声学波潮仪波浪测量要素的试验分析

坐底式声学波潮仪采用遥测方法进行表层波浪测量,不干扰波浪场,测量准确度高。现有国产声学波潮仪只具备波高、波周期和潮汐测量能力,欠缺波向测量功能。针对仪器国产化需求,研制一种新型坐底式波潮仪,可同时测量波高、波周期、波向、潮汐和温度,是一种先进的海洋监测设备。本文采用基于多向不规则波的仿真模型对比声学波潮仪和诺泰克浪龙的方向谱反演能力,2019年3月在山东省海洋环境监测技术重点试验室下属岸边试验站进行比测试验,比测仪器为挪威诺泰克浪龙,实测数据分析表明,声学波潮仪和诺泰克浪龙总体上吻合好,验证了声学波潮仪的波浪测量准确性。     

“黑珍珠”波浪滑翔器研发综述

通过讲述"黑珍珠"波浪滑翔器的研发进程,总结了波浪滑翔器团队长达8年的发展经验。从国家科技计划全链条资助完成诸项开创式应用、波浪滑翔器型号化/产品化/国产化历程、团队多年发展壮大过程中的结构管理形式与知识产权布局等维度讲述了波浪滑翔器一类的高端海洋装备从由机理研究、关键技术攻关、样机研制、技术固化到工程化建设的发展规律。广大读者能够更多了解波浪滑翔器的当前进展、使用价值及在其海洋环境观测及海上安全保障探测中起到的重要作用。     

利用Fluent仿真分析波浪滑翔器的水动力性能

针对波浪滑翔器前向速度与垂向牵引速度之间的关系进行了仿真研究,分析了在不同牵引速度下波浪滑翔器所受的前向力和前进速度并给出了具体的关系曲线。通过Fluent仿真软件进行编译,使滑翔器翼板绕转轴在0°~90°范围内运动,得到翼板在不同波浪流下的转矩系数CM进而得到转矩M,将转矩M与弹簧相对于转轴产生的力矩相比较,得到翼板平衡时的升角,然后对翼板进行受力分析,计算出翼板所受前向力以及前向速度。仿真结果显示,垂向牵引速度越大,设备所受前向力和前进速度越大。     

基于RT-Thread的波浪滑翔器控制系统设计与实现

波浪滑翔器是一种新型海洋无人自主航行器,拥有无污染、能耗低、续航时间长、航程远、生存能力强等诸多特点,已逐步成为国内外研究的热点。控制系统作为波浪滑翔器的重要组成部分之一,它的稳定与准确性直接影响着波浪滑翔器的航行性能尤其是走航和定点的控位精度。介绍了一种基于 RT-Thread 实时操作系统的波浪滑翔器控制系统设计,通过多次海上长时间连续试验表明,基于 RT-Thread 的波浪滑翔器控制系统具有良好的准确性和可靠性。     

极浅海域波浪滑翔器跨介质通信实验

面向海洋立体信息感知中长期环境监测、目标探测、区域预警、跨介质信息中继等领域对极浅海域空海信息链路的需求,考虑极浅海域信道恶劣、潮流复杂、环境噪声严重等困难,采用直接序列扩频结合差分二进制相移键控（DS-DBPSK）的水声调制解调技术,以波浪滑翔器为平台进行水声通信、无线系统设计与整合,构建面向极浅海域水下信息支持的波浪滑翔机跨介质通信链路,并在平均深度12 m的厦门港海域开展极浅海域跨介质通信实验,验证了所设计技术方案及系统的有效性。     

波浪驱动式海洋要素垂直剖面持续测量搭载系统

新型海洋要素观测平台能够提升人类对海洋进行持续现场监测的能力.设计并实现了一种借助于波浪能量进行驱动的海洋要素垂直剖面测量搭载系统.对系统的总体构成与工作原理、各部件的设计制作过程、以及系统海试的情况作了论述.海试结果表明,系统设计初步达到了预期的目的,实现无人值守情况下对海洋要素垂直剖面的持续长期观测.     

"海鳐"波浪滑翔器研究进展及发展思路

波浪滑翔器是一种能够完全借助自然能源长周期运行的小型水面无人航行器,具有超强的续航能力和一定的控位能力,能够执行长时间、大范围、持续的海洋环境观测,水面水下目标探测,跨域通信及信息传递等任务。在国家“863 计划”和国家重点研发计划等领域项目的支持下,中国船舶重工集团有限公司第七一〇研究所研制的“海鳐”波浪滑翔器在平台技术及应用研究上均取得了重要的进展,整体技术水平处于国内领先、世界先进,为在我国军事、海洋环境监测、海洋资源开发利用等领域的应用推广奠定了坚实的平台基础。同时,波浪滑翔器仍是一种有限能力的小型无人航行器,在实际应用中还有许多需要完善和提高的地方。介绍了“海鳐”波浪滑翔器的最新研制进展,总结了研制过程中的部分关键技术,并根据波浪滑翔器在实际应用中存在的一些问题对其技术的发展方向进行了初步探讨。     

水下滑翔器定常直线滑翔运动稳定性分析

对水下滑翔器定常直线滑翔运动的稳定性问题进行研究.以定常直线滑翔运动时的纵倾角为考察对象,利用自由扰动运动方程特征根的方法对研制的滑翔器的运动稳定性进行了分析判断.在此基础上,考察了在小扰动作用下纵倾角扰动量的时间响应特性.研究结果表明,研制的水下滑翔器在做定常直线滑翔运动时,具有运动稳定性,而且具有方向稳定性.     

平潭岛东部海域波浪特征及波浪能分析

根据2011—2012年在平潭东部海坛湾海域"浪龙" ( AWAC)的实测波浪数据,统计分析得到该海域的波浪特征.海坛湾海域全年的波向主要集中在NE-E-SE 向,常浪向为ENE 向,频率为67.56%.强浪向为 E 向, H1/10波高最大值为 5. 73 m.全年波高以 3 级浪为主,年出现频率为41.97%. H...     

走航式海洋放射性物质探测仪试验与应用初探

走航式海洋放射性物质探测是一种高效、经济的海洋地球物理勘探方法,其应用范围包括海洋环境放射性污染监测、海洋地质矿产勘查以及海洋工程地质调查等。本试验的探测器由大体积碘化钠晶体(5R5)、前置放大器、数字化谱仪以及减压缓震材料等部件组成;配套软件功能齐全,操作简便、智能。室内稳定性测试、分辨力测试、铯-137源测试、海上现场试验结果表明,该探测仪性能稳定、能量分辨力高、灵敏度高。此外,初步试验结果表明,探测仪对不同物质的响应有明显的差异,能够根据其探测结果对物质进行放射性分类,对海底沉积物的分类研究也有很大的应用前景。     

海洋走航式放射性探测仪的研制与试验

日本核事件以来,海洋放射性污染严重,引起国际社会的关注,海洋放射性探测成为海洋环境污染监测的重要内容。新研制的海洋走航式放射性探测仪能够实时、快速地获得海洋放射性污染程度、扩散范围等现场数据,也可以用于大范围海洋放射背景场的调查研究。仪器软件以Windows为平台,采用人机交互式界面设计。仪器的稳定性良好,分辨率满足野外测量要求,进一步改进并充分试验后,可用于海洋环境放射性实时监测。     

系缆式剖面测量系统模型波浪水槽试验设计

针对系缆式剖面测量系统模型在波浪水槽试验设计中,各项试验条件和获取参数的设定、数据的获取方法和模型设计及传感器使用进行了阐述,供有关人员参考交流.     

通用走航式海洋测量作业平台的设计与实现

扼要回顾了我国走航式海洋测量作业平台的研制历程,提出了通用走航式海洋测量作业平台研制的总体目标、设计原则、功能需求,介绍了该平台软件硬件研制实现及其主要性能、功能技术指标,以及平台的应用情况,最后对平台的未来发展进行了展望。     

应用走航式ADCP测量分析与验证金塘水道的高悬沙浓度

在金塘水道西口门2006年冬季和2007年夏季大、小潮期间应用美国RDI公司生产的300 kHz声学多普勒流速剖面仪(ADCP)进行25 h的走航式断面观测,同步采集水样过滤获得悬沙浓度.实测断面流速、流向表明:落潮时流向为东南向,涨潮时分两股,靠近北仑为西南向,靠近金塘岛为西北向;夏季大潮最大流速为260 cm/s,大于冬季大潮;观测期间断面悬沙浓度为0.4～1.5 g/L,冬季大于夏季约0.3～0.5 g/L;ADCP后向散射强度冬季大于夏季约5 dB.应用实测CTD数据进行声吸收系数校正,通过计算,断面后向散射强度分布趋势基本不变.后向散射强度与悬沙浓度成正比,与水深成正比,垂向分布与潮时有关,冬季小潮水深增大时,后向散射强度反而减小.回归ADCP后向散射强度与水样悬沙浓度之间半经验半理论统计关系,发现冬季不成线性关系,夏季成线性关系,且相关性较好,相关系数为0.7,说明夏季较高浓度下后向散射强度可以表示悬沙浓度的大小.夏季大、小潮期间高分辨率的悬沙浓度断面数据分析表明,反演后的悬沙浓度值与流速成正比;近岸悬沙浓度大于断面中部;涨急和落急时同一水深高低含沙量值错落分布,涨憩和落憩则分层明显;大潮悬沙浓度大于小潮流约0.05 g/L.断面两端点反演后的悬沙浓度与实测值比较,呈现半日潮含沙量双峰特征,夏季大潮反演后的悬沙浓度与实测值分布一致,实测值大于0.9 g/L时,两者量值相差大,小潮则拟合很好.因此,应用走航式ADCP测量高悬沙浓度是可行的,它可大大提高测量效率,为获取现场悬沙浓度提供了一种新方法.     

用ADCP进行走航式悬沙浓度测量的初步研究

用ＤＲ３００型宽幅ＡＤＣＰ在胶洲湾口站进行了走航工断面观测。观测期间悬沙浓度小于４０ｍｇ／Ｌ,悬沙粒度分布曲线具有双峰特征,调查船航速为２￣３ｍ／ｓ。用水样过滤法率定相应的ＡＤＣＰ声学信号,获得池计算悬沙浓度的半经验公式及悬沙浓度剖面分布数据,分析结果即使在悬沙浓度较低,悬沙分选性较差,船速较高等不利于ＡＤＣＰ观测的现场条件下,测量误差与光透式浊度计的误差相当。因此,在走航状态和低悬沙浓度条件下     

“海鳐”波浪滑翔器在水下定位与通信中的应用

“海鳐”波浪滑翔器是我国自主研制的第 1 代波浪滑翔器产品,性能优异,可靠性高,已完成包括海洋环境观测、水下目标探测、跨域通信及信息传递等应用研究。在国家重点研发计划“无人无缆潜水器组网作业技术与应用示范”等领域项目的支持下,“海鳐”波浪滑翔器平台技术成熟度及应用研究上均得到进一步提升,为在我国在军事、海洋环境监测及海洋资源开发利用等领域的应用推广奠定了坚实的基础。介绍了“海鳐”波浪滑翔器在水下声学定位与跨域组网通信中的最新应用进展,总结了应用中的主要技术问题, 对波浪滑翔器装备未来的发展给出了新的研究方向。     

水下滑翔器的运动建模与分析

介绍了水下滑翔器的工作机理，对其沉浮阶段的滑翔过程进行了动力学分析，推导了滑翔器在垂直剖面上的动力学方程。论文深入分析了水下滑翔器稳态时的运动规律，以水下滑翔器试验模型为例，推导了其稳态运动参数，通过线性化与适当的简化，得到模型在垂直剖面上的运动状态方程，讨论了系统的可控性与可观测性，为水下滑翔器系统的开发设计和控制提供了理论依据，具有重要的指导意义。     

水下滑翔器浮力驱动机构布局分析

水下滑翔器是一种新型海洋测量平台,它采用浮力驱动方式,并依靠调整重心实现姿态控制.文中从研究水下滑翔器纵垂面内滑翔运动的平衡状态入手,通过对将浮力驱动机构布置在滑翔器的艏部和艉部时的平衡状态受力进行对比分析,指出将浮力驱动机构布置在艏部可以有效缩短重心调节重物的移动距离.并分析了两种布局方式的优缺点,为水下滑翔器的结构设计和控制系统设计提供了参考.     

国产走航式声学海流剖面仪的应用分析

针对国产走航式声学海流剖面仪的应用性能进行评价,为用户及生产厂家提供借鉴。首先,就国产走航式声学海流剖面仪的实际数据,从不同角度和层面,全面分析和考察了其测量数据的各项性能,有针对性地绘制了各类图件,并通过数据质量、数据有效性、测流精度、测流深度等各方面的分析比对,对国产走航式声学海流剖面仪做出定性评价。其次,通过与国外同类仪器的以往应用情况进行对比分析,发现在船只转向和往复航行、加速和减速航行、高速航行时,国产走航式声学海流剖面仪表现更佳。最后,基于应用中的不足给出相关建议。