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德国SubCtech公司 竞赛帆船迷你型走航观测系统(第六代)
类别: 走航式海洋表层多要素测量系统
型号: OceanPack RACE
关键字: 走航观测系统,竞赛帆船,迷你型走航,帆船赛监测,海洋观测
供应商: 青岛水德科技有限公司
产品简介:

OceanPack™ RACE(亦称 OceanPack-RACE®)自 2009 年开始研制。在成功完成 2017/2018 赛季沃尔沃环球帆船赛后,团队依据船员与科学家的意见对该系统作了系统性改进。

详细介绍

德国SubCtech公司——OceanPack RACE 竞赛帆船迷你型走航观测系统

竞赛帆船迷你型走航观测系统(第六代)

OceanPack™ RACE

产品定位

为竞赛帆船而生:碳纤维框架、16 kg、30 W——环球赛事验证过的无人值守走航系统。

图1 竞赛帆船迷你型走航观测系统(第六代)(OceanPack™ RACE)

设备特点

● 碳纤维框架与除泡器,高度轻量化,整机干重仅约 16 kg;

● 低功耗设计:含海水泵运行 <30 W,待机 <14 W,适配帆船电力条件;

● 通水即可运行,通电后无需人工操作;

● 标配 pCO2 分析仪与温盐传感器(TSG / CTD);

● 自动标气校准,数据质量满足 SOCAT 数据库要求;

● 比赛期间可拆卸外置显示面板以进一步节能,系统可按时间或事件全自动编程;

● 可经船载系统或卫星 / 无线电实时回传数据;

● 通过环球帆船赛(The Ocean Race)实战验证。

设备介绍

OceanPack™ RACE(亦称 OceanPack-RACE®)自 2009 年开始研制。在成功完成 2017/2018 赛季沃尔沃环球帆船赛后,团队依据船员与科学家的意见对该系统作了系统性改进。

改进重点与结果包括:降低电子部分与海水泵的能耗;采用新材料与更小部件重构框架与机械结构以缩减体积;以碳纤维等创新材料显著减重,并优化水系统、采用新型轻质粗滤器;比赛期间可拆卸外置显示控制面板以节省电力,系统可按时间或事件全自动编程;数据可经船载系统或选配的卫星 / 无线电模块实时回传;通过自动跨度标气校准保证数据质量,并提供符合 SOCAT 要求的质量标志。

以第六代产品为例:这是一套为竞赛帆船高度优化的走航(FerryBox)系统,重量、体积与能耗压到很低的水平,框架与除泡器由超轻且坚固的碳纤维制成,通电后无需用户操作。pCO2 分析仪与温盐传感器为标准配置;pCO2 数据可选配标准气体作参照,使合格数据能够录入 SOCAT 数据库。整套系统包含数据供应、数据存储、电源与可选触摸屏。

针对帆船高速航行与剧烈摇摆的工况,系统采用自吸式海水泵(不受气泡影响),并配备为远洋竞赛帆船开发的 mBubbler® 除泡器,保证在高速与横倾条件下仍能稳定除泡、稳定测量。

核心技术亮点

技术做法给客户带来的价值
碳纤维框架与除泡器,整机约 16 kg可直接手抬搬运,单人即可完成安装与维护,不占用竞赛帆船的宝贵浮力与空间
运行功耗 <30 W,可选拆除显示面板不改装船电系统即可长期运行,对竞赛性能影响极小
为高速航行开发的自吸泵 + mBubbler® 除泡器高速、横倾、恶劣海况下仍能有效除泡,保证数据连续
自动跨度标气校准(选配轻质标气瓶)满足 SOCAT 数据库质量标准,数据可被国际碳观测网络直接采用
可为时间或事件编程,支持实时回传航程中无需人工干预;数据可经卫星 / 无线电实时到达岸上团队
LI-COR® LI-850 低功耗气体分析仪专为科研低功耗二氧化碳测量设计的新一代技术,量程与分辨率兼顾

技术参数

外壳与框架碳纤维框架;750 × 550 × 250 mm;干重 16 kg
供电24 VDC;含海水泵运行 <30 W,待机 <14 W
不间断电源含超级电容的 UPS
海水泵自吸式,不受气泡影响
除泡器mBubbler®(为远洋竞赛帆船开发)
流量计量电磁流量计,无运动部件,耐腐蚀
控制器NetDI® 控制器
数据处理海水分析采用 UNESCO 公式
存储8 GB,可扩展至 32 GB 闪存
数据下载USB 2.0 端口,用于数据下载与固件 / 配置升级
运行方式手动开 / 关、远程控制或时间控制
pCO2 分析仪LI-COR® LI-850;量程 0~1000 ppm 或 3000 ppm,可达 20000 ppm;准确度 ±0.5 ppm(校准后);分辨率 0.01 ppm
平衡器平板膜平衡器(专利申请中)
pCO2 校准零点自动校准;可选外置标气校准,每次约 2.5 L
地理参照外置 GPS 接收器,或使用船舶导航数据
其他传感器可选加装更多传感器或微塑料采样器

系统组成与选配

标配

● 碳纤维框架,含电子箱(可选碳纤维箱体)

● 带过滤器、泵与除泡器的供水系统

● LI-COR® LI-850 pCO2 分析仪,含自动调零校准

● 流量计

● NetDI® 数据记录与控制器,含 USB 数据下载

选配

● pCO2 自动标气校准单元(含轻质参考气瓶,0.5~2.0 L,带调压阀)

● 外置显示与诊断单元(比赛期间可拆除以减重节能)

● 独立船用 GPS 接收器(SIRF-III 芯片,支持 FAS/WAAS/DGPS,冷启动 ≤45 s,IP67)

● 温盐 / 电导率–温度探头(七电极电导池、PT-1000)

● 微塑料采样器

● 卫星(铱星)或蜂窝遥测模块

● 其他传感器与分析仪、数据显示器、Windows 数据终端

应用领域

● 竞赛帆船与远洋帆船(IMOCA60、旺代环球、The Ocean Race 等)的碳观测;

● 研究帆船的海洋碳系统与温室气体观测;

● “机会船”大范围表层观测:跨洋断面、极地航段、南大洋空白区补测;

● 与微塑料采样器联用,实现碳参数与微塑料的同步走航观测。

应用案例

案例1|旺代环球帆船赛 2020/21(客户案例)

IMOCA60 赛船“Seaexplorer – Yacht Club de Monaco”(船长 Boris Herrmann)搭载 OceanPack™ RACE 走航系统,以 80 天 14 小时 59 分 45 秒完赛并获得第 5 名;航程约 45,000 公里,外部温度跨度 -5 °C 至 35 °C。所采集 CO2 数据交由马克斯·普朗克气象研究所(MPI-M)与 GEOMAR 亥姆霍兹海洋研究中心评估。

图2 旺代环球帆船赛 2020/21 赛季 Holcim 赛队 OceanPack™ RACE 客户案例要点

来源:SubCtech 公布客户案例

案例2|The Ocean Race 2017/18 赛季环球微塑料普查

德国 GEOMAR 亥姆霍兹海洋研究中心利用两艘参赛帆船作为“机会船”,在环球航程中采集 96 个微塑料样品,首次给出覆盖 100–500 μm 粒级、遍及三大洋混合层的近同步微塑料分布图。船上的 OceanPack™ RACE 系统连续记录位置、水温、盐度、叶绿素 a 与 pCO2,其提供的位置与流量信息直接支撑了样品体积与浓度的准确计算。

图3 环球帆船赛 2017/18 赛季走航微塑料浓度全球分布(图片来源:van Sebille et al., PLOS ONE)

来源:Tanhua et al., 2020, PLOS ONE. DOI: 10.1371/journal.pone.0243203

案例3|Dagmar Aaen 北极 / 北大西洋考察

考察船 DAGMAR AAEN(Arved Fuchs)在北极航段搭载第四代 OceanPack™ RACE 系统,获取 pCO2 与盐度数据,数据处理由汉堡大学与弗伦斯堡大学完成。

图4 远征帆船 Dagmar Aaen 的 90 天走航数据链(Ocean Change 2021/22 航次)

来源:SubCtech 公布项目记录(第 4 代产品)

产品图集

图5 第六代 OceanPack™ RACE 系统(碳纤维框架)

图6 在竞赛帆船上安装运行

图7 外置标气校准模块(含轻质参考气瓶)

图8 温盐 / 电导率–温度探头

图9 整机与外置显示诊断单元

图10 OceanPack™ RACE 布放示意

操作手册下载(中文版 PDF)

《德国SubCtech公司OceanPack RACE竞赛帆船走航观测系统操作手册(中文版)》 · 资料编号 SD-OM-SCT-MN-RACE · V1.0