid tripod bucket foundation. The results showed that there is a significant increase in overturning capacity provided by the novel foundation. The results of this work can significantly improve lowering the costs associated with installation of foundations to support offshore wind turbines.     

一种基于表面状态参数的三维海洋动力学模型数值求解方法*

大面积的海洋表面实时运动状态可以通过遥感技术获取, 而海洋内部的运动状态只能进行定点观测, 无法达到大面积的实时监测。基于海洋动力学基本原理, 在正压浅海大陆架模式下, 在三维空间构建海洋表面与内部运动状态的关系模型; 利用遥感探测的海洋表面流速与流向数据, 结合海域的浪高、风速状态参数, 运用有限差分法反演出深层海流的流速与流向信息。反演结果符合海洋动力学规律, 反映出了深层流整体分布状态, 扩展了雷达遥感应用范围。     

量子无线通信技术在海洋环境监测中的应用

以量子技术为基础,利用光子基本粒子的量子纠缠原理,由量子态携带在线实时海洋环境监测数据信息,构建基于量子无线通信的海洋环境监测系统。该系统在无线通信中可确保数据的安全性、系统性、及时性和准确性,提高信息化和灵活化水平,可为海洋环境规划、环境管理、环境治理等提供全面安全可靠的监测数据。     

Multibody dynamical modeling of the FPSO soft yoke mooring system and prototype validation

The Soft Yoke Mooring System (SYMS) is a single point mooring system for shallow water. It is composed of a mooring framework, mooring legs, yoke, and single point, and is located at the Floating Production Storage and Offloading (FPSO) through 13 hinge joints, such as universal joints and thrust bearings. Mooring restoring force, motions and postures of mooring components, and mechanical behaviors of hinge joints are major criteria for the structural design of the SYMS. Aiming at the difficulties of the multibody dynamics in traditional design of the SYMS, a multi-body dynamic mathematical modeling with seven independent degrees of freedom (DOFs) which is applicable to prototype field engineering was developed in this study. The proposed mathematical modeling of the SYMS multibody dynamic system has several advantages: 1. Internal tribological behaviors in hinge joints are considered within the presented multibody dynamics model to illustrate the good dynamic effects of the SYMS. 2. The multibody dynamic model can be applied in field service. Correctness and feasibility of the proposed multibody dynamic simulation method for describing motions and postures of hinges and single-body were validated by the prototype monitoring data. 3. The horizontal restoring force of the SYMS was calculated according to field measurement data. The motion state of each single body and internal stress distributions at each hinge joint in the SYMS are given. 4. The multibody dynamics calculation program can be directly used for the real-time monitoring of mechanical behaviors of the SYMS under the service state. The simulated results can provide real-time guarantee for safety alarming of the system. The vulnerability of the mooring system in service was evaluated based on long-term monitoring data analysis.     

海上风电基础结构研究现状及发展趋势

对国外海上风电机组基础结构的研究与工程应用现状进行了较为详尽地分析,重点对我国海上风电场开发建设有借鉴意义的重力式结构、单桩结构、三角架结构和导管架结构进行了分析论述.基于我国海洋工程技术水平和海上风电产业发展的动态,分析发展适合我国国情的海上风电机组基础结构的可行性及必要性,提出我国海上风电产业发展所面临的挑战.     

基于自动识别系统的海缆保护方法研究

针对海缆在使用过程中经常出现的锚损现象，通过对自动识别系统（AIS）功能和海缆保护要求的分析，重点利用AIS广播信息中包含船舶经纬度的特点，提出了一种利用AIS进行六点布控的海缆保护监测方法。六点布拉法可以弥补一般人工监测和摄像机监测等方法的不足，真正实现海缆的实时和动态保护。     

基于ADV声学泥沙反演与扩散机制分析

利用座底三脚架观测系统于2012年洪季对珠江黄茅海河口湾底边界层沉积动力过程进行了系统观测,建立了基于现场ADV探测的高频泥沙声学反演方法,分析了泥沙浓度、泥沙扩散通量及泥沙扩散系数随潮汐变化的特征,探讨了泥沙再悬浮的湍流猝发机制。泥沙浓度、泥沙扩散通量、涡动扩散系数及泥沙扩散系数具有明显的潮汐变化特征,主要表现为急流时较大、憩流时较小。泥沙沉降速度与泥沙浓度之间的幂函数关系可以很好地描述潮周期内沉降速度的变化。湍流猝发过程中,喷射和扫射事件是泥沙垂向扩散的主要动量来源,大振幅的猝发事件对泥沙垂向扩散具有决定性影响。     

海洋在线监测浮标在赤潮监测中的应用研究

利用布设在广西区钦州湾的GX11、GX13两套实时在线监测浮标, 研究钦州湾2016年5月发生的红色赤潮藻(Akashiwo sanguinea)赤潮前后实时监测数据的变化情况。结果表明赤潮的暴发与消退受水文气象因素影响, 当寒流过后, 出现风速降低、气温迅速回升, 尤其是气温呈现昼夜温差小的天气状况时, 应重点监控实时在线浮标监测数据的变化。赤潮过程中pH、溶解氧浓度、叶绿素浓度存在明显的昼夜变化规律并高于正常范围, 三种环境要素具有显著的正相关; 当实时在线浮标监测中发现pH、溶解氧浓度、叶绿素浓度呈现较明显联动的强烈波动, 并且数值相对正常范围迅速升高时, 可进行赤潮预警及布置现场调查; pH、溶解氧浓度、叶绿素浓度的实时在线监测可作为预警环境要素, 为赤潮预警提供科学参考。     

The statistical observation localized equivalent-weights particle filter in a simple nonlinear model

This paper presents an improved approach based on the equivalent-weights particle filter(EWPF) that uses the proposal density to effectively improve the traditional particle filter. The proposed approach uses historical data to calculate statistical observations instead of the future observations used in the EWPF’s proposal density and draws on the localization scheme used in the localized PF(LPF) to construct the localized EWPF. The new approach is called the statistical observation localized E...