极地气候环境实验室设计

极地区域的环境相较于其他海洋区域存在较大差异,其中包括极寒(低温)、结冰、降雪、极昼和极夜等特点。建立极地气候环境实验室的目的是在室内创建1个模拟极地环境的工况,用于优化设计和测试极地设备的性能,保证船舶与海工装备在各种极地环境下的可靠运行。目前全球一些国家的军用和民用机构均建立了适用于极地装备与技术模拟操作、试验验证等在内的气候环境实验室。该文结合目前超低温集装箱实验室和极地环境实验室的设计案例,对极地气候环境实验室系统设计中的负荷计算、气流组织设计、隔热保温系统及制冷设备配置中的关键技术进行总结和探讨。

适用于极区环境的直升机研制关键技术与未来发展

极区具有重大的经济和科技价值,直升机在我国历次南北极科考活动中发挥了重要作用。为牵引适用于极区环境的直升机技术发展,该文通过分析极区地理气象环境、我国直升机在极区的任务剖面,构设了直升机使用场景和关键技术需求,并研究分析了各项关键技术的技术内涵和未来发展方向。通过重点发展冰雪地起降、复杂环境飞行、防冰防雨、低温使用、舱内加温保温等关键技术,使直升机能适应极区复杂地理气象环境、极端低温环境,并能在极地无人区进行自主保障,是未来发展的方向。

南极中山站极区空间环境观测系统

中国南极中山站位于极隙区纬度,可以观测到丰富的日地能量传输过程的电离层征兆和极光现象,非常适合开展极区空间环境观测研究。自1989年开始建设以来,中山站极区空间环境观测系统经历了观测设备的不断完善和发展,现已建立了涵盖地面极光、电离层和地磁观测多要素、多手段的自主观测体系,实现了极区空间环境的连续监测并建立了数据库。所有观测设备的运行状态可实时监控,地磁、宇宙噪声吸收等数据实现了准实时远程传输。最后展望中国极区空间环境观测研究的发展前景。

海洋立体观测网建设与发展综述

高精度全球海洋立体观测网是空天地海一体化观测网的重要组成部分,是陆基观测网和空基观测网向海洋的重要延伸。本文系统介绍了海洋立体观测网的组成,即海洋时空基准网和海洋环境监测与感知网;详细梳理了核心装备,包括水下导航与定位装备、海洋地球物理环境探测装备、极区导航定位装备与大数据中心。面向我国经略海洋和海洋强国战略,应紧跟海底立体观测网的发展趋势,并加快其建设。

捷联惯导系统极区水下动基座对准

惯性导航系统正常工作前需进行初始对准,极区和水下环境中的动态对准是惯导系统初始对准的难点。通过惯性坐标系下的惯导系统误差模型进行卡尔曼滤波初始对准,避免了对准误差随纬度升高而发散的问题。在水下利用载体坐标系测速设备提供速度参考,为卡尔曼滤波器提供速度误差观测量。在对准过程中,利用航位推算方法对载体位置进行实时更新,进一步提高了对准精度。通过跑车数据及仿真试验对算法进行验证,结果表明,所提算法可以有效实现惯导系统在极区水下环境中的动态初始对准。

极地冰钻关键技术研究进展

极地冰钻技术是获取冰芯,研究冰盖-冰架-海洋相互作用,以及获取极地冰下基岩与冰下水环境样品,开展冰下环境探测的重要手段。目前极地冰钻技术的难点与前沿主要包括深冰芯钻探、冰架热水钻、冰下基岩钻和冰下水环境采样与观测技术。本文针对以上4个极地冰钻关键技术,对国内外相关技术的研究进展与项目开展情况进行了总结与梳理。综合来看,虽然我国开展极地钻探技术研究起步较晚,但随着我国极地战略不断推进,我国的极地冰钻关键技术与装备的研究正持续向着赶超极地钻探强国方向迈进,这必将为我国的极地科学研究提供强有力的技术支撑。

极地微藻对极端环境的适应机制研究进展

极地环境是一个潜在的、重要的微生物资源库,极地环境生物资源的开发与利用已成为全世界高度关注的热点。微藻作为极地环境中最主要的初级生物量生产者,其种质资源的选育、培养及抗逆性研究倍受关注。低温、季节性光照与温度波动、强紫外(UV)辐射等是极区生境重要的环境特征。极地微藻经过长期的适应与进化对该生境形成了独特的适应机制:其细胞内合成积累多种具有特殊生理、药理活性的生物活性物质,以及蕴含与之相对应的新基因。本文综述了南、北极地区的微藻抗逆机制的最新研究进展,包括对温度、光照和UV辐射胁迫的生理和分子抗逆机制,以及组学技术在微藻逆境生物学上的应用,有助于人们了解极地微藻适应极端逆境的机制及其在极地生境中独特的系统进化地位。

极地环境船舶舱室保温设计探讨

本文主要阐述了船舶在极地等低气温环境航行舱室保温方面的设计。论述了船舶舱室保温及隔热设计的基本原理、采用的方法、常用保温隔热材料的主要特性,船上典型的保温隔热结构计算以及保温或隔热绝缘在船上的实际应用。

极地运营船舶风险评估及设计研究

随着全球气候变暖步伐的加快,北极冰层逐渐减少,北极通航成为国际海事界关注的热点之一。与传统航线相比,北极航线将大大缩减航程,降低航运成本。由于极地海域的环境温度可达-30℃以下,常年冰雪覆盖、气候环境特殊,使船舶在极地海域航行时会因冰、寒冷气候及其他不可预计的因素而存在附加风险。根据极地规则Part1-A,极地运营船舶需要提供极地运营操作的风险评估。本文以公司建造的某型极地运营集装箱船为例,介绍极地运营船舶的风险评估及设计应对措施。

低合金高强钢极地环境加速腐蚀试验谱编制与研究

针对低合金高强钢在极地低温环境下的腐蚀演化行为与寿命预测需求,开展极地环境加速试验环境谱及加速腐蚀试验方法研究,为探究低合金钢在低温、冻-融循环服役环境下的耐蚀性及腐蚀机理提供技术手段。根据中山站大气环境数据建立极地自然环境谱,将南极环境分为潮湿空气、冻融循环、低温冰冻3个阶段。利用大气腐蚀传感器,采用电化学工作站监测电偶电流变化,计算当量折算系数。通过盐雾-冻融-冰冻耦合加速腐蚀试验完成对南极腐蚀环境的仿真过程,为低温环境谱的编制提供方法及依据,编制的极地环境加速腐蚀试验环境谱与室外环境腐蚀具有较好的相关性。

对极地地缘政治走势的新探析

在当今世界变局中,极地地缘政治博弈出现了新的走势。其表现是:由自然环境所致,南极呈现的是生存安全防护型地缘政治竞合走势;北极呈现的是开发进取型地缘政治竞合走势。由人文处境所致,南极各国地缘政策差异明显,主权与开发、国家与国际之间地缘政治博弈走势复杂多变;北极主权划分争议持续、域内域外互动频繁,竞合与零和博弈走势随利而动。由地理枢纽位置所致,在南极区域阿根廷和智利是地缘政治博弈的风浪口;在北极区域白令海峡、格陵兰岛和北极点等将是地缘政治点线面互动关系中的枢纽点。由资源开发所致,南极和北极地缘政治走势共同表现出道义与舆论融合化、人工智能与动物智能缀合化、法律与外交综合化、科技与军事耦合化的特点。