高強度輕型頂標的研制與應用

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(zhì)頂標。經(jīng)過設(shè)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(guān)鍵詞：高強度 頂標 絲網(wǎng) 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(yōu)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(qū)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(yōu)勢。所以，不斷提高頂標的質(zhì)量勢在必行，是一項應長期持續(xù)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(jīng)過十多年的應用，出現(xiàn)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(huán)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(jīng)過幾個月或半年就會出現(xiàn)葉片折斷的現(xiàn)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(yè)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(chǎn)生較好的社會效益和經(jīng)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(zhì)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(fā)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(yōu)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(yǎng)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(nèi)淡水區(qū)域為3年6個月左右，頂標會隨著燈浮浮筒的起吊保養(yǎng)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(yǎng)、檢測，并循環(huán)利用，高分子頂標而因此結(jié)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(yǎng)回收后，可與燈浮浮筒一道進入檢測保養(yǎng)環(huán)節(jié)，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(huán)保。

（3）材料分析：新型頂標因為采用鋼制框架定型，絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)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(xiàn)場復原，及時恢復正常。從結(jié)構(gòu)和材料的角度講，比高分子材料頂標優(yōu)勢明顯。

以上幾點是制作新型頂標的出發(fā)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(shè)計制作和試驗過程

課題組經(jīng)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(wǎng)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(shè)計成型原理圖，它主要采用304不銹鋼絲網(wǎng)，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(wǎng)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(guī)定，對航標頂標的尺寸和規(guī)格進行了認真的把關(guān)，按照國標要求進行圖紙設(shè)計。

下面是最終成型的設(shè)計圖：

最終成型的設(shè)計圖定稿后，邀請相關(guān)的專業(yè)廠家根據(jù)圖紙進行定制，經(jīng)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(jīng)專業(yè)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(jīng)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(shù)革新，我們準備在7個浮標試驗的基礎(chǔ)上，繼續(xù)觀察使用效果，遇到問題及時改進，在經(jīng)過試驗和實際使用較長時間后取得第一手數(shù)據(jù)和資料，為將來大規(guī)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(huán)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(jīng)濟和社會效益，更好為航海保障服務(wù)。

5 結(jié)語

綜上所述，這種新興的新型頂標發(fā)展優(yōu)勢明顯。新型頂標擁有高品質(zhì)材質(zhì)、環(huán)保節(jié)約和安全、方便的作業(yè)優(yōu)勢，最大程度實現(xiàn)多快好省的發(fā)展目標。為了快速實現(xiàn)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(yōu)勢，促進頂標運營監(jiān)控質(zhì)量的大幅提升，實現(xiàn)經(jīng)濟效益和社會效益的提高，為航標事業(yè)又好又快、 可持續(xù)發(fā)展提供新的沃土。