漂流式波浪浮标的固定需兼顾稳定性与随波漂流的观测需求,其固定方式需根据海域环境、浮标设计及观测目标综合选择。以下是常见的固定方法及操作要点:
一、锚泊系统固定法
适用场景:浅海或近岸区域(水深<200米),需控制浮标漂流范围。
核心组件:
锚类型:
重力锚:混凝土块或铸铁锚,依靠重量固定,适用于沙泥质海床。
拖拽锚(犁锚):适合硬质海底(如岩石),嵌入海床提供抓力。
吸附锚(吸力锚):通过负压吸附在软泥质海底,安装便捷且可回收。
锚链与缆绳:
材质:镀锌钢链、尼龙缆绳(耐腐蚀、抗拉伸)。
长度:通常为水深的3~5倍,确保浮标在波浪作用下有缓冲空间。
安装步骤:
预选锚点:通过声呐或海底地图避开珊瑚礁、沉船等障碍物。
投放锚体:船舶吊装或遥控无人艇(ROV)精准布放。
连接浮标:锚链末端通过万向节与浮标底部连接,减少扭转应力。
调整张力:根据海流强度调节锚链长度,平衡稳定性与漂流自由度。
注意事项:
定期检查锚链磨损,避免断裂导致浮标丢失。
深水区(>500米)锚泊成本高,需改用动态定位或自由漂流模式。
二、自由漂流模式(无锚固定)
适用场景:深海观测、洋流追踪或大范围波浪场研究。
核心原理:
浮标设计为低阻力流线型,随表层海流自然漂流,内置GPS/北斗模块实时追踪位置。
通过卫星或无线电传输数据,无需物理固定。
关键技术:
自稳定设计:
重心调节:配重块置于浮标底部,降低重心以抵抗倾覆。
防缠绕结构:传感器支架采用流线型,减少海藻或渔网缠绕风险。
抗风浪能力:
分舱式浮体设计,单舱破损仍可保持浮力。
表面涂覆防生物附着材料,长期维持水动力性能。
数据管理:
浮标每隔数小时上传位置与波浪数据至云端平台,支持动态轨迹分析。
三、动态定位系统(DPS)辅助固定
适用场景:高精度定点观测(如台风追踪、军事应用)。
技术方案:
推进器控制:
浮标集成小型电动推进器,根据GPS坐标自动调整位置。
太阳能或波浪能供电,支持长期续航。
智能算法:
结合海流预测模型与实时反馈,优化推进器功耗与定位精度。
优势:
可在数百平方公里范围内保持预设轨迹,兼顾漂流与定点观测需求。
适用于复杂海况(如强洋流或台风路径区)。
局限性:
成本高,维护复杂,多用于科研或特殊任务。
四、组合式固定策略
示例:近海生态监测浮标
主锚泊系统:吸力锚固定于海床,控制浮标核心位置。
辅助漂流单元:释放小型子浮标随表层流漂流,通过无线链路与主浮标组网。
冗余设计:主浮标配备备用锚链,应对极端天气。
五、安装与维护要点
环境评估:
提前分析目标海域的潮汐、洋流、海底地质及渔业活动。
避开航道、捕鱼区或海底管线,减少人为干扰风险。
部署工具:
使用科考船、ROV或无人机辅助布放,提升效率与安全性。
定期维护:
每6~12个月回收检查锚链腐蚀、传感器校准及电池更换。
利用AIS(船舶自动识别系统)监控浮标位置,防丢失或碰撞。
总结
漂流式波浪浮标的固定需平衡“锚定稳定性”与“自然漂流观测”需求:
近海/定点观测:优选锚泊系统,搭配重力锚或吸力锚。
深海/大范围研究:采用自由漂流或动态定位,依赖卫星追踪与自稳定设计。
极端环境:组合式方案(锚泊+冗余推进)提升可靠性。
实际部署时需结合海洋工程学计算与实时环境数据,确保浮标长期有效运行。
风廓线雷达的用途及应用2023-06-09
浮标材料选择对耐腐蚀性有多重要?2024-09-20
海洋监测技术发展与挑战2023-06-09