基于GNSS技术的波浪浮标测波方法研究

波浪是海洋中的重要运动现象,监测波浪的变化并研究其运动规律,对海洋学研究和海洋工程具有重要的意义。目前传统的GNSS (Global Navigation Satellite System)测波方法在实时高精度波浪测量方面存在很大劣势和限制。本文研究了一种基于GNSS技术的实时高精度波浪测量方法,能得到波高、周期等波浪要素信息,并以南海浮标试验实测数据为例进行了处理和分析,验证了该方法的可行性。该方法直接基于广播星历进行GNSS相位观测值历元差分确定浮标速度,无需额外的实时精密差分改正数,从而节省了精密差分改正服务成本与海上通讯成本。该方法适用于近海、远海场景,并且浮标可以使用低成本单频GNSS接收机,得到高精度波浪测量结果,具有较高的实际应用价值。     

HFB-1B 型海洋浮标的波浪数据处理

HFB-lB型海洋浮标于1988年2月～1989年1月布放在我国5号浮标网点上,在海上连续工作351d,有效资料接收率为86.25％,达到了设计要求,于1989年3月18日通过了由国家海洋局科技司和机电部主持的鉴定;该浮标项目获1990年度机电部科技进步一等奖。本文主要介绍其波浪数据处理部分。     

SZF型波浪浮标标准化定型

SZF型波浪浮标是九五期间863计划的成果,并在十五期间得到了863计划海洋监测技术成果标准化工程的定型.介绍了定型的过程和解决的主要问题以及浮标定型中的检测与试验.最后,简要介绍了推广与应用.     

SZF型波浪浮标系统

文中介绍了SZF型波浪浮标的系统组成、主要工作原理及系统的主要功能,给出了该型号浮标的测量指标及技术参数,介绍了该浮标的应用情况。     

球形波浪浮标结构参数对其升沉运动性能的影响

对球形波浪浮标进行了静力学分析,并结合球形波浪浮标吃水线的一般设计要求得出了球形波浪浮标的平均密度与海水密度的关系式。利用球形波浪浮标在受到波浪激励时的运动响应方程并结合球形波浪浮标的结构参数特点,得出了球形波浪浮标在波浪激励下的升沉运动振幅与激励波浪振幅相一致的理论条件和结构参数。以国家海洋技术中心最新研发的直径480 mm球形波浪测量浮标为研究对象,结合海洋表面波分类特征,研究了该球形浮标体在常规波浪激励下的升沉运动响应的相关性能,并给出了在测量不同周期的波浪时,该球形浮标体升沉运动的理论响应振幅系数。通过以上分析得出了直径480 mm球形波浪测量浮标在测量周期为1 s以上的波浪时具有非常优越的随波浪升沉运动的性能。文章的相关分析为球形波浪浮标的进一步研究提供了理论基础。     

南海北部波浪特征分析

利用南海北部近海区域(20°36.298′N,110°45.433′E)于2012年至2013年的波浪实测资料,统计分析了其波浪特征,为海洋工程建设和波浪能利用提供基本波浪参数。统计结果表明,南海北部年平均有效波高为1.2m,周年平均十分之一部分大波波高为1.5m,年平均周期4.0s,周年最大平均有效波高为4.97m,周年最大平均十分之一部分大波波高为7.34m,常浪向为E向,次常浪向为ENE向。强浪向为E向,次强浪向为ESE向。     

测波浮标中应用PC—1500微机的自动采集存贮装置

本文介绍在测波浮标中应用PC－1500袖珍计算机及其扩充板组成的自动数据采集存贮装置，它能自动定量进行波浪数据采集，并计算波面记录的相关函数，当小浪时存贮相关函数值，大浪时同时存贮波面记录的原始数据，使存贮空间得到最有效地利用。     

漂流式波浪浮标及其在西北太平洋的观测应用

波浪观测是海洋观测的主要内容之一,对海浪的现场观测和深入研究对准确预报海浪具有十分重要的意义。本文设计了一种新型漂流式波浪浮标,采用高精度惯性导航模块作为测量元件,同时高频获取三轴加速度、角加速度、欧拉角、地磁数据,通过内置ARM处理器对测量数据进行波浪参数的采集和解算。浮标具有整体体积小、成本低的特点,既可以漂流观测,也可以定点锚系观测,能够实现对海浪的长期、大范围、高精度观测应用。本文通过该漂流式波浪浮标在2019年西北太平洋航次的观测应用,对西北太平洋黑潮延伸体海区和日本海区域海浪的有效波高、周期等波浪要素的时空变化特征进行了详细分析,取得了良好的测量结果。     

关于YZ-Ⅲ型遥测波浪仪浮标的设计

本文论述了YZ-III型遥测波浪仪测波浮标的总体及结构设计。该测波浮标在结构上具有即可定点系留使用,也可以随船使用的特点。垂摆式的自平衡系统,具有独特的结构形式和良好的随动性能。本文还论述了浮标的随波性能及浮标的系留方式。浮标升沉达到随波状态时的周期不大于1.03s。在强流区定点系留浮标时,作者建议采用一种有助于克服强流影响的系留方式。     

HJF1—1型浮标传感器检定用测量装置

本文从传感器检定时如何保证准确地测量其输出信号的角度出发,分析了过去几年我国检定MAREX浮标传感器工作中在测量方面存在的问题,介绍了为解决这些问题而研制的“HJF1-1型浮标传感器检定用测量装置”的工作原理、基本组成和设计思想,并列举了两个实例比较不同测量、计算方法对检定结果的影响,从而提出了在海洋环境自动监测系统的传感器检定工作中一个值得注意的普遍性问题。     

多圆柱体浮标的横摇性能分析

横摇性能是评价浮标在海上运动稳定性的重要参数之一,它直接影响浮标在海中漂浮的姿态和对天线束宽的要求,这对于卫星通讯浮标尤为重要,因此大多数的浮标主体外形为横摇性能较好的球体,但是球体浮标不适合被无人机携带。本文设计了一种用于空投横摇性能较好的圆柱体浮标,通过研究圆柱体浮标尺寸形状与横摇性能的关系,分析不同尺寸下圆柱体浮标横摇性能随直径与高度的比值(径高比)的变化趋势。同时,分析了同种海况下球体浮标横摇性能随直径的变化趋势作为对比,发现圆柱体浮标的横摇放大因子随径高比增大而先增大后减小,从而确定多圆柱体浮标的设计方案,数值模拟该形状浮标在5级海况下的横摇性能,计算得到稳定状态下的最大横摇角度小于20°。另外进行了海上试验,浮标在有效波高为1 m的海浪中的最大横摇倾角约为16°,符合设计要求。     

浮标在风浪中的运动特性分析

通过统计分析方法 ,提出了浮标在风浪中的运动频谱特性。实际应用证明 ,运用本文所提出的方法 ,可以优化设计浮标的运动特性。     

基于GNSS浮标的波浪反演技术研究

波浪观测在海洋环境预报、海洋工程建设、海洋资源调查、航海安全等领域具有重要作用。基于全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）浮标进行波浪观测的方法具有全天候、实时、准确度高、价格低等诸多优点,同时还可以在浮标上集成其他海洋环境测量仪器,因此越来越受到世界各国研究者的重视。本文提出一种基于GNSS浮标的波浪参数反演方法,并成功应用于浙江温州海域,在海试过程中,同公认的波浪骑士浮标对比,平均波高相关系数达到0.95,标准差为4.06 cm,平均波周期相关系数为0.92,标准差为0.24 s,完全符合国家标准。本文所用浮标系统还可以搭载多种海洋环境要素观测传感器,可将数据实时传输至接收终端,具有较高的应用价值。     

Investigation on the Oscillating Buoy Wave Power Device

An oscillating buoy wave power device (OD) is a device extracting wave power by an oscillating buoy. Being excited by waves, the buoy heaves up and down to convert wave energy into electricity by means of a mechanical or hydraulic device. Compared with an Oscillating Water Column (OWC) wave power device, the OD has the same capture vvidth ratio as the OWC does, but much higher secondary conversion efficiency. Moreover, the chamber of the OWC, which is the most expensive and difficult part to be built, is not necessary for the OD, so it is easier to construct an OD. In this paper, a nu-merical calculation is conducted for an optimal design of the OD firstly, then a model of the device is built and, a model test is carried out in a wave tank. The results show that the total efficiency of the OD is much higher than that of the OWC and that the OD is a promising wave power device.     

冰区四季通用灯浮标的二阶波浪力计算

冰区四季通用灯浮标是一种为满足北方冬季冰冻港口一年四季的助航服务需求研制的新型灯浮标,二阶波浪力对其漂浮姿态和漂移运动有较大影响。文中研究了浮标受到的二阶波浪力的数值计算方法,计算了不同流速下罐形和锥形灯浮标的二阶波浪力。研究结果显示,罐形和锥形灯浮标受到的一阶波浪力相差不大,罐形的二阶波浪力明显小于锥形,具有一定的外形优势。     

波浪能振荡浮子转换方式实验装置的研究与设计

针对阵列式振荡浮子波浪能转换设备,提出一种在实验室进行测试研究的实验装置。该实验装置由一组阵列柱形水槽组成,水槽液面在水动力系统的驱动下,按照计算机设定的函数做升降运动;对该装置模型——柱形阵列水槽的假设,依据波浪理论进行了论证;对装置的工作原理、结构设计、技术参数、控制电路和操作运行等做了较详细的说明;对实验装置实际运行和测试情况做了介绍。结果表明:该实验装置设计合理可行,模拟波浪高度,远高于现有的造波水池,构成了一种专用的模拟造波装置;该装置为不同形式振荡浮子式波浪能转换设备的研制提供了一种多功能、大振幅、高效灵活的实验平台。     

波浪能直接驱动机动浮标的推进机构设计

移动观测平台是海洋环境立体观测系统的重要组成部分。遥控水下机器人(ROV)、自治水下机器人(AUV)等移动平台由于需要支持船只和能源供给的限制,影响了它们长时间和大范围使用。本文利用波浪垂荡运动设计一种新型波浪能驱动的机动浮标,该系统由水上浮体和水下推进机构两部分组成,利用波浪垂荡运动,推动水下推进机构叶片的摆动,引起水下推进机构在水平方向向前的升力,使水下推进机构以及水上浮体实现无外在能源供给的自主运动。本文设计制造了波浪驱动机动浮标的实验样机,并进行了海试。实验表明,在中等海况条件下可以实现机动浮标的无动力前进。该设计为海洋环境调查、海洋生态监测和溢油跟踪等提供了一种有效的移动监测平台。     

定位浮标在波浪中的动态响应

定位浮标是为满足水下蛙人部队定位要求而设计的。定位浮标的升沉和横摇运动对海水中换能器阵的水声定位精度影响较大，而使定位浮标产生这两种振荡的主要激励源是波浪。在不考虑流和风对浮标作用的前提下，以规则波作为激励源，研究了定位浮标在波浪激励下的两种运动模型，然后用计算机对横摇和升沉运动模型进行了仿真，最后从运动模型出发提出了减少浮标振幅的有效办法，这对定位浮标结构设计有重要意义。     

FZF3-1型海洋资料浮标系统

介绍了我国自行研制的最新一代用于海洋环境监测的大型FZF3—1型海洋资料浮标系统，论述了该系统的总体技术结构、原理和性能，以及应用PC—104微机作为浮标数据采集控制系统的情况。