冰標燈器的結(jié)構(gòu)性能分析與優(yōu)化探討

郭強 王碩

摘 要：文中通過對比幾種常見的冬季冰標燈器，結(jié)合筆者的日常使用情況，分析其結(jié)構(gòu)、性能，以及在使用中的作用與意義，對其進一步優(yōu)化改良提出看法，希望對航標器材未來的發(fā)展起到積極的作用。

關(guān)鍵詞：冰標燈器 結(jié)構(gòu)性能 優(yōu)化

北方海區(qū)每年都存在不同程度的冰凍現(xiàn)象，為防止海冰對浮標造成的破壞，保證海上航標的助航效能，航標管理部門會在冬季來臨之前，將轄區(qū)浮標更換為冬季冰標，或具有抗冰能力的四季通用浮標。無論冬季冰標，還是四季通用浮標，均采用結(jié)構(gòu)相似的冰標燈器用以實現(xiàn)航標發(fā)光助航的效果。

就目前而言，幾種常用的冰標燈器不僅可實現(xiàn)定位、通訊、遠程遙測遙控等功能，其安全防護等級也可達到IP67，實現(xiàn)水密和氣密的雙重密封。但筆者在日常的工作實踐中，還是發(fā)現(xiàn)其結(jié)構(gòu)與性能有進一步優(yōu)化的可能，存在探討的必要。本文就從幾種常用的冰標燈器展開，分析其進一步優(yōu)化的可能性，希望對冰標燈器未來的發(fā)展有所幫助。

1.冰標燈器的工作原理

冰標燈器安裝在冰標頂部（如圖1），靠冰標內(nèi)置電池筒中的鋰電池供電，燈器通過先進的微電腦閃光控制器，實現(xiàn)燈質(zhì)可調(diào)功能；通過GPS全球定位系統(tǒng)，實現(xiàn)燈器實時地理位置上報功能，通過GPS授時功能，實現(xiàn)相同燈質(zhì)的燈器同步閃光的效果；通過內(nèi)置的通訊模塊、定位系統(tǒng)和專用的遙測遙控軟件，可實現(xiàn)航標燈器故障、位置偏移報警和遠程遙測遙控的功能。

在實際使用中，冰標不僅容易出現(xiàn)標體結(jié)冰的情況（如圖2），在海冰嚴重的時候，整個標體都容易被壓入浮冰之下，浮冰在風、流、浪的作用下移動，標體也會在浮冰松散薄弱的地方，重新探出水面。特殊的工作環(huán)境，就需要冰標燈器具有低溫環(huán)境下正常工作的能力，良好的水密性能，以及足夠的抗擊能力等。

2.常見冰標燈器的結(jié)構(gòu)對比

以天津臨港轄區(qū)為例，目前使用的冰標燈器主要有GLH/GLS-155E、TYH-100、TYH-160三種型號，其結(jié)構(gòu)、特點、樣式等，在表1和圖3中，作了較為詳細的說明和對比。

3.冰標燈器的結(jié)構(gòu)分析

以上是目前較為常用的三種冰標燈器類型，其結(jié)構(gòu)性能已經(jīng)可以滿足北方冰凍港區(qū)冬季冰標的使用需求，三種燈器在燈光射程、水密性、防撞等級、通訊能力等方面都已達到一定水準，但就日常使用而言，仍存在值得分析的地方。

GLH/GLS-155E型是銅質(zhì)改良冰標燈器的第一代型號，它與TYH-100型都需要使用厚重的銅質(zhì)底座；冰標與電池筒、電池筒與底座、底座與燈頭之間，需要多層水密膠圈，水密膠圈易變形，易脫落，會給安裝和使用帶來不便；其下方塑料套筒易碎，與銅質(zhì)燈頭連接處無膠圈，且拆裝不便，雖內(nèi)置干燥劑，卻只能吸收潮氣，特殊情況下的少量滲水會直接進入燈器內(nèi)部，造成電路故障；頂部天線模塊使用黑色硬質(zhì)塑料密封，且為突出結(jié)構(gòu)，在實際使用中，出現(xiàn)過撞裂的情況，導(dǎo)致冰標燈器進水故障。

TYH-100型冰標燈器為GLH/ GLS-155E型的改良版，其結(jié)構(gòu)有了很大改變，最大的特點是集約芯片空間，取消掉塑料套筒；雖然仍使用底座，但整體重量減少了3.7KG；天線與感光閥置于燈器頂部，且為平面，加上更為低矮的燈器透鏡，使得燈器在遇到撞擊時，受損的概率有所下降，但因為頂部是平面，海鳥也容易著陸，其排泄物容易遮蔽燈器透鏡及頂部透板，導(dǎo)致燈器常亮及其他故障。

TYH-160型冰標燈器為四季通用型，其最大特點是省去了底座，燈器的電源接頭也演變成簡易的機械插孔，燈器在接電后，可直接與浮標相連，中間只需要一條密封膠圈，不僅節(jié)省了連接的操作步驟，其自重也有所下降。內(nèi)嵌式燈器透鏡可減少海鳥排泄物的附著，頂部弧形透明塑料板不僅可降低海鳥著陸的幾率，積冰的概率也有所降低，但其抗擊能力要弱于TYH-100型。

4.冰標燈器結(jié)構(gòu)優(yōu)化探討

4.1新材料的探索

就天津臨港轄區(qū)為例，目前上述三種冰標燈器都在崗使用，三種燈器都使用結(jié)構(gòu)相似的鑄銅材質(zhì)，鑄銅材質(zhì)可以保證燈器具有良好的防撞性能，燈器受到撞擊時，不易破裂，而僅僅是表面出現(xiàn)劃痕。但鑄銅材質(zhì)顯得十分笨重，在使用和安裝中有所不便，其銅質(zhì)表面在高濕高鹽的環(huán)境中，會出現(xiàn)大面積生銹的情況，不便于維護保養(yǎng)，另外，銅質(zhì)金屬外殼對于通訊信號的影響也值得進一步探究。在材料科學(xué)日新月異的今天，尋找更輕便，更優(yōu)質(zhì)的替代材料，是值得努力的方向。

4.2新結(jié)構(gòu)的探索

上述三種冰標燈器相比以往的老式冰標利用普通燈器加裝防冰罩的做法，其結(jié)構(gòu)上已經(jīng)有了巨大改變。透鏡設(shè)計成低矮的結(jié)構(gòu)，已經(jīng)有效緩解了燈器容易被撞的問題，提高了燈器的抗冰能力，但頂部天線部分，例如GLH/GLS-155E型和TYH-160型冰標燈器，在實時使用中，仍存在頂部易受力，易被撞裂進水的風險，而像TYH-100型冰標燈器，雖然采用平頂設(shè)計，卻也容易引來海鳥著陸，其分泌物影響燈器發(fā)光。在現(xiàn)有基礎(chǔ)上或開創(chuàng)性地探尋更為合理的燈器結(jié)構(gòu)，也是冰標燈器下一步改良升級值得思考的地方。

5.結(jié)語

北方冰凍港區(qū)每年都有不同程度的冰情發(fā)生，冰標使用數(shù)量巨大，就天津臨港轄區(qū)為例，從2017年11月1日，至2018年2月26日，冰標累計在崗時間已經(jīng)突破2萬座天，冰標燈器的結(jié)構(gòu)性能，直接影響冬季航標助航效能的發(fā)揮，筆者結(jié)合自己的工作實際情況，通過分析三種常用的冰標燈器，希望能給未來航標器材的發(fā)展提供思路。

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