ในมหาสมุทรเปิดอันปั่นป่วน ทุ่นลอยน้ำทำหน้าที่เป็นยามโดดเดี่ยว สามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องเป็นเวลาหลายปีในสภาวะที่รุนแรง เช่น พายุเฮอริเคน อุณหภูมิต่ำ และความเค็มสูง อุปกรณ์เหล่านี้ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 1 เมตร อาศัยการออกแบบอันชาญฉลาดเพื่อทำหน้าที่เป็นเครื่องมือ "แข็ง" ที่เป็นเหล็ก-ในการสังเกตการณ์มหาสมุทร
การออกแบบโครงสร้าง: แนวทาง "ยืดหยุ่น" ต่อการต้านทานคลื่น
• การออกแบบให้มีขนาดเล็กลงและมีจุดศูนย์ถ่วงต่ำ: ทุ่น "Blue Sea Star" ของจีนทำได้สำเร็จด้วยอุปกรณ์ที่มีการบูรณาการสูง โดยลดน้ำหนักรวมจาก 100 กิโลกรัมเหลือ 30 กิโลกรัม ขณะเดียวกันก็เพิ่มน้ำหนักถ่วงที่ด้านล่างเพื่อลดจุดศูนย์ถ่วงลงอย่างมาก การออกแบบนี้ลดแอมพลิจูดของการแกว่งลง 40% ในคลื่นยักษ์ ลดระยะเวลาการแกว่งตามธรรมชาติจาก 7.3 วินาทีเหลือ 3.2 วินาที และหลีกเลี่ยงเขตพลังงานหลักของคลื่นได้อย่างมีประสิทธิภาพ ป้องกันเสียงสะท้อน-ที่เกิดจากการพลิกคว่ำ
• โครงสร้างต้านทาน-เสาคลื่น-เสาเดี่ยว: ทุ่นใช้โครงสร้างเสาเดี่ยว-ที่บางเฉียบผสมผสานกับวัสดุพิเศษ (เช่น โพลีเอทิลีนน้ำหนักโมเลกุลสูงพิเศษ-) เพื่อทนทานต่อแรงกระแทกชั่วคราวและความเหนื่อยล้าในระยะยาว- การทดสอบภาคสนามได้พิสูจน์แล้วว่าแม้ภายใต้สภาพทะเลระดับ 12 และความเร็วลม 140 กม./ชม. ในช่วงพายุไต้ฝุ่น "มังคุด" ทุ่นยังคงรักษาท่าทางที่มั่นคงโดยมีอัตราการเก็บข้อมูลเกิน 80%
• ระบบจอดเรือใบเรือ: โครงสร้างใบเรือที่ยืดหยุ่นที่ด้านล่างจะปรับตามกระแสน้ำในมหาสมุทรแบบไดนามิก โดยคงวิถีการล่องลอยไปพร้อมๆ กับการดูดซับพลังงานผ่านการเสียรูปแบบยืดหยุ่น ทุ่นลอยน้ำที่ได้รับสิทธิบัตรของบริษัท China Communications Construction ยังมีการออกแบบเปลือกหุ้มสองชั้น- โดยส่วนบนทำจากโพลีคาร์บอเนตโปร่งใสเพื่อให้มีความสมดุลระหว่างความแข็งแรงและข้อกำหนดในการสังเกตใต้น้ำ
พลังงานไฮบริด: "โรงไฟฟ้านอกชายฝั่ง" ที่ไม่เคยหยุดนิ่ง
• เทคโนโลยีการเก็บพลังงานในโหมดภาพถ่าย-Wave Dual-: พื้นผิวของทุ่นลอยนั้นรวม-เซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบาง เข้ากับพลังงานคลื่น-การสั่นที่ขับเคลื่อนด้วย-และ-อุปกรณ์เก็บเกี่ยวพลังงานโหมดคู่ลูกตุ้ม- เมื่อคลื่นทำให้ทุ่นขยับขึ้นและลง ตัวเชื่อมต่อแม่เหล็กไฟฟ้าเพียโซอิเล็กทริก-ในตัวจะแปลงพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้า ทำให้เกิด "การเคลื่อนไหว-เป็น-การผลิตกระแสไฟฟ้า"
• การจัดการพลังงานอัจฉริยะ: ในระหว่างการทดสอบทะเลจีนใต้ โมดูลสร้างพลังงานเทอร์โมอิเล็กทริกใช้ความแตกต่างของอุณหภูมิน้ำทะเลแนวตั้ง (ΔT มากกว่าหรือเท่ากับ 15 องศา ) เพื่อเสริมพลังงาน รวมกับแบตเตอรี่ลิเธียมความหนาแน่นสูง- ทำให้มั่นใจได้ว่าการทำงานต่อเนื่องนานกว่าห้าวันในช่วงสภาพอากาศที่มีเมฆมากหรือฝนตก ระบบนี้ช่วยให้ทุ่นทำงานต่อเนื่องได้นานถึง 12 เดือนในบริเวณขั้วโลกและ 15 เดือนในมหาสมุทรเปิดโดยไม่มีการหยุดชะงัก
เซ็นเซอร์: การตรวจสอบที่แม่นยำท่ามกลางความปั่นป่วน
• เทคโนโลยีการตรวจจับการแกว่ง-: เพื่อแก้ไขข้อผิดพลาดในการวัดที่เกิดจากการแกว่งของทุ่น ทีม R&D ได้ปรับเค้าโครงของเซ็นเซอร์อุตุนิยมวิทยาขนาดเล็ก-ให้เหมาะสม ตัวอย่างเช่น เครื่องวัดความเร็วลมสูง 3- เมตร-ใช้การออกแบบที่มีน้ำหนักเบาและต้านทานต่ำ-เพื่อลดผลกระทบของแขนยาว- เซ็นเซอร์อุณหภูมิน้ำใช้หัววัดความไวสูงรวมกับอัลกอริธึมการชดเชยแบบไดนามิกเพื่อรักษาความแม่นยำของอุณหภูมิภายใน ±0.002 องศา แม้ในสภาวะที่แกว่งไปมา
• การเคลือบป้องกัน-คราบจุลินทรีย์: สภาพแวดล้อมที่มีหมอกเกลืออาจทำให้อุปกรณ์สึกกร่อนและข้อมูลเบี่ยงเบนไป อิเล็กโทรดของทุ่นใหม่ทำจากโลหะผสมไททาเนียม และเซ็นเซอร์ออกซิเจนละลายน้ำมาพร้อมกับแปรงทำความสะอาดอัตโนมัติ รวมกับสารเคลือบป้องกัน-การปนเปื้อนทางชีวภาพ หลังจากการทดสอบหมอกเกลือเป็นเวลา 2,000 ชั่วโมง ก็ไม่พบว่าประสิทธิภาพลดลง
การตรวจสอบภาคสนามในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง
• สนามรบไต้ฝุ่น: ในปี 2018 ทุ่น "Blue Star" บันทึกข้อมูลแบบเรียลไทม์-ของความสูงของคลื่น 14.2 เมตรและความเร็วลม 51 เมตร/วินาที ที่ใจกลางพายุไต้ฝุ่น "มังคุด" โดยมีความเค้นของโซ่สมอเพียง 63% ของค่าการออกแบบ และโครงสร้างยังคงไม่เสียหาย
• บริเวณขั้วโลก: ในแถบลมตะวันตกของทวีปแอนตาร์กติก ทุ่นลอยยังคงทำงานในอุณหภูมิต่ำถึง -40 องศา และภายใต้สภาวะการชนกันของน้ำแข็ง โดยส่งข้อมูลผ่านบริการข้อความสั้น Beidou ด้วยความแม่นยำของตำแหน่งที่ดีกว่า 0.1 เมตร
• ความท้าทายในทะเลลึก-: เทคโนโลยีการเชื่อมต่อระบบนำทางด้วยเสียงที่พัฒนาโดยสถาบัน China Shipbuilding Industry Corporation (CSIC) 710 ช่วยให้หุ่นยนต์ใต้น้ำเปลี่ยนเซ็นเซอร์บนทุ่นที่ระดับความลึก 5,000 เมตร โดยทำงานให้เสร็จสิ้นภายใน 30 นาที
ทุ่นลอยน้ำของจีนจัดการกับความท้าทายด้านโครงสร้างด้วยนวัตกรรมวัสดุ เอาชนะขีดจำกัดด้านความทนทานด้วยระบบพลังงานไฮบริด บรรเทาข้อผิดพลาดจากความปั่นป่วนผ่านอัลกอริธึมอัจฉริยะ และเปลี่ยนสภาพแวดล้อมสุดขั้วให้กลายเป็นสมบัติของข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ในท้ายที่สุด "นักรบแห่งท้องทะเล" เหล่านี้ซึ่งมีน้ำหนักน้อยกว่า 100 กิโลกรัม กำลังวัดขอบเขตการสำรวจของมนุษย์ในท้องทะเลลึกด้วยความยืดหยุ่นทางเทคโนโลยี ซึ่งให้การสนับสนุนที่แข็งแกร่งสำหรับธรรมาภิบาลมหาสมุทรทั่วโลก
