小型桿式燈浮標(biāo)在西沙水域小船航道應(yīng)用和推廣

何瑞冠 南海航海保障中心西沙航標(biāo)處

童揚武 南海航海保障中心南沙航標(biāo)處

趙尹峰 南海航海保障中心西沙航標(biāo)處

1.背景

西沙是我國的重要海域，西沙群島更是中國南海四大群島之一，海礁眾多，星羅棋布，隨著三沙市的設(shè)立，島際交通成為三沙市發(fā)展的核心問題。目前西沙島際交通主要依靠沖鋒舟和舢板，出入島礁的航道是由人工挖鑿出的小型航道，航道平均水深3-4米左右，平均寬度4-5米左右，底質(zhì)都是松散的珊瑚沙石，以下稱為小船航道。為了保障西沙水域島際交通船舶安全航行，我們需要在西沙水域小船航道合理布設(shè)燈樁、燈浮標(biāo)等導(dǎo)航設(shè)施。

2.西沙水域小船航道浮標(biāo)投放作業(yè)需求分析

西沙水域小船航道雖然不能承載大型船舶通航，但它是海島與外界溝通的關(guān)鍵渠道，通航安全也十分重要，因此助航設(shè)施也非常重要。根據(jù)小船航道的實際情況，對其布標(biāo)需求進(jìn)行了以下簡要分析：

（1）作業(yè)條件限制，需要使用小型船艇。傳統(tǒng)鋼質(zhì)浮標(biāo)一般直徑2.4米或1.8米的，體積大、重量重，在進(jìn)行浮標(biāo)拋投作業(yè)時，一般都采用大型航標(biāo)作業(yè)船或有吊機的大型船舶進(jìn)行作業(yè)，但受到吃水的限制。例如海巡172船，長86m，吃水大于3米。而小船航道的寬度4～5米，平均水深僅3～4米，不適合大型船舶駛?cè)耄簿褪钦f小船航道的航標(biāo)布設(shè)一般情況下是無法使用吊機的，投放傳統(tǒng)的鋼制浮標(biāo)非常困難，投放需要靠小型船舶、簡易的機械、外加人力來完成，這就要求標(biāo)體的體積和重量能夠通過人力來實現(xiàn)投放。傳統(tǒng)的大中型浮標(biāo)的確具有良好的顯形及導(dǎo)助航效果，但是若將其應(yīng)用在小船航道，可能反而會成為阻航物，阻礙船舶的航行。這就要求標(biāo)體在保證導(dǎo)助航效果的同時，要盡可能的縮減體積。

（2）為避免因船與浮標(biāo)碰撞造成的標(biāo)體損壞，需要選擇具有良好恢復(fù)性能材料的浮標(biāo)。小船航道主要服務(wù)與小型船只，如沖鋒舟、舢板、漁船等，部分小型船只操縱性不夠靈敏，非常容易與標(biāo)體發(fā)生碰撞，若采用傳統(tǒng)鋼質(zhì)浮標(biāo)等剛性較強的浮標(biāo)，容易引起浮標(biāo)結(jié)構(gòu)損壞，失去航標(biāo)效能，也可能會造成船舶的損壞。因此在選擇小型燈浮標(biāo)時，需要注重標(biāo)體材質(zhì)，建議選用浮體材料韌性較強、受到碰撞后能夠快速釋放沖擊能量并且具有良好恢復(fù)性能的浮標(biāo)。

（3）降低洋流對浮標(biāo)的影響，盡量避免浮標(biāo)移位、漂失。傳統(tǒng)的桶狀燈浮標(biāo)受風(fēng)流面積大，易移位，易碰撞。受到西沙海況和洋流影響，投放的燈浮標(biāo)容易漂失。因此，在浮標(biāo)結(jié)構(gòu)的設(shè)計上應(yīng)盡量減少其水面以及表面的風(fēng)流阻。

3.小船航道航標(biāo)投放應(yīng)用實例

以西沙海域永樂群島晉卿島為例，晉卿島的小船航道約1200米，呈弧形，中間部分有曲率較大的彎道，不熟悉航道的駕駛員容易觸礁導(dǎo)致船舶安全事故。在原有的晉卿島小船航道3座水中燈樁基礎(chǔ)上，增設(shè)兩座小型燈浮標(biāo)，以完善小船航道的航標(biāo)導(dǎo)助航服務(wù)。經(jīng)過多方調(diào)研和技術(shù)論證，對比多家廠商的浮標(biāo)，最終采用60型浮標(biāo)（如圖1所示），選擇與之適配的小型一體化燈器、100KG鑄鐵沉塊、φ18mm不銹鋼錨鏈、φ24mm卸扣。采用漁船作業(yè)，純?nèi)斯ね斗诺姆绞匠晒ν斗帕藘勺鶡舾?biāo)。現(xiàn)以此為例，經(jīng)過3個月的北斗遙測遙控，以及現(xiàn)場觀測，位置準(zhǔn)確且穩(wěn)定沒有移位、結(jié)構(gòu)良好色彩鮮明，回旋半徑較小，對航道沒有影響，達(dá)到了很好的效果，值得推廣。

表1

3.1 浮標(biāo)的選型及特點

3.1.1 浮標(biāo)基本參數(shù)

詳見圖1和表1。

3.1.2 小型桿式燈浮標(biāo)結(jié)構(gòu)特點

線性低密度聚乙烯浮標(biāo)主要由316L不銹鋼骨架、直徑0.6米浮筒、桿式標(biāo)體模塊組成，外形小巧，重量65kg，特別設(shè)計人工搬運把手，只需要2個人便可輕松搬運浮標(biāo)。浮筒采用梯形結(jié)構(gòu)設(shè)計，在保證浮力的同時，降低水線面，加上浮體表面光滑，使得浮標(biāo)的水流阻力較小，不會輕易被洋流拖拽導(dǎo)致移位、漂失。線性低密度聚乙烯浮標(biāo)漂浮水中本體較輕，發(fā)生碰撞時會彈開，不易直撞到浮體，即使發(fā)生碰撞浮體，對航行船舶的損壞程度也會大為減輕。

3.1.3 小型桿式燈浮標(biāo)材料特點：

浮標(biāo)采用線性低密度聚乙烯材料滾塑制作，浮體內(nèi)充填閉水型聚氨酯。具有極高的耐磨特性，極高的耐沖擊特性，化學(xué)性能穩(wěn)定，有良好的自潤滑性，對生物無毒性，具有獨特的耐低溫性和表面非附著性等應(yīng)用性能。浮標(biāo)顏色為線性低密度聚乙烯原色材料，符合IALA標(biāo)準(zhǔn)的浮標(biāo)表面顏色相關(guān)規(guī)定。材料顏色具有熱穩(wěn)定性，加工后顏色依然能保持不變。此外，材料本身具有良好的耐腐蝕、耐老化性能，抗UV等級為VU20，經(jīng)過加速老化試驗證明，浮標(biāo)模塊經(jīng)過10年使用后，顏色仍符合IALA標(biāo)準(zhǔn)，期間不需要進(jìn)行刷漆作業(yè)。線性低密度聚乙烯材料具有良好的自潤滑性，使得浮標(biāo)表面光滑，附著的海生物易處理，使用高壓水槍即可輕松去除表面污漬，后期的維護方便、快捷、成本低。浮標(biāo)生產(chǎn)和使用過程中均不會向環(huán)境釋放污染物質(zhì)，并且整體材料綠色環(huán)保，可回收再利用，屬于真正意義上的“綠色”航標(biāo)。

3.1.4 小型桿式燈浮標(biāo)成本分析

對比同樣適合在小船航道上布設(shè)的水中燈樁，小型桿式燈浮標(biāo)價格是水中燈樁的成本十分之一，而且大幅度減少施工作業(yè)時間，可以說是非常經(jīng)濟的。

3.2 鏈系和沉塊選型與設(shè)置：

根據(jù)小型桿式燈浮標(biāo)的靜水力曲線和流體力學(xué)分析，選取了φ18mm的不銹鋼錨鏈。

以航道拐角處設(shè)置的3號燈浮標(biāo)為例，實測3號燈浮標(biāo)高潮水位3米，低潮水位1.5米。兩處水底底質(zhì)均為珊瑚砂地質(zhì)，采用高壓水泵沖擊海底形成人造坑洼對沉塊進(jìn)行掩埋，增加拉應(yīng)力，人工深埋1.5米。最后根據(jù)《IALA助航指南》中關(guān)于錨鏈長度的要求，對于小于50m的水深，LMIN=2H（式中H——水深，定義為最大水深，包括在一具體地點最高潮位和最大波高1/2的之和的深度），3號浮標(biāo)錨鏈長度為6m。在符合規(guī)范的條件下，確保浮標(biāo)旋轉(zhuǎn)半徑盡可能的小，防止對航道造成影響。

沉塊選用鑄鐵材質(zhì)、底部帶有凹槽吸盤，為得是在進(jìn)行深埋作業(yè)后能夠較好的吸附在珊瑚砂中，得到較大的拉力。同時沉塊單個重量控制在100Kg，為得是通過人力能夠?qū)崿F(xiàn)投放。每個小型浮標(biāo)配兩個沉塊，也就是200Kg。建議在實際操作中，如果選址風(fēng)浪很大，可以進(jìn)一步增加配重或配錨來提高穩(wěn)定性。

4.結(jié)束語

晉卿島小船航道增設(shè)的2座小型桿式燈浮標(biāo)，經(jīng)過幾個月的遙測遙控觀察，該2座燈浮標(biāo)發(fā)光正常、未發(fā)生偏移，滿足了晉卿島小船航道導(dǎo)助航需求，同時該型浮標(biāo)材料特性顏色艷麗，外觀結(jié)構(gòu)視覺顯形效果良好，遠(yuǎn)觀具有良好辨識度。強流中仍然能保持良好正浮姿態(tài)，據(jù)當(dāng)?shù)卮坝脩舴答亴?dǎo)助航效果很好。浮標(biāo)投放過程利用小艇，便攜式柴油泵等低成本設(shè)備，通過人力完成拋設(shè)任務(wù)，經(jīng)濟實惠，綠色節(jié)能。綜上所述，小型桿式燈浮標(biāo)可以應(yīng)用于類似的小船進(jìn)出航道，具有很好的推廣價值，對推進(jìn)南海諸島礁的航海保障建設(shè)有一定貢獻(xiàn)。