【“问天”发射！510所再现磅礴力量】
7 月 24 日，空间站问天实验舱在中国文昌航天发射场发射升空，这是我国空间站建造阶段三个舱段中的第二个舱段，也是中国空间站的首个实验舱。中国空间站"问天实验舱"是当今世界现役最大单体载人航天舱段，其发射质量 23 吨，轴向总长 17.9 米，舱体最大直径 4.2 米，较之"天和"重量和长度都创造了单体载人航天器的"历史记录"。问天舱分为工作舱、气闸舱、资源舱三部分，不仅配置了与"天和"一样的航天员在轨生活的居住区和生活区，充分满足航天员的"吃穿住行"，作为空间站内的实验舱，它的主要作用还是作为"太空实验室"，工作舱中配置了大量的科学研究机柜，可以实现单学科或多学科交叉的空间科学实验，整体达到国际先进水平。而一直备受大家期待的"太空授课"也将以全新的面貌在"问天实验舱"开展。
此次"问天"任务，510 所再次聚力出发，研制的载荷适配器、舱外投光照明子系统、音频单元、照明设备等一系列火爆"单品"，将乘坐"问天"到达宇宙深处，发挥探索浩瀚星空的重要作用，进一步彰显 510 所齐心协力、拼搏创新的科研力量。
◆太空实验室的舱外"多孔端口"——载荷适配器
"问天实验舱"作为现在我国最先进的太空实验舱，除了可以进行空间生命科学的研究外，同时还具备材料舱外暴露装置，为未来部分科学实验提供零压力和真空环境。我国空间站建成后将开展大量舱外暴露科学试验，是我国空间站达到国际先进水平的重要标志。而"载荷适配器"作为空间站中小型舱外载荷的通用接口设备，为中小型标准舱外载荷提供通用化的"多孔端口"，包括机械、供电、信息和热接口等，是"太空实验室"运营后舱外暴露科学实验的基础，其舱外实验载荷的在轨无人安装、长期在轨支持、多轮次更换，都离不开 510 所研制的"载荷适配器"的帮助。
"载荷适配器"的本质是一种轻小型对接机构，由主动端和被动端组成，安装在空间站实验舱 I 外暴露平台的 22 台阵列化布置的"端口插座"由载荷适配器的被动端实现，后续随"天舟"货船分批次多轮上行的各式标准舱外载荷携带"端口插头"由载荷适配器的主动端担当，并利用机械臂操作实现安装和更替。另外根据是否具备为舱外载荷提供导热通道，载荷适配器又分为 I 型 ( 无导热能力 ) 和 II 型 ( 有导热能力 ) 两种，II 型在具备 I 型轻小型对接机构功能的基础上还配置了控温液路及冷板，实现对载荷的主动热控。
此次"问天"实验舱相较于"天和"配备了一个精巧的小型机械臂，可以单独发挥作用，也可与"天和"的大型机械臂配合完成航天员的出舱、舱外设施照料、巡检等任务。针对支持机械臂在轨操作的需求，510 所通过技术创新设计的载荷适配器被动端"分步被动引导组件"可实现对主动端的引导，实现校正机械臂操作偏差的功能，引导过程也可通过主动端同步捕获、主动校正、自润滑楔紧锁和浮动连接器来实现锁紧和资源连通被动端的功能，从而实现载荷适配器的"轻小型对接机构"功能。510 所"载荷适配器"的研制过程共攻克同步捕获、主动位姿校正、刚性锁紧等 14 项关键技术，在四次大系统机械臂载荷操作试验中接口匹配良好：控制模式适用、容差配合合理、信息交互、操作力适配等方面都有优异表现，能够可靠校正机械臂位姿偏差，锁紧连通后的供电、通讯、传热性能优良，整体性能已经达到了国际先进水平，是"太空实验室"里不可或缺的重要部分。
◆太空实验室的舱外"照明灯"——舱外投光照明子系统
当前，神舟十四号乘组的3名航天员正在中国空间站执行任务，"问天"的到来也意味着中国空间站首次在有航天员的状态下迎接航天器的来访，这又将是一个"见证历史"的重要时刻。
后续航天员还将首次从问天实验舱气闸舱出舱，舱外活动的开展离不开"照明灯"，而 510 所研制的舱外投光照明子系统将会发挥重要作用。舱外投光照明子系统属于复杂的舱外机、电、光一体化设备，由投光灯单元、云台机构、无源展开机构及控制器组成，依靠多自由度云台的方位角度、俯仰角度动态特性提供空间站舱外的动态照明、伴随照明，用于支持航天员出舱活动和监视摄像。该设备在"问天"发射时为机构折叠压紧状态 , 在轨之后将转换为机构展开到位并锁定状态。该设备云台的转动范围大，能实现"太空实验室"舱外不同照度需求下的亮度调整，并具备在轨维修功能。
为适应舱外环境，如紫外辐照、总剂量辐照、原子氧辐照等，510 所"舱外投光照明子系统"的研制团队分别从材料、工艺、结构设计等几个方面开展攻关，在经历了一次次的失败，一次次的重来之后，成功攻克了四大关键技术，设计出了能够抵御空间辐照的灯体结构以及光学照明系统，顺利通过了特殊空间环境地面试验，保证了在轨长时间高效率工作。其可在轨维修更换功能也是经历了多轮迭代优化设计，才得以实现的。510 所的"舱外投光照明子系统"在"太空实验室"建成后将不仅为航天员长期在轨驻留及开展舱外维修、科研活动提供良好的照明，也为出舱活动任务提供了美轮美奂的光影效果，我们看到的每一张"太空大片"都是通过它的默默打光得以呈现的。
◆航天员的舱内"太空家居"语音设备——音频单元
中国空间站既是我们国家的"太空实验室"也是航天员在浩瀚宇宙中温暖的"家"。因此"问天"配置了一系列的"太空家居"设备，为航天员的工作和生活提供智能、便捷的服务。音频单元作为终端音频仪表设备，是 510 所为空间站新研的音频设备。音频单元可以支持多类型、多通道音频终端的输入输出，可以接收整个空间站的报警信息实现对航天员的语音报警提示，还能实现航天员与地面的天地电话，实现多舱状态下各舱段航天员之间及地面测控中心的会议通话功能，为航天员在轨通话提供了多种模式。
音频单元作为空间站中唯一的外放式音频设备，在研制过程中面临着较多的声学设计难题。为适应空间站任务的变化，空间站音频单元软件还可以进行在轨升级。510 所"音频单元"软件研制团队在充分调研的基础上，提出了软件三级加载方案，该方案可以应对复杂的空间硬件环境和通讯环境，确保在最恶劣的情况下，软件不会"死机"。在空间站天地通讯网数据注入实验过程中，研制团队经过 48 小时不间断测试，掌握了复杂天地数据传输过程中，数据上传带宽和时延容限等技术细节，制定了窄带宽、长时延、高误码率情况下的软件在轨注入策略。空间站音频单元还具有免提通话功能，为了保证语音播报质量及通话效果，研制组自主开发了回声抑制算法、自激抑制功能，并优化了声腔结构，克服了设备空间有限、扬声器与麦克风物理距离过近、可选材质限制等难题，解决了声学设备容易出现的回声抑制、自激啸叫等问题。在语音可懂度实验过程中，通过对整舱噪声环境分析，增加麦克风的信噪比，从而提高语音的可懂度。之后航天员在"问天"这个新教室中开展"天地通话"和全新"太空授课"，音频单元也会给航天员带去全新的授课"音频"体验。
◆航天员的舱内"太空家居"照明体验——照明设备
空间站是长期在轨驻留的载人飞行器，航天员在舱内工作、生活及出舱活动都离不开照明设备。510 所承担了"问天实验舱"大部分照明产品研制工作，配套照明类产品共计 7 种，36 余台 / 套。其中全新设计的照明产品主要包括情景照明产品、便携照明产品和舱外泛光照明产品。
问天舱照明设备
舱内情景照明产品包括通道照明、生活照明、阅读照明、维修用头灯、照明控制器等 5 类 20 余台产品。这是我国首次在空间飞行器上应用情景模式可调照明技术，也是全球首次在大型载人航天器内部全范围应用情景照明技术。由于航天员长期在轨生活，以前载人飞船单一的照明模式会造成航天员工作效率降低，生物钟紊乱以及睡眠障碍等问题，情景照明产品通过对色温、亮度、照明区域的可控调节，可解决上述问题。照明模式可精确到工作模式、就餐模式、娱乐模式、睡眠模式等；照明区域也可细分为工作区、生活区、阅读区、维修区等；操作方式包括手持移动设备 WiFi 无线控制、照明开关板有线控制等，这些设计都极大的提升了航天员在轨工作、生活的便利性和舒适性。
空间站便携照明设备主要用于舱外精准维修照明和舱内母线掉电时航天员转舱或逃逸的应急照明，目前在国外空间领域并无同类产品。便携照明设备满足了在舱内、舱外工作情况下连续工作 6 小时的苛刻需求，也是国内首次将锂电池应用于舱外便携式产品设计中。针对锂电池短路可能导致的起火、爆炸问题，510 所研制的"便携照明设备"采取了多项技术，确保了锂电池空间应用的可靠性。
舱外泛光照明提供航天员出舱时行走路径上的辅助泛光照明以及舱外摄像照明。是我国首次在轨应用的舱外空间环境长寿命照明产品。它的研制攻克解决了空间电离总剂量辐照环境、紫外辐照环境、原子氧腐蚀环境长时间耐受的技术难题，让航天员在地球的阴影区也能正常进行舱外活动。除此之外，问天舱照明产品还有报警灯、专用照明灯、专用照明控制板等特殊场景灯具，它们共同构建了一个明亮、舒适的中国空间站光环境。
在空间站"问天"发射任务中，510 所继续发挥自身技术优势，集全所科研力量再次出击，用科技创新精神引领科研工作，以脚踏实地团结协作的品格，为我国航天事业的空间站建设贡献了属于 510 所的磅礴力量。
7 月 24 日，空间站问天实验舱在中国文昌航天发射场发射升空，这是我国空间站建造阶段三个舱段中的第二个舱段，也是中国空间站的首个实验舱。中国空间站"问天实验舱"是当今世界现役最大单体载人航天舱段，其发射质量 23 吨，轴向总长 17.9 米，舱体最大直径 4.2 米，较之"天和"重量和长度都创造了单体载人航天器的"历史记录"。问天舱分为工作舱、气闸舱、资源舱三部分，不仅配置了与"天和"一样的航天员在轨生活的居住区和生活区，充分满足航天员的"吃穿住行"，作为空间站内的实验舱，它的主要作用还是作为"太空实验室"，工作舱中配置了大量的科学研究机柜，可以实现单学科或多学科交叉的空间科学实验，整体达到国际先进水平。而一直备受大家期待的"太空授课"也将以全新的面貌在"问天实验舱"开展。
此次"问天"任务，510 所再次聚力出发，研制的载荷适配器、舱外投光照明子系统、音频单元、照明设备等一系列火爆"单品"，将乘坐"问天"到达宇宙深处，发挥探索浩瀚星空的重要作用，进一步彰显 510 所齐心协力、拼搏创新的科研力量。
◆太空实验室的舱外"多孔端口"——载荷适配器
"问天实验舱"作为现在我国最先进的太空实验舱，除了可以进行空间生命科学的研究外，同时还具备材料舱外暴露装置，为未来部分科学实验提供零压力和真空环境。我国空间站建成后将开展大量舱外暴露科学试验，是我国空间站达到国际先进水平的重要标志。而"载荷适配器"作为空间站中小型舱外载荷的通用接口设备，为中小型标准舱外载荷提供通用化的"多孔端口"，包括机械、供电、信息和热接口等，是"太空实验室"运营后舱外暴露科学实验的基础，其舱外实验载荷的在轨无人安装、长期在轨支持、多轮次更换，都离不开 510 所研制的"载荷适配器"的帮助。
"载荷适配器"的本质是一种轻小型对接机构，由主动端和被动端组成，安装在空间站实验舱 I 外暴露平台的 22 台阵列化布置的"端口插座"由载荷适配器的被动端实现，后续随"天舟"货船分批次多轮上行的各式标准舱外载荷携带"端口插头"由载荷适配器的主动端担当，并利用机械臂操作实现安装和更替。另外根据是否具备为舱外载荷提供导热通道，载荷适配器又分为 I 型 ( 无导热能力 ) 和 II 型 ( 有导热能力 ) 两种，II 型在具备 I 型轻小型对接机构功能的基础上还配置了控温液路及冷板，实现对载荷的主动热控。
此次"问天"实验舱相较于"天和"配备了一个精巧的小型机械臂，可以单独发挥作用，也可与"天和"的大型机械臂配合完成航天员的出舱、舱外设施照料、巡检等任务。针对支持机械臂在轨操作的需求，510 所通过技术创新设计的载荷适配器被动端"分步被动引导组件"可实现对主动端的引导，实现校正机械臂操作偏差的功能，引导过程也可通过主动端同步捕获、主动校正、自润滑楔紧锁和浮动连接器来实现锁紧和资源连通被动端的功能，从而实现载荷适配器的"轻小型对接机构"功能。510 所"载荷适配器"的研制过程共攻克同步捕获、主动位姿校正、刚性锁紧等 14 项关键技术，在四次大系统机械臂载荷操作试验中接口匹配良好：控制模式适用、容差配合合理、信息交互、操作力适配等方面都有优异表现，能够可靠校正机械臂位姿偏差，锁紧连通后的供电、通讯、传热性能优良，整体性能已经达到了国际先进水平，是"太空实验室"里不可或缺的重要部分。
◆太空实验室的舱外"照明灯"——舱外投光照明子系统
当前，神舟十四号乘组的3名航天员正在中国空间站执行任务，"问天"的到来也意味着中国空间站首次在有航天员的状态下迎接航天器的来访，这又将是一个"见证历史"的重要时刻。
后续航天员还将首次从问天实验舱气闸舱出舱，舱外活动的开展离不开"照明灯"，而 510 所研制的舱外投光照明子系统将会发挥重要作用。舱外投光照明子系统属于复杂的舱外机、电、光一体化设备，由投光灯单元、云台机构、无源展开机构及控制器组成，依靠多自由度云台的方位角度、俯仰角度动态特性提供空间站舱外的动态照明、伴随照明，用于支持航天员出舱活动和监视摄像。该设备在"问天"发射时为机构折叠压紧状态 , 在轨之后将转换为机构展开到位并锁定状态。该设备云台的转动范围大，能实现"太空实验室"舱外不同照度需求下的亮度调整，并具备在轨维修功能。
为适应舱外环境，如紫外辐照、总剂量辐照、原子氧辐照等，510 所"舱外投光照明子系统"的研制团队分别从材料、工艺、结构设计等几个方面开展攻关，在经历了一次次的失败，一次次的重来之后，成功攻克了四大关键技术，设计出了能够抵御空间辐照的灯体结构以及光学照明系统，顺利通过了特殊空间环境地面试验，保证了在轨长时间高效率工作。其可在轨维修更换功能也是经历了多轮迭代优化设计，才得以实现的。510 所的"舱外投光照明子系统"在"太空实验室"建成后将不仅为航天员长期在轨驻留及开展舱外维修、科研活动提供良好的照明，也为出舱活动任务提供了美轮美奂的光影效果，我们看到的每一张"太空大片"都是通过它的默默打光得以呈现的。
◆航天员的舱内"太空家居"语音设备——音频单元
中国空间站既是我们国家的"太空实验室"也是航天员在浩瀚宇宙中温暖的"家"。因此"问天"配置了一系列的"太空家居"设备，为航天员的工作和生活提供智能、便捷的服务。音频单元作为终端音频仪表设备，是 510 所为空间站新研的音频设备。音频单元可以支持多类型、多通道音频终端的输入输出，可以接收整个空间站的报警信息实现对航天员的语音报警提示，还能实现航天员与地面的天地电话，实现多舱状态下各舱段航天员之间及地面测控中心的会议通话功能，为航天员在轨通话提供了多种模式。
音频单元作为空间站中唯一的外放式音频设备，在研制过程中面临着较多的声学设计难题。为适应空间站任务的变化，空间站音频单元软件还可以进行在轨升级。510 所"音频单元"软件研制团队在充分调研的基础上，提出了软件三级加载方案，该方案可以应对复杂的空间硬件环境和通讯环境，确保在最恶劣的情况下，软件不会"死机"。在空间站天地通讯网数据注入实验过程中，研制团队经过 48 小时不间断测试，掌握了复杂天地数据传输过程中，数据上传带宽和时延容限等技术细节，制定了窄带宽、长时延、高误码率情况下的软件在轨注入策略。空间站音频单元还具有免提通话功能，为了保证语音播报质量及通话效果，研制组自主开发了回声抑制算法、自激抑制功能，并优化了声腔结构，克服了设备空间有限、扬声器与麦克风物理距离过近、可选材质限制等难题，解决了声学设备容易出现的回声抑制、自激啸叫等问题。在语音可懂度实验过程中，通过对整舱噪声环境分析，增加麦克风的信噪比，从而提高语音的可懂度。之后航天员在"问天"这个新教室中开展"天地通话"和全新"太空授课"，音频单元也会给航天员带去全新的授课"音频"体验。
◆航天员的舱内"太空家居"照明体验——照明设备
空间站是长期在轨驻留的载人飞行器，航天员在舱内工作、生活及出舱活动都离不开照明设备。510 所承担了"问天实验舱"大部分照明产品研制工作，配套照明类产品共计 7 种，36 余台 / 套。其中全新设计的照明产品主要包括情景照明产品、便携照明产品和舱外泛光照明产品。
问天舱照明设备
舱内情景照明产品包括通道照明、生活照明、阅读照明、维修用头灯、照明控制器等 5 类 20 余台产品。这是我国首次在空间飞行器上应用情景模式可调照明技术，也是全球首次在大型载人航天器内部全范围应用情景照明技术。由于航天员长期在轨生活，以前载人飞船单一的照明模式会造成航天员工作效率降低，生物钟紊乱以及睡眠障碍等问题，情景照明产品通过对色温、亮度、照明区域的可控调节，可解决上述问题。照明模式可精确到工作模式、就餐模式、娱乐模式、睡眠模式等；照明区域也可细分为工作区、生活区、阅读区、维修区等；操作方式包括手持移动设备 WiFi 无线控制、照明开关板有线控制等，这些设计都极大的提升了航天员在轨工作、生活的便利性和舒适性。
空间站便携照明设备主要用于舱外精准维修照明和舱内母线掉电时航天员转舱或逃逸的应急照明，目前在国外空间领域并无同类产品。便携照明设备满足了在舱内、舱外工作情况下连续工作 6 小时的苛刻需求，也是国内首次将锂电池应用于舱外便携式产品设计中。针对锂电池短路可能导致的起火、爆炸问题，510 所研制的"便携照明设备"采取了多项技术，确保了锂电池空间应用的可靠性。
舱外泛光照明提供航天员出舱时行走路径上的辅助泛光照明以及舱外摄像照明。是我国首次在轨应用的舱外空间环境长寿命照明产品。它的研制攻克解决了空间电离总剂量辐照环境、紫外辐照环境、原子氧腐蚀环境长时间耐受的技术难题，让航天员在地球的阴影区也能正常进行舱外活动。除此之外，问天舱照明产品还有报警灯、专用照明灯、专用照明控制板等特殊场景灯具，它们共同构建了一个明亮、舒适的中国空间站光环境。
在空间站"问天"发射任务中，510 所继续发挥自身技术优势，集全所科研力量再次出击，用科技创新精神引领科研工作，以脚踏实地团结协作的品格，为我国航天事业的空间站建设贡献了属于 510 所的磅礴力量。
#临沂广播电视台被闪电击中# 临沂广播电视塔被闪电击中？官方回应：电视塔安然无恙 一切运转正常。
7月22日晚，临沂迎来新一轮强降雨，有市民拍到临沂广播电视塔被闪电“击中”的视频，并在朋友圈热传。
7月23日，临沂广播电视塔相关负责同志表示，发射塔高326米，建在开阔地面处，属于钢结构，每年在雷雨季节都会有直击雷打到塔上。发射塔在建设时，设计安装了非常完备的防雷系统、接地系统和浪涌保护系统，每年都会由具备防雷检测资质的机构对发射塔的防雷进行系统检测，并出具检测报告。22日晚，临沂广播电视塔虽被雷击中天线，但是塔内设施设备未受任何损坏和影响，电视塔安然无恙，一切运转正常。 https://t.cn/R2WxT6z
7月22日晚，临沂迎来新一轮强降雨，有市民拍到临沂广播电视塔被闪电“击中”的视频，并在朋友圈热传。
7月23日，临沂广播电视塔相关负责同志表示，发射塔高326米，建在开阔地面处，属于钢结构，每年在雷雨季节都会有直击雷打到塔上。发射塔在建设时，设计安装了非常完备的防雷系统、接地系统和浪涌保护系统，每年都会由具备防雷检测资质的机构对发射塔的防雷进行系统检测，并出具检测报告。22日晚，临沂广播电视塔虽被雷击中天线，但是塔内设施设备未受任何损坏和影响，电视塔安然无恙，一切运转正常。 https://t.cn/R2WxT6z
有了这种“大风车”，中国海上风电或将逆势崛起！
原创 樊天慧 华南理工大学船舶与海洋工程系副主任
《海上风电，大风刮来的清洁能源》
2016年，我博士毕业，当时我心中海上风电的种子已经开始开花结果。我下定决心，一定要投入到海上风电这个行业中来。
于是，我毅然决然南下，来到广州，来到华南理工大学，来到这个南海旁边的城市，把所有的科研精力、科研基础和科研方向全部都转移到海上漂浮式风电这个方向上来。
经过2016年、2017年的努力，在2018年，我们获批了一个非常重要的项目——海上浮式风电平台全耦合动态分析及其装置研发。这个项目的核心任务和目标就是要研发中国第一台漂浮式海上风力发电系统装备并进行应用示范。
任务和目标已经确定了，我们接下来要撸起袖子加油干。要做好漂浮式的开发，一定要明确固定式和漂浮式之间有什么本质的区别。
固定式就像一只两脚站立的土木建筑，它深深地扎入到海底，只受到风和波浪的作用。它更像我们常见的陆上建筑物，在抵抗风和波浪的过程中，依靠的是结构的变形。它相当于修炼了金钟罩、铁布衫的功夫：任尔东西南北风，我自岿然不动。
当然风和波浪也造成了很大的压力：就算你会金钟罩、铁布衫，拳头打在身上，它也疼啊。这也就是为什么随着水深的增加，固定式风电的成本会上升得这么快的原因。
而漂浮式是另外一种形式的结构：它由一个漂浮的浮体撑起了风车和浮体本身的重量，然后用锚泊系统，即图中的几条大绳子连接到海里。
漂浮式整体的系统都是非常柔韧的：波浪过来了，浮体就摇一摇；风吹过来的时候，在弹簧也就是在几条大绳子的牵引下动一动，这样以自身的运动来抵抗外部的风和波浪力的作用。就相当于修炼的是太极功夫，讲究的是卸力。
虽然风过来了，我被推走了、被打走了，但是身子就不疼，这也是为什么漂浮式这一形式随着水深的变化，成本增加并不明显的原因。
水中“不倒翁”的秘密 已完成：50%
知道了机理和要求，我们现在要开始进行一些设计工作。
首先我们要设计下边的大浮体。大家刚才也看到了，漂浮式海上风电就是典型的“头重脚轻”，看起来很容易倒。而且它本身一直是漂浮在水面上的，我们要确保它有足够的排水量，提供足够的浮力，这样才能把整体的风车和自身撑在水面上。
大的浮力才有调节的空间，才能让自身具备抗摇动能力。怎么设计它的抗摇动能力呢？我们要尽量地把重心放下，把浮心往上移，在水中打造一个“不倒翁”。水中“大柱子”的尺寸越大、淹没在水中的深度越深、它们之间的距离越长，它抗摇动的能力就越强。
那是不是抗摇动的能力越强，性能就越好？当然是否定的。如果它抗摇动的能力太强，就会和波浪力产生一个共振，这样会造成剧烈的运动，导致结构损坏。
因此，我们既要让它具备比较优秀的抗摇动能力，又不能强到与波浪力发生共振。经过团队的辛勤工作和奋斗，我们最终定格了漂浮式基础的形状，就和图中所示的一样。
设计好了浮体，下面我们要设计这几条大绳子，也就是锚泊系统。漂浮式风电到底需要什么样的大绳子？答案是“软硬适中”。
这条大绳子就像弹簧一样约束着我们的浮体运动，如果它太硬了，相当于没有弹簧卸力的作用，它还是容易受到破坏。
那把这条大绳子变得软一点，是不是就没有问题了？也不是，它的水平方向可能会和波浪力发生共振运动。
所以我们要把它变得更软一点。但是变得更软，也会产生一个问题：绳子越软，平台被吹出去漂移的距离就越远，这样电缆可能就会被破坏了。所以电缆也是控制绳子能有多软的关键因素。我们既要保证整体的绳子足够软，又不能让电缆被破坏，这就是设计大绳子的标准要求。
知道了标准要求后，我们要开始设计大绳子，首先要搞清楚它的机理。
虽然我们把它想象成一个弹簧，但它不是一个真正的弹簧，它是一个非常复杂的系统。绳子的长度、形状、布置方式，包括材质、重量、直径都对整体绳子的软硬有非常大的影响。
大家从右侧这幅图中可以看出，弹簧是线性的一条直线，然而大绳子是非常复杂的，是一直变化的一条曲线。那么这样复杂的系统，我们怎么样才能完成设计？实际上从全球范围来看，目前没有一个专业的商业软件能完成这项工作。
我们需要一位非常有经验的工程师，先选择一条大绳子，然后再不停地试错、改进，最后设计出来一个非常好的绳子。
而这些过程都是非常保密的，比如我们要向外国买一个大绳子的设计，他会给我们一个还不错的最后结果。中间是怎么调整的，为什么这么选，是没有人告诉我们的。
为了解决这个卡脖子的问题，我们专门研发了一个软件，它可以用计算机自动为我们寻找一个好的大绳子的设计方案。
这个软件可以直接输出绳子的长度、形状、布置方式；而且能确定绳子的材质、直径以及重量。这就完成了整个大绳子需要的一个设计。
“乘风破浪”的海上风电 已完成：70%
设计好了我们的大浮体和大绳子，下面要进行验证了。
为什么要进行验证？因为海上风电的建设成本非常高，风险也大。我们设计好之后，需要经过详细的验证，最终才能开工、施工和建造。
做实验的过程中，我们一定要严格考虑风和波浪的双重影响，为什么？
因为在波浪的作用下，平台就会开始摇晃，带动上面的风车也开始摇摆，这样风力就会产生一个比较复杂的变化。
风和波浪的联合耦合的影响，才能决定最终结构的安全，决定发电效率等一系列的问题。因此我们必须在模型试验的过程中，同时考虑风和波浪的双重影响。
模型试验是什么意思？就是把左图中那么大的大家伙，等比例缩小成实验室可以放下的这么小的小东西。当然缩尺的时候要参照一定的原则。
我们按照几何尺寸等比例缩小之后，会发现波浪力是准确地模拟了，但是风力由黏性力为主导，要遵循另一种等效的原则，否则风力就会产生一个变化。
如果我们直接按照几何尺寸等比例缩小，就会形成图中红色的曲线。但实际上我们最终要求的是上边黑色的实线，它们差距还是很大的。
因此，我们提出了一种新的实验室尺度的风机叶片的模型设计方法。通过这套方法，我们可以确保叶片的推力在全风速中，或者说在每一个风速的阶段都能够符合目标值，做到风的推力相似。可以说，这项技术在目前的世界范围内都是比较先进的。
设计好了，我们要开始实验了。上图展示的是我们做模型缩尺实验的一个日常发电的实验。
大家可以看到，风车这个时候是在不停旋转的，而整体平台的运动状态非常稳定。这就是真实的海域中，我们的风机平台在正常发电时的运动状态。
这个实验是我们模拟台风来袭时整体平台运动的状态，大家可以看到，这个时候风车已经停止了转动。
为什么会这样呢？因为如果在台风高强风速的情况下，风车还在旋转，就会有一个巨大的风推力，对发电机、整体结构和大绳子都会产生巨大的冲击，带来结构的安全问题。
因此在台风工况下，我们会停止旋转，把风车锁定。大家可以看到，这时大绳子和整个浮体的运动会变得更加剧烈。
经过模型试验，我们验证了之前设计的浮体、大绳子、整套系统都是没有问题的。那么接下来，我们就要进入施工建设的环节中，一起来看一下施工中的视频片段。
首先，我们把浮体的各个分段进行吊装和搭载，组成一个完整的浮体。组装完成之后，就要进行拖航，我们要把组装好的浮体滚装拖到半潜船上。接着，船驶入较深的水域，半潜船下沉，让浮体浮在水面上。然后利用拖船把浮体拖到和风车连接的码头。
浮体到达吊装的码头后，便要组装大风车。紧接着就要吊装塔筒，塔筒吊装完毕，我们要把风车连接到塔筒之上。浮体、塔筒和风车连接到一体之后，再把它们一体化拖航到我们海上风电厂的就位位置。
到达就位位置之后，要做的是把我们原来设计好的、已经加工好的、在位的大绳子连接到浮体之上。就位安装就是把大绳子连接到浮体的过程。
最终，2021年12月，全球首台抗台风型海上风力发电系统装备“三峡引领”号成功地并网发电了，单台机组每小时满发电量可以达到5500度，每年可为3万户家庭提供绿色的清洁能源。
未来单个海上漂浮式风电场的规模可能到300-500兆瓦，每小时满发电量可以达到30-50万度，每年可为150-300万户家庭提供绿色的清洁能源。
广东是用电大省，它的电能很多来自于西电东送。如果未来可以大规模地建设海上漂浮式风电场，我想这可能在很大程度上解决广东用电依赖的难题和窘境，同时也为祖国的碳中和、实现双碳目标提供一些助力和支持。
回首这几年的工作，在整个项目团队的精诚合作和团结努力下，我们完成了中国首台漂浮式风力发电系统装备的研制和应用示范，同时这也是全球首台抗台风型机组，我们把不可能变成了可能。
希望大家都积极投身海上风电事业，都有把不可能变成可能的勇气。
原创 樊天慧 华南理工大学船舶与海洋工程系副主任
《海上风电，大风刮来的清洁能源》
2016年，我博士毕业，当时我心中海上风电的种子已经开始开花结果。我下定决心，一定要投入到海上风电这个行业中来。
于是，我毅然决然南下，来到广州，来到华南理工大学，来到这个南海旁边的城市，把所有的科研精力、科研基础和科研方向全部都转移到海上漂浮式风电这个方向上来。
经过2016年、2017年的努力，在2018年，我们获批了一个非常重要的项目——海上浮式风电平台全耦合动态分析及其装置研发。这个项目的核心任务和目标就是要研发中国第一台漂浮式海上风力发电系统装备并进行应用示范。
任务和目标已经确定了，我们接下来要撸起袖子加油干。要做好漂浮式的开发，一定要明确固定式和漂浮式之间有什么本质的区别。
固定式就像一只两脚站立的土木建筑，它深深地扎入到海底，只受到风和波浪的作用。它更像我们常见的陆上建筑物，在抵抗风和波浪的过程中，依靠的是结构的变形。它相当于修炼了金钟罩、铁布衫的功夫：任尔东西南北风，我自岿然不动。
当然风和波浪也造成了很大的压力：就算你会金钟罩、铁布衫，拳头打在身上，它也疼啊。这也就是为什么随着水深的增加，固定式风电的成本会上升得这么快的原因。
而漂浮式是另外一种形式的结构：它由一个漂浮的浮体撑起了风车和浮体本身的重量，然后用锚泊系统，即图中的几条大绳子连接到海里。
漂浮式整体的系统都是非常柔韧的：波浪过来了，浮体就摇一摇；风吹过来的时候，在弹簧也就是在几条大绳子的牵引下动一动，这样以自身的运动来抵抗外部的风和波浪力的作用。就相当于修炼的是太极功夫，讲究的是卸力。
虽然风过来了，我被推走了、被打走了，但是身子就不疼，这也是为什么漂浮式这一形式随着水深的变化，成本增加并不明显的原因。
水中“不倒翁”的秘密 已完成：50%
知道了机理和要求，我们现在要开始进行一些设计工作。
首先我们要设计下边的大浮体。大家刚才也看到了，漂浮式海上风电就是典型的“头重脚轻”，看起来很容易倒。而且它本身一直是漂浮在水面上的，我们要确保它有足够的排水量，提供足够的浮力，这样才能把整体的风车和自身撑在水面上。
大的浮力才有调节的空间，才能让自身具备抗摇动能力。怎么设计它的抗摇动能力呢？我们要尽量地把重心放下，把浮心往上移，在水中打造一个“不倒翁”。水中“大柱子”的尺寸越大、淹没在水中的深度越深、它们之间的距离越长，它抗摇动的能力就越强。
那是不是抗摇动的能力越强，性能就越好？当然是否定的。如果它抗摇动的能力太强，就会和波浪力产生一个共振，这样会造成剧烈的运动，导致结构损坏。
因此，我们既要让它具备比较优秀的抗摇动能力，又不能强到与波浪力发生共振。经过团队的辛勤工作和奋斗，我们最终定格了漂浮式基础的形状，就和图中所示的一样。
设计好了浮体，下面我们要设计这几条大绳子，也就是锚泊系统。漂浮式风电到底需要什么样的大绳子？答案是“软硬适中”。
这条大绳子就像弹簧一样约束着我们的浮体运动，如果它太硬了，相当于没有弹簧卸力的作用，它还是容易受到破坏。
那把这条大绳子变得软一点，是不是就没有问题了？也不是，它的水平方向可能会和波浪力发生共振运动。
所以我们要把它变得更软一点。但是变得更软，也会产生一个问题：绳子越软，平台被吹出去漂移的距离就越远，这样电缆可能就会被破坏了。所以电缆也是控制绳子能有多软的关键因素。我们既要保证整体的绳子足够软，又不能让电缆被破坏，这就是设计大绳子的标准要求。
知道了标准要求后，我们要开始设计大绳子，首先要搞清楚它的机理。
虽然我们把它想象成一个弹簧，但它不是一个真正的弹簧，它是一个非常复杂的系统。绳子的长度、形状、布置方式，包括材质、重量、直径都对整体绳子的软硬有非常大的影响。
大家从右侧这幅图中可以看出，弹簧是线性的一条直线，然而大绳子是非常复杂的，是一直变化的一条曲线。那么这样复杂的系统，我们怎么样才能完成设计？实际上从全球范围来看，目前没有一个专业的商业软件能完成这项工作。
我们需要一位非常有经验的工程师，先选择一条大绳子，然后再不停地试错、改进，最后设计出来一个非常好的绳子。
而这些过程都是非常保密的，比如我们要向外国买一个大绳子的设计，他会给我们一个还不错的最后结果。中间是怎么调整的，为什么这么选，是没有人告诉我们的。
为了解决这个卡脖子的问题，我们专门研发了一个软件，它可以用计算机自动为我们寻找一个好的大绳子的设计方案。
这个软件可以直接输出绳子的长度、形状、布置方式；而且能确定绳子的材质、直径以及重量。这就完成了整个大绳子需要的一个设计。
“乘风破浪”的海上风电 已完成：70%
设计好了我们的大浮体和大绳子，下面要进行验证了。
为什么要进行验证？因为海上风电的建设成本非常高，风险也大。我们设计好之后，需要经过详细的验证，最终才能开工、施工和建造。
做实验的过程中，我们一定要严格考虑风和波浪的双重影响，为什么？
因为在波浪的作用下，平台就会开始摇晃，带动上面的风车也开始摇摆，这样风力就会产生一个比较复杂的变化。
风和波浪的联合耦合的影响，才能决定最终结构的安全，决定发电效率等一系列的问题。因此我们必须在模型试验的过程中，同时考虑风和波浪的双重影响。
模型试验是什么意思？就是把左图中那么大的大家伙，等比例缩小成实验室可以放下的这么小的小东西。当然缩尺的时候要参照一定的原则。
我们按照几何尺寸等比例缩小之后，会发现波浪力是准确地模拟了，但是风力由黏性力为主导，要遵循另一种等效的原则，否则风力就会产生一个变化。
如果我们直接按照几何尺寸等比例缩小，就会形成图中红色的曲线。但实际上我们最终要求的是上边黑色的实线，它们差距还是很大的。
因此，我们提出了一种新的实验室尺度的风机叶片的模型设计方法。通过这套方法，我们可以确保叶片的推力在全风速中，或者说在每一个风速的阶段都能够符合目标值，做到风的推力相似。可以说，这项技术在目前的世界范围内都是比较先进的。
设计好了，我们要开始实验了。上图展示的是我们做模型缩尺实验的一个日常发电的实验。
大家可以看到，风车这个时候是在不停旋转的，而整体平台的运动状态非常稳定。这就是真实的海域中，我们的风机平台在正常发电时的运动状态。
这个实验是我们模拟台风来袭时整体平台运动的状态，大家可以看到，这个时候风车已经停止了转动。
为什么会这样呢？因为如果在台风高强风速的情况下，风车还在旋转，就会有一个巨大的风推力，对发电机、整体结构和大绳子都会产生巨大的冲击，带来结构的安全问题。
因此在台风工况下，我们会停止旋转，把风车锁定。大家可以看到，这时大绳子和整个浮体的运动会变得更加剧烈。
经过模型试验，我们验证了之前设计的浮体、大绳子、整套系统都是没有问题的。那么接下来，我们就要进入施工建设的环节中，一起来看一下施工中的视频片段。
首先，我们把浮体的各个分段进行吊装和搭载，组成一个完整的浮体。组装完成之后，就要进行拖航，我们要把组装好的浮体滚装拖到半潜船上。接着，船驶入较深的水域，半潜船下沉，让浮体浮在水面上。然后利用拖船把浮体拖到和风车连接的码头。
浮体到达吊装的码头后，便要组装大风车。紧接着就要吊装塔筒，塔筒吊装完毕，我们要把风车连接到塔筒之上。浮体、塔筒和风车连接到一体之后，再把它们一体化拖航到我们海上风电厂的就位位置。
到达就位位置之后，要做的是把我们原来设计好的、已经加工好的、在位的大绳子连接到浮体之上。就位安装就是把大绳子连接到浮体的过程。
最终，2021年12月，全球首台抗台风型海上风力发电系统装备“三峡引领”号成功地并网发电了，单台机组每小时满发电量可以达到5500度，每年可为3万户家庭提供绿色的清洁能源。
未来单个海上漂浮式风电场的规模可能到300-500兆瓦，每小时满发电量可以达到30-50万度，每年可为150-300万户家庭提供绿色的清洁能源。
广东是用电大省，它的电能很多来自于西电东送。如果未来可以大规模地建设海上漂浮式风电场，我想这可能在很大程度上解决广东用电依赖的难题和窘境，同时也为祖国的碳中和、实现双碳目标提供一些助力和支持。
回首这几年的工作，在整个项目团队的精诚合作和团结努力下，我们完成了中国首台漂浮式风力发电系统装备的研制和应用示范，同时这也是全球首台抗台风型机组，我们把不可能变成了可能。
希望大家都积极投身海上风电事业，都有把不可能变成可能的勇气。
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