「ブルースターフィッシュ」とは何ですか？漂流海蒸気インターフェースブイ「ブルースター」のご紹介

1. 漂流型大気海洋インターフェースブイの紹介

「ブルースター」シリーズの漂流型海空境界ブイは、国立海洋技術センターの研究チームが「低コスト、グリッド化、グローバル化」という海空境界観測という新しい概念に基づいて開発した、初の「小型化、軽量化、インテリジェント化」を実現した漂流型観測システムです。深海固定ブイに比べ約30分の1のコストで、漂流しながら海面上3メートルの高度で気象・水文プロファイルデータをネットワーク化して低コストで観測することが可能です。同社は、大気と海の境界面の測定方法に革命をもたらし、世界的な海洋ビジネス観測の可能性を秘めており、完全に独立した知的財産権を有し、この分野における国際的リーダーです。

漂流型海空境界ブイは、我が国の関連海洋プロジェクトや、天然資源部が地球全体の海空境界のグリッド観測のために開始した国際海空境界プログラムにおいて、主要な観測装置として組み込まれています。天然資源省でも運用が開始されている。この措置により、我が国の深海および極地の運用観測、科学研究、海洋環境保護能力が大幅に強化され、地球規模の空海界面データが「滞留」する潜在的なリスクが解消され、我が国の空海界面観測の世界海域への拡大が促進され、我が国の地球規模の海洋観測および管理能力が強化されることになる。

図1 漂流型大気海洋境界ブイ構造の模式図（左）と現地観測地図（右）

2. 主要コア技術のブレークスルーと国際リーダーシップの達成

センターの科学研究チームは、科学技術部の重点研究開発計画、工業情報化部の科学技術突破プロジェクト、中央軍事委員会の装備と開発の第13次5カ年計画事前研究、海軍の第13次5カ年計画事前研究、崂山実験室の「鰲山科学技術革新計画」、天然資源部の事業プロジェクトなど、20件を超えるプロジェクトの支援を受けて、長年にわたり多くの重要な技術で連続的に突破口を開いてきました。

（１）複雑かつ過酷な海象条件下における小型単柱構造物の長期信頼性と姿勢安定性技術のブレークスルー。

風、波、流れが連成した複雑な海洋条件下における小型細長単柱プラットフォームの構造信頼性と姿勢安定性に関する研究を実施し、プラットフォーム構造特性と環境間の運動応答モデルと応力特性モデルを確立する。一時的な衝撃下における小型で細長い単柱プラットフォームの構造信頼性と姿勢安定性、および厳しい海上条件と疲労に対する長期耐性において画期的な進歩が遂げられました。 15か月間の海洋観測と12か月間の極地観測が達成され、カテゴリー17のスーパー台風下でも正確で安定した測定が可能となり、世界中の海洋を漂う大気海境界ブイの年間観測能力が向上します。

（２）一連の小型気象・水文センサーとその高信頼性・高集積化統合応用技術の研究開発において画期的な進歩があった。

マルチセンサーレイアウトと小型軽量プラットフォームの相互影響を考慮して、微大気風、温度、湿度、圧力測定機器、高感度プローブ型水温センサー、小型波浪測定機器の構造設計、測定およびオンライン品質管理アルゴリズム、主制御システム、および漂流型海空インターフェースブイプラットフォームとの高度に統合された設計の研究などのキーテクノロジー研究に重点を置きました。高さ3メートルの気象計測センサーの軽量・低抵抗設計を飛躍的に進歩させ、長い力アーム条件下でのブイプラットフォームの揺れ姿勢や構造特性に対するセンサーの影響を軽減しました。気象・水文センサーとブイプラットフォームの高度に統合された設計において画期的な進歩を遂げ、揺れている状態のブイの測定安全性と精度を確保し、複雑な海上状況下での漂流する海空境界ブイの観測効率を向上させました。 33.6kgの小型軽量プラットフォームで、風速、風向、気温、気圧、相対湿度、海面温度、流速、流向、波高、波向、波周期などのパラメータの正確な取得、海気顕熱、潜熱、運動量フラックスの精密計算を実現しました。

（３）小規模な「光波化学」マルチエネルギー補完・多様化高密度安定エネルギー貯蔵・供給技術。

複雑な海況下でも太陽エネルギーと波力エネルギーの複合環境エネルギー収集の持続性と高出力を確保するため、小型漂流プラットフォーム向け複合エネルギー収集装置の小型化、軽量化、高密度化の設計問題を解決することに重点を置いています。薄膜太陽電池チップとブイ体の高度に統合された技術、波動エネルギーの揺れと垂直スイングのデュアルモードエネルギー捕捉、圧電電磁結合アップコンバージョンのデュアルモード変換波動エネルギー収集技術において画期的な進歩がありました。限られた空間内で、複雑でランダムな波動運動の高効率なエネルギー捕捉と高密度なエネルギー変換を実現しました。デュアルモードエネルギー捕捉機構の動的モデル研究と構造設計を実施し、アレイ型圧電変換機構のMEMSプロセス開発を実施し、垂直スイングエネルギー捕捉機構のアップコンバージョン結合機構解析と構造最適化を実施しました。マルチエネルギー補完のプロセスにおける効率的な電力管理、貯蔵、継続的かつ安定した電力供給の問題が解決され、エネルギー捕捉と電力供給効率が最大化されます。

3. 運用観測能力の飛躍的向上と地球規模の観測レイアウトの構築

現在までに、100 セットを超える漂流大気海界面ブイ観測が使用され、20 を超えるユニットがそのデータと機器を適用しています。国際標準の係留ブイとの現地比較を3回完了し、観測データの品質は国際先進レベルに達しました。革新的な応用方法により、中国の第35、36、37次南極科学探検、西太平洋、黒潮続流、超大型台風、中規模渦などの漂流ネットワーク応用を実現しました。観測範囲は我が国の近海、太平洋赤道域、西太平洋暖水域、黒潮続流、日本海、インド洋、南極偏西風帯などの世界の高・中・低緯度海洋、ならびにルソン海峡、釣魚島、黄岩島、対馬海峡、台湾海峡などの各海峡と重要地域に及びます。詳細な観察。

漂流型海空境界ブイ観測法は、国内外の海空境界観測の専門家に認められており、観測データは国内外の複数の科学研究機関によって評価・応用されています。観測データは正確かつ信頼性が高く、国際的に先進的なレベルに達しています。機器や装置は安定して動作し、世界中の海域での運用観測が可能となります。同センターの専門家らは世界観測会議（OceanObs'19）で観測白書を発表し、空海境界面を観測する新たな手段として漂流空海境界面ブイの利用を提唱し、空海境界面の漂流観測プログラムを主導した。

現在、漂流型海空境界ブイは、天然資源省傘下の部隊によって海洋や極地での運用観測に使用されている。中国海洋大学、河海大学、中国船舶重工、国防科技大学などの研究機関が科学的観測を行う。また、海軍研究所、ナマコ海軍指揮支援旅団、北部戦域海軍、南部戦域海軍などの複数の軍事部門によって、主要な海上任務における海洋環境保護を実施しています。関連する申請は、CCTVニュース、人民日報、新華社通信などの権威ある全国メディアで広く報道され、良い社会的影響を与えました。

図2 北西太平洋展開アプリケーション

図3 南極偏西風帯展開アプリケーション

図4 漂流型海空境界ブイの世界的な展開と応用の軌跡

図5 権威あるメディアの報道