投弃式海流剖面测量仪测量原理研究

根据投弃式海流剖面测量仪的测量原理建立了二维海流运动感生电场离散和连续模型,通过模型推导得到了海流与感生电场间的关系公式。通过对海流感生电磁场的分析,对海流测量的基本方法进行了研究,通过感生电磁场的量级的计算,确定了投弃式海流剖面测量仪研究的主要方向和关键技术。     

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。     

“浮星”自持式剖面浮标研究现状及进展

自持式剖面浮标在水中自由沉浮,具有隐秘性好、易投弃、体积小、重量轻、移动速度慢和制造成本低的特点,可用于长期、连续海洋观测及水下安全监视。文中介绍了全球Argo海洋观测网,综述了自持式剖面浮标发展历程及国内外研究现状。针对国产自持式剖面浮标不能满足现代海洋观测的需求,设计了2 000 m以下水深工作的"浮星"自持式剖面浮标,填补了国内空白。"浮星"采用可变体积式浮力调节装置、硼硅玻璃球体作为耐压壳体,可搭载CTD、溶解氧等多种传感器,具有定深悬停、卫星定位和双向通讯等功能。目前,工程样机顺利通过实验室测试、南海海试、西太平洋可靠性测试,实现了4 000 m水深下潜,验证了承压密封、浮力调节、通信控制等多项功能指标及整体可靠性、稳定性,为逐步实现全水深工作奠定基础。     

基于三种测波方法的实测数据对比分析

近海海洋工程波浪观测中较为广泛使用的测波方法主要包括压力式测波、声学测波和重力式测波等。三种观测方法各有优势,需根据历史资料、地理环境和任务目的设计合理的观测形式,可以选择一种或多种形式组合的形式,以达到最佳的观测效果。使用GPS测波浮标、AWAC声学海流/波浪测量仪和TWR-2050压力式波潮仪的实测资料进行了对比分析,结果显示,测波浮标与AWAC所测数据相关性较一致;TWR压力波潮仪与AWAC测量的波高趋势基本一致,但周期短、波高小的海域和时间段测量准确度较差。     

微型波浪浮标监测系统

针对现有波浪浮标监测系统体积大、重量大,布放和维护费用高等不足,提出一种微型实时波浪浮标监测系统.该系统主要由直径0.25 m的微型浮标体、波浪传感器、供电系统、通讯系统及锚泊系统组成,具有波高、波向等多参数实时测量、传输功能,并且体积小、重量轻,便于快速运输、布放与回收,还可用于抛弃式测量及特殊隐蔽性测量中.文中对其...     

多功能波浪浮标研制

多功能波浪浮标是一种可在海洋台站和近海进行波浪(含波向)、表层水温、表层海水盐度三项水文要素自动测量和信息处理的观测装置。该浮标的研制目的是解决水温和盐度传感器现场安装和连续长期使用所遇到的问题,把我国目前海浪观测技术提高到世界先进水平,并且替代至今赖以进口的同类仪器。目前,国际上较实用的波向浮标主要有两大类:表面波向测量浮标和水下波向测量浮标。前者有美国的956型(改进型为1156型)波浪跟踪浮标、荷兰的波浪骑士方向浮标,这两种浮标都是遥测型浮标,可获得实时测量信息,956型波浪跟踪浮标只能测量波浪要素。80年代,国…     

二维情况下波浪对潮流场作用的数值分析

波浪和潮流是近岸地区主要的动力因素,两者之间存在着复杂的相互作用.波浪与潮流在时间尺度、空间尺度上都有很大的差别,因此现阶段对于波流相互作用的研究主要采用两种不同的概化方法.第一种方法是把周期变化的潮流概化成具有某一特征的海流叠加到波浪运动方程中去,用来模拟波流运动结构在短时间内所发生的变化.对于波浪来说,海流的作用既有动力学影响又有运动学的影响,在运动学方面,包括水深和海流对波浪频散关系的影响,另外还有由于顺流或逆流引起的波长的变化;在动力学方面,海流会引起波浪波高的变化;另一种方法是把波浪过程概化为在潮周期中具有平均意义的波浪要素叠加到潮流运动方程中,用来计算波浪对流的运动状态的影响,主要着眼于波浪和潮流对于泥沙的输运研究.     

SZF2-1A型多参数波浪试验浮标波浪要素海上比测试验与初步分析

通过海上比测试验,对新研制的SZF2-1A型多参数波浪试验浮标系统的工作稳定性、波浪传感器测量准确性进行全面客观评价。采用MARKⅡ波浪骑士的测量数据作为参比,结果表明,试验浮标与波浪骑士所测数据具有良好的一致性:两种仪器间最大波高相关系数为0.96,均方根误差为0.33 m,有效波高相关系数为0.99,均方根误差为0.13 m,相对误差为6.0%,平均波高相关系数为0.98,均方根误差为0.088 m,相对误差为6.2%;两种仪器所测有效波高、平均波高对应周期的一致性比较好,相关系数分别达到0.86和0.87;两种仪器所测波向相关系数为0.77。总体上得出结论:试验浮标运行状态稳定,波浪传感器测量准确可靠。     

波流联合作用下深水铰接塔平台的组合共振

研究了深水铰接塔平台在波流联合作用下的组合共振特性。将平台顶部工作单元简化为集中质量,塔柱和浮力仓简化为均匀直杆,建立了铰接塔平台运动分析模型。考虑海流和波浪对平台的作用,应用Morison公式计算铰接塔平台瞬时位置所受水动力,依据拉格朗日原理建立了铰接塔平台的强非线性运动方程。分别考虑波浪作用和波流联合作用,采用数值计算方法,计算了高400m、塔柱直径15m的浮力塔平台的多种组合共振响应。研究表明,波浪作用下平台将出现2vm＋vn组合共振,波流联合作用下平台将出现vm＋vn组合共振、2vm＋vn组合共振。     

WaMoS Ⅱ测波雷达应用及对比分析

利用大万山海洋环境监测站WaMoS Ⅱ雷达测量的数据与同步SZF遥测波浪浮标、SLC9-2型直读式海流计的数据分别进行了对比分析。结果表明WaMoS Ⅱ测波雷达获取的有效波高、波峰周期、表面流速、流向等海洋物理要素的变化趋势与SZF遥测波浪浮标获取的波浪数据及SLC9-2型直读式海流计测到的海流数据有较好的一致性。其中,2012年6月16—22日雷达和遥测波浪浮标对比结果为:波高、周期的相关系数分别为0.71,0.38,平均相对误差分别为23.3%,12.5%。6月28—29日的对比结果为:流速、流向的相关系数分别为0.83,0.89,平均相对误差分别为14.5%,4.1%。其中,WaMoS Ⅱ系统测量的有效波高值需通过对比分析进行校准,本文利用的对比分析数据时间序列较短,但经校准后,有效波高值的相关性仍可升至0.75。     

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。     

波浪作用下刚性框架浮体及其锚绳运动数值模拟精度分析

由小尺度刚性杆件构成的复杂结构近年来多用于海洋平台建设和海洋监测浮标制作以及海洋增养殖人工浮鱼礁的设计。采用有限单元法和集中质量点法建立波浪作用下刚性框架浮体及其锚绳运动数值模型,探讨空间单元划分、时间离散步长、数据保存格式对刚性框架浮体和柔性锚绳运动模拟精度的影响,分别给出此三者之间的匹配关系。研究结果表明:框架浮体的单元划分可依据是否出水给定,单元的划分比建议取0.05;锚绳的单元划分与其上端连接的浮体浮力有关,当锚绳的拉力主要由上端浮体浮力产生时锚绳单元的划分影响较小,当锚绳的拉力主要由波浪力产生时锚绳单元的划分比建议取0.02;空间单元划分与时间离散步长存在匹配关系,通过减小时间步长来追求数值模拟精度时必须同时考虑保存运动物理量截断误差的影响。     

地磁感应线圈在投弃式探头水下转速测量中的应用

介绍了地磁感应线圈的工作原理,针对投弃式探头水下转速测量需要,设计专用线圈传感器及测量电路,并搭建专用试验台进行室内试验。试验结果表明,采用地磁感应线圈可以准确地得到旋转体转速信息,可应用于投弃式探头水下转速测量。     

FHH1—1型航空投掷测温浮标

一、前言浮标,世界不少国家均有研制和使用,有锚定浮标、漂流浮标、投掷式浮标等。作为投掷式浮标,有消耗式和回收式两种。从测量参数划分有单参数和多参数。多参数可测海水表层和不同深度的温度、盐度、海流、潮汐以及气温、气压、风速、风向等。单参数根据特殊用途测量所需要的一个参数。浮标除作为测量工具外,还可用作导航、定位、通讯等用途。作为投掷式浮标,对海洋研究是很有用的工具。特别大面积海域的测量,既及时、准确,经济效益又高。     

实验室校准重力加速度式波浪浮标波高与波周期测量值的原理和方法

重力加速度式波浪浮标是目前对波浪进行长期定点观测的主要设备之一。文中论述了对重力加速度式波浪浮标波高与波周期测量值进行实验室校准的原理和方法,并举例说明校准程序及结果。带动波浪浮标旋转以模拟波浪的正弦运动的实验室校准装置,原理明确、结构简单、波浪特征值易复现和调整,模拟方式接近海浪理论要求,经实践应用证明其具有良好的计量性能。     

高稳性浮标体室内模型设计

浮标是实现海洋环境监测的一种重要手段,圆盘形浮标是最为通用的随波浮标载体形式之一,其主要功能是通过浮标搭载的各类型传感器对海洋环境中各参数进行现场测量,正是因为圆盘形浮标的随波以及在中高海况下的稳性,导致在测量风、流等动量参数时误差较大,基于此类因素的考虑,提出一种新型的浮标体结构形式,并进行缩尺制作模型,开展室内水动力试验,以期能够对高稳性浮标的研发提供一定的参考。     

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。     

波浪能滑翔器走航式波浪要素测量试验分析

海洋中的海水波动作为海洋中一种重要的运动形式,关乎海洋工程建设、航海安全以及海洋能的利用等,因此波浪要素的测量成为海洋科学研究的重要对象之一。针对传统手段在波浪要素定点测量上存在的测点单一、操作复杂、成本较高等问题,提出一种使用无人自主移动平台波浪能滑翔器挂载测波传感器进行走航式波浪要素测量的方案,并与SBF7-1型测波浮标在同一海域进行比测试验。经过试验数据的对比分析,验证了波浪能滑翔器走航式波浪要素测量方案的可行性及存在的不足,为后期优化波浪能滑翔器走航式波浪要素测量方案,实现波浪要素的精准测量奠定了基础。     

深海潜标姿态的动力学仿真分析与验证及沉降原因探究

论文结合中国科学院海洋研究所2017年至2018年在西太平洋布放的一套6000m深自容式锚泊潜标系统,利用其温、深、盐及海流数据,参考卫星观测的海面资料,依据潜标结构组成,创新性地选用多体动力学软件ADAMS建立柔性缆体有限元模型,进行复原式姿态模拟,对此潜标异常沉降情况进行原因探究,提出减小因潜标大深度沉降导致影响的方法。本文所提出的柔性体模型,可依据海流参数变化改变有限元长度,自定义流阻状态,已被证明在较小海流和海流异常大两种分布模型的拟下,计算机有限元模型分析所得绝对沉降误差达缆绳总长0.18%和0.41%。通过计算机模型依据实际情况的模拟结果,最终印证异常沉降值的形成原因：（1）在系泊结构既定且安全布放的前提下,其沉降异常值的出现只能与其当日所处环境的海流分布状态相关。模型锚泊最大受力8621N,合理选择布放地点、潜标材料可降低系泊损坏风险;（2）若大洋中尺度涡形成和临近导致流速激增,其对整个系统的作用将决定锚系系统布放期间异常沉降深度,由于中尺度涡的形成与迁移具有可预报性,结合系泊深度和位置的及时调整可减小超深度沉降所导致的影响。     

空投波浪测量浮标降落仿真与结构强度分析

为了更快、更安全地获得海浪参数,本文设计了一种无需降落伞的新型空投波浪测量浮标(Air-launched Wave Measurement Buoy,AWMB),阐述了其工作原理与关键设计。与普通空投浮标不同,该浮标依靠减速板达到安全降落的要求,结合有限元方法,通过计算减速板展开过程中所受到的不同阻力,获得减速板13种展开角度的阻力系数,并对数据进行3次曲线拟合,同时将展开机构视为曲柄滑块机构,从而计算出减速板展开速度,模拟浮标降落的运动状态。针对浮标降落中受到的空气阻力,校核主要受力结构的强度,对应用海洋固体材料的减速板结构进行改进,为该新型空投波浪测量浮标的降落安全性提供了理论依据。