天科院海洋水动力研究中心采用奇石乐水下测力台开展前沿课题研究

人类活动和大海的关系充满着各种不同维度上的考量—如何预警和掌控水体自然灾害，如何挖掘和运用海洋经济资源等等。伴随气候变暖、能源供给紧张等越演愈烈的全球性趋势，面向海洋海事领域的探索不仅包含环境生态、船舶航运、资源开采等传统细分市场，也涌现出诸多诠释了不少前沿视角的新课题—例如，近海海面光伏发电、珊瑚礁海岸防护工程等。在这些赛道中，来自中国天津的交通运输部天津水运工程科学研究院长年以来处于领先地位—凭借瑞士奇石乐集团的水下六分力测力台等高精尖仪器设备，该院所实验团队在多个实验项目中成功获得了期望中的仿真成果和数据。

最早成立于1974年的交通运输部天津水运工程科学研究院（下称“天科院”）位于中国北部沿海港口城市--天津，是全国乃至世界范围内首屈一指的战略性、基准性、前瞻性水运工程科学研究单位，主要从事港口航道、水运工程的核心共性技术和重大工程建设关键技术研究，拥有科研用房和实验室总建筑面积16万平方米和15个科研中心。“海洋水动力研究中心作为其中一个科研中心，承担着全球海洋水动力、波浪-结构相互作用、跨海通道工程有关的科学研究工作，服务对象涵盖了全中国所有的大型港口以及‘一带一路‘上30多个国家的200余个项目。”陈松贵博士，水槽实验室主任，投身于天科院科研一线已经10余年。“我们为各地的港口、设施、工程建设提供前期的论证选址、科研设计和施工难题的解决方案。经过论证后的实验结果会在很短的周期内就落实到具体的项目中去，创造实际的经济效益。”

在研发硬件的配备上，天科院显而易见地同样处在国际顶尖水准。 “我们拥有全球最大的大比尺波浪水槽、先进的L型深水港池等实验设施和6个国家级的科研平台。“陈博提道，大比尺波浪水槽长456m、深8～12m，可产生3.5米的波浪和20m³/s的水流，能以1:1-1:5的大比尺模拟16m巨浪和10m海啸。实验设施上的战略性投入为天科院攻克各类创新研究难题创造了不可或缺的先决条件--无论是海底电缆疲劳力学测试、海上移动式能源平台综合流场测试，抑或者跨海大桥结构测试，针对各类完全不同层次的研究对象，实验工程团队始终能最大化地模拟出接近真实的应用场景。除此之外，一系列技术领先的测量仪器和电子设备在这里随处可见--高精度波高传感器、单点及剖面流速仪、水下高清摄像机以及……来自瑞士奇石乐集团的水下六分力测力台。

奇石乐提供的六分力测力台是一款深度定制化的高规格产品，由身处该企业瑞士总部的CPL团队（Custom Product Lane，定制产品团队）联合国内的奇石乐测试测量应用专家共同打造。基于水动力实验本身的苛刻条件，天科院团队在该产品的各向性能指标上有着非常严格的要求，诸如防水、耐腐蚀、通用型、抗干扰及高精度等多个方面的参数。“最大的挑战来自于防水表现，浸泡于水下20米的稳态工况已经远远超出常规的产品防水要求级别，“狐斌，奇石乐中国力学测试测量应用专家，负责各大科研院所、高校单位的力学测试项目。“不仅如此，该设备必须适配天科院多个不同实验项目的交叉使用，在确保精确捕捉到三个方向的力/力矩动态数值的同时，避免造波机、循环水泵大功率干扰--我们的任务是在最复杂的测试环境中帮助客户得到他们想要的真实数据。” 为此，CPL团队精心设计了特殊的防水电缆接头，并对整个测量链安排了超过168个小时的2bar水下验证。在此基础上，根据天科院的工况要求，CPL还对出厂前的力台进行了六分力的标定，从而最大程度地保障测力的准确度。最终，这款历时6个月定制生产的测力台产品如约出现在了天科院的试验水槽现场，获得了客户的赞美。

陈博提到：“奇石乐传感器最大的优势就是它能够长期稳定在水下进行高精度采集，为我们实验的数据提供了很好的支撑。”从2023年第三季度的多个水槽实验室项目开始，奇石乐水下六分力测力台正式参与到了实际的现场测量任务中去。得益于中西两地专家团队通力合作完成的整个测量链呈现的“奇石乐”水准，实验团队在项目设计，施工和安装等多个工序上成功地节约了大量时间。此外，实验后台终于可以更加直观且方便地拿到有效的原始数据，无需额外的复杂处理。