1、PDF外文：http:/ 第 1 页 共 15 页 3490 单词， 18000 英文字符， 6100 汉字 出处： Irish J D, Paul W, Shaumeyer J N, et al. The Next Generation Ocean Observing Buoy in Support of NASA's Earth Science EnterpriseJ. Sea Technology, 1999, 40:37-43. 译文： 支持美国航天局地球科学事业的下一代海洋观测浮标 简介 伍兹
2、霍尔海洋研究所 与杰克逊和图尔正在开发一款改良版的支持美国航天局地 球科学事业的系船测定浮标系统。此项新型设计运用了 伍兹霍尔海洋研究所 在浮标、系泊、传感系统方面的海洋经验，并结合了杰克逊和图尔在航空遥测和计算机系统方面的专长。浮标系统包括一整套气象传感器、水温、传导性（盐度）、生物光学传感器和辐射计在不同深度的性能，以及应用于海流的 声学多普勒海流剖面仪 。此系统可以对海洋科学研究在全世界范围内的陆架区域进行部署调配，包括海洋水色卫星地面真实性验证。它将新一代近地轨道通信卫星（ LEO）应用于两方面，高通量指挥控制和数据遥测。 1.浮标结构 这些美国航空局浮标系统由
3、钢和一个铝制的 泡沫浮圈制成。钢，用于低成本和简单的结构建造，它们被热镀锌，并且为了防止腐蚀而被涂层。一些旧的钢护浮标（潜水式有塔状物的网状浮子）在20 年后仍然还在使用，所以其使用寿命不是问题。而且，基底用重钢棒线材制成可以减少同铝制浮标一样必须要增加锌制或铅制重物来进行压载。 浮标塔由 6061-T6 铝材制成，因为这种材料轻，塑料垫圈可以使钢基底与电隔离。安装在塔上的有一个雷达反射器、闪光灯式海洋监视巡防、遥测天线、气象传感器、太阳能电池板和一个 阿尔戈斯定位信标天线 。太阳能电板可以通过摆动从而进入到浮标中心的仪表井。这个井 直径 24” 深45” 为电池、太阳能电池板调节
4、器、电力输送系统、数据处理和储存系统、遥测系统和后备 阿尔戈斯定位信标 提供了足够的空间。可以从其顶部的一个开口进入到浮标的水密电子井。较大直径可以允许一个人侧身进入到井中以对其底部的电池进行作业。 为了简易维修而装配电子器件一直以来都是一个问题。在类似但是较小的 GLOBEC（ GLOBEC）浮标中，电池和电子器件被拧在电子井每一面的栏杆上。俯身在小井中对这些器件进行作业的确很困难。在这个新型的浮标中，电子器件安装在支架上，支架可以由焊接在井内部的四个分开的导管进行滑动。 每个导管顶部的硬橡胶“弹簧”和 销钉 将支架固定住。将电子器件和电池从浮标中拿出进行外部维修仍旧是个难题。
5、 第 2 页 共 15 页 新型浮标系统经历了 伍兹霍尔海洋研究所 的各项测试。泡沫浮圈是基本的浮标外体。塔顶部装有一个尽可能远离彼此的卫星接收天线（左边）和传输天线（左边）。 2 浮圈 Surlyn 泡沫浮圈（ Gilman 公司）为浮标提供浮力支持。 GLOBEC 浮标由约 2000 磅有效载荷的储备浮力制成。最初的设计目的是使浮标漂浮在锚上，不会有被拖下去和下沉的风险。有一个防护浮标，它具有由下沉的铁链系泊住的一个较小泡沫圈。当拖动其他设备 时我们将其恢复到正常状态。泡沫受到挤压，但是它逐渐伸展到近乎于原来的大小。
6、泡沫浮子在水下因捕鱼活动而被拉伸到非常远时它就无法使用了。目前的泡沫浮子可以使漂浮防止被拉到失去浮力和沉物的点之下。对于较重的有效载荷来说，较大直径的泡沫圈易于代替现有的泡沫圈以提供增加的浮力。 为了减少浮标在海浪波场的倾斜运动，泡沫的下部有两舷分割开，这样浮圈底部近乎于一个半球。所以，波浪会给浮标带来较少的倾斜时刻，而且弹力细绳可以为科学观测提供一个更稳定的平台。 黄色颜料组成的 Surlyn 泡沫表示研究浮标但其不助于导航。在黄色浮标 部署在乔治海岸的过去四年中，这些黄色浮标仅有轻微的褪色，但是其色彩的保持度比那些着色的钢浮标要好很多。这种泡沫证明很可靠，尽管它显示
7、出有被撞击和冲击的痕迹，但是其大体真正的使用性能并未有受到破坏。其抗撞击的能力比钢浮标要强的多，钢浮标会碎裂然后生锈。泡沫浮圈也更容易处理因为它可以紧贴在船上而且在恢复线连接时不会对浮标或船只造成任何损坏。令人惊讶的是，泡沫也减少了对浮标的维护工作，因为它并不像钢防护浮标一样易于脏污。浮标用高压清洗机易于清洗，而且使用前在水线下用标准的防污染漆易于着色。 我们基本不需要做其他任 何日常维护。另一方面，钢浮标需要刮擦、涂底漆、以及在每次使用 第 3 页 共 15 页 时进行定期上漆着色。 3 太阳能发电系统 浮标数据，遥感系
8、统和传感器均由太阳能发电系统提供动力。四个 Solarex 64 瓦特太能能电池板通过专业概念公司生产的分路开关调节器来装载两个 Concord 电池公司生产的安时可充电密封胶体干电池。二极管网络将电池连接到数据系统和传感器以防因放电导致一部分系统的瘫痪。所以，两个单独的电力系统有一块电池和两个太阳能电池板，每个太阳能电池板为浮标系统提供动力。这种冗余在过去并未有证明其是必要的，但是增加了可靠性。 早期浮标的太阳能发电系统使用了四种 10 瓦特装有两个 40 安时 Powersonic 胶体干电池的Solarex 电池板。这种配置在 缅因湾 和 马萨诸塞湾 相当适用。 GLOBEC
9、 科学浮标使用四个 20 瓦特Solarex 或西门子电池板以安装三个 Powersonic40 安时胶体干电池。 GLOBEC 防护浮标使用两个 10瓦特 Solarex 电池板以安装一个单 40 安时胶体干电池。实践证明这些系统可靠有效，除了设备故障引起强流流失，并为设备提供令人满意的动力。我们使用 10 瓦特 Solarex 电池板 15 年之久，而且至今它们看来仍崭新如昨仍在 有效工作。 早期钢浮标太阳能电池板安装在近水 45角度处。设计理念是让波浪可以冲洗掉因鸟儿停留在浮标上对太阳能电池板产生的脏污。对于额外电力的要求可以通过添加安装高于塔的太阳能电池板来实现，而且它们没
10、有观察不到的脏污。所以， GLOBEC 太阳能电池板安装在如建议的用于地面应用的纬度正 10之处。在测试中显示水中光的反射使得这个角度未有像之前想象的那么重要。新浮标中的配置使得电池板与塔稍微调整具有一定角度，电池板受到塔端的圆圈和塔底的 Surlyn 泡沫浮标保护。我们还没有遇到过太阳能电池板破损的现象除了在恢复时它 受到船只突出部分的撞击（在使用浮标的 10 年中有 2 块电池板损坏）。 太阳能电池板阵列传输电力给电池系统，然后电池系统传送电力到浮标系统，这一过程是很难计算的。包围在浮标周围的四个电池板确保至少有一块电池板受到太阳的直射，至少一块在阴暗处。若在上午晴朗无云的天气
11、条件下，太阳与一块电板平齐，这块电池板传送 3.5 安培电至一块胶体干电池中。电池板制造商在电池板的说明书上标明了最大极限装载电流为 3.7 安培，所以我们做的不算太过分。与太阳成 90角的两块电池板每块提供 1.0 安培电流，在阴暗处的电池板提供 0.75 安培。所以 ，“ 256 瓦特”太阳能电池板阵列实际上可以给电池供给 80 瓦特电力。那时候，太阳能电池板传送 42 安时（约 550 瓦小时）到电池中。这些数据需要通过太阳角度和白昼时间来进行核算。同时，在较冷天气下，太阳能电池板和电池会表现出较低的效率。 调节器对防止胶体干电池的过量充电非常必要。如果充电过量它们会释放氢气，在浮标井中会形成一个易爆炸的环境。我们也安装了一个催化室将氢气和浮标中的所有氧气转化为水，水最终由干燥剂吸收掉。在电池上有一个穿过阻流二极管的电压降，这样仪表上显示的能量仅移动了低于电池电压的 1/3 伏。温度不足 和电池效能低的原因是我们通常设计电力系统的两个安全因素的其中之一，并且系统已提供了必要的电力。
