三锚系大型浮标运动响应特性数值研究

以三锚系浮标系统为研究对象,基于AQWA与OrcaFlex软件开展了三锚系大型浮标系统运动响应特性数值模拟研究。对直径10 m的浮标结构在波浪荷载下的水动力特性进行研究,校核了浮标的初稳性和大倾角稳性特征,计算分析了浮标的附加质量、辐射阻尼、运动响应幅值算子RAO等水动力参数,阐明了不同风、浪、流工况下三锚系浮标与辅助浮筒的运动响应特性,揭示了浮标三锚链导缆孔处锚泊张力随入射角度、波高和周期等的变化规律。研究结果表明：该浮标稳性和随波性能较好。与无浮筒三锚系浮标相比,带辅助浮筒的三锚系浮标系统的运动响应和锚泊张力减小,随着波高和周期增大,三锚系浮标系泊锚链的极端张力值逐渐增大,尤其是在极端海况下,迎浪向锚链极端张力急剧增大。     

测量浮标长效锚泊系统的研究

文章以近年来国内外锚泊系统失效事例调查为基础,论述了浮标锚系设计中,除风、浪、流外力计算之外的常被人们忽视的其它因素,从而提出测量浮标长效锚泊系统的设计方案。     

GPS测波技术分析与初步实验研究

测波浮标是一种方便可行的波浪测量方法,首先分析了单点GPS接收机测波浮标的测量原理,然后做了单点GPS接收机测速实验和单点GPS接收机模拟测波实验,并对这两个实验的数据进行了分析处理,最后提出了单点GPS接收机测波浮标的初步设计方案,为进一步推动这项测波技术的国产化打下了基础。     

一种新型多功能海洋浮标

介绍一种多功能海洋考察与观测用浮标的结构、性能。浮标带有短波无线电遥控和数据传输功能、可外挂多种传感器;该浮标采用小水线结构,在较高海况下,具有较好的安定性。浮标配置了差分型全球定位（DGPS）接收机和短波电台,可对浮标的位置和工作状况实施实时监测,对浮标的工作程式实时遥控并进行必要的数据传输。浮标电子舱内具有大容量多通道数据采集记录系统,DGPS的lpps（1 pulse per second）信号被用于多浮标数据采集的精确同步。浮标可用于海洋监测、考察;也可用于水下目标高精度大地坐标测量等海洋工程。     

1205号台风“泰利”影响下台湾海峡风浪特征分析

利用相对密集的海上浮标和岸基台站观测资料,分析、总结了1205号台风"泰利"影响期间台湾海峡及周边海域的风浪特征,得到如下结论:(1)台湾海峡东南海域海浪始终相对较大,过程极值出现在该区域的七股浮标;(2)台风中心位于台湾海峡中部和南部时,海峡中线浪高自台风中心向外递减,台风中心位于台湾海峡北部时,海峡中线浪高自台风中心向外递增;(3)台湾海峡西南侧1号浮标风速曲线两次出现漏斗型向下波动;(4)在13个主要浮标站点中有8个浮标的风浪经验相关系数未达到高度相关。本文从台风机构、风浪成长要素、相关天气系统、台湾海峡特殊地形、边界层风场环流等方面分析了台湾海峡的台风浪分布特征及形成机理,研究成果可为该类型台风浪预报提供参考。     

基于STAR-CCM+的浮标锚泊系统数值研究

浮标锚链因磨损而断裂会导致浮标丢失,所以针对浮标锚泊系统的研究对锚链设计具有重要意义。为解决锚链系泊力计算方法精度不足和锚链力学简化模型与锚链实际形态不一致的问题,通过VOF （Volume of Fluid） 界面捕捉法建立了三维风、浪耦合流场,基于流体力学计算软件STAR-CCM+对一种滚塑浮标及锚链进行数值仿真计算。在建立双链节锚链物理模型基础上,通过求解浮标在风、浪中的受力及浮标与锚链连接处的受力损失求取锚链系泊力。结果显示,风浪越大,锚链的系泊力损失越大,2、3、4 级海况下浮标阻力损失分别为17.1%、36.6%、55.8%。锚链的双链节受力并非均等,主受力链节在2、3 级海况时承担90%以上的锚链系泊力,次受力链节的系泊力随着总系泊力的增加而增加,可见双链节锚链规格应与单链节相同。     

X波段导航雷达浪高实时测量研究

针对舰船对浪高实时测量的需要,提出了基于X波段导航雷达浪高实时测量的方案。介绍X波段导航雷达浪高测量原理,建立基于X波段导航雷达浪高实时测量的数学模型。通过某海域实测采集的雷达图像,经过数学模型反演得出浪高实时数据,并与采用浮标传感器实时测量的浪高数据进行对比,发现X波段导航雷达与浮标传感器测得的浪高数据有近一致的线性关系,标准差也较小。从一定程度上为舰船浪高测量提供一种可行性方法。     

海上高频讯道的设计

本刊1984年第三期曾发表“一个十通道短波遥控装置”一文。现将高频通道的设计简略补充介绍一下。为使浮标在500公里的距离能正常工作,我们利用一台现有的500瓦短波发射机,经过改装,使用8兆频率,调制方式:等幅报。收端天线是六米鞭状天线。接收机负载为CMOS电路输入电阻R_L(?)1MΩ。要求检波器给出10~(-4)瓦功率。     

济南CINRAD/SA雷达双偏振升级关键技术分析

针对CINRAD/SA天气雷达双偏振升级,阐述了通过WRSP信号处理器、晶振频率源、标定技术、相位编码技术、信号处理新技术新算法等关键技术的升级,提升了雷达的整体性能。济南雷达升级后,接收机灵敏度由-109 d Bm提升至-113 d Bm,接收机动态范围由89 d B提升至101 dB,发射机输出改善因子由59. 34 dB提升至61. 64 dB,系统相位噪声由0. 107°提升至0. 041°,系统实际地物对消最大值由45. 1 d B提升至49. 7 dB,距离分辨率由1 000 m提升至250 m,改善了雷达对弱信号的探测能力,增强了对电磁干扰、超折射的识别能力,增强了地物抑制能力;天线伺服系统通过改碳刷结构汇流环为金属丝免维护汇流环,减少了天线动态故障报警率,提高了伺服系统运行的稳定性和可靠性;通过CW与TS信号在线标定技术,检验了升级后双偏振雷达双通道的一致性。     

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。     

GPS接收机与PC机的串口通讯技术及其在海洋潮位监测中的应用

在剖析"Jupiter"GPS接收机工作原理及其硬软件接口的基础上,实现接收机与计算机的实时通讯,为以浮标为搭载,中、远程海洋长基线精密潮位监测定位打下基础.该接收机软件实现原DOS环境下接收信号的GPS接收机,直接在Windows下实时显示、存储和处理数据.该软件不但适用于"Jupiter"接收机,通过配置串口参数,可以用于任意遵循NMEA0183协议的接收机,扩展性强.     

海洋资料浮标在海上的稳性分析

海洋资料浮标在系留或漂流过程中要经受风、浪、流等复杂多变的环境因素的影响,海洋浮标体的稳性及倾覆问题值得重视。本文对底部悬挂重块的某一小型浮标进行了稳性计算,并对该浮标在倾覆翻倒(底朝天)情况下的自行“复正”问题进行了分析,提出了重块的大小及重块距浮标底部距离对浮标体自行“复正”的影响曲线,为今后设计这一类浮标提供了计算分析的方法。计算方法得到了模型试验的证实.     

用XWX-2042型自动平衡记录仪代替WAREP-ⅡF型波浪骑士接收机中的带图记录器

本文介绍用国产XWX-2042型自动平衡记录仪代替WAREP-ⅡF型波浪骑士接收机中的带图记录器的方法。     

CTD传感器中磁力泵的设计

简要介绍了自持式剖面探测漂流浮标(以下简称剖面浮标或Argo浮标)电导率、温度和压力传感器(简称CTD传感器)中磁力泵的整体结构、工作原理、叶轮的设计方法,分析了磁力耦合器的设计思路.由此设计的磁力泵变动密封为静密封,达到无泄漏.该方法可作为磁力驱动装置的理论设计依据.     

两种海面风场的对比及对海浪模拟的影响

海面风场在海浪模拟研究和预报中起着关键性的作用,再分析风场数据可为海浪模式提供长时间的大范围、高时空分辨率海面风场。利用日本浮标站资料和卫星高度计资料对再分析风场QuickSCAT/NCEP(Q/N)混合风场和ERA风场进行验证分析,并利用WAVEWATCH-Ⅲ模式进行连续12个月的数值模拟试验。对比风场和计算得到的海浪场得出结论:在风速较小的时候,ERA和Q/N风场较实测风场大,在风速较大的时候,ERA和Q/N风场较实测风场小;ERA风场模拟浪高较浮标观测波高偏小;Q/N混合风场模拟的浪高更接近实测浪高。     

船(或浮标)上风杯风速传感器某些测风效应实验分析

一、前言 船(或浮标)上的风杯风速传感器测量风速时,由于船体(或浮标体)的结构问题或风浪的作用,风杯转轴有时倾斜或随浪摆动起伏。由此而能引起多大的测风误差,应进行探讨。因为这关系到对海上测风数据的正确分析和对船(或浮标)上测风仪器工作质量的     

台湾海峡有效波高的SWAN模式与ERA-Interim数据对比分析

有效波高是描述海浪的关键参数。欧洲中期天气预报中心（ECMWF）提供的ERA-Interim再分析数据提供了全球海浪的有效波高,本文选取该数据在台湾海峡2013年3月份的有效波高结果,分别与浮标观测数据以及海浪数值模式SWAN （Simulating Waves Nearshore）的数值模拟结果相对比,来分析其预报效果。结果显示:在浮标点,ERA-Interim数据和SWAN模拟浪高数据与浮标浪高数据的时间相关系数分别为0.94和0.98,ERA-Interim数据的浪高均值约为浮标的51%,为SWAN模拟数据的70%。在台湾海峡区域,ERA-Interim数据与SWAN模拟浪高之间的空间异常相关系数（ACC）月均值为0.51,时序ACC曲线显示,一般在海峡东北口风初起时刻ACC值最小,在风吹遍海峡并增长的过程中,ACC迅速增加,在风速达到最大值之后,ACC开始下降,但ERA-Interim数据与SWAN数值模拟结果在整个海峡区域的浪高最大值与最小值分布位置基本一致。综合分析,ERA-Interim数据能够反映台湾海峡区域此时间段的有效波高的时空变化趋势,在数值上有明显低估。     

风场对SWAN模式在台湾海峡后报结果的影响

本文利用SWAN模式模拟分析了CCMP和DASCAT两种常用风场数据在台湾海峡海面的浪场结果。东北季风期3个月的浪场模拟结果与浮标实测波高时序数据相比,偏差均值不大于0.33 m,偏差均方根不大于0.59 m。一般在浮标波高大于3.5 m和小于1.0 m时,偏差偏大。6 h分辨率的风场数据相较于24 h分辨率风场数据对应的模拟结果更接近于浮标实测结果。在6 h和24 h分辨率的CCMP风场数据和24 h分辨率的DASCAT风场数据的模拟结果中,两两结果间的空间相关系数均不低于0.90,偏差均值不大于0.32 m,偏差均方根不大于0.4 m。     

Argos卫星发射平台研究与Argos通讯系统应用

目前Argos卫星通讯系统在国际上得到越来越广泛的应用。要使Argos系统这样的国外先进技术手段真正为我所用,必须掌握Argos系统发射机终端的使用技术。文中结合“十五”863计划“极区卫星跟踪水文气象要素探测技术”(简称“极区浮标”)工程样机研制过程,对Argos通讯技术研究情况及实际应用情况做一简介。     

可抛弃式水动力监测微型浮标设计

本文设计了一种新型基于窄带物联网LoRa通信机制、自组无线网的可抛弃式微型浮标,能解决目前浮标存在的通信传输不稳定、采集精度低、体积大、成本高等普遍性问题。该浮标可大量放置,不回收,随海流漂移,可按设定周期向云端服务器发送海流位置、流速和浪高等参数。文中首先介绍了带减摇鳍和舵叶的微型浮标的结构设计和通信网络设计,然后通过ANSYS Workbench对微型浮标优化前后的结构进行流固耦合仿真;最后对浮标进行了水槽试验,通过流固耦合仿真和水槽试验证明带减摇鳍和舵叶的微型浮标稳定性强,能较好地反映水动力学参数,对监测海洋表层流水动力参数有一定应用价值。