海洋仪器中那些设计思路很赞的黑科技

  它是海洋仪器工程界的杰作。布放时只要丢在关注区域，平时随波逐流，定时沉入海底2000米深，下沉和上浮时观测温度、盐度和压强等参数（新型的ARGO还可以搭载溶解氧、营养盐、叶绿素等探头），浮到表层时通过卫星传输数据。目前全球已有近4000个ARGO浮标，分布在全球大洋中。这些浮标是由不同国家的不同机构布放的，大部分是美国，日中法英等国也有。永久改变了物理海洋观测的海洋装置。Argo浮标现在已经有深海版本，耐压可达4000米，更深的6000米的，正在积极研制。不过都是国外生产的，国内的北斗卫星也正在积极全力发展，希望国内能自己研发出搭载自己卫星的剖面浮标。

  对原油进行初步加工并储存，被称为海上石油工厂。由船体、负责油气生产处理的上部模块和水下单点系泊系统三部分所组成，一般适用于20～2000米不同水深和各种各样的环境的海况，通过固定式单点或悬链式单点系泊系统固定在海上，可随风、浪和水流的作用进行360度全方位的自由旋转。

  以往海洋石油平台出货，都是通过海底管道往岸上送，70年代开发了大型油气田以后，开始建设大型海洋油气管道，把开采的油气直接输往陆上油气库站。这样的工程项目施工投资大，在一般海域中铺设一条中等口径的海洋管道需要一支由铺管船、开沟船和10余只辅助作业的拖船组成庞大的专业船队。此外，还需要供应材料、设备和燃料的船只等，总之海洋管道施工费用比陆上同类管道要高1～2倍，同时实施工程质量要求还很高。不论是在施工期间或投产以后，海洋管道若发生意外事故，其维修比陆上管道维修困难得多。有了FPSO就完全不同了，大型货油轮可直接靠泊来运输，技术上的革新显而易见。由于其大到几百万立方米的油气解决能力和数十万吨的储油能力，以及极强的适应性（20～1000m水深范围内工作，重现期高达百年，抗大风浪），FPSO比以往的固定式导管架平台+海底管道方案更具经济效率，非常适合于远离海岸的中、深海及边际油田的开发，已成为海上油气开发的主流方式。

  当前全球在役FPSO共有161艘，中国第一艘FPSO-52000吨渤海友谊号由708所设计、上海沪东中华造船（集团）有限公司建造，于1989年7月完工并投入海上油田生产。目前中国慢慢的变成了全球最大的FPSO制造与应用国，所拥有的FPSO数量与总吨位均居世界首位。

  单纯测海水流速流并不是特别容易，所以这项仪器改测海水里面的小物质，杂质，气泡等，通过他们的运动来确定流速流向。

  电极式非间接接触海水，通过海水离子导电性测量电导率，电感式测量法，测量通过传感器探头之间回路的离子变化，计算出电导率。其中一款较为惊奇的CTD是将CTD，单点海流计，以及溶解氧，叶绿素浊度等传感器，集成到一个主机平台上，做成一个潜标（即在水面二三百米以下的浮标系统），最底部挂一重物，水泥墩之类的，提供重力，将总系统拉到海底，水泥墩上面是声学释放器，再往上就是钢缆以及凯夫拉绳，最上面挂一些浮球，提供浮力，将整个锚系系统拉直，在水里呈悬浮状态。主机平台就挂在钢缆上，保持运动直到电量耗光或者设定的程序终止。测量该潜标系统在该位置处的CTD剖面数据，以及海流，溶解氧，叶绿素等数据的剖面分布。

  种类较多，用途广泛，测海流（主要是大洋环）、搜救、监测溢油等。设计很精巧，主要利用浮力以及水的作用力，流体力学跟结构力学结合的很好，尽力保证浮标能追随着流体，保持相同的速度运动，便于监测。

  航空吊放声纳是反潜直升机对水下目标进行搜索、定位、识别、跟踪的最重要手段。先说说声纳探头上有哪些黑科技，声纳探头包括一个圆柱形全向发射换能器，还有一个由多个水听器构成的圆接收阵。在探头内还装有前置放大器、波束形成网络、输出放大器、时变增益控制电路、海水深度温度传感器、磁罗盘以及伺服控制管理系统、机内测试电路加上多种传感器对水下分机的工作状态进行监控，最重要的包含温深传感器、倾斜传感器、漏水传感器、罗盘方位传感器、碰撞传感器等，以便更好的掌握和控制换能器的工作状况，提升设备的整体探测效能。

  那说说最有意思的地方，声纳在水底接收信号，要从接收端传输上来，而保持发信号和接收信号是不是需要两根线，正常我们USB拷贝都是AB两根数据线，我们感受一下，我们用绳子吊一个重物，当我们运动时，绳子会不会缠绕起来，而航空吊放声纳就好似我们用绳子吊了个重物，直升机的运动是不规则的，自然而然那两根接收阵的绳很容易缠绕在一起，聪明的工程师们想到为什么不用一根线呢？既可以发射指令又可以接收信号，对就是这么做的，利用SPI通信技术，收发都靠一根线，同时飞机与几百公斤的声纳阵的连接也就就靠这一根绳，即要传输信号也要吊着几百公斤的探测声纳，是否很厉害？

  吊放声纳的低频化要求换能器基阵的尺寸变大，而反潜直升机由于自身空间及载重限制，必须严控声纳系统的尺寸和重量，对换能器基阵的尺寸要求更高。目前，解决这一矛盾的有效方法是采用可收放的扩展阵设计。就像变形金刚一样，阵下水一下就变大了。

  超导磁流体推进装置是根据电磁原理设计的。在潜艇上安装电磁铁，通电后，海水中就会有磁力线，同时产生方向与磁力垂直的电流，在磁场和电流相互作用下，由于潜艇与海水之间产生大小相等方向相反的反作用力，潜艇将获得向前运动的推力，推力的大小与磁场强度和电流的大小的乘积成正比。

  超导磁流体潜艇的推进系统和电池舱位于艇身两侧，且充分的利用舱室空间，布局灵活。动力系统大幅瘦身，意味着火力系统能扩容，可以搭载更多威力强大的鱼雷和潜艇导弹，使潜艇的水下攻击力更强。

  最重要的一点是，超导磁流体推进器用吸入导流管和喷出导流管替代螺旋桨。在强大的电磁作用下，海水高速进入吸入导流管，经加速后由喷出导流管射出，推动潜艇前进。没有螺旋桨拍打水流，轴承、齿轮系统的减化减少摩擦，这些都使潜艇航行时的噪音降至极低，几乎实现“零噪音”。由于磁流体推进技术取代了传统的螺旋浆推动，超导潜艇的噪声明显降低，普通的反潜声纳对它束手无策，这将大幅度的提升潜艇的隐蔽性和生存能力。

  这种潜艇可以潜得更深，且极为灵活，可在水下“跳舞”。其艇身外壳由新型高强度塑钢制成，抗压力是普通潜艇的3倍。一艘超导磁流体潜艇将配备6个以上的磁流体推进器，它们相互之间是独立的，任意改变其中某几个推进器的电流方向和强度，即可改变潜艇的航行状态，实现快速左转、右转、上浮和下沉，比传统潜艇灵活得多。

  超导磁流体推进器的磁体、电极都是相对静止的固定装置，能够最终靠增强电压提供超大输出功率，来提升潜艇的航行速度。独特的推进原理和极高的能量利用率将使潜艇具有更加好的动力性能。

  值守式传感器是一种很牛的科学仪器，它不需要人工维护，不需要额外供电，几十年如一日的在海洋上漂浮或某个密度流中悬浮，还能够实时回传数据给卫星，常用于地理监测，海洋温度，洋流，风向等环境监测。

  科考船的一种，可以变形作业。变形时船身可直插入水中。这样设计的目的是减少海浪导致的船体波动的影响。在测量一些声学参数时，海浪使船产生的波动会影响实验结果。该设备上可承载很多仪器，每种仪器都有两套，地上一套，墙上一套。生活设施也是一样。

  今天夜里，杭州湾有0.5-1.0m的轻浪，浙北海域有1.2-1.8m的轻到中浪，浙域有1.0-1.6m的轻到中浪，到明天中午，中南部海域也将增大到1.2-1.8m的浪高。

  明天，滨海旅游区中，外部海域的嵊泗列岛风景名胜区和南麂列岛风景名胜区的浪高在1m出头，较适宜海上垂钓和游览；其他三个旅游区都是适宜海边观光游玩的。

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