德国SubCtech公司——OceanPack RACE 竞赛帆船迷你型走航观测系统
竞赛帆船迷你型走航观测系统（第六代）
OceanPack™ RACE
产品定位
为竞赛帆船而生：碳纤维框架、16 kg、30 W——环球赛事验证过的无人值守走航系统。
图1 竞赛帆船迷你型走航观测系统（第六代）（OceanPack™ RACE）
设备特点
● 碳纤维框架与除泡器，高度轻量化，整机干重仅约 16 kg；
● 低功耗设计：含海水泵运行 <30 W，待机 <14 W，适配帆船电力条件；
● 通水即可运行，通电后无需人工操作；
● 标配 pCO2 分析仪与温盐传感器（TSG / CTD）；
● 自动标气校准，数据质量满足 SOCAT 数据库要求；
● 比赛期间可拆卸外置显示面板以进一步节能，系统可按时间或事件全自动编程；
● 可经船载系统或卫星 / 无线电实时回传数据；
● 通过环球帆船赛（The Ocean Race）实战验证。
设备介绍
OceanPack™ RACE（亦称 OceanPack-RACE®）自 2009 年开始研制。在成功完成 2017/2018 赛季沃尔沃环球帆船赛后，团队依据船员与科学家的意见对该系统作了系统性改进。
改进重点与结果包括：降低电子部分与海水泵的能耗；采用新材料与更小部件重构框架与机械结构以缩减体积；以碳纤维等创新材料显著减重，并优化水系统、采用新型轻质粗滤器；比赛期间可拆卸外置显示控制面板以节省电力，系统可按时间或事件全自动编程；数据可经船载系统或选配的卫星 / 无线电模块实时回传；通过自动跨度标气校准保证数据质量，并提供符合 SOCAT 要求的质量标志。
以第六代产品为例：这是一套为竞赛帆船高度优化的走航（FerryBox）系统，重量、体积与能耗压到很低的水平，框架与除泡器由超轻且坚固的碳纤维制成，通电后无需用户操作。pCO2 分析仪与温盐传感器为标准配置；pCO2 数据可选配标准气体作参照，使合格数据能够录入 SOCAT 数据库。整套系统包含数据供应、数据存储、电源与可选触摸屏。
针对帆船高速航行与剧烈摇摆的工况，系统采用自吸式海水泵（不受气泡影响），并配备为远洋竞赛帆船开发的 mBubbler® 除泡器，保证在高速与横倾条件下仍能稳定除泡、稳定测量。
核心技术亮点
| 技术做法 | 给客户带来的价值 |
| 碳纤维框架与除泡器，整机约 16 kg | 可直接手抬搬运，单人即可完成安装与维护，不占用竞赛帆船的宝贵浮力与空间 |
| 运行功耗 <30 W，可选拆除显示面板 | 不改装船电系统即可长期运行，对竞赛性能影响极小 |
| 为高速航行开发的自吸泵 + mBubbler® 除泡器 | 高速、横倾、恶劣海况下仍能有效除泡，保证数据连续 |
| 自动跨度标气校准（选配轻质标气瓶） | 满足 SOCAT 数据库质量标准，数据可被国际碳观测网络直接采用 |
| 可为时间或事件编程，支持实时回传 | 航程中无需人工干预；数据可经卫星 / 无线电实时到达岸上团队 |
| LI-COR® LI-850 低功耗气体分析仪 | 专为科研低功耗二氧化碳测量设计的新一代技术，量程与分辨率兼顾 |
技术参数
| 外壳与框架 | 碳纤维框架；750 × 550 × 250 mm；干重 16 kg |
| 供电 | 24 VDC；含海水泵运行 <30 W，待机 <14 W |
| 不间断电源 | 含超级电容的 UPS |
| 海水泵 | 自吸式，不受气泡影响 |
| 除泡器 | mBubbler®（为远洋竞赛帆船开发） |
| 流量计量 | 电磁流量计，无运动部件，耐腐蚀 |
| 控制器 | NetDI® 控制器 |
| 数据处理 | 海水分析采用 UNESCO 公式 |
| 存储 | 8 GB，可扩展至 32 GB 闪存 |
| 数据下载 | USB 2.0 端口，用于数据下载与固件 / 配置升级 |
| 运行方式 | 手动开 / 关、远程控制或时间控制 |
| pCO2 分析仪 | LI-COR® LI-850；量程 0～1000 ppm 或 3000 ppm，可达 20000 ppm；准确度 ±0.5 ppm（校准后）；分辨率 0.01 ppm |
| 平衡器 | 平板膜平衡器（专利申请中） |
| pCO2 校准 | 零点自动校准；可选外置标气校准，每次约 2.5 L |
| 地理参照 | 外置 GPS 接收器，或使用船舶导航数据 |
| 其他传感器 | 可选加装更多传感器或微塑料采样器 |
系统组成与选配
标配
● 碳纤维框架，含电子箱（可选碳纤维箱体）
● 带过滤器、泵与除泡器的供水系统
● LI-COR® LI-850 pCO2 分析仪，含自动调零校准
● 流量计
● NetDI® 数据记录与控制器，含 USB 数据下载
选配
● pCO2 自动标气校准单元（含轻质参考气瓶，0.5～2.0 L，带调压阀）
● 外置显示与诊断单元（比赛期间可拆除以减重节能）
● 独立船用 GPS 接收器（SIRF-III 芯片，支持 FAS/WAAS/DGPS，冷启动 ≤45 s，IP67）
● 温盐 / 电导率–温度探头（七电极电导池、PT-1000）
● 微塑料采样器
● 卫星（铱星）或蜂窝遥测模块
● 其他传感器与分析仪、数据显示器、Windows 数据终端
应用领域
● 竞赛帆船与远洋帆船（IMOCA60、旺代环球、The Ocean Race 等）的碳观测；
● 研究帆船的海洋碳系统与温室气体观测；
● “机会船”大范围表层观测：跨洋断面、极地航段、南大洋空白区补测；
● 与微塑料采样器联用，实现碳参数与微塑料的同步走航观测。
应用案例
案例1｜旺代环球帆船赛 2020/21（客户案例）
IMOCA60 赛船“Seaexplorer – Yacht Club de Monaco”（船长 Boris Herrmann）搭载 OceanPack™ RACE 走航系统，以 80 天 14 小时 59 分 45 秒完赛并获得第 5 名；航程约 45,000 公里，外部温度跨度 -5 °C 至 35 °C。所采集 CO2 数据交由马克斯·普朗克气象研究所（MPI-M）与 GEOMAR 亥姆霍兹海洋研究中心评估。
图2 旺代环球帆船赛 2020/21 赛季 Holcim 赛队 OceanPack™ RACE 客户案例要点
来源：SubCtech 公布客户案例
案例2｜The Ocean Race 2017/18 赛季环球微塑料普查
德国 GEOMAR 亥姆霍兹海洋研究中心利用两艘参赛帆船作为“机会船”，在环球航程中采集 96 个微塑料样品，首次给出覆盖 100–500 μm 粒级、遍及三大洋混合层的近同步微塑料分布图。船上的 OceanPack™ RACE 系统连续记录位置、水温、盐度、叶绿素 a 与 pCO2，其提供的位置与流量信息直接支撑了样品体积与浓度的准确计算。
图3 环球帆船赛 2017/18 赛季走航微塑料浓度全球分布（图片来源：van Sebille et al., PLOS ONE）
来源：Tanhua et al., 2020, PLOS ONE. DOI: 10.1371/journal.pone.0243203
案例3｜Dagmar Aaen 北极 / 北大西洋考察
考察船 DAGMAR AAEN（Arved Fuchs）在北极航段搭载第四代 OceanPack™ RACE 系统，获取 pCO2 与盐度数据，数据处理由汉堡大学与弗伦斯堡大学完成。
图4 远征帆船 Dagmar Aaen 的 90 天走航数据链（Ocean Change 2021/22 航次）
来源：SubCtech 公布项目记录（第 4 代产品）
产品图集
图5 第六代 OceanPack™ RACE 系统（碳纤维框架） |
图6 在竞赛帆船上安装运行 |
图7 外置标气校准模块（含轻质参考气瓶） |
图8 温盐 / 电导率–温度探头 |
图9 整机与外置显示诊断单元 |
图10 OceanPack™ RACE 布放示意 |
操作手册下载（中文版 PDF）
《德国SubCtech公司OceanPack RACE竞赛帆船走航观测系统操作手册（中文版）》 · 资料编号 SD-OM-SCT-MN-RACE · V1.0
