“海哨兵”波浪滑翔器技术最新研究进展

图1.“海哨兵”波浪滑翔器青岛近海气象水文观测

波浪滑翔器

波浪滑翔器是一型利用其特殊双体结构转换波浪起伏为前向动力的无人水面船。

该平台利用海洋波浪和太阳能源完成长时序、大尺度的海上航行观测而无需频繁人工维护，此外，具有极端海况下的可靠工作能力和综合集成多类型科学传感器的搭载能力，是适合构建全球大洋海气界面业务化观测的重要基础平台。

波浪滑翔器具有北斗卫星通信、定点虚拟锚泊、路径自动跟踪的功能，按照0.5~1米/秒的大范围平均前向速度可以实现一年一万公里的海上连续航行，进而完成海水表层温度、盐度、流场、浪高以及大气层下垫面风、温、湿、气压等环境参数连续走航测量。

图2. “海哨兵”波浪滑翔器西北太平洋海气通量观测

国家高技术研究发展计划（863计划）自2014年开始资助波浪滑翔器的研制，直到目前已有5年时间，“黑珍珠”、“海哨兵”和“海鹞号”等波浪滑翔器在此期间相继出现并迅速发展。2017年11月份，“黑珍珠”和“海鹞号”波浪滑翔器通过科技部第三方见证海上试验验收，完成了青岛99天3600公里的长航程试验和南海“天鸽”和“帕卡”两次台风极端海况测试（经历最大浪高9.2米），实现了气象参数（风速、风向、气温、气压、湿度）和水文参数（水温、盐度、浪高、浪周期和剖面流速）等参数的测量，进而成为代表我国最高水平的波浪滑翔器技术之一。

中国海洋大学、海洋国家实验室研究团队对“黑珍珠”波浪滑翔器进行了型号系列化的拓展，以满足不同的功能需求。直到目前，已经小批量生产大型波浪滑翔器10套、中型波浪滑翔器10套和小型波浪滑翔器30套（其中，小型波浪滑翔器被命名为“海哨兵”），并根据客户需求对波浪滑翔器技术进行了广泛拓展应用研究。

“海哨兵”波浪滑翔器是我国最新研制的一型“黑珍珠”小型波浪滑翔器，该平台具有体积小、质量轻、成本低和效能高的特点，适合在广阔的外海大洋进行大规模布设，支撑区域性海气界面阵列观测。

“海哨兵”波浪滑翔器利用太阳能发电，利用波浪能前向驱动，具有自动导航、位置保持和卫通监控等功能。平台总质量60千克，长1.6米，峰值发电功率80瓦，平均前进速度0.5米/秒，典型配置集成温盐、波浪、气象等要素传感器。

“海哨兵”波浪滑翔器已完成或者正在积极进行各项海洋观测应用和技术研究，

面向三亚深海科学与工程研究所的海底固定观测设备的水面通讯中继技术应用，
面向国家海洋预报中心的近海岸海浪测量技术应用，
面向国家海洋局第二海洋研究所的台风观测技术开发，
面向国家海洋局第三海洋研究所的水质生态观测技术开发，
面向中科院声学所的声学噪声测量技术开发，
面向中国海洋大学的西北太平洋海气通量观测应用,
面向中科院南海所的南海中尺度涡观测等。

“海哨兵”波浪滑翔器的成功设计研制，填补了中国在全球大洋海气界面进行长期移动观测项目上的空白，使我国在远海大洋海洋环境观测技术装备方面跻身世界前列，对于增强中国远海监测观测能力，实现海洋预报减灾和环境评估，维护国家海洋权益等具有重要战略意义。

图3. “海哨兵”波浪滑翔器室外拷机测试

图4. “海哨兵”波浪滑翔器批量化生产

参考文献：（略）

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作者简介：

孙秀军博士，男，1981年2月生，山东淄博人，中国海洋大学/海洋国家实验室教授，原国家海洋技术中心副研究员，主要从事海洋移动平台研发及环境观测技术研究；2011年博士毕业于天津大学机械工程学院，美国佐治亚理工学院电气与计算机工程专业联合培养博士，河北工业大学兼职教授/硕士生导师，2014年度863重大研究课题负责人，科技部海洋技术领域专家库成员；孙秀军连续十年从事水下机器人研究，先后主持研发有水下滑翔机（Underwater Glider）、缆控水下机器人（ROV）、波浪滑翔器（Wave Glider）、水下航行器（AUV）、无人水面船（USV）、剖面浮标（Profiler）、声学拖体（Towed Vehicle）等多型海洋移动观测平台；自2007年至今在科研一线长期从事海洋环境监测移动平台的理论计算、结构设计、电控设计、仿真分析、程序编写和海洋环境监测应用研究等工作，作为项目负责人或技术负责人主持和参加过多项自然科学基金、863计划（重大项目）和国家科技重大专项项目的研发工作；发表论文20余篇，其中10余篇被SCI或EI检索，申请发明专利30余项，其中授权20余项，同时合著发表水动力学学术著作1篇，获国家技术发明二等奖1项，天津市技术发明一等奖1项。