波浪动力滑翔机海洋环境监测系统

波浪动力滑翔机将海洋波浪起伏转化为前向推进运动,同时,利用太阳能系统为电气设备提供驱动电源,可以实现长时间、远距离的走航测量,具有定点虚拟锚泊和路径自动跟踪的功能。首先分析了波浪动力滑翔机在海洋环境监测中的必要性以及当前国外技术发展现状;随后,从波浪动力滑翔机工作过程解析入手,分析了其结构组成和运动机理,给出了成功设计的关键和要领,并近似确定了第三代波浪动力滑翔机的基本物理参数;最后,总结了第二代波浪动力滑翔机的性能指标,以及其在海洋环境监测中的广泛应用。     

水下滑翔机纵垂面运动姿态分析

在水下滑翔机的设计过程中,为了能够预先估计其水动力特性和操纵特性,避免大量的约束模型实验,需要建立动力学模型以仿真分析水下滑翔机的动力学行为。动力学建模是研究水下滑翔机水动力特性的理论基础,是运动控制的分析依据。通过软件来模拟滑翔机上浮/下潜平衡状态的姿态,并对其进行受力分析得出此姿态对应的理论俯仰角,与实验数据进行了对比,结果基本吻合,为水下滑翔机的设计与控制提供了参考。     

波浪动力滑翔机岸基监控系统

波浪动力滑翔机是一款新型海洋环境观测平台,具有大尺度长时序海洋环境观测能力。利用C#.net开发环境,并结合GPS北斗双模技术和Google Earth COM API为波浪动力滑翔机开发了导航定位岸基监控应用程序,该程序主要包含卫星定位与数据传输、矢量地图的轨迹显示和路径设定、环境监测数据的分类存储与管理、平台运行状态可视化查询等功能。利用该岸基监控程序可实现在岸站对波浪动力滑翔机及其搭载的仪器进行全时段的可视化监视与控制,并完成对监测环境数据的接收、分类存储和可视化展示等操作。     

英国波能利用研究概况

英国波能利用历史悠久,已提出波力发电装置专利三百五十多个,其技术居世界前列。本文概述了波能利用的历史、介绍了七十年代以来英国几种主要的波力发电装置,指出存在的问题及今后发展前景。     

水下滑翔机内波观测方法

在把握水下滑翔机功能特点和内波运动特征的基础上,提出水下滑翔机中性悬停、随体原位观测内波的方法。首先需要对水下滑翔机加装加速度计和深度计,用于记录并辅助控制其运动过程;其次,控制水下滑翔机下潜至目标区域的跃层梯度最大处水层,通过中性体浮力控制和姿态调节系统实现水平悬停,做到最大化无滑脱随流运动;然后,水下滑翔机在遭遇内波后跟随内波一起运动并进行同步观测;最后,分析观测数据,并基于相应特征选定内波物理模型,建立内波的三维运动学结构模型。该方法是内波直接观测技术的有益探索,对深入发挥水下滑翔机观测效能、把握内波运动学结构和动力学支撑有重要作用。     

泵喷推进水下滑翔机尾舵设计及仿真分析

泵喷推进水下滑翔机是在传统浮力驱动型水下滑翔机基础上配置泵喷推进器发展而来的一种混合驱动型水下滑翔机。为了提高其机动性,泵喷推进水下滑翔机采用尾舵式结构设计方案。采用数值仿真方法,针对尾舵翼型、展弦比、后掠角、舵轴位置等相关参数开展研究,完成了尾舵水动力结构设计。利用动力学仿真方法,对比分析了泵喷推进水下滑翔机与同尺度下横滚式水下滑翔机的转向性能,仿真结果表明： 尾舵式结构的转向性能明显优于横滚式。     

波浪滑翔机水下牵引机结构设计与分析

为满足对远洋环境进行长时间、大范围监测的实际需求,设计提出一种波浪动力滑翔机,该设备是一种无需携带能源即可实现自主航行的新型海洋监测平台,其主体结构由水面母船、水下牵引机和柔性缆绳三大部分组成。平台通过即时获取海洋中的波浪能、太阳能、风能作为行走的动力源,克服了传统海洋监测设备在能源供应上存在的短板。为进一步提升水下牵引机对波浪能的利用率,采用Ansys软件中的Fluent模块对水下牵引机进行水动力仿真研究,分析了侧翼板形状、侧翼板工作最大摆动角度以及侧翼板安装分布间距对滑翔机总体行走效率的影响。结果表明:NACA翼型侧翼板具有更好的水动力性能;随着最大摆动角度的增加,水下牵引机的推进效率先增大后减小,最大摆角在20°左右时,推进效果最佳;随着侧翼板分布间距的增大,水下牵引机的推进效率逐渐减小,分布间距在80 mm左右时,推进效果最佳。     

大深度水下滑翔机总体设计

水下滑翔机(Autonomous Underwater Glider，AUG)是一种浮力驱动的自主水下航行器 (Autonomous Underwater Vehicle，AUV)，通过调整滑动质量块来改变重心与浮心的相对位置，从而控制自身的运动姿态。完成了水下滑翔机的外形设计，同时，对其各系统组成部分进行了初步设计与布局。利用 MATLAB 软件基于计算得到的流体动力参数对滑翔机进行运动特性分析，得出定常运动状态下攻角、俯仰角和水平速度等参量随重心水平位移和净浮质量之间的关系。最后使用 Simulink 软件对垂直面内滑翔机的运动模型进行弹道仿真，验证了水下滑翔机总体设计方法的有效性和可行性。     

水下实时观测潜标系统技术发展

综述了水下实时观测潜标系统及其技术进展。以潜标技术为基础,通过水下绞车、自升降通信浮标、水下滑翔机及波浪滑翔器等技术途径,设计了水下实时观测系统方案,探讨了水下数据实时传输关键技术,开展了水下观测数据实时传输功能验证试验,初步实现了观测数据实时/准实时传输。     

波浪滑翔机推进装置翼片的启动阶段水动力学分析

波浪滑翔机直接利用波浪能实现大范围长距离的机动运动观测,在海洋环境观测中可以发挥重要的作用。本文对波浪滑翔机推进装置在启动阶段的翼片的水动力学行为进行了研究。以波浪滑翔机水下推进装置的翼片为研究对象,运用雷诺平均Navier-Stokes方程(RANS),对给定垂荡和摆动运动的翼片水动力学进行了水动力分析和仿真,模拟了单个翼片、纵向阵列多翼片的运动状况,得到推进装置翼片附近的压力分布和整体推进动力,分析翼片间距变化在启动阶段对推进力的影响作用。通过该研究工作为深入理解波浪滑翔机推进装置工作状态提供了理论依据。     

作用在大直径圆柱墩上不规则波波浪力的试验研究

本文介绍大直径圆柱墩不规则波波浪力的确定方法,本法基于波浪绕射理论及随机海浪的极值分布理论而建立,经过不规则波波力试验,证实它是合理并可靠的。文中讨论了波力谱的表达式,波力及波力矩的统计分布特征及波力谱(或波力矩谱)与波浪谱峰频值ω_0的关系。     

水下滑翔机的中尺度涡观测方法

设计了一种水下滑翔机对中尺度涡进行水文学、运动学原位观测的方法,以航行过程与观测过程分离为原则。在硬件改进上,为水下滑翔机安装加速度传感器,用于测量水下滑翔机的运动加速度,特别是中性悬停时随着水体运动的加速度,加速度积分计算得到运动速度。在观测方法上,通过海表高度异常资料判断待测中尺度涡的位置、范围和移动方向,利用2台水下滑翔机分别在中尺度涡移动方向和移动方向法向的路径上做正交路径的剖面观测,进行中尺度涡的温盐测量;对温盐测量结果进行即时分析,得到上均匀层、强跃层、下均匀层的位置,控制4台水下滑翔机在这些水层中性悬停,做无滑脱随流运动,进行同步针对性观测。论述了浮力的精确控制方法、由水下滑翔机随流运动速度推导海流速度的过程。本方法不仅测量中尺度涡的温盐分布,还对中尺度涡的三维结构做系统的运动学观测,对中尺度涡观测技术的发展具有重要意义。     

海翼水下滑翔机测流应用

水下滑翔机其通过集成生物、化学、物理传感器可以测量如温度、盐度、溶解氧等多种海洋基础水文要素,其利用卫星定位系统获得实际出水速度和理论出水模型获得理论出水速度之差可以计算深度平均流,。本文利用海翼水下滑翔机获得温盐场及卫星定位数据评估深度平均流,结果显示利用温盐场获得深度平均地转流与水下滑翔机获得深度平均流相关系数0.95,表明其流场的一致性,同时根据船载观测ADCP误差分析法估算深度平均流误差约为0.036 m/s。借助深度平均流可以估算绝对地转流,包括正压地转流和斜压地转流。在零动力面的假设下,我们选取了海翼号水下滑翔机在南海的一组实验对流量误差进行了评估。该实验为2019年1月3日-2月16日海翼号水下滑翔机自南向北穿越西沙群岛附近一个中尺度涡观测。观测结果表明,该中尺度涡为冷涡流核,在涡心以南,绝对地转流为东向流,最大流速约为0.48 m/s;涡心以北,绝对地转流为西向流,最大流速约为0.47 m/s,稍弱于南侧。受不均匀时空观测计划影响,本文未对流量做出估计。     

实时传输潜标系统

实时传输潜标是集多学科的海洋调查测量高新技术设备,能长期、隐蔽地对海洋动力参数和环境要素进行实时立体综合监测。实时传输潜标系统由流线型主浮体系统、多套水面卫星通信浮标系统、锚泊系留回收系统、控制中心及岸站接收系统等组成,最大     

波力发电方案的工程性探讨

本文从工程角度出发，分析了波力发电的困难，从而指出，在目前技术水平下，一个现实性的波力发电装置必需具备的条件，并结合原理性，分析了值得重视的二类波力发电装置。进而推介了一种工程性较强的柱式波力发电系统。     

水下滑翔机海上试验研究

介绍了水下滑翔机工程样机"海翔1"号2015年在南海的海上试验情况,包括试验对象、试验海区、试验步骤和试验数据分析等。本次试验最大下潜深度达到503.7 m,最大垂直速度为0.15m/s,最大水平航速为0.33 m/s,水中航行里程总计41.2 km。在4级海况下完成了通信定位、数据传输、布放与回收作业,搭载了CTD、叶绿素和溶解氧浓度传感器进行海洋环境参数测量,获得了500 m深度剖面内的温度、电导率、叶绿素浓度和溶解氧浓度参数信息。本次海上试验为水下滑翔机产品设计定型和示范应用奠定基础。     

基于水下滑翔机平台的湍流观测方法研究

海洋微结构湍流作为常见的海洋运动,对海洋中溶解质扩散、能量转移有显著作用,对海水运动及其温盐特性等有重要影响。作为低能耗、无动力的海洋观测平台,水下滑翔机具有噪声低、航时长,易回收等优点,使得长期不间断低成本观测湍流成为了可能。在本文中,从湍流观测原理的维度出发,研究分析滑翔机运动特性对湍流数据的影响;通过解析滑翔机在垂直面内运动方程,获得适合湍流观测的滑翔机运动参数;利用傅里叶变换从时域与频域分析了滑翔机的振动特性;最后通过海试,验证了基于水下滑翔机的湍流观测平台长时间不间断观测海洋湍流的能力。     

“远游”滑翔机的浮力调节系统设计及试验研究

设计开发了一种新型的滑翔机浮力调节系统,并对该系统进行了大量的内外场测试。文中结合浮力原理设计了一种轴向柱塞浮力泵,并通过Workbench对关键零部件进行强度仿真及优化,最终完成了浮力调节系统的设计开发。然后对该系统进行了大量内场测试,以及在南海进行多次外场试验。试验结果表明,该浮力调节系统完全能够满足远游滑翔机下潜600m所需的浮力变化要求,并为水下滑翔机的优化设计提供了可靠的依据。     

不规则波波群对桩力的影响

以波群因子GF为参数,在试验室内模拟出具有同一的H_3、T_p、M_o,但不同的GF的波列,测量单桩、双桩及四根桩上的波浪力。对比发现,不同的GF,其平均波力,三分之一波力基本上没有什么不同;十分之一大波力,GF大时稍有增大;当GF大时最大波力有较大值,需给以足够重视。     

海洋波浪能发电技术进展

作为海洋工程和新能源利用的综合课题,波浪能利用研究近年来得到广泛重视。波能转换技术日趋成熟。挪、日、英等国建造了若干座不同类型的波力电站。本文对80年代世界主要国家的波力发电技术进展及主要波能装置作了介绍;并分析了波浪能研究与利用的发展方向。