淺談中型航標船功能需求與發(fā)展趨勢

摘要：通過總結(jié)中型航標船舶的使用經(jīng)驗，梳理中型航標船舶的作業(yè)流程，分析中型航標船舶的工作職能，研究先進航標船舶的設(shè)計理念，參考現(xiàn)有成熟可靠的設(shè)備技術(shù)，研究新型中型航標船的功能需求，展望新型中型航標船的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵字：中型航標船 功能需求 智能作業(yè)

0前言

航標是幫助船舶安全、經(jīng)濟和便利航行而設(shè)置的視覺、音響和無線電助航設(shè)施。中型航標船主要用于航標布設(shè)、起吊、巡檢等的專業(yè)性船舶，同時也是機動的海上救助力量，可兼顧溢油應(yīng)急、人命救助、沉船掃測等應(yīng)急反應(yīng)任務(wù)，航標作業(yè)船舶設(shè)計建造的水平高低，直接影響海事航海保障部門代表中國政府行使中國沿海航標管理職能，代表沿岸國政府承擔(dān)履行國際公約的義務(wù)，為海上活動和保障船舶航行安全提供海上助航服務(wù)。

根據(jù)《海事船舶配備管理規(guī)定》，大型航標船按照海區(qū)配備，每海區(qū)1-2艘；中型航標船按航標處配備，每航標處1艘，小型航標船按航標數(shù)量配備到航標管理站。根據(jù)功能定位，未來中型航標船將是航標作業(yè)的主力船型。

1中型航標船的現(xiàn)狀分析

1.1 中型航標船現(xiàn)狀

國內(nèi)現(xiàn)役中型航標船共計12艘，其中800噸中標船10艘，均建造于上世紀九十年代，主要特點是船齡偏大，設(shè)備老舊，基本都接近或超過海事船舶規(guī)定的最低服役年限25年。1200噸級中型航標船，國內(nèi)現(xiàn)役2艘，2010年左右建造，配備于寧波航標處與福州航標處，該型船為鋼質(zhì)、單甲板、雙層底（局部單底）、橫骨架式結(jié)構(gòu)，前傾首柱、方尾、首側(cè)推、雙機、雙槳、雙舵、柴油機驅(qū)動定距螺旋槳推進，雖然相比老一代800噸中型航標船，其操縱性能等各方面都有不少提升，但與目前世界上先進的航標船比起來各方面還是有一定差距。

1.2 國內(nèi)外中型航標船對比

通過與國外相近級別的航標船對比分析，國內(nèi)中型航標船主機功率、吊機起吊能力、抗冰能力、船舶操縱、航標作業(yè)等方面都有著不少的差距：

（1）船舶航行性能

所有的航標船都具有較好的靈活性。荷蘭700噸船有液壓位置平衡系統(tǒng)，具有首尾雙推進器航標船，有航標船在有風(fēng)、浪和水流的影響下維護浮標時位置穩(wěn)定的能力；美國的航標船有船舶定位系統(tǒng)；荷蘭的航標船也有襟翼舵，沒有側(cè)推也能夠提供較好的側(cè)向推力。多數(shù)船舶航速是15-16節(jié)。

（2）作業(yè)功能方面

所有的航標船都具有不止一項功能，都有輕度的破冰能力，這些航標船還經(jīng)常用于執(zhí)行其它任務(wù)。例如：能進行污染清除、搜索和救生、交通監(jiān)督和漁業(yè)檢查。需要的時候，有關(guān)執(zhí)法人員就上船執(zhí)行任務(wù)。

（3）航標作業(yè)方面

航標船都有不同的航標作業(yè)設(shè)備。特別是使用甲板上的大力絞盤、起錨機、專用的錨鏈鎖用于收和拋錨鏈，大多數(shù)航標船具有非常有用的木甲板。所有的吊機都能用最大的負荷把浮標從船側(cè)吊上船，其中幾艘還具有浮標起吊和拋設(shè)的動作補償功能。

2 中型航標船主要存在的問題

（1）基本所有800噸級中型航標船隨著使用時間的增長，船舶設(shè)備漸趨老化，航標作業(yè)能力明顯下降，已經(jīng)不能很好地滿足我國沿海航標管理的需要，特別是航標管理規(guī)模逐步擴大后航標作業(yè)需求持續(xù)增長的需要。

（2）船舶低速穩(wěn)定性和操縱性能差。沒有側(cè)向推進裝置，船的低速穩(wěn)定性和操縱性能差；不具備的在有風(fēng)、流、浪影響下，所應(yīng)具有的穩(wěn)定船位的動力定位功能；吊機起吊能力差、絞盤功率低，很難滿足航標作業(yè)的特殊要求（特別是活節(jié)式燈樁、被淤泥積壓的沉石等）。

（3）航標作業(yè)機械化程度差。在航標作業(yè)的過程中，除了吊機起重能力和絞盤的拉力外，其他如拖鏈、浮標移動、棄鏈等輔助工作要靠人力完成，不僅勞動強度大，還存在安全隱患。

（4）船舶可用作航標作業(yè)的面積過小。該類型船舶總體布局不合理，甲板作業(yè)面積不足，該類型船舶有效作業(yè)長度為16米，有效作業(yè)寬度為6米（左右兩舷可用寬度為3米）作業(yè)甲板上有凸起0.6米高的航標艙口蓋，航標起吊作業(yè)時，作業(yè)人員有時跳上跳下，特別是在作業(yè)3米浮標時，人員根本無法從甲板上通過，不利于作業(yè)的安全，安全性能差。

（5）作業(yè)方式落后。在浮標作業(yè)時要通過鋼纜套住浮標的系鏈，通過鋼纜的牽引使得錨鏈上絞盤，然后通過絞盤的拉力來把系鏈絞上甲板，在絞鏈的過程中還存在錨鏈相互堆壓的現(xiàn)象，要通過人力來協(xié)助絞鏈，在浮標布設(shè)時要通過人力來敲開制鏈器才能使得沉石拋進海中，船員的勞動強度大。敲開制鏈器時制鏈器的瞬間反作用力很大，如果作業(yè)人員站位和操作不當(dāng)，會給作業(yè)人員帶來很大的傷害。

（6）主機功率不能滿足冬季冰區(qū)航標作業(yè)。設(shè)計航速12節(jié)，與目前航標應(yīng)急反應(yīng)的時效性以及航標事業(yè)的快速發(fā)展不相適應(yīng)，需要提高航速。

（7）浮標在起吊的過程中，偏蕩厲害，特別是在大風(fēng)浪中作業(yè)時，僅靠人力止蕩效果不好，會發(fā)生浮標燈架撞擊船體上層建筑和吊臂的現(xiàn)象。

3 解決措施

根據(jù)當(dāng)前中型航標船的實際使用情況，為提高新造中型航標船的作業(yè)能力和服務(wù)功能，就當(dāng)前航標作業(yè)需求和未來發(fā)展預(yù)測，結(jié)合未來工程船舶的功能定位和我國當(dāng)前港口經(jīng)濟發(fā)展情況，提出在當(dāng)前中型航標船基礎(chǔ)上的改進建議、新型中型航標船的功能需求以及對未來中型航標船的展望。

3.1 傳統(tǒng)中型航標船技術(shù)改造

（1）研制新型作業(yè)設(shè)備改變傳統(tǒng)起絞浮標作業(yè)模式

為改變傳統(tǒng)起絞浮標作業(yè)模式，北海航海保障中心青島航標處針對800噸級中型航標船“海標052”輪現(xiàn)狀，利用逆向工程、三維設(shè)計、有限元分析、液壓系統(tǒng)綜合調(diào)控、二維平面設(shè)計等技術(shù)開發(fā)研制了新型臥式自排鏈液壓卷筒絞車，并成功應(yīng)用于“海標052”輪上。新研制的設(shè)備僅需摁一下按鈕就可將錨鏈自動絞起，起絞浮標錨鏈的效率可提高5倍，解決了長期以來致使航標作業(yè)效率低、航標工人勞動強度大、作業(yè)安全隱患多的行業(yè)難題。

（2）開發(fā)設(shè)計液壓埋入式艙口蓋增加甲板作業(yè)面積

隨著現(xiàn)代液壓設(shè)備制造和船舶修造技術(shù)水平的不斷提高，我們可開發(fā)設(shè)計新型液壓埋入式艙口蓋安裝于甲板上，使甲板變?yōu)槠秸囊惑w，增大甲板有效作業(yè)面積，確保作業(yè)安全。為實現(xiàn)這種目的，并通過船檢機構(gòu)的認證，青島航標處采取了將新艙口蓋和艙口蓋框子預(yù)先制作為成套產(chǎn)品的方式，并將艙口縱桁、端桁梁、短橫梁、短強梁、甲板開口加厚板、艙蓋止口和液壓鎖緊裝置等構(gòu)件預(yù)先制作在艙口蓋框上，以便安裝時用來與甲板縱橫強梁主筋及甲板焊接為一體，從而確保船體強度和水密性能。將折疊式風(fēng)雨密艙口蓋成功改造為液壓埋入式水密艙口蓋的“海標052”輪，甲板作業(yè)面積得到了有效拓寬，使船舶作業(yè)更加安全、便利。

3.2新型中型航標船功能需求

為適應(yīng)我國沿海航標作業(yè)特點、未來發(fā)展趨勢和船舶多功能發(fā)展的需要，中型航標船作為轄區(qū)航標處執(zhí)行海上航標作業(yè)的關(guān)鍵設(shè)施，應(yīng)主要具備沿海航標的運輸（含拖帶）、布設(shè)、撤除、復(fù)位、巡檢、航標應(yīng)急反應(yīng)、補給、技術(shù)監(jiān)測和科研等主要職能，同時兼顧搜救、溢油清污、測量、清障、沉石打撈等輔助職能。新型中型航標船應(yīng)具備良好的操縱性能，適宜的穩(wěn)性、起吊能力、續(xù)航能力、拖帶能力、破冰能力和減搖能力等。

（1）船舶操控要求

為改善船舶定位和操縱性能，通過查閱有關(guān)國外航標船舶的動力推進情況，如美國1996年建造的中標船，配置動力定位系統(tǒng)、“Z”字形軸360度旋轉(zhuǎn)推進和首側(cè)推裝置；如蘇格蘭“北極星”號多功能航標船，具備動力定位系統(tǒng)、拖帶、海域測量等功能；如丹麥的航標船同時具備航標作業(yè)和測量功能。從國外船舶的設(shè)計、設(shè)備配置都具備了良好的操縱性和機動性。綜上情況，為提高海上航標的作業(yè)能力，提升保障水平和作業(yè)效率，確保低速航行能力。參照國外動力推進模式和未來船舶建造發(fā)展趨勢，建議采用電力推動的雙Z型推進系統(tǒng)附加首側(cè)推裝置和動力定位操控系統(tǒng)。

（2）航速要求

從各海區(qū)情況分析，北方海區(qū)航道口門距離航標船舶碼頭約為25海里，但需考慮船舶在冰期期間航行受阻情況，東海海區(qū)島嶼較多，部分水域航道航標距離航標船舶碼頭距離較遠，約為70海里。南海海區(qū)海域廣、海岸線長，其中水道距離航標碼頭較遠，約為45海里， 綜合考慮沿海航標作業(yè)、應(yīng)急反應(yīng)實際需求和經(jīng)濟性等因素以及未來海上航標向深水發(fā)展的情況，參考國內(nèi)外航標布設(shè)船的航速指標，航標布設(shè)船舶的航速在15節(jié)左右，在重要航道距離航標作業(yè)碼頭比較遠的轄區(qū)可適當(dāng)提高船舶航速，同時兼顧經(jīng)濟性。

（3）浮標作業(yè)設(shè)備要求

根據(jù)現(xiàn)有航標作業(yè)方式及存在的問題，為有效改進現(xiàn)有航標作業(yè)模式，提高作業(yè)效率和安全性，建議提高海上航標作業(yè)機械化、自動化水平，即提高吊機起吊能力和作業(yè)半徑、采用自動錨鏈收絞方式、液壓控制制鏈方式和浮標自動掛鉤方式等。

（4）浮標甲板作業(yè)面積要求

浮標甲板作業(yè)面應(yīng)布局合理，滿足放置6-8個直徑2.4米浮標的要求。在可行情況下，考慮設(shè)置浮標直立存放裝置以提高浮標裝載量。建議船舶作業(yè)甲板的有效長度應(yīng)≥25米。

（5）冰區(qū)航行作業(yè)要求

根據(jù)我國北方海區(qū)冰區(qū)特點，結(jié)合海上航標作業(yè)實際，要求航標船在40厘米厚的堆積冰中可以航行。采用冰區(qū)專用螺旋槳；提高船舶推力，增強沖撞力，確保冰面凍結(jié)浮標一起漂流的情況下的破冰需求。

（6）拓展功能要求

多功能船是當(dāng)前的潮流和未來的發(fā)展方向，尤其是在我國當(dāng)前港口發(fā)展迅速的形勢下，建造多功能工程船舶的需求更加迫切，建議增設(shè)溢油清污和搜救功能，預(yù)留船上清污設(shè)備作業(yè)接口。采用臨時拖帶油駁作為污油儲存艙，配置簡單的搜救設(shè)施，預(yù)留測量儀器的安裝接口等。

3.3 未來中型航標船功能展望

隨著工業(yè)4.0進入中德合作新時代，中德雙方簽署《中德合作行動綱要》中明確提出工業(yè)生產(chǎn)數(shù)字化，大膽的預(yù)測未來中型航標船應(yīng)該向航標作業(yè)智能化方向發(fā)展，充分利用機器人、AGV（Automated Guided Vehicle）等技術(shù)，進行航標模塊化作業(yè)。只要船舶駕駛員操縱船舶靠近航標定準位置后，操作系統(tǒng)自動捕捉到航標，整體翻轉(zhuǎn)到甲板作業(yè)臺上，機械手自動拆解卸扣，AGV將換下的舊航標自動運送到甲板指定位置，AGV將新標運送到作業(yè)臺，機械手自動鏈接卸扣，再整體翻轉(zhuǎn)到水面，過程間用自動棄鏈裝置配合固定等。

4 結(jié)束語

總體上，新建中型航標船應(yīng)在船型上有所突破，總體布置實用合理，具有適宜的穩(wěn)性和良好的耐波性；具備優(yōu)良的操縱性能，采用先進的推進和操縱設(shè)備，滿足浮標定點作業(yè)和低速定向航行的要求；具有足夠的甲板作業(yè)面積和適宜的作業(yè)設(shè)備布置，方便安全高效地進行甲板作業(yè)和浮標設(shè)備器材的載運；配置先進高效的航標作業(yè)設(shè)備，提高航標作業(yè)效率，滿足執(zhí)行航標船舶各項職能的需要。

參考文獻：

[1] 《交通支持系統(tǒng)船舶建造（購置）項目可行性研究報告編制辦法》

[2] 《談中型航標船的技術(shù)改造》

[3] 航標法律法規(guī)