航标夹持装置在东海区航标巡检船上的应用

刘永东

摘  要：本文简述了东海航海保障中心现有150 t航标船的作业模式，对现有航标船作业模式进行了评估和分析，对近年引进使用的液压夹持装置进行简单介绍，并以连云港航标处现有的150 t夹持航标巡检船为例，检验航标夹持装置在航标作业效率、质量、人员安全以及浮标保护等方面的成效。

关键词：航标巡检船;航标夹持装置;应用;评估

0 前 言

东海航海保障中心主要承担海区（北起江苏连云港南至福建东山的南黄海和东海海域，包括浏河口以下长江口水域）航标建设养护、港口航道测量绘图、水上安全通信、海上应急清污，以及南京以下的长江水域水上安全通信等技术支持和服务保障职责，其中航标建设养护是主要工作之一。东海航海保障中心现有航标巡检船艇14艘，航标船执行航标巡检维护作业大都采用“跳标”方式，即在航标船靠近浮标的瞬间航标工人跳上浮标作业，这种作业方式存在诸多不安全因素，由此带来作业人员安全无保障、船标與船舶碰撞相互受损、航标维护作业效率低等诸多问题。为探索航标船巡检作业新模式，近年东海航海保障中心连云港航标处新建一艘150 t航标夹持巡检船并投入使用，新型航标夹持装置优化了现场航标巡检维护作业模式，能有效解决现有船舶船艇作业中存在的问题。

1 海区海况分析

东海海区风情季节变化明显，据统计，大风较多的月份为1月、9月、12月。全年7级风以上天数占全年总天数的2/3以上。冬季大风为冷空气活动造成，秋季大风基本受台风影响。沿海刮大风时正逢大潮汛，海面往往会掀起5～9 m大浪，对航行在这个水域船舶安全构成巨大威胁。即使在洋山港内只要西至西北风达7级并持续2 h，就会起2～3 m的涌浪，此时拖轮也无法正常作业。

东海区每年7—9月份易遭受热带气旋的影响，根据上海气象局1884—1993年的统计资料，共计受到545次热带气旋影响，平均每年受到5次台风影响过程，近年平均数6～7次，最多一年有8次。台风来袭时最大风速达58 m/s。

长江口海域是我国海上船舶航行最密集区，而且其通航环境恶劣，年均雾天多达65天，船舶事故多发。

2 现有航标船分析

东海航海保障中心现有的航标巡检船为150 t登军用陆艇和120 t航标巡检船。150 t航标登陆艇（见图1）为20世纪80年代老旧船型，是纯粹的军用小型登陆艇，采用平底驳船型，导致抗风能力和耐波性能差，航速慢，人员跳登浮标的作业安全性较低;驾驶台左右两边存在视野盲区，特别在应急投标方面，存在不安全因素;由于艏部设置大型登陆跳板，艏部几乎没有作业空间，锚设备布置在船艉，实际使用过程中极易走锚，并且不能在外海锚泊，必须到港靠泊码头。综上原因，该船综合技术性能较差，已经不能满足当前航标巡检作业的要求。

120 t航标巡检船（见图2）主要用于沿海航道和遮蔽水域的航标巡检，但由于使用年限长，设备已逐渐老化。采用传统作业方式，即在船靠近浮标的瞬间航标工人跳上浮标作业。

海上浮标日常管理的主要任务是巡检与维护，而维护浮标需要航标工人登上浮标。传统的作业方式是船靠近浮标的瞬间航标工人跳上浮标作业（见图3），由于海上作业风浪大，当船靠近浮标时，作业人员要掌握时机登上浮标，另外航标巡检人员作业时要进行灯器或者电池等器材的更换，带着器材上标增加了工作难度。此外，在冰雪或者下雨天气，浮体表面湿滑并且有一定的坡度，容易产生巡检工作人员落水的危险情况，这种传统作业方式存在诸多不安全因素，是导致航标工成为高危职业的主要因素，由此带来职工安全无保障、船标碰撞损伤大、航标维护作业效率低、航标维护质量难达标等诸多问题。

3 航标夹持装置

为解决现有航标巡检船型存在的问题，近年东海航海保障中心引进了150 t航标夹持船（见图4），该船型在船安装了液压航标夹持装置。航标夹持装置采用的是前叉是紧固方法，150 t航标夹持船航行时夹持收放在前甲板，当巡检船接近浮标时通过液压系统翻转放下夹持，当浮标叉进夹持里面时，固定液压系统把浮体紧固锁紧，此时船和浮标结为一个整体，工作人员直接从前端上浮标，消除的巡检人员跳标的危险度。作为定型海事系统航标巡检专业性的成熟船型，性能较好，尤其适用于航标的巡检维护作业。

液压夹持装置是使航标船与航标进行硬性连接，船和航标产生同步运动，这是改革传统跳标作业方式的关键设备，是一台新研制的专用设备。研制初期选择了液压蟹钳和平行四连杆式两种方案，经分析比较，由于蟹钳式具有夹持航标可靠、结构简单、技术形态新颖、操作方便等优点，最后选用了此方案。

蟹钳式夹持装置主要由平台、活动臂、定位装置、翻转油缸等组成（见图5）。平台为整个夹持装置的主体，其作用最大：（1）作为对准航标的导向喇叭口;（2）作为活动臂的支撑体和蔽护体;（3）作为翻转臂架;（4）作为航标员上下的踏梯和工作平台，并设有栏杆;（5）承受航标的撞击力和抗扭力，其上附有防碰橡胶垫。

活动臂由油缸和夹持臂组成，用于夹持航标。它的张开与闭合由液压缸来实现，夹持臂的闭合程度由限位开关来调整，可夹持直径2 400 m的大标，也可夹持直径1 800 m的小标，其上同样设有防碰橡胶。

该活动臂在准备与航标对准前是缩在平台内，防止被航标撞坏，当航标进入平台之后，它就伸展小臂抱住航标不让它逃脱，它是夹持装置的抓手。定位装置，它是一种液压插销，其作用是视航标的太小来确定活动壁的闭合度跟制油缸的运动行止。翻转机构主要是采用双油缸摆动马达，使平能在200范围内旋转。它与平台采用双键连接，台的支点由两台摆动马达来承受，该马达同时承扭矩、径向力和轴向力。动力站为液压站，采用变量轴向柱塞泵调节流量来满足夹持装置所需的速度。该油泵与阀件、集成块等组合，安装在油箱上，形成结构紧凑的动力站。泵站的启动及阀件的控制可在驾驶室和机房两处集中控制。对准航标时是在驾驶室集中副，与航向稳定、速度密切配合和协调，有利于对准航标确保安全。

4 夹持航标船应用评估

东海航海保障中心连云港航标处“海巡16505”轮（见图6）是东海区第一艘150 t航标夹持船。连云港航标处辖区北起连云港港，南至启东市，长达945 km海岸线，辖区海域面积3.75万 km2，具备东海沿海多种海况特征，因此东海航海保障中心选择在连云港航标处先行试用。“海巡16505”轮自2017年9月5日投入工作，至2018年底航行累计时间为237 h，船舶总计里程1 902 n mile。巡检灯浮330座，巡检海上测风塔5座、抢修灯浮5座，检修灯浮26座，调整灯浮位置16座，应急拖带灯浮3座，技术测定灯浮21座，新抛灯浮1座。

“海巡16505”轮的夹持装置（见图7）采用全液压驱动，夹持平台设计为U型虎口式，根据需要可控制其夹持、松开和翻转工作。液压液压泵站设于艏舱内，工作压力为16 MPa，扭矩36 KN.M，可在机旁和驾驶台对其操作。其U型虎口外端开口尺寸>3 000 mm，可夹持外径1 800 mm、2 400 mm灯浮标。

工作效率与作业质量方面：捕捉浮标准确、成功率高、用时短。以往传统航标船由于船舶惯性大，需要反复几次才能靠近浮标，即时靠上，由于浮标始终不停地自由升沉晃动，浮标工还需要等待时机才能跳上浮标进行作业。而现在工作环境相对平稳，航标工的工作效率和作业质量也显著的提高。

檢修人员人身安全方面：夹住浮标以后，船、浮标和沉石连成一个相对固定的整体，浮标的摇摆周期和幅度大为缓解，为维修人员的上下浮标以及检修创造了一个相对平稳的作业平台，从而大大减少了对维修人员人身伤害事故的隐患，改善航标工的劳动安全。

船体与浮标的损坏：夹持装置的U型虎口内侧采用橡胶护垫，夹持过程其与浮标之间形成弹性接触，避免了传统航标船在靠标过程中浮标本体与船体之间的硬性碰撞损伤。

自投入使用以来，与传统的航标船相比较，其在工作效率与作业质量、对检修人员人身安全以及减少船体与灯浮标本体碰撞损伤等方面有了显著的提高，使用证明本装置与巡检船配合合理实用。

5 展 望

航标夹持船作为一种新型航标巡检船，为优化传统“跳标”作业模式提供了一种新的思路，既能提升作业安全性和船舶适航性，又提高了航标作业工作效率和船舶快速反应能力，并能有效降低了源消耗和船舶维护费用，取得了显著的经济与社会效益。

作为小型航标巡检船的一种船型，150 t航标夹持船时可以在东海海区作为母型船进行推广使用，我们可以根据辖区海域特点和使用习惯进行适当调整，使其更好地满足辖区内航标巡检维护的需要。