小型杆式灯浮标在西沙水域小船航道应用和推广

何瑞冠 南海航海保障中心西沙航标处

童扬武 南海航海保障中心南沙航标处

赵尹峰 南海航海保障中心西沙航标处

1.背景

西沙是我国的重要海域，西沙群岛更是中国南海四大群岛之一，海礁众多，星罗棋布，随着三沙市的设立，岛际交通成为三沙市发展的核心问题。目前西沙岛际交通主要依靠冲锋舟和舢板，出入岛礁的航道是由人工挖凿出的小型航道，航道平均水深3-4米左右，平均宽度4-5米左右，底质都是松散的珊瑚沙石，以下称为小船航道。为了保障西沙水域岛际交通船舶安全航行，我们需要在西沙水域小船航道合理布设灯桩、灯浮标等导航设施。

2.西沙水域小船航道浮标投放作业需求分析

西沙水域小船航道虽然不能承载大型船舶通航，但它是海岛与外界沟通的关键渠道，通航安全也十分重要，因此助航设施也非常重要。根据小船航道的实际情况，对其布标需求进行了以下简要分析：

（1）作业条件限制，需要使用小型船艇。传统钢质浮标一般直径2.4米或1.8米的，体积大、重量重，在进行浮标抛投作业时，一般都采用大型航标作业船或有吊机的大型船舶进行作业，但受到吃水的限制。例如海巡172船，长86m，吃水大于3米。而小船航道的宽度4～5米，平均水深仅3～4米，不适合大型船舶驶入，也就是说小船航道的航标布设一般情况下是无法使用吊机的，投放传统的钢制浮标非常困难，投放需要靠小型船舶、简易的机械、外加人力来完成，这就要求标体的体积和重量能够通过人力来实现投放。传统的大中型浮标的确具有良好的显形及导助航效果，但是若将其应用在小船航道，可能反而会成为阻航物，阻碍船舶的航行。这就要求标体在保证导助航效果的同时，要尽可能的缩减体积。

（2）为避免因船与浮标碰撞造成的标体损坏，需要选择具有良好恢复性能材料的浮标。小船航道主要服务与小型船只，如冲锋舟、舢板、渔船等，部分小型船只操纵性不够灵敏，非常容易与标体发生碰撞，若采用传统钢质浮标等刚性较强的浮标，容易引起浮标结构损坏，失去航标效能，也可能会造成船舶的损坏。因此在选择小型灯浮标时，需要注重标体材质，建议选用浮体材料韧性较强、受到碰撞后能够快速释放冲击能量并且具有良好恢复性能的浮标。

（3）降低洋流对浮标的影响，尽量避免浮标移位、漂失。传统的桶状灯浮标受风流面积大，易移位，易碰撞。受到西沙海况和洋流影响，投放的灯浮标容易漂失。因此，在浮标结构的设计上应尽量减少其水面以及表面的风流阻。

3.小船航道航标投放应用实例

以西沙海域永乐群岛晋卿岛为例，晋卿岛的小船航道约1200米，呈弧形，中间部分有曲率较大的弯道，不熟悉航道的驾驶员容易触礁导致船舶安全事故。在原有的晋卿岛小船航道3座水中灯桩基础上，增设两座小型灯浮标，以完善小船航道的航标导助航服务。经过多方调研和技术论证，对比多家厂商的浮标，最终采用60型浮标（如图1所示），选择与之适配的小型一体化灯器、100KG铸铁沉块、φ18mm不锈钢锚链、φ24mm卸扣。采用渔船作业，纯人工投放的方式成功投放了两座灯浮标。现以此为例，经过3个月的北斗遥测遥控，以及现场观测，位置准确且稳定没有移位、结构良好色彩鲜明，回旋半径较小，对航道没有影响，达到了很好的效果，值得推广。

表1

3.1 浮标的选型及特点

3.1.1 浮标基本参数

详见图1和表1。

3.1.2 小型杆式灯浮标结构特点

线性低密度聚乙烯浮标主要由316L不锈钢骨架、直径0.6米浮筒、杆式标体模块组成，外形小巧，重量65kg，特别设计人工搬运把手，只需要2个人便可轻松搬运浮标。浮筒采用梯形结构设计，在保证浮力的同时，降低水线面，加上浮体表面光滑，使得浮标的水流阻力较小，不会轻易被洋流拖拽导致移位、漂失。线性低密度聚乙烯浮标漂浮水中本体较轻，发生碰撞时会弹开，不易直撞到浮体，即使发生碰撞浮体，对航行船舶的损坏程度也会大为减轻。

3.1.3 小型杆式灯浮标材料特点：

浮标采用线性低密度聚乙烯材料滚塑制作，浮体内充填闭水型聚氨酯。具有极高的耐磨特性，极高的耐冲击特性，化学性能稳定，有良好的自润滑性，对生物无毒性，具有独特的耐低温性和表面非附着性等应用性能。浮标颜色为线性低密度聚乙烯原色材料，符合IALA标准的浮标表面颜色相关规定。材料颜色具有热稳定性，加工后颜色依然能保持不变。此外，材料本身具有良好的耐腐蚀、耐老化性能，抗UV等级为VU20，经过加速老化试验证明，浮标模块经过10年使用后，颜色仍符合IALA标准，期间不需要进行刷漆作业。线性低密度聚乙烯材料具有良好的自润滑性，使得浮标表面光滑，附着的海生物易处理，使用高压水枪即可轻松去除表面污渍，后期的维护方便、快捷、成本低。浮标生产和使用过程中均不会向环境释放污染物质，并且整体材料绿色环保，可回收再利用，属于真正意义上的“绿色”航标。

3.1.4 小型杆式灯浮标成本分析

对比同样适合在小船航道上布设的水中灯桩，小型杆式灯浮标价格是水中灯桩的成本十分之一，而且大幅度减少施工作业时间，可以说是非常经济的。

3.2 链系和沉块选型与设置：

根据小型杆式灯浮标的静水力曲线和流体力学分析，选取了φ18mm的不锈钢锚链。

以航道拐角处设置的3号灯浮标为例，实测3号灯浮标高潮水位3米，低潮水位1.5米。两处水底底质均为珊瑚砂地质，采用高压水泵冲击海底形成人造坑洼对沉块进行掩埋，增加拉应力，人工深埋1.5米。最后根据《IALA助航指南》中关于锚链长度的要求，对于小于50m的水深，LMIN=2H（式中H——水深，定义为最大水深，包括在一具体地点最高潮位和最大波高1/2的之和的深度），3号浮标锚链长度为6m。在符合规范的条件下，确保浮标旋转半径尽可能的小，防止对航道造成影响。

沉块选用铸铁材质、底部带有凹槽吸盘，为得是在进行深埋作业后能够较好的吸附在珊瑚砂中，得到较大的拉力。同时沉块单个重量控制在100Kg，为得是通过人力能够实现投放。每个小型浮标配两个沉块，也就是200Kg。建议在实际操作中，如果选址风浪很大，可以进一步增加配重或配锚来提高稳定性。

4.结束语

晋卿岛小船航道增设的2座小型杆式灯浮标，经过几个月的遥测遥控观察，该2座灯浮标发光正常、未发生偏移，满足了晋卿岛小船航道导助航需求，同时该型浮标材料特性颜色艳丽，外观结构视觉显形效果良好，远观具有良好辨识度。强流中仍然能保持良好正浮姿态，据当地船舶用户反馈导助航效果很好。浮标投放过程利用小艇，便携式柴油泵等低成本设备，通过人力完成抛设任务，经济实惠，绿色节能。综上所述，小型杆式灯浮标可以应用于类似的小船进出航道，具有很好的推广价值，对推进南海诸岛礁的航海保障建设有一定贡献。