航標(biāo)夾持裝置在東海區(qū)航標(biāo)巡檢船上的應(yīng)用

劉永東

摘? 要：本文簡述了東海航海保障中心現(xiàn)有150 t航標(biāo)船的作業(yè)模式，對現(xiàn)有航標(biāo)船作業(yè)模式進(jìn)行了評估和分析，對近年引進(jìn)使用的液壓夾持裝置進(jìn)行簡單介紹，并以連云港航標(biāo)處現(xiàn)有的150 t夾持航標(biāo)巡檢船為例，檢驗(yàn)航標(biāo)夾持裝置在航標(biāo)作業(yè)效率、質(zhì)量、人員安全以及浮標(biāo)保護(hù)等方面的成效。

關(guān)鍵詞：航標(biāo)巡檢船;航標(biāo)夾持裝置;應(yīng)用;評估

0 前 言

東海航海保障中心主要承擔(dān)海區(qū)（北起江蘇連云港南至福建東山的南黃海和東海海域，包括瀏河口以下長江口水域）航標(biāo)建設(shè)養(yǎng)護(hù)、港口航道測量繪圖、水上安全通信、海上應(yīng)急清污，以及南京以下的長江水域水上安全通信等技術(shù)支持和服務(wù)保障職責(zé)，其中航標(biāo)建設(shè)養(yǎng)護(hù)是主要工作之一。東海航海保障中心現(xiàn)有航標(biāo)巡檢船艇14艘，航標(biāo)船執(zhí)行航標(biāo)巡檢維護(hù)作業(yè)大都采用“跳標(biāo)”方式，即在航標(biāo)船靠近浮標(biāo)的瞬間航標(biāo)工人跳上浮標(biāo)作業(yè)，這種作業(yè)方式存在諸多不安全因素，由此帶來作業(yè)人員安全無保障、船標(biāo)與船舶碰撞相互受損、航標(biāo)維護(hù)作業(yè)效率低等諸多問題。為探索航標(biāo)船巡檢作業(yè)新模式，近年東海航海保障中心連云港航標(biāo)處新建一艘150 t航標(biāo)夾持巡檢船并投入使用，新型航標(biāo)夾持裝置優(yōu)化了現(xiàn)場航標(biāo)巡檢維護(hù)作業(yè)模式，能有效解決現(xiàn)有船舶船艇作業(yè)中存在的問題。

1 海區(qū)海況分析

東海海區(qū)風(fēng)情季節(jié)變化明顯，據(jù)統(tǒng)計(jì)，大風(fēng)較多的月份為1月、9月、12月。全年7級風(fēng)以上天數(shù)占全年總天數(shù)的2/3以上。冬季大風(fēng)為冷空氣活動(dòng)造成，秋季大風(fēng)基本受臺風(fēng)影響。沿海刮大風(fēng)時(shí)正逢大潮汛，海面往往會掀起5～9 m大浪，對航行在這個(gè)水域船舶安全構(gòu)成巨大威脅。即使在洋山港內(nèi)只要西至西北風(fēng)達(dá)7級并持續(xù)2 h，就會起2～3 m的涌浪，此時(shí)拖輪也無法正常作業(yè)。

東海區(qū)每年7—9月份易遭受熱帶氣旋的影響，根據(jù)上海氣象局1884—1993年的統(tǒng)計(jì)資料，共計(jì)受到545次熱帶氣旋影響，平均每年受到5次臺風(fēng)影響過程，近年平均數(shù)6～7次，最多一年有8次。臺風(fēng)來襲時(shí)最大風(fēng)速達(dá)58 m/s。

長江口海域是我國海上船舶航行最密集區(qū)，而且其通航環(huán)境惡劣，年均霧天多達(dá)65天，船舶事故多發(fā)。

2 現(xiàn)有航標(biāo)船分析

東海航海保障中心現(xiàn)有的航標(biāo)巡檢船為150 t登軍用陸艇和120 t航標(biāo)巡檢船。150 t航標(biāo)登陸艇（見圖1）為20世紀(jì)80年代老舊船型，是純粹的軍用小型登陸艇，采用平底駁船型，導(dǎo)致抗風(fēng)能力和耐波性能差，航速慢，人員跳登浮標(biāo)的作業(yè)安全性較低;駕駛臺左右兩邊存在視野盲區(qū)，特別在應(yīng)急投標(biāo)方面，存在不安全因素;由于艏部設(shè)置大型登陸跳板，艏部幾乎沒有作業(yè)空間，錨設(shè)備布置在船艉，實(shí)際使用過程中極易走錨，并且不能在外海錨泊，必須到港靠泊碼頭。綜上原因，該船綜合技術(shù)性能較差，已經(jīng)不能滿足當(dāng)前航標(biāo)巡檢作業(yè)的要求。

120 t航標(biāo)巡檢船（見圖2）主要用于沿海航道和遮蔽水域的航標(biāo)巡檢，但由于使用年限長，設(shè)備已逐漸老化。采用傳統(tǒng)作業(yè)方式，即在船靠近浮標(biāo)的瞬間航標(biāo)工人跳上浮標(biāo)作業(yè)。

海上浮標(biāo)日常管理的主要任務(wù)是巡檢與維護(hù)，而維護(hù)浮標(biāo)需要航標(biāo)工人登上浮標(biāo)。傳統(tǒng)的作業(yè)方式是船靠近浮標(biāo)的瞬間航標(biāo)工人跳上浮標(biāo)作業(yè)（見圖3），由于海上作業(yè)風(fēng)浪大，當(dāng)船靠近浮標(biāo)時(shí)，作業(yè)人員要掌握時(shí)機(jī)登上浮標(biāo)，另外航標(biāo)巡檢人員作業(yè)時(shí)要進(jìn)行燈器或者電池等器材的更換，帶著器材上標(biāo)增加了工作難度。此外，在冰雪或者下雨天氣，浮體表面濕滑并且有一定的坡度，容易產(chǎn)生巡檢工作人員落水的危險(xiǎn)情況，這種傳統(tǒng)作業(yè)方式存在諸多不安全因素，是導(dǎo)致航標(biāo)工成為高危職業(yè)的主要因素，由此帶來職工安全無保障、船標(biāo)碰撞損傷大、航標(biāo)維護(hù)作業(yè)效率低、航標(biāo)維護(hù)質(zhì)量難達(dá)標(biāo)等諸多問題。

3 航標(biāo)夾持裝置

為解決現(xiàn)有航標(biāo)巡檢船型存在的問題，近年東海航海保障中心引進(jìn)了150 t航標(biāo)夾持船（見圖4），該船型在船安裝了液壓航標(biāo)夾持裝置。航標(biāo)夾持裝置采用的是前叉是緊固方法，150 t航標(biāo)夾持船航行時(shí)夾持收放在前甲板，當(dāng)巡檢船接近浮標(biāo)時(shí)通過液壓系統(tǒng)翻轉(zhuǎn)放下夾持，當(dāng)浮標(biāo)叉進(jìn)夾持里面時(shí)，固定液壓系統(tǒng)把浮體緊固鎖緊，此時(shí)船和浮標(biāo)結(jié)為一個(gè)整體，工作人員直接從前端上浮標(biāo)，消除的巡檢人員跳標(biāo)的危險(xiǎn)度。作為定型海事系統(tǒng)航標(biāo)巡檢專業(yè)性的成熟船型，性能較好，尤其適用于航標(biāo)的巡檢維護(hù)作業(yè)。

液壓夾持裝置是使航標(biāo)船與航標(biāo)進(jìn)行硬性連接，船和航標(biāo)產(chǎn)生同步運(yùn)動(dòng)，這是改革傳統(tǒng)跳標(biāo)作業(yè)方式的關(guān)鍵設(shè)備，是一臺新研制的專用設(shè)備。研制初期選擇了液壓蟹鉗和平行四連桿式兩種方案，經(jīng)分析比較，由于蟹鉗式具有夾持航標(biāo)可靠、結(jié)構(gòu)簡單、技術(shù)形態(tài)新穎、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，最后選用了此方案。

蟹鉗式夾持裝置主要由平臺、活動(dòng)臂、定位裝置、翻轉(zhuǎn)油缸等組成（見圖5）。平臺為整個(gè)夾持裝置的主體，其作用最大：（1）作為對準(zhǔn)航標(biāo)的導(dǎo)向喇叭口;（2）作為活動(dòng)臂的支撐體和蔽護(hù)體;（3）作為翻轉(zhuǎn)臂架;（4）作為航標(biāo)員上下的踏梯和工作平臺，并設(shè)有欄桿;（5）承受航標(biāo)的撞擊力和抗扭力，其上附有防碰橡膠墊。

活動(dòng)臂由油缸和夾持臂組成，用于夾持航標(biāo)。它的張開與閉合由液壓缸來實(shí)現(xiàn)，夾持臂的閉合程度由限位開關(guān)來調(diào)整，可夾持直徑2 400 m的大標(biāo)，也可夾持直徑1 800 m的小標(biāo)，其上同樣設(shè)有防碰橡膠。

該活動(dòng)臂在準(zhǔn)備與航標(biāo)對準(zhǔn)前是縮在平臺內(nèi)，防止被航標(biāo)撞壞，當(dāng)航標(biāo)進(jìn)入平臺之后，它就伸展小臂抱住航標(biāo)不讓它逃脫，它是夾持裝置的抓手。定位裝置，它是一種液壓插銷，其作用是視航標(biāo)的太小來確定活動(dòng)壁的閉合度跟制油缸的運(yùn)動(dòng)行止。翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要是采用雙油缸擺動(dòng)馬達(dá)，使平能在200范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)。它與平臺采用雙鍵連接，臺的支點(diǎn)由兩臺擺動(dòng)馬達(dá)來承受，該馬達(dá)同時(shí)承扭矩、徑向力和軸向力。動(dòng)力站為液壓站，采用變量軸向柱塞泵調(diào)節(jié)流量來滿足夾持裝置所需的速度。該油泵與閥件、集成塊等組合，安裝在油箱上，形成結(jié)構(gòu)緊湊的動(dòng)力站。泵站的啟動(dòng)及閥件的控制可在駕駛室和機(jī)房兩處集中控制。對準(zhǔn)航標(biāo)時(shí)是在駕駛室集中副，與航向穩(wěn)定、速度密切配合和協(xié)調(diào)，有利于對準(zhǔn)航標(biāo)確保安全。

4 夾持航標(biāo)船應(yīng)用評估

東海航海保障中心連云港航標(biāo)處“海巡16505”輪（見圖6）是東海區(qū)第一艘150 t航標(biāo)夾持船。連云港航標(biāo)處轄區(qū)北起連云港港，南至啟東市，長達(dá)945 km海岸線，轄區(qū)海域面積3.75萬 km2，具備東海沿海多種海況特征，因此東海航海保障中心選擇在連云港航標(biāo)處先行試用?！昂Ｑ?6505”輪自2017年9月5日投入工作，至2018年底航行累計(jì)時(shí)間為237 h，船舶總計(jì)里程1 902 n mile。巡檢燈浮330座，巡檢海上測風(fēng)塔5座、搶修燈浮5座，檢修燈浮26座，調(diào)整燈浮位置16座，應(yīng)急拖帶燈浮3座，技術(shù)測定燈浮21座，新拋燈浮1座。

“海巡16505”輪的夾持裝置（見圖7）采用全液壓驅(qū)動(dòng)，夾持平臺設(shè)計(jì)為U型虎口式，根據(jù)需要可控制其夾持、松開和翻轉(zhuǎn)工作。液壓液壓泵站設(shè)于艏艙內(nèi)，工作壓力為16 MPa，扭矩36 KN.M，可在機(jī)旁和駕駛臺對其操作。其U型虎口外端開口尺寸>3 000 mm，可夾持外徑1 800 mm、2 400 mm燈浮標(biāo)。

工作效率與作業(yè)質(zhì)量方面：捕捉浮標(biāo)準(zhǔn)確、成功率高、用時(shí)短。以往傳統(tǒng)航標(biāo)船由于船舶慣性大，需要反復(fù)幾次才能靠近浮標(biāo)，即時(shí)靠上，由于浮標(biāo)始終不停地自由升沉晃動(dòng)，浮標(biāo)工還需要等待時(shí)機(jī)才能跳上浮標(biāo)進(jìn)行作業(yè)。而現(xiàn)在工作環(huán)境相對平穩(wěn)，航標(biāo)工的工作效率和作業(yè)質(zhì)量也顯著的提高。

檢修人員人身安全方面：夾住浮標(biāo)以后，船、浮標(biāo)和沉石連成一個(gè)相對固定的整體，浮標(biāo)的搖擺周期和幅度大為緩解，為維修人員的上下浮標(biāo)以及檢修創(chuàng)造了一個(gè)相對平穩(wěn)的作業(yè)平臺，從而大大減少了對維修人員人身傷害事故的隱患，改善航標(biāo)工的勞動(dòng)安全。

船體與浮標(biāo)的損壞：夾持裝置的U型虎口內(nèi)側(cè)采用橡膠護(hù)墊，夾持過程其與浮標(biāo)之間形成彈性接觸，避免了傳統(tǒng)航標(biāo)船在靠標(biāo)過程中浮標(biāo)本體與船體之間的硬性碰撞損傷。

自投入使用以來，與傳統(tǒng)的航標(biāo)船相比較，其在工作效率與作業(yè)質(zhì)量、對檢修人員人身安全以及減少船體與燈浮標(biāo)本體碰撞損傷等方面有了顯著的提高，使用證明本裝置與巡檢船配合合理實(shí)用。

5 展 望

航標(biāo)夾持船作為一種新型航標(biāo)巡檢船，為優(yōu)化傳統(tǒng)“跳標(biāo)”作業(yè)模式提供了一種新的思路，既能提升作業(yè)安全性和船舶適航性，又提高了航標(biāo)作業(yè)工作效率和船舶快速反應(yīng)能力，并能有效降低了源消耗和船舶維護(hù)費(fèi)用，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)與社會效益。

作為小型航標(biāo)巡檢船的一種船型，150 t航標(biāo)夾持船時(shí)可以在東海海區(qū)作為母型船進(jìn)行推廣使用，我們可以根據(jù)轄區(qū)海域特點(diǎn)和使用習(xí)慣進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，使其更好地滿足轄區(qū)內(nèi)航標(biāo)巡檢維護(hù)的需要。