高强度轻型顶标的研制与应用

2017-02-16 17:21任虹刘元贞黄燕嫄
航海 2017年1期
关键词:丝网高强度应用

任虹 刘元贞 黄燕嫄

摘要:顶标是助航识别标志组成之一,其应用广泛,易于识别。上海航标处应用的顶标是复合材料顶标,生命周期短,修复功能差,为降低使用成本,提高利用率,试验使用新型材质顶标。经过设计论证,上海航标处将成品投入部分浮标使用,在应用过程中观察改进。

关键词:高强度 顶标 丝网 应用

1 项目背景

顶标是水上助航标志顶部具有一定尺寸和特定形状及颜色的标志,它提示过往船舶该水域的航行航道功能等情况,是重要的助航识别标志组成之一。

顶标优势为在白天较远的距离外能清楚地判断航标的类型。航海者或许不能够在几海里外看清楚航标颜色,但能够通过顶标形状快速的区分处在该位置附近的航标种类,便于迅速对比海图,判断船舶位置的明显优势。所以,不断提高顶标的质量势在必行,是一项应长期持续跟进改善的项目。

目前,上海航标处应用的頂标是复合材料顶标,经过十多年的应用,出现最多的问题就是顶标叶片的折断或被船撞坏,复合材料主要是由玻璃钢制成,存在抗风能力差、材料不环保、修复功能低和操作不方便等缺点。实际上,由于在海上不停摇晃和风力的作用,材料疲劳老化加速,往往经过几个月或半年就会出现叶片折断的现象,遇到浮标与轮船接触或碰撞,首先容易把顶标撞坏,这对其他航行船舶造成安全隐患,遇到这种情况,需要航标船出海抢修,更换新的顶标,虽然顶标价值不大,但如果算上动用航标船及人工成本,损失相当惊人。对我们上下灯浮更换顶标的作业人员增加一份危险。所以,我们迫切需要找到一种材料,能克服以上的问题,既能减少顶标故障率,也能提高顶标的使用寿命,操作简单,只要人工用手操作即可修复,不需再换新的顶标,从而产生较好的社会效益和经济效益。

2 可行性分析

(1) 固定成本分析:原玻璃钢顶标平均成本约为580元/个,新型材质顶标平均成本提高18%,约合100元(680元/个)。为保障航行安全,履行导助航职责,如顶标发生损坏,必须出航进行更换。考虑到出航成本,材料的价格提高幅度可忽略不计,新型顶标成本优势明显。

(2)长期成本分析:目前,上海航标处所用的高分子材料顶标只能用一个养护周期,除了抢修好临时撤除的特殊情况,一般一座顶标的海上生命周期为2年6个月至3年6个月,也就是洋山水域一般为2年6个月左右,九段灯船以内淡水区域为3年6个月左右,顶标会随着灯浮浮筒的起吊保养而回收自动报废,而灯浮因为钢制材料的缘故可进行多次保养、检测,并循环利用,高分子顶标而因此结束了生命周期,实在令人惋惜。而新型顶标因其钢制材料属性的缘故,在起吊保养回收后,可与灯浮浮筒一道进入检测保养环节,在重新油漆后可重复使用多次,进一步减少长期成本,绿色环保。

(3)材料分析:新型顶标因为采用钢制框架定型,丝网结构定面,几乎不受风力和日光照射影响,减少自然损耗;被撞后可抵抗一定的冲击力不变形;即使变形,钢制顶标可人工现场复原,及时恢复正常。从结构和材料的角度讲,比高分子材料顶标优势明显。

以上几点是制作新型顶标的出发点和目的点。通过对比,我们认为新型顶标有推广使用的可行性。

3 设计制作和试验过程

课题组经过反复探讨和试验,我们尝试了使用不同的材料,最后试验下来,使用高强度不锈钢丝网效果最明显,不仅材料轻,而且耐腐蚀,风阻小,即使被撞歪,也可以手工修复。我们按顶标的直径为浮体直径的0.3倍设计成型原理图,它主要采用304不锈钢丝网,外框用不锈钢条按航标顶标标准折成各种形状,用铆钉将丝网与钢条固定,再进行喷漆,这样的顶标风阻明显减少,材料更轻。

同时,新型顶标完全按照国标规定,对航标顶标的尺寸和规格进行了认真的把关,按照国标要求进行图纸设计。

下面是最终成型的设计图:

最终成型的设计图定稿后,邀请相关的专业厂家根据图纸进行定制,经过一个月的反复试制,成功完成了7只不同类型的顶标样品。如下图:

4 实际应用

在经专业科室的确认和各航标站的安装,截至2016年8月,7只轻型顶标先后投入到长江口航道和洋山港使用,具体在B-5、B-6、B-7、B-8、北堤警6、A2红色球体和北方位标102浮使用,如下图:

经过一段时间的投入使用,效果良好。

综上所述,虽然原理并不复杂,但对目前我国普遍使用的复合材料顶标,也是一种技术革新,我们准备在7个浮标试验的基础上,继续观察使用效果,遇到问题及时改进,在经过试验和实际使用较长时间后取得第一手数据和资料,为将来大规模推广做好充分的准备。最终解决原玻璃钢顶标抗风能力差、材料不环保、修复功能低和操作不方便等缺点,降低更换顶标的安全隐患,提高综合经济和社会效益,更好为航海保障服务。

5 结语

综上所述,这种新兴的新型顶标发展优势明显。新型顶标拥有高品质材质、环保节约和安全、方便的作业优势,最大程度实现多快好省的发展目标。为了快速实现这一目标,在后期推广应用阶段应以人为本,快速挖掘其它优势,促进顶标运营监控质量的大幅提升,实现经济效益和社会效益的提高,为航标事业又好又快、 可持续发展提供新的沃土。

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