
极地研究 ›› 2026, Vol. 38 ›› Issue (1): 138-150.DOI: 10.13679/j.jdyj.20240070
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韩庆利1, 张帆1,3, 陈燕1, 左广宇1, 寇立伟1, 窦银科1, 常晓敏2
Design and implementation of an ice-ocean multiplexing buoy for use in polar regions
HAN Qingli1, ZHANG Fan1,3, CHEN Yan1, ZUO Guangyu1, KOU Liwei1, DOU Yinke1, CHANG Xiaomin2
摘要: 极地冰-海变化对全球气候变化起着重要作用, 因此极地冰-海相互作用日益成为全球气候研究的重要内容。在海洋学研究中, 温度、盐度、洋流和海冰生长消融作为基本的环境参数, 不仅可以描述海洋最基本的性质, 同时也可作为其他基础海洋研究的重要分析指标。围绕极地冰-海关键环境参数的观测需求, 本文设计了一款新型抗冰型冰-海两用自主漂流式浮标。浮标采用圆柱型标体, 内芯采用乙烯-醋酸乙烯共聚物(ethylene-vinyl acetate copolymer, EVA)材质, 表面添加厚度为3 mm的RX-802不饱和聚酯树脂涂层, 增强抗冰能力; 舱体采用6061-T6航空铝合金材料, 并进行镀锌阴极保护处理, 保证控制系统安全。利用数值分析方法对浮标进行稳性和抗冰能力计算, 通过ANSYS软件对浮标进行抗风、抗洋流冲击和抗冰仿真实验, 实验结果表明, 该浮标具有良好的结构特性。为防止因传感器短路造成浮标系统整体失效, 本文在硬件上采用双主控冗余设计思路, 在软件上采用低功耗电源管理策略, 以满足浮标长期监测的任务需求。浮标依托我国第39次南极考察完成现场实验, 成功获取了海水浅层温度、叶绿素浓度以及浊度等数据, 为我国冰-海环境研究提供了数据支持。