關(guān)于大中型航標(biāo)船航標(biāo)夾持裝置設(shè)置方案的探討

廖卓元

摘 要：水上航標(biāo)是否正常直接影響到船舶航行的安全。而大中型航標(biāo)船又是確保水上航標(biāo)正常的重要專用設(shè)備。現(xiàn)用大中航標(biāo)船在甲板作業(yè)方面很出色；但在水上作業(yè)方面存在受風(fēng)浪影響大、作業(yè)面窄小濕滑、與船舶碰撞嚴重等問題導(dǎo)致作業(yè)難度加大、人身安全無保障、航標(biāo)設(shè)備器材損害大、效率低。本文為此探討加設(shè)一套位于船中舷側(cè)的叉口與船首一致的可移動的動力部分與絞盤機液壓系統(tǒng)共享的航標(biāo)夾持裝置以禰補不足減少減輕影響。

關(guān)鍵詞：海上 船舶 航標(biāo) 共享 夾持裝置

1.大中型航標(biāo)船介紹

1.1大中型航標(biāo)船的主要業(yè)務(wù)及職責(zé)

大中型航標(biāo)船的主要業(yè)務(wù)是專門從事近?；蜓睾：絽^(qū)航標(biāo)業(yè)務(wù)的工程船。其職責(zé)是及時地保證海區(qū)水上航標(biāo)的標(biāo)位、結(jié)構(gòu)、燈質(zhì)、顏色處于良好使用狀態(tài)，保障船舶航行安全。

1.2大中型航標(biāo)船主要航標(biāo)設(shè)備設(shè)施及布置現(xiàn)狀

目前大中型航標(biāo)船都設(shè)置有如下航標(biāo)專用設(shè)備設(shè)施：1處航標(biāo)作業(yè)甲板、1部航標(biāo)吊機、1臺絞盤機、1個航標(biāo)艙、2座專用纜嵌、1個航標(biāo)坐艙、還有一些輔助的導(dǎo)纜樁及地令環(huán)等。

上述設(shè)備設(shè)施在主甲板的布置情況：在艏樓后部至駕駛臺前部布置著航標(biāo)作業(yè)甲板，在艏樓后部至駕駛臺前部的船縱中線位置從前到后依次設(shè)置有絞盤機、航標(biāo)坐艙、航標(biāo)艙、航標(biāo)吊機，而在航標(biāo)作業(yè)甲板的左右舷側(cè)分別設(shè)置有專用纜嵌、導(dǎo)纜樁等。如大型航標(biāo)船主甲板航標(biāo)設(shè)備布置，見圖1。

2.大中型航標(biāo)船的作業(yè)特點及存在的問題

2.1三類大中型航標(biāo)船的作業(yè)

第1類：新設(shè)置航標(biāo)的拋設(shè)、現(xiàn)有航標(biāo)的調(diào)換、撤除、復(fù)位。分別指：新設(shè)置的航標(biāo)通過航標(biāo)船把航標(biāo)（包括沉塊錨鏈浮標(biāo)等）運到指定地點進行投放；已存在重大問題或缺陷的現(xiàn)有航標(biāo)利用絞盤機吊機等設(shè)備把水下航標(biāo)吊起運走并換成新的或狀態(tài)好的航標(biāo)投放下；已失去功能或到期的航標(biāo)利用絞盤機吊機等設(shè)備把水下航標(biāo)吊起運走；位置發(fā)生偏差的航標(biāo)吊起運到正確位置重新投放或利用船舶拖到正確位置上。

第2類：有計劃性、定期或不定期的對海區(qū)水上大中型現(xiàn)有航標(biāo)進行維護保養(yǎng)、巡檢。主要指對航標(biāo)的標(biāo)位、色彩、銹蝕情況、密封性、結(jié)構(gòu)完好性進行檢查，對電池太陽能板燈具燈器燈光控制的完好性進行檢查并對其技術(shù)狀態(tài)進行檢測確認；對已生銹、退色的浮鼓標(biāo)架進行除銹涂漆，對已損壞的頂標(biāo)、望板、太陽能板、燈具燈器、失電電力不足的蓄電池等進行更換。

第3類：應(yīng)急搶險、維修等。主要指本單位船舶發(fā)現(xiàn)而由無法處里的、遙測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)的、過往船舶發(fā)現(xiàn)反映的、港口管理單位反映的等問題，現(xiàn)場進行檢查檢測確認。問題小的現(xiàn)場修理或換件解決，問題大的，進行調(diào)換標(biāo)，問題標(biāo)運走。

第1類作業(yè)的特點：現(xiàn)場作業(yè)人員只需在甲板上配合吊機絞盤機等作業(yè)而不必登上航標(biāo)作業(yè)，因此稱之為甲板作業(yè)。第2類作業(yè)的特點：船靠標(biāo)后現(xiàn)場作業(yè)人員先用竹鉤或標(biāo)尾繩把航標(biāo)拉在船舷邊，再登上航標(biāo)進行檢查檢測確認。有問題的現(xiàn)場進行修理或換件，浮鼓標(biāo)架已生銹、退色嚴重的進行除銹涂漆等，由于是在水面的航標(biāo)上進行，因此稱之為水上作業(yè)。第3類作業(yè)的特點：既有第1類的甲板作業(yè)，又有第2類的水上作業(yè)。

2.2存在的問題或不足

大中型航標(biāo)船在甲板作業(yè)方面優(yōu)點很多，作用很大。但在水上作業(yè)方面卻存在如下問題或不足：

（1）受風(fēng)力、涌浪的影響大。航標(biāo)不是固定的，在風(fēng)力、涌浪的作用，航標(biāo)通常處于上下運動、擺動的復(fù)合運動。海況越差、航標(biāo)擺動就越快、越劇烈。人員登標(biāo)后或維修時情況變得更嚴重。

（2）航標(biāo)與航標(biāo)船之間距離近。由于需登標(biāo)作業(yè)，航標(biāo)被用竹鉤或標(biāo)尾繩強行拉到航標(biāo)船舷邊，以方便作業(yè)人員上下及維修工具設(shè)備、航標(biāo)器材設(shè)備等的遞送。船舶、航標(biāo)的搖擺晃動又不一致，在風(fēng)浪作用下常常發(fā)生撞擊。

（3）作業(yè)面窄小、不平整、而且濕滑。航標(biāo)的浮鼓面是弧形的而不是平整的，上面還布置著標(biāo)架、起重用的釣耳、水密蓋板等；航標(biāo)的標(biāo)架則是角鋼加工而成的，不存在寬暢和平整；標(biāo)架上面又安裝著電池箱、望板、太陽能板、頂標(biāo)、燈具等。航標(biāo)經(jīng)常受涌浪的沖刷，浮鼓面或標(biāo)架都比較濕滑。因此人不管是站在浮鼓面上還是站在標(biāo)架上都會感覺窄小、不好站難抓牢。

（4）影響嚴重.在作業(yè)面窄小又濕滑、航標(biāo)劇烈的搖擺晃動、航標(biāo)與船之間強烈碰撞的環(huán)境下作業(yè)其結(jié)果是：作業(yè)人員難以放開、有力用不上、干活還得分心，作業(yè)難度加大。人員的安全只能依靠自我保護及反應(yīng)，危險性高；作業(yè)人員因此掉海死亡、掉海、受傷等危險情況也偶有發(fā)生。航標(biāo)設(shè)備、器材受危害嚴重；發(fā)生燈器、頂標(biāo)、太陽能板、標(biāo)架等被碰下海、被碰壞；維修工具、設(shè)備掉海；航標(biāo)器材、設(shè)備搬運中掉海等情況時有發(fā)生。由于作業(yè)難度加大、危險性高、登標(biāo)人數(shù)少、作業(yè)進展慢、效率低。為了安全，有些船舶不得不直接把航標(biāo)吊到甲板上的座艙上來進行。

3.大中型航標(biāo)船設(shè)置夾持裝置的必要性

（1）大中型航標(biāo)船在水上作業(yè)方面存在的問題在廣州航標(biāo)處海巡17002船上卻得到比較完滿的解決，其原因是海巡17002船設(shè)置了航標(biāo)夾持裝置。為了說明設(shè)置夾持裝置的必要性先介紹海巡17002船的主尺度、航標(biāo)夾持裝置設(shè)置、原理及使用概況。

海巡17002船船長23.9m、型深2.2m、型寬4.8m、吃水1.25m、排水量53.37噸、船舶證書為內(nèi)河船。

該船是廣州航標(biāo)處一艘艏部設(shè)置U字形液壓夾持裝置的小型快速航標(biāo)巡檢船。該裝置由液壓油箱、液壓油泵組、翻滾機構(gòu)、夾持部分（內(nèi)帶夾持臂）等組成。其中夾持裝置U形口方向設(shè)置與船頭方向一致。

液壓夾持裝置的主要原理：進行水上作業(yè)前，先使用該裝置中的翻滾機構(gòu)把帶U字形夾持部分翻滾到水面上；駕駛臺人員操控船舶讓夾持部分的U形口對準(zhǔn)對正航標(biāo)（把這個過程稱對標(biāo)）并把航標(biāo)導(dǎo)入并完全卡進夾持部分的U形口中（把這個過程稱卡標(biāo)）； 操控夾持裝置中的操縱閥讓夾持部分中的油缸動作帶動夾持臂收緊，航標(biāo)就被夾持部分的U形架及U形架兩側(cè)的夾持臂牢牢夾持?。ò堰@個過程稱夾標(biāo)）；維修人員通過夾持部分的箱體部分登標(biāo)作業(yè)或站在箱體部分上進行作業(yè)，作業(yè)完成人員設(shè)備撤離；操控該裝置中的操縱閥讓夾持部分中的油缸動作帶動夾持臂松開，航標(biāo)與夾持臂脫離（把這個過程稱松標(biāo)），駕駛臺人員操控船舶讓夾持部分離開航標(biāo)（把這個過程稱離標(biāo)），操控該裝置中的翻滾機構(gòu)把帶U字形夾持部分翻滾到甲板面上，作業(yè)過程完畢。

航標(biāo)被夾持后不再自由運動而被迫隨夾持裝置及船舶一起運動，因而受風(fēng)浪的影響小，作業(yè)過程很平穩(wěn)；航標(biāo)與船體之間不再存在碰撞擊問題；因而作業(yè)難度高、危險性大的問題大大降低；航標(biāo)器材掉海損懷問題也得到解決；有了夾持部分的箱體部分供登標(biāo)作業(yè)或站著作業(yè)，作業(yè)面既平整又寬敞，走動方便，同時可以讓更多的人投入作業(yè)，作業(yè)過程快速高效，一天下來能夠完成很多座航標(biāo)。概括起來該夾持裝置有收放方便快捷、對標(biāo)卡標(biāo)準(zhǔn)而快、夾標(biāo)快而牢、作業(yè)面寬而平、作業(yè)過程平穩(wěn)、安全、快速等特點。正因此該船一直以來深受各級領(lǐng)導(dǎo)、維修人員的喜愛和重視。為此，廣州航標(biāo)處近年特地新增了同類型的海巡17003船。

可見，航標(biāo)夾持裝置優(yōu)點不少、作用不小。但海巡17002船因沒有航標(biāo)吊卸功能、船舶證書是內(nèi)河、主尺度太小無法勝任近?；蜓睾：絽^(qū)航標(biāo)作業(yè)任務(wù)。

海巡17002船艏部航標(biāo)夾持裝置設(shè)置情況，見圖2。

（2）大中型航標(biāo)船設(shè)置夾持裝置的必要性主要有以下幾方面。一是降低風(fēng)力、涌浪對作業(yè)過程的影響的需要。如不采取措施降低海上風(fēng)力、涌浪對航標(biāo)、對作業(yè)過程的影響，那么上述提到的難度、危險、危害問題將會繼續(xù)。而且隨著全球氣候的變差，海上風(fēng)力、涌浪將會越來越大，作業(yè)過程的難度、危險、危害問題將會越來越大、越來越尖銳。

二是改善作業(yè)面平整度寬敞度的需要。大中型航標(biāo)船如設(shè)置夾持裝置，結(jié)構(gòu)上將會比海巡17002船的大，作業(yè)面的寬敞度平整度也隨著改善。否則，作業(yè)面窄小、濕滑問題將維持，作業(yè)過程進度慢、效率低問題將繼續(xù)。

海上航標(biāo)吊換周期延長的需要。國外航標(biāo)吊換周期為5～6年，而我們國內(nèi)航標(biāo)吊換周期很多還是1～2年。因此，延長航標(biāo)吊換周期是當(dāng)前及今后一段時間航標(biāo)業(yè)務(wù)發(fā)展的趨勢。而航標(biāo)吊換周期的延長意味著吊標(biāo)作業(yè)即甲板作業(yè)的減少，而航標(biāo)的維護保養(yǎng)、巡檢、搶修、檢修的工作將相應(yīng)增加，即水面作業(yè)的增加。

海上航標(biāo)數(shù)量不斷增加的需要。如廣州航標(biāo)處，剛成立之初才幾百座，現(xiàn)在已經(jīng)上千座。隨著航標(biāo)數(shù)量的不斷增加，航標(biāo)的維護保養(yǎng)、巡檢、搶修、檢修的工作即水面作業(yè)也將相應(yīng)增加。

海上航標(biāo)損壞情況不斷增加的需要。全球氣候越來越差，海上強風(fēng)、臺風(fēng)的數(shù)量越來越多、而且強度越來越強大，影響面廣，其結(jié)果是海上航標(biāo)損壞情況不斷增加、損失大、無形中造成了航標(biāo)的維護保養(yǎng)、巡檢、搶修、檢修的工作即水面作業(yè)也將相應(yīng)增加。

4.大中型航標(biāo)船航標(biāo)夾持裝置設(shè)置方案

在此，本人參照小型快速航標(biāo)巡檢船艏部航標(biāo)夾持裝置的夾持、翻滾原理，結(jié)合大中型航標(biāo)船的特點（船型、設(shè)備布置、航標(biāo)作業(yè)的實際需要、航區(qū)等）對大中型航標(biāo)船航標(biāo)夾持裝置的設(shè)置方案作如下探討。

4.1夾持裝置夾持部分的結(jié)構(gòu)和原理

夾持部分采用箱型結(jié)構(gòu)。夾持部分采用由兩只液壓油缸分別驅(qū)動兩杠桿的夾持臂，夾持臂被設(shè)置在箱型結(jié)構(gòu)之內(nèi)。其結(jié)構(gòu)及原理示意圖如圖3所示。

跟小型快速航標(biāo)巡檢船的夾持裝置相比，其原理相同、結(jié)構(gòu)相似，但有下列三方面的不同。一是結(jié)構(gòu)加大。以滿足夾持直徑2.0～3.0米大中型航標(biāo)的需要。二是夾持力矩加大。隨著夾持航標(biāo)能力的提高，航標(biāo)尺寸大、重量重，另外作業(yè)區(qū)域的海況更惡劣，海上的風(fēng)力、涌浪更大，想要把航標(biāo)夾住夾牢就必須加大夾持部分的夾持力矩。三是結(jié)構(gòu)強度加大。因為結(jié)構(gòu)加大，重量增加；夾持力矩加大，結(jié)構(gòu)承受的力加大；海況差航標(biāo)與該部分的所承受的外力必將越大。

4.2航標(biāo)夾持裝置在船上的設(shè)置位置

夾持裝置在大中型航標(biāo)船上設(shè)置位置大致有如下位置：

船艏部位置：大中型航標(biāo)船均為海船，其船型（中機型）的特點是船頭的位置距離駕駛臺比較遠，而且比較高，船頭高出水面都超過3米，該位置距離航標(biāo)作業(yè)甲板、航標(biāo)吊機、絞盤機等設(shè)備太遠。這種情況就使得位于駕駛臺里的駕駛?cè)藛T根本看到和看清船頭下方的航標(biāo)，更不用說能及時、準(zhǔn)確的對標(biāo)、卡標(biāo)、放標(biāo)不方便；如在該處設(shè)置夾持裝置，其翻滾臂要很長，翻滾機構(gòu)要很高，整個裝置結(jié)構(gòu)很龐大。

船尾部位置：該位置特點是船尾的位置距離駕駛臺比較遠，最關(guān)鍵為船尾的水下就是螺旋槳、舵葉。其缺點駕駛臺里的駕駛?cè)藛T了望、操船對標(biāo)、卡標(biāo)同樣不方便；距離專用設(shè)備遠，作業(yè)不太方便；另外操船對標(biāo)、卡標(biāo)時，必然要用倒車或作業(yè)時由于風(fēng)流的作用下，航標(biāo)錨鏈極可能纏到水下的螺旋槳或車葉，甚至造成事故，船員將以難接受。這也是船尾設(shè)置燕尾槽式作業(yè)裝置多年一直沒使用的原因。

航標(biāo)作業(yè)甲板后部兩舷側(cè)（即航標(biāo)吊機附近的舷側(cè)位）：該位置的特點是處在駕駛臺前下方、就在航標(biāo)作業(yè)甲板邊、吊機附近、在船舶的縱中位附近。該位置的優(yōu)點是駕駛臺里的駕駛?cè)藛T了望的視野寬、既能看到船又能看到夾持裝置及航標(biāo)，操船、對標(biāo)、卡標(biāo)、離標(biāo)很方便；距離航標(biāo)作業(yè)甲板邊、吊機、絞盤機近；舷側(cè)上下船體（接近船中）的線型變化小，較為平整；對吊機絞盤機的使用不會造成妨礙等等。

綜合三個部位的情況，本人認為航標(biāo)作業(yè)甲板后部兩舷側(cè)位置最好。4.3航標(biāo)夾持裝置夾持部分的安裝方向

夾持部分在兩舷側(cè)的安裝方向可以有多種形式。我個人認為比較合適有兩種即縱向式和橫向式。夾持部分的安裝方向示意圖如圖4所示。

縱向式的特點：夾持部分U形口的方向跟船頭的方向一致，都是向前的；對船舶而言縱向靠、離航標(biāo)比橫向靠、離航標(biāo)其用車用舵更方便。U形口是口大底小，船頭在頂風(fēng)頂浪的情況下靠標(biāo)，航標(biāo)很方便就被導(dǎo)入U形口，即卡標(biāo)方便，而且夾標(biāo)后夾持較為牢靠。

橫向式的特點：夾持部分U形口的方向跟船頭的方向成90角。對船舶而言橫向靠、離航標(biāo)要比縱向靠、離航標(biāo)其用車用舵要麻煩的多。比較上述兩種安裝方向，我認為縱向式的安裝方向更好。

4.4航標(biāo)加持裝置與舷側(cè)船體的連接形式

航標(biāo)加持裝置與舷側(cè)船體的連接形式有兩種；固定式和移動式。

固定式連接形式：其特點是一經(jīng)安裝完畢想用就用，使用方便。此連接形式的最大優(yōu)點： 使用方便。此連接形式的缺點： 該連接形式需加裝一套翻滾機構(gòu)；因夾持部分本身寬度達3.5米以上、安裝時要高出水面300mm（航標(biāo)水線至浮鼓面約900mm高，夾持部分的厚度也約為300mm，這樣設(shè)置，夾持部分大致夾在浮標(biāo)水上部分的中間位，以便夾牢），采用該連接形式后夾持部分會高出大標(biāo)船甲板面1～2米、中標(biāo)船甲板面2～3米，對船舶的外觀形象、靠泊船舶和碼頭影響較大；翻滾機構(gòu)及夾持部分下部離水面近經(jīng)常會接觸到海水而受腐蝕、需經(jīng)常在水面維護保養(yǎng)；夾持部分由于需高出甲板面2米左右且長度又在4米左右，所以甲板作業(yè)時會造成一定的妨礙和碰撞。

移動式連接形式：其特點是不需翻滾機構(gòu)、舷側(cè)需加裝一對帶支撐架的導(dǎo)軌、使用前需利用吊機把夾持部分通過舷側(cè)導(dǎo)軌吊放到支撐架上、用完后再吊走、液壓管路拆接、使用不太方便。

此連接形式的優(yōu)點：不需翻滾機構(gòu)、對船舶的外觀形象、靠泊船舶和碼頭影響很小、海水腐蝕及維護保養(yǎng)減少很多且大部分可在甲板面或碼頭進行、不用擔(dān)心對甲板作業(yè)的妨礙和碰撞。此連接形式的缺點： 使用前后拆接液壓管路、夾持部分需吊上吊下、使用不太方便。兩種連接形式各有優(yōu)缺點。這里主要介紹移動式連接形式。

移動式連接。在舷側(cè)設(shè)置一對支撐架，支撐架上平面控制離水面300mm高，供夾持部分坐在此平面上；支撐架至主甲板邊設(shè)置導(dǎo)軌，供夾持部分沿導(dǎo)軌坐在支撐架平面上、同時限制夾持部分向外傾；導(dǎo)軌上開插銷孔（銷孔的最低點與夾持部分坐落到支撐架平面后的上平面平齊）供插止動銷以防止作業(yè)過程中航標(biāo)向上運動時帶著夾持部分上行。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示。

夾持部分與舷側(cè)船體連接結(jié)構(gòu)如圖6所示。

液壓油箱、液壓油泵組、油泵組開關(guān)控制箱、夾持裝置操控臺。鑒于液壓設(shè)備已在船上普遍使用，如廣州航標(biāo)處大中型航標(biāo)船均以使用液壓吊機、液壓絞盤機，航標(biāo)夾持裝置所需的功率遠比液壓吊機、液壓絞盤機小的實際。為此，取消獨立的液壓油箱、液壓油泵組、油泵組開關(guān)控制箱，而采用與吊機或絞盤機液壓系統(tǒng)共享。如直接從絞盤機液壓系統(tǒng)引出液壓油管路到夾持裝置夾持部分。

在安裝夾持部分一側(cè)的后部甲板邊上設(shè)置一帶操控液壓油缸的夾持裝置操控臺，以連接從絞盤機液壓系統(tǒng)引出的液壓油管、液壓油缸控制閥組、引出到夾持部分的液壓油管。其中，從絞盤機液壓系統(tǒng)引出的液壓油管采用耐高壓的無縫鋼管，而操控臺到夾持部分則采用帶快速接頭的高壓軟管。整個裝置的液壓系統(tǒng)見圖7所示。

舷側(cè)航標(biāo)夾持裝置的組成：夾持部分、舷側(cè)帶導(dǎo)軌的支撐架、夾持裝置操控臺、操控臺到夾持部分的高壓軟管、從絞盤機液壓系統(tǒng)引出的高壓液壓油管、以及共享的液壓油箱、液壓油泵組、油泵組開關(guān)控制箱。

舷側(cè)航標(biāo)夾持裝置的工作原理：啟動絞盤機液壓系統(tǒng)，通過操控夾持裝置操控臺操控單元讓夾持部分的液壓油缸動作，帶動夾持部分中的夾持臂夾緊或松脫，從而實現(xiàn)夾標(biāo)或送標(biāo)。