電磁吸盤技術在舊小型航標船上的應用

郭志忠

(北海航海保障中心天津航標處，天津 300450)

電磁吸盤技術在舊小型航標船上的應用

郭志忠

(北海航海保障中心天津航標處，天津 300450)

文章闡述了舊小型航標船傳統作業方式存在的巨大風險以及急需技術改造的客觀需求，并分析了電磁吸盤裝置的突出優勢，為舊小型航標巡檢船技術改造提供了成功的范例。

航標船；跳標；電磁吸盤；安全

近年來隨著環渤海各港口的迅速發展，航標管理數量迅猛增加，再加之每年冬季更換冰標，航標作業量非常繁重。

長期以來，航標工人進行航標檢修作業時，需要從船上跳上浮標，作業后再跳回船上，這種傳統的作業方式一直存在著如下弊病：①職工登標作業安全無保障,當浮標搖晃嚴重時，會發生危險，尤其冬季航標表面結冰嚴重，會發生摔傷事故；②船體與浮標碰撞損傷大，維護費用高；③船舶側靠浮標難度大，作業效率低；④維修作業對海面狀況要求高，使可工作天數減少，不能及時進行維修作業；⑤航標作業成了一個高危職業，工人年齡稍大就無法跳標進行航標維修工作。徹底改變傳統跳標作業方式，提高維修作業的效率和作業的安全性，成為一個亟待解決的課題。

1 改造方案

經過調研，電磁吸盤在新型玻璃鋼船上的研制開發獲得了成功，能夠把船和浮標穩妥地吸合在一起，解決了船、標一體化的問題，為舊船改造提供了借鑒和參考。

海巡15020船是一艘鋼質、單底、單甲板、雙機、雙舵、雙槳、柴油機驅動螺旋槳推進的小型航標船。船舶主尺度：船長31.3 m、型寬6.2 m、型深2.6 m、排水量155.8 t、航速12.6 kn。

根據海巡15020的船型，可在船首安裝電磁吸盤系統。航標船專用電磁吸盤由天津中交海強船舶技術開發公司設計制造，型號為HQ-TLMW92-10030T,長1.40 m 、寬0.25 m 、厚0.17 m ，輸出電壓DC 220 V，輸出容量4 kW，額定吸力39.2 kN。工作對象為直徑 2.4 m 、質量約 5 t的浮標。

試驗條件：6 級風以下、平均波高1.5 m 以下海況，將漂浮不定的航標牢牢吸住，使航標與船體連成一體,滿足航標工人安全登標作業條件。

2 電磁吸盤設計及校核

電磁吸盤的工作原理是內部線圈通電時產生磁力，經過導磁面板，將接觸在面板表面的航標緊緊吸住。線圈斷電時，磁力消失實現退磁，使船與航標快速分離。

為了避免電磁吸盤靠近浮標時，由于電磁吸力過大引起磁盤與浮標撞擊，將電磁鐵設計為DC 220 V、4 kW；電氣控制箱設計為單相可控硅調壓整流,調節輸出電壓為0～220 V；電磁鐵吸力為0～39.2 kN可調。當船靠近浮標時逐步調增磁盤吸力，直至需要的最大值，船與浮標吸牢，并連接成一個整體。航標工人可直接登上浮標作業，完成任務回船后，給電磁吸盤斷電，使船與浮標迅速分離，并迅速駛離浮標。

電磁吸盤的吸力是根據計算浮標的慣性力確定的。浮標在海面上隨海浪做自由諧振運動，電磁裝置如果吸附住浮標，使船與浮標連為一體，必須要求電磁吸盤吸附浮標時，電磁吸盤與浮標之間的摩擦力能夠克服浮標垂蕩慣性力，避免浮標與電磁吸盤間產生較大位移。根據海巡15020船作業海域的水文情況，計算出直徑為2.4 m 的浮標在海浪中的垂蕩慣性力，并以此計算出電磁吸盤的吸附力和所需的結構強度。

對于浮標能否被吸附住，主要看浮標和電磁吸盤之間的摩擦力能否克服浮標由于垂蕩引起的慣性力。經計算，電磁吸盤與浮標的摩擦力可以克服包括浮標重量和2個航標作業工人重量產生的垂蕩慣性力，當浮標被吸附時浮標的自由諧振即被破壞，垂蕩慣性力也就小了許多，所以電磁吸盤完全可以吸附住浮標，航標工人可以安全地進行登標作業。

經過實踐檢驗，以上結論是正確的。

3 實用技術，值得推廣

經過現場作業試驗，海巡15020船在東北風6級的海況下，通過電磁吸盤裝置把船與直徑2.4 m 的浮標連成一體時，搖擺消失，能夠保持一個穩定的狀態，可使航標工人安全登標作業，達到了設計要求，實現了預期工作目標，海巡15020船電磁吸盤改造項目獲得了成功。

電磁吸盤裝置采用特殊的技術措施解決了關鍵技術問題，科技進步徹底改變了傳統的作業方式，大大提高了航標維修作業安全性，減輕了航標工人的勞動強度，保障了航標工人的生命安全，極大提高了工作效率，使絕大多數浮標故障能夠在1 h內得到解決，有效提高了航標正常發光率，得到航標工人的一致好評，若能在航標系統內推廣應用，將會產生巨大的經濟效益和社會效益。

4 改進建議

通過海巡15020船電磁吸盤改造試驗發現，在高海況涌浪較大的情況下，由于海巡15020船和航標體積相差較大，船和浮標的晃動周期和幅度相差很大，電磁吸盤會遭遇強大的垂蕩慣性力和橫搖扭力，航標很容易滑脫，電磁吸盤要想牢牢吸住航標，就必須提高功率輸出，這勢必會增加電磁吸盤主體尺度并增加能源消耗。

為進一步提高電磁吸盤的節能效果，若將電磁吸盤剛性固定結構設計成4只硬彈簧結構，可適當增加電磁吸盤的自由度，通過彈簧的彈性可有效緩解船舶靠標的沖擊和航標垂蕩慣性力對電磁吸盤的沖擊，在彈簧的隨動扭振中，使航標的振蕩幅度不斷衰減，可有效避免航標的滑脫，減少電功率的消耗，不僅提高了電磁吸盤連接航標的牢固程度，同時進一步達到節能的效果。

A successful example is offered to improve the old,small stake boats technically according to the superiority of magnetic chuck,which makes the huge risk overcome during traditional operating mode and meets the need of technical improvement.

stake boat;light instability;magnetic chuck;saftety

郭志忠(1958-)，男，河北張家口人，高級輪機長，大學本科，主要從事航標技術裝備機務管理工作。

U61

10.13352/j.issn.1001-8328.2016.05.004

2016-06-27