浮標的案例
韓梅等：水下聲學浮標南中國海海洋環境噪聲實測分析
圖4 水下聲學浮標試驗海區位置
試驗期間，設置“G-Argo”水下聲學浮標定漂深度為200m，容差±100m，聲學測量系統在浮標平臺深度大于100m后開始上電工作，在整個浮標定深漂流階段聲學測量系統全程開機采集水聲信號，并用船載AIS雷達設備實時接收試驗海區水面航船信息。
圖5 “G-Argo”浮標平臺和附近水面航船相對位置點
圖5給出了07:00–19:00時間段內1#、5#、7#水下聲學浮標和周圍水面航船相對位置態勢圖，由圖可以看出：“G-Argo-1#”水下聲學浮標在09:26–18:53時間段內沿119°方向漂流距離約6.0km，漂流速度平均約0.36kn；“G-Argo-5#”水下聲學浮標在09:03–18:54時間段內沿134°方向漂流距離約9.4km，漂流速度平均約0.47kn；“G-Argo-7#”水下聲學浮標在07:30–18:49時間段內沿140°方向漂流距離約7.6km，漂流速度平均約0.34kn。
展開 我國海氣界面浮標技術已進入國際先進行列
據了解，2018年5月，漂流式海氣界面浮標完成與國際標準錨系浮標的比測試驗，比測結果高度一致，充分驗證了浮標海氣界面關鍵氣象水文數據的科學、準確獲取能力，標志著我國浮標技術已進入國際先進行列。
六種常見船舶系泊方法，你了解嗎？
??單點或單浮標系泊：這種類型的系泊允許處理石油、原油等液體貨物，用于港口/海岸沒有專用液體貨物裝卸設施的地方。浮標或碼頭使用錨鏈固定在海床上，在規定的范圍內有少量自由移動。水上部分可以自由旋轉，從而使船舶穩定在所需的位置，并允許油船在貨物轉移過程中移動。這種可移動連接可防止因牽引力或高彎曲應力而發生故障。
??常規或多浮標系泊：在這種類型的系泊中，船舶使用錨固定，船尾固定在其周圍的浮標上。該系統和浮標的定位設計用于匹配船舶要求和尺寸，同時接近船舶的路徑與最終停泊位置成90度角。當船前進時，右舷錨在特定位置松開。到達固定位置后，松開左舷錨，使船舶沿著分岔浮標中心線定位，右舷纜繩在船尾推進時卷起，左舷纜繩放出。通常有3-6個永久性安裝在矩形模式中的浮標，以在拖船的幫助下完成位于浮標之間的船舶正確系泊。
多浮標或CBM系統用于碼頭不可用且船舶無法航行至碼頭的地方。它可以與一個流體輸送系統相結合，可以將海底管道連接到油船中部的歧管，從而將岸上設施連接到油船。如果沒有油船/船舶系泊，則將潛水軟管儲存在海床上。
本文來自：中國船檢
展開 反潛無人機將成未來航空反潛主力
MQ-9反潛無人機可掛載聲吶浮標吊艙和反潛魚雷等設備及武器。
反潛無人機嶄露頭角
去年1月19日，美國通用原子航空系統公司宣布，其已經完成了世界上第一個具有獨立反潛作戰能力的無人機系統的開發和測試。該機由MQ-9B察打一體無人機基礎上發展而來，在機腹安裝了一個具有對海搜索功能的雷達，而機翼下的掛架則掛載磁探測儀、定向頻率分析、聲吶浮標吊艙以及反潛魚雷，聲吶浮標吊艙有兩種，一種容納了10個符合美國海軍標準的A型聲吶浮標，另一種可容納20個G型聲吶浮標。后臺的操作員可以安全地操作無人機進行廣域海上監視和巡邏反潛，部分代替P-8A有人駕駛無人機的作用。美國通用原子公司表示，該公司于2017年首次展示了MQ-9A“死神”無人機的聲吶浮標遠程處理能力。
從MQ-9B反潛無人機總體性能來看，其配備了P-8A反潛巡邏機幾乎同樣的反潛設備，可利用雷達和光電吊艙搜索在水面航行或通氣管狀態下航行的潛艇，對于潛航在水下的潛艇則使用磁探儀、聲吶浮標進行搜索，發現目標后也可用魚雷進行攻擊，主要區別是機載武器和聲吶數量比P-8A少，但續航時間遠比P-8A強。MQ-9B察打一體無人機滯空時間超過24小時，可長時間執行任務，而且造價和運行成本比P-8A低。據稱，單架P-3C反潛巡邏機的全壽命周期費用高達數億元，P-8A則更高。此外，反潛無人機的操作員可在地面進行遙控，即使有戰損也沒有人員損失。
MQ-9反潛無人機參加美國海軍組織的無人系統演習。
展開 
無人機集群探潛進展研究
⒈聲學探測設備
航空聲學探測裝備已經非常成熟，主要有吊放聲吶、聲吶浮標、拖拽聲吶、激光/聲探裝備4種類型。
吊放聲吶指用收放絞車和吊放電纜將探頭垂懸入水進行探測的聲吶，比較適用于可進行空中懸停的空中平臺進行布設。它的工作方式是空中反潛平臺懸停在制定探潛海域海面上方約20m左右，利用收放絞車和吊放電纜將探頭放入水下一定深度，先采用被動探測進行探潛搜索，當收到目標信號后轉為主動探測方式獲取潛艇的方位與距離。目前吊放聲吶的整套設備質量較重，無人機作為搭載平臺時需考慮減重設計。
聲吶浮標指空中反潛平臺布放于潛艇可能存在的海域，探測并使用無線電將目標信息發送給反潛平臺的消耗性設備。它的工作方式是空中反潛平臺首先在目標海域大面積投放廉價的被動全向聲吶浮標，此類浮標僅可發現潛艇，無法探測潛艇位置。監測到潛艇存在后，需投放2～3枚被動定向聲吶浮標探測潛艇的方位并進行跟蹤。到攻擊階段，還需使用1枚主動定向聲吶浮標對潛艇進行精確定位，測定潛艇距離及徑向速度。以往的美國反潛飛機一般只攜帶1個彈藥箱，裝載20枚被動全向聲吶浮標、4枚被動定向聲吶浮標和4枚主動定向聲吶浮標。1枚被動式聲吶浮標質量低于10kg，1枚主動式聲吶浮標質量約為15kg，對載荷質量有限的無人機，可考慮以集群形式搭載各式聲吶浮標搭配使用。
⒉非聲學探測設備
隨著聲學探潛技術的發展，新型潛艇的研發都將“聲隱身”技術作為重點研發方向，美國“弗吉尼亞”級、“哥倫比亞”級等新型潛艇聲噪聲低于海洋背景噪聲，使用聲學探測手段很難探測，非聲學探測手段的重要性日益提高。目前的非聲學探測方式主要包括雷達探測、磁場探測、激光探測、生物探測、紅外探測、廢氣探測、電場探測、核輻射探測等。
雷達探測的設備主要是機載搜潛雷達探測系統，主要利用空中反潛平臺的現有雷達搜索系統進行探潛。磁場探測的設備主要是磁探儀。
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浮標測速法
浮標測速法是通過測量水面上的浮標相對于水面的速度，來計算流速。這種方法操作簡單。
缺點：如果浮標較大或較重，會使測量結果不夠精確。并且當上游來水較大時測出的流速可能偏小。
聲學多普勒法
聲學多普勒法是利用聲學多普勒效應，通過測量聲束與被測目標之間的相對運動速度，來測量聲波的傳播速度，從而達到測量流速的目的。
缺點：只能用于單向流動的情況。因此只能用于測量靜止的、恒定流速的河流或湖泊中流速。
超聲波測速法
超聲波測速法是利用超聲波在介質中的傳播速度與介質的相對運動速度成正比，測速儀測量聲波傳播時間與聲速的比值來計算流速。
缺點：精度不高、成本高和受水流影響大。
超聲波換能器測速法
超聲波換能器測速法是利用超聲波在水中傳播速度不同這一特性來測量流速的方法。
缺點：由于超聲波在水中傳播時會產生一定的反射，從而影響測量精度。
針對以上問題，遠算自主研發了視頻測流產品，運用圖像正射矯正技術和大尺度粒子圖像測速技術，還原河道真實三維信息，實現河道表面全場流速測量和斷面流量測算。產品可充分結合各種攝像設備，獲取目標點位流速數據，大幅降低測流成本，適用于多種河道、流速、流態、水深情況，可廣泛應用于灌區、防洪、水文等多種水利測流場景。
通常情況下，專業測流設備費用高達數十萬元，安裝操作復雜，后期運維耗資巨大。而遠算研發出的短視頻水流測速APP，無需下載軟件，打開小程序即可完成一次測流體驗，而且在2023年6月30日之前還限時免費使用！
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展開 復合材料帆船無人機 | 海洋探測數據收集神器
盡管大多數情況下無人機這個術語已經成為飛行機器的代名詞，但由Saildrone（美國加利福尼亞州阿拉米達）設計和制造的帆船無人機已經準備取代現在聚集的昂貴（和載人）研究船和固定浮標系統海洋數據。（來源：CompositesWorld）
大洋深處長時間航行的核潛艇 是如何接收作戰指令的？
如果是高威脅水域則可以通過一次性無線電浮標進行發報，浮標通過潛艇主動發射，里面裝有編輯好的程序和報文，無線電浮標在付出水面后可以延遲進行通信，通信結束后開啟自動引 爆 裝 置并沉入海底，這種裝置可向潛艇提供有效的發射手段而不限制潛艇作戰的機動性，雖然在其發射信號時有可能被敵方的測向系統探測到，但是發射前的設定延時使潛艇可以在浮標位置被測出之前就已遠離這一地點，缺點就是此種通信模式屬于潛艇對陸地的單向傳輸。另外。近些年世界各國海軍也在研究藍綠強脈沖激光束通信以及量子通信等，均有一定進展在這里就不展開說了。
潛艇艦島上會裝備可伸縮的通信模塊
最后呢，由于耗費巨大，目前長波電臺僅有少數幾個海軍強國建造擁有，冷戰時期蘇聯境內建有9個，美國也建有9個，其中亞洲2個，澳洲1個，美洲1個，歐洲1個，4個在美國本土，這9座長波電臺構成了嚴密的全球潛艇通信收發報網，另外，我國也有好幾座，具體在哪有幾座肯定屬于最高機密，船長也不知道，不過今年1月份出版的《中國船舶研究》雜志中，就有關于“世界最大天線已經在我國建成并投入使用，其海底水面下200米處的無線電接收設備可以毫不費力地接收1300千米巨型天線發出的信號”的內容，其實這就是我國在華中地區建造的一座超級天線陣列-極低頻探地工程，除了科研目的外，其實就是具備和3000公里以外的水下設施保持通信的能力。所以大家都懂得！
展開 無人機或成下一代海洋監測和海底通信的基地
最后，研究人員檢查了作為浮標使用的無人機的海面搖擺。
“結果非常令人興奮，”該研究的第二作者Takumi Matsuda說。“無人機的應用將降低許多海洋觀測行動的成本。”除了懸停與水下裝置之間的距離穩定性外，無人機在風速為5～10m/s、浪高為0～1m的情況下可作為測量浮標使用。
橫田說:“我們的研究結果表明，由于無人機具有強大的懸停控制能力、抗海面搖擺的穩定性和操作速度，在距離海岸約1公里的海洋調查中，無人機可能是與AUV相匹配的通信平臺。”“然而，在我們對它們進行更復雜的研究之前，還需要進一步的研究。”
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中國造北極“無人冰站”亮相 進行全天候極地考察
其采集的數據通過衛星自動傳回國內，系統由大氣邊界層觀測子系統(氣象塔)，冰上主浮標(海冰觀測子系統)、副浮標(上層海洋固定層位觀測子系統)以及拖曳式海洋剖面觀測儀等4個子系統組成。
對中國科學家來說，在北極建設無人值守的觀測設備和“冰站”其實并不是新鮮事物。據報道，早在2008年，中國科考團隊就開始在北極地區建設通過衛星傳輸資料的自動氣象觀測站。2016年，第七次北極科考期間，中國科學家曾建了6個短期“冰站”、1個長期“冰站”。然而，與以往相比，本次科考中建立的“冰站”的看點是首次布放自主研發的無人值守觀測監測系統，實現對北極地區海洋、海冰、大氣3個界面多個環境參數的連續觀測和監測，獲取完整的海冰生長消融過程中氣-海-冰相互作用的數據。
自主研發無人值守的冰站系統不易，在冰上安裝布放也很困難。由于氣候變暖，北半球夏季的北極海冰大面積消融，而建立冰站必須盡可能選擇面積較大、較堅固的海冰，這就需要在有限的時間內盡快遴選。這時，“雪龍號”上的船載直升機就派上用場，升空盤旋，仔細來回偵察，選擇那些面積和厚度較大、裂隙較少的海冰。選定海冰之后，接著就是轉運設備和施工，雖然是北極的夏季，但是冰面上不僅異常寒冷，而且天氣多變，往往是狂風、大雪、濃霧接踵而至。施工隊員克服重重困難，終于把設備安裝到位并進行了成功測試。
展開 “雪龍”九北歸來！將接受10余天常規維修
本次考察將業務化監測項目和科研項目相結合，實施了88個海洋綜合站位和10個冰站的考察，冰站數量、冰基浮標以及錨碇觀測平臺的布放量均為歷次北極考察之最。首次成功布放我國自主研發的“無人冰站”、水下滑翔機、爬升式海洋剖面浮標等無人值守觀測裝備，使我國的北冰洋考察從夏季延續到了冬季。與國際北極漂流冰站計劃等國際大型北極考察和研究計劃相配合，大氣探空等觀測數據將與國際計劃實現融合和共享。在楚科奇海北風深海平原開展了多波束全覆蓋測量，為研究楚科奇海地質演化過程提供了詳實的基礎資料。
29億美元，開春第一筆“保護費”開始繳納，阿聯酋喜提無人機
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AN / SSQ-53G被動聲納浮標;
AN-SSQ-62F有源聲波浮標;
ASW聲學操作員工作站；
武器裝載設備；
初始備件和維修零件；
武器集成的硬要點，電源和數據連接；
用于GBU-54的DSU-38激光照明目標檢測器；
AN / PYQ-10C簡易鑰匙裝載機；
電子情報系統；
武器整合；
支持和測試設備；
出版物和技術文件；
人員培訓和培訓設備；
美國政府和承包商的工程，技術和后勤支持服務；
后勤和計劃支持的其他相關元素。
現代聲納技術的幾個發展方向
爆炸聲回波定位技術
針對安靜型柴油機潛艇給聲吶浮標系統帶來的威脅，美國海軍于50年代中期構想了“朱莉”計劃。基本思路是，潛艇噪聲的降低將會使SOSUS聲吶系統失效，但可以通過增加一個“信號”
深水炸彈爆炸聲來解決問題。爆炸聲將在寂靜潛伏的潛艇上產生回波，SOSUS系統的被動聲吶陣接收回波并進行定位。但“朱莉”系統只能在深度超過3500米的深海使用，否則海底反射波將淹沒潛艇的回波，因此對一些沿海海域并不適用。在70～80年代，前蘇聯還開發了一種改進的“朱莉”系統，使用一組爆炸聲來克服海底回波的影響。受當時條件的限制，“朱莉”系統沒有復雜的信號處理功能，只是通過直達聲和潛艇回波的時延差來定位。到90年代，隨著計算機的飛速發展，區分潛艇回波和海底反射波的司題得到了解決。“朱莉”系統的最大優勢是可以探測到潛艇而不會暴露反潛艦艇的位置，井可以決定是否需要以及何時對潛艇發動攻擊。
美國國防先期研究計劃局發起了一項“遠方雷鳴”(Distant Thunde r)工程，使用艦載聲吶或聲吶浮標接收爆炸引發的信號，由計算機處理接收到的信號、推演海底聲圖像繪制出潛艇的運動軌跡。上述工作當時花費20分鐘時間，現在的64位處理器當然要快得多。美國海軍認為，韓國附近海域為淺海，并且周邊各國的潛艇多為柴電潛艇，所以部署在那里的驅逐艦都裝備了“遠方雷鳴”系統。該系統是SQQ-89水下戰斗指揮系統的一部分，這是一種有別于傳統平臺中心作戰的網絡中心近海反潛戰系統，代表著未來近海反潛作戰的發展方向。
作為爆炸聲回波定位技術的擴展，還有人提出用無人潛航器發出爆炸聲“照亮”整個海底的方案。支持者則認為這個方案的優勢在于：利用了無人潛航器上安裝的系列傳感器，以及大型潛艇擁有的強大信號處理能力。
展開 今天升空的“海洋二號B”衛星，你了解多少？
功能升級，多效合一
“海洋二號B”星在A星的基礎上新增了船舶識別和數據收集分系統，實現了六大有效載荷的完美融合，它不僅能對海面高度、風場、溫度等海洋動力環境要素精準觀測，還具備對全球船舶自動識別以及接收、存貯和轉發我國近海及其他海域的浮標測量數據的能力。
全天時、全天候不間斷服務
“海洋二號B”星不受天氣、光照等客觀條件干擾，能夠提供全天時、全天候的不間斷服務，就像一臺飄在太空中的手機，隨時隨地保持著開機狀態，且設計壽命長達5年。可持續對海面風場、海浪、海流、海面溫度、海上風暴和潮汐進行監測，形成連續、穩定的海洋環境監測與數據獲取能力，在海洋防災減災、海洋環境預報、海洋資源開發、海洋科學研究及國際合作等領域將發揮更加重要的作用。
“海洋二號B”衛星設計亮點
數傳分系統：搭建天地之間數據傳輸通道
“海洋二號B”星的數傳分系統搭建了一條天地之間的數據傳輸通道，能夠將衛星獲取的海洋風場、海浪信息、海洋浮標數據等海洋相關信息快速回傳至地面。為了保證信息傳遞的實效性，“海洋二號B”星數傳分系統必須24小時全時開機工作，以實時處理衛星獲取的海洋信息。
據介紹，為避免太空中高能粒子對數傳分系統的電子設備產生影響，型號設計之初就采用了三模冗余、定時刷新等技術手段。
展開 國外水下噪聲試驗手段發展趨勢
DNV測試標準要求在水底布放一個水聽器進行測試；德國DW公司利用沉底式浮標測量水面船只的水下輻射噪聲,開發了可防止拖網的沉底浮標；荷蘭國家應用科學院采用2-3個水聽器懸掛在船尾浮標上進行測試；羅馬尼亞釆用浮標懸掛3個水聽器進行測試[22]。
圖26 SESAME與DW的自容式水聽器測試裝置
圖27 羅馬尼亞民船水下輻射噪聲測量裝置
9.結論
先進的水下噪聲試驗手段是現代聲隱身技術發展一個至關重要的標志，水下噪聲試驗伴隨著聲隱身作戰系統的設計、建造、驗收以及作戰過程，其發展正在向高效率、高精度、復雜化、固定化方向發展。
【參考文獻】
[1] D. ROSS, Mechanics of Underwater Noise. Los Altos, CA: Peninsula Publishing, 1987.
[2] R. URICK, Principles of Underwater Sound for Engineers. New York: McGraw-Hill, 1967.
[3] David M.
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