里约热内卢联邦大学(Universidade Federal do Rio de Janeiro, UFRJ）的海洋水池能够存储超过2000万升水且深度相当于一栋八层楼高，是一个强大的水箱，也是美洲最大的。该结构在第一眼就令人印象深刻。那是一片浩瀚的水域。在那里，波浪由75块1.8米高的板生成，水流可以在任何方向被控制，石油平台或船舶的模型如同在公海上一样接受测试。
它旨在模拟海洋的主要特征，可以执行在水层（水体表层，在此情况下指水池）超过两千米深度发生的现象。风力相当于400公里/小时，这在实际尺度下意味着风速达12米/秒，类似于在海上形成的飓风阵风，此外还有相当于50米的波浪和多方向可控的水流。
其于2003年启用，该水池属于海洋技术实验室(LabOceano)，该实验室是阿尔贝托·路易斯·科英布拉工程研究生院与研究学院(Coppe/UFRJ)海洋与海军工程项目的一部分。位于大学城的技术园区，该结构长40米，宽30米，深15米，带有一个深达25米的中央井，可容纳恰好2300万升水。
由于巴西90%的石油储量集中在海上，该水池旨在满足石油和天然气行业在深水和超深水领域日益增长的技术需求。LabOceano提供的支持为该领域的测试和新研究带来了战略性技术发展。“在这里我们几乎可以模拟任何海洋条件：波浪、水流、风。很多时候，我们使用坎波斯盆地或桑托斯盆地的特定数据，这些区域对巴西国家石油公司至关重要，”海洋工程硕士、LabOceano模拟部门经理Luiz Felipe Léo解释道。
学术界与工业界之间
拥有汇集尖端研究、最新技术和卓越学术环境于一体的氛围，LabOceano是面向石油和船舶行业研究的全球标杆。目前，全球仅有一处设施与Coppe研究人员设计的水池特征相似。中国模拟器Licomk++，或俗称“海洋显微镜”，是由中国科学院大气物理研究所的研究人员与计算机网络信息中心合作构思的。
“在这里我们能够以缩小的比例重现那些在海洋中直接测试不可能或风险过高的情况。”Luiz Felipe说。实验室进行的最引人注目的实验之一是鱼雷形锚固系统。其中，锚像鱼雷一样被发射到海中，凭借自身的重量和形状，它嵌入海底。这种模型对水流的垂直力——当水流或运动试图将锚向上拉起时——具有特别的抵抗力，使用更少的锚泊线，因此需要更少的缆绳来保持稳固。它设计用于承受平台上的风、水流和波浪对锚的拉力，仅依靠坠落冲击力就能固定并作为锚泊点。
拥有可变比例范围从1:1到1:100，该水池的基础设施令人惊叹。有六台各一千马力的液压泵——足以以每秒30厘米的高度移动20吨重物——它们驱动数百万升水，产生不同强度和深度的人工水流。“有六层楼高的水流在结构中循环。这使我们能够模拟不同深度的海底水流，”Luiz Felipe解释道。
实验室项目
实验室的测试范围从原型——如配备传感器、发动机和舵的船体——到专门用于研究流体动力学的模型。“大多数情况下，测试是针对船体的。模型内部是空的，我们通过压载物来补偿重量和重心，并观察其行为，”Luiz Felipe详细说明。
这种资源使得评估，例如，连接海底油井与平台的柔性和刚性管线的行为成为可能，从而防止破裂和泄漏。还允许模拟从平台安装设备直至海底的过程，并研究平台本身在精细操作中的稳定性，如在公海向船舶输送石油。
LabOceano也承载学术研究项目。最新的项目之一是开发一艘双人缩比船，它将既用于实操机动训练，也作为自主系统的测试平台。该提议旨在让Coppe UFRJ的硕士和博士生，他们开发智能海上车辆算法，能够在受控且逼真的环境中验证他们的系统。
实验室还配备了一个桥楼模拟器，该模拟器采用与巴西海军合作开发的数学模型构建，能够高精度复现船舶在巴西港口进行的复杂操作，如瓜纳巴拉湾内的港口。该设备用于船长和引航员的培训，提供接近真实操作的沉浸式体验。模拟器可以训练风险情况，如发动机故障或强海流的影响。所有这些都无需让船舶和船员暴露于压力之下。
推广
为了促进科学传播并激发公众在展览和活动中的兴趣，团队还开发了一款虚拟现实眼镜，可以远程控制一艘缩比船，模拟从浮标旁通过到算法远程导引的航行步骤。
建造该水池的投资来自石油特许权使用费，由巴西研究与项目资助机构(Financiadora de Estudos e Projetos, Finep)通过科技部的CT-Petro行业基金以及卡洛斯·沙加斯·菲略里约热内卢州研究资助基金会(Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro, Faperj)拨付。在欧洲水池进行测试每天可能花费1.5万至2万美元，外加团队差旅费用，这使得LabOceano成为巴西和南美公司的一个战略性和经济性替代选择。委托测试的公司也为实验室的财务可持续性做出了贡献，尽管重大投资仍依赖于公共招标。
通向世界的海洋之窗
从实验室最低层安装的窗户，可以近距离观察水池的宏伟景象：三块活动底板，根据测试需要，可从15米深处升至水面。这个地方让人联想到科学可以是神奇的。
不仅仅是一个水池，LabOceano是对海军工程未来的一次沉浸式体验，也是科学与技术如何与工业并肩前行的一个范例。“当我们把一个模型放在这里时，我们正在预测海上将发生什么，”Luiz Felipe总结道。
LabOceano团队由Paulo de Tarso领导，他是实验室执行主任，博士，UFRJ海军工程教授。在他身边，除了Luiz Felipe Léo，还有Letícia Fonseca，电气工程博士生，海军部门经理；Daniel Pimentel，工程硕士生，机械部门经理；Alex Alves，电气工程师，仪器部门经理；Cosme Francisco，建筑技术员，基础设施经理；Leonardo Moraes，生产工程师，测试经理；和Wellington Mascena，计算机科学家，项目经理。团队还包括工程师、海洋学家、数学家以及UFRJ不同层次的学生，在一个汇集尖端研究和应用创新的多学科努力中。所有新闻和项目可以在实验室网站上找到。
内容转载自里约热内卢联邦大学官网