任虹 劉元貞 黃燕嫄
摘要:頂標是助航識別標志組成之一,其應用廣泛,易于識別。上海航標處應用的頂標是復合材料頂標,生命周期短,修復功能差,為降低使用成本,提高利用率,試驗使用新型材質頂標。經過設計論證,上海航標處將成品投入部分浮標使用,在應用過程中觀察改進。
關鍵詞:高強度 頂標 絲網 應用
1 項目背景
頂標是水上助航標志頂部具有一定尺寸和特定形狀及顏色的標志,它提示過往船舶該水域的航行航道功能等情況,是重要的助航識別標志組成之一。
頂標優勢為在白天較遠的距離外能清楚地判斷航標的類型。航海者或許不能夠在幾海里外看清楚航標顏色,但能夠通過頂標形狀快速的區分處在該位置附近的航標種類,便于迅速對比海圖,判斷船舶位置的明顯優勢。所以,不斷提高頂標的質量勢在必行,是一項應長期持續跟進改善的項目。
目前,上海航標處應用的頂標是復合材料頂標,經過十多年的應用,出現最多的問題就是頂標葉片的折斷或被船撞壞,復合材料主要是由玻璃鋼制成,存在抗風能力差、材料不環保、修復功能低和操作不方便等缺點。實際上,由于在海上不停搖晃和風力的作用,材料疲勞老化加速,往往經過幾個月或半年就會出現葉片折斷的現象,遇到浮標與輪船接觸或碰撞,首先容易把頂標撞壞,這對其他航行船舶造成安全隱患,遇到這種情況,需要航標船出海搶修,更換新的頂標,雖然頂標價值不大,但如果算上動用航標船及人工成本,損失相當驚人。對我們上下燈浮更換頂標的作業人員增加一份危險。所以,我們迫切需要找到一種材料,能克服以上的問題,既能減少頂標故障率,也能提高頂標的使用壽命,操作簡單,只要人工用手操作即可修復,不需再換新的頂標,從而產生較好的社會效益和經濟效益。
2 可行性分析
(1) 固定成本分析:原玻璃鋼頂標平均成本約為580元/個,新型材質頂標平均成本提高18%,約合100元(680元/個)。為保障航行安全,履行導助航職責,如頂標發生損壞,必須出航進行更換??紤]到出航成本,材料的價格提高幅度可忽略不計,新型頂標成本優勢明顯。
(2)長期成本分析:目前,上海航標處所用的高分子材料頂標只能用一個養護周期,除了搶修好臨時撤除的特殊情況,一般一座頂標的海上生命周期為2年6個月至3年6個月,也就是洋山水域一般為2年6個月左右,九段燈船以內淡水區域為3年6個月左右,頂標會隨著燈浮浮筒的起吊保養而回收自動報廢,而燈浮因為鋼制材料的緣故可進行多次保養、檢測,并循環利用,高分子頂標而因此結束了生命周期,實在令人惋惜。而新型頂標因其鋼制材料屬性的緣故,在起吊保養回收后,可與燈浮浮筒一道進入檢測保養環節,在重新油漆后可重復使用多次,進一步減少長期成本,綠色環保。
(3)材料分析:新型頂標因為采用鋼制框架定型,絲網結構定面,幾乎不受風力和日光照射影響,減少自然損耗;被撞后可抵抗一定的沖擊力不變形;即使變形,鋼制頂標可人工現場復原,及時恢復正常。從結構和材料的角度講,比高分子材料頂標優勢明顯。
以上幾點是制作新型頂標的出發點和目的點。通過對比,我們認為新型頂標有推廣使用的可行性。
3 設計制作和試驗過程
課題組經過反復探討和試驗,我們嘗試了使用不同的材料,最后試驗下來,使用高強度不銹鋼絲網效果最明顯,不僅材料輕,而且耐腐蝕,風阻小,即使被撞歪,也可以手工修復。我們按頂標的直徑為浮體直徑的0.3倍設計成型原理圖,它主要采用304不銹鋼絲網,外框用不銹鋼條按航標頂標標準折成各種形狀,用鉚釘將絲網與鋼條固定,再進行噴漆,這樣的頂標風阻明顯減少,材料更輕。
同時,新型頂標完全按照國標規定,對航標頂標的尺寸和規格進行了認真的把關,按照國標要求進行圖紙設計。
下面是最終成型的設計圖:
最終成型的設計圖定稿后,邀請相關的專業廠家根據圖紙進行定制,經過一個月的反復試制,成功完成了7只不同類型的頂標樣品。如下圖:
4 實際應用
在經專業科室的確認和各航標站的安裝,截至2016年8月,7只輕型頂標先后投入到長江口航道和洋山港使用,具體在B-5、B-6、B-7、B-8、北堤警6、A2紅色球體和北方位標102浮使用,如下圖:
經過一段時間的投入使用,效果良好。
綜上所述,雖然原理并不復雜,但對目前我國普遍使用的復合材料頂標,也是一種技術革新,我們準備在7個浮標試驗的基礎上,繼續觀察使用效果,遇到問題及時改進,在經過試驗和實際使用較長時間后取得第一手數據和資料,為將來大規模推廣做好充分的準備。最終解決原玻璃鋼頂標抗風能力差、材料不環保、修復功能低和操作不方便等缺點,降低更換頂標的安全隱患,提高綜合經濟和社會效益,更好為航海保障服務。
5 結語
綜上所述,這種新興的新型頂標發展優勢明顯。新型頂標擁有高品質材質、環保節約和安全、方便的作業優勢,最大程度實現多快好省的發展目標。為了快速實現這一目標,在后期推廣應用階段應以人為本,快速挖掘其它優勢,促進頂標運營監控質量的大幅提升,實現經濟效益和社會效益的提高,為航標事業又好又快、 可持續發展提供新的沃土。