灯浮标

水上浮动助航标志

杆形灯浮标有别于圆柱和圆盘型浮标的助航标志，标体高度远大于其浮体直径，具有初稳心距大、回旋半径小、占用航道面积小等优点，是一种符合《中国海区水上助航标志》（GB4696-96）标准的水上浮动助航标志。

定义

2012年，天津航标处将杆形灯浮标作为助航信号搭载平台，将提升浮标焦面高度、增强水上维护便利性及稳定性列为标体结构的设计重点，研制出一种性能稳定、维护便捷、具备一定导冰性且目视效果显著的新型导助航装置，为助航设备的改革创新积累了成功经验。

高焦面杆形

天津航标处与设计单位合作，通过大量理论计算和样品实验，经优化设计，开发研制出一种焦面高度不小于5.5米的杆形灯浮标。该标志直径为1.02米，总长度14.6米，总重量不超过5吨，适用设标点水深20米，潮差4米，系泊Φ38毫米焊接航标锚链，空载吃水深度6.406米，采用尾端系泊。由于标杆的水线截面小，与自然载荷耦合低，浮标漂浮稳定性高，对系泊悬链要求不高；在渤海冰况较轻的自存工况下，系泊锚链的直径选用最小直径28毫米二级锚链钢，试用期间考虑到借用传统钢制浮标的系泊，按直径38锚链核算载荷。其各项技术性能参数如下：

序号项目单位参数

1 直径1.02米

2 总高米14.6

3 稳心距0.486米

4 空载吃水深度6.406米

5 净焦面高6.73米

6 带载荷焦面高5.84米

7 带载荷吃水深度7.295米

8 适用水深20米

9 总重量4.967吨

10 一体化标头高度2.109米

11 一体化标头重量98千克

12 辅助平台高度6.185米

13 吊点高度7.442米

设计说明

理想的杆形灯浮标应是一根等直径均质杆，其漂浮稳定性和驻位性都十分完美，可在海洋环境监测领域得到广泛应用。目前，沿海在役航标船都是针对柱形浮标而设计建造的，欲使杆形灯浮标适应在役航标船的作业要求，就要使其外形尺寸、性能参数逐步向柱形浮标靠拢，通过外形、浮力设计和压载调整，使其既可保持杆形灯浮标原有的浮动特征，又能满足航标船水上浮标布设、维护和保养的作业要求。

标体总长度和焦面高度

标体的总长度与焦面高度之间有着密切的关系。一般情况下，焦面高度愈高，则总长度愈长。标体可分为水线上、下两部分，其中水下部分长度是水上部分长度的1倍到2倍。不仅如此，标体总长度还受到航标船作业能力的限制，这种限制体现在航标船吊机的起吊高度及浮标在航标船前甲板如何放置上。因此，对于杆形灯浮标而言，如何控制总长度以适应航标船抛设、回收和起吊作业最为关键和重要。

高焦面杆形灯浮标由一体化标头、杆形标体、浮体及压载等部分组成，标体的总长度控制在了一个比较合理的长度（14.6米），其水下部分长度与水上部分长度之比约为1:1。这样的总长度控制可以使航标船的作业能力发挥到极致。北方海区拥有多年活节式灯桩的施工、维护经验，对杆形标体的作业操控能力强，理论上长度在20米以内的杆标，作业难度不会很大。

一般情况下焦面高度指理论焦面高度，即不带锚链的焦面高度，也称净焦面高。在规定的水深条件下，浮标带锚链后的实际焦面高度等于理论焦面高度扣除带锚链后标体的下沉量。因此，带链焦面高度较理论焦面高度略低。设计焦面高度不小于5.5米的杆形灯浮标，先经理论计算推算出杆形浮标的基本载荷状况，再通过优化性能参数设计等一系列手段，最后将净焦面高度控制在6.73米，带链（链径38毫米）后的焦面高仍可达5.84米。

起吊点高度和辅助平台高度

一般情况下，标体的起吊点设置在水线以上约2米高位置。在总长度和总重量许可的情况下，起吊点位置可以适当升高。起吊点位置的升高给航标工的海上作业带来了方便，最为理想的高度是比甲板作业人员直立时手的自然高度稍低，这时挂吊钩最省力。依照航标船型号的不同，这个高度约在水线以上2米到3米之间。

但是，起吊点升高会使吊点以下部分长度加大，也增加了作业航标船的起吊难度。因此，标体起吊点的设置，不仅要考虑上部是否会与吊机吊臂擦碰，还要考虑到吊机是否能够顺利将浮标从水中直接起吊出水，并安全放置到前甲板指定位置。所以，标体的起吊点一般应设置在水线以上的适当位置。综合各种因素，并参考航标船回收浮标的操作规程，在高焦面杆形灯浮标的上部设置了一对吊点，该吊点距水线约0.7米左右，可以单独使用。

单独使用时最大的吊点高度约为7.442米，且会发生倾斜，为避免标头与吊臂碰擦，可将该处吊点与浮体尾端侧面的吊点配合使用，利用辅助工作缆绳控制杆标的空中姿态，让一体化标头与吊臂错开一定角度；或在回收作业前，先行拆除一体化标头，这样就可以完全避免碰撞情况的发生。

一体化标头位置（即辅助平台位置）稍高于航标船船头平台。航标员需登标作业时，可用辅助绳将标体与航标船固定后，从船头部直接上到辅助平台，对航标灯器及能源系统进行检测、更换作业，如需更换顶标或能源系统（太阳能电池板或蓄电池），则需要借助航标船吊机帮助。一体化标头的紧固点位于辅助平台处，旋松防盗螺母后即可将一体化标头整体吊到航标船上。

截面直径

一体化标头按直径1000毫米进行规格化、通用化、标准化设计。顶标参照一体化标头规格选用，以保证良好的日间视觉效果。一体化标头可作为标准部件与各种规格浮标配套。杆体（灯架）按一体化标头规格开展设计，结构为角钢焊接结构，其横截面为边长约750毫米正三角形，这种结构具有重量轻、稳定性高的特点。由于是实体显形，其日间视觉效果较传统HF2.4-D钢制深水浮标角铁灯架要好，视距约在5海里左右。

浮体设计的关键是保证灯浮的基本浮力储备，因此必须设计有足够的长度，在保证基本浮力储备的基础上保持较高的干舷，进而得到要求的焦面高。出于结构简单、制装便捷和安全、可靠的考虑，将浮体设计成1 020×7 020毫米的圆柱体，浮体内部通过隔舱板分隔成6个各自独立的密封舱室，这样的结构设计既可提高浮体的整体强度，又能保证杆标的基本浮力储备，还可提高浮体使用的可靠性。

压载舱采取与浮体同规格（Φ1 020毫米）的分体设计方法。这种设计方法的优点是可以先对浮体进行系列化、规格化、标准化开发设计，然后通过压载舱及压载（或合二为一）的设计，以调整杆标的初稳心距。如果标体总长度受到限制，则可以通过调整浮体的截面直径、改变填充压载及浮力材料密度等方法来保持灯浮的稳心距。

重量和材料选用

与传统的活节式灯桩相比高焦面杆形灯浮标的总重量要轻一些。参照传统HF2.4-D钢制深水浮标，以6吨作为标体设计的基准点，适应大、中型航标船的施工作业。标体结构选用厚度8毫米的优质碳素钢板，采用《气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊的推荐坡口》（GB/ T 985.1-2008）和《钢制焊接常压容器》（NB/ T47003.1-2009）要求的焊接工艺，压载材料选用密度为4的耐腐蚀复合材料。

灯浮标稳心距与焦面高度和总重量等有着密切的关系，传统HF2.4-D钢制深水浮标采用马鞍链双点系泊，稳心距约在0.6米左右，高焦面杆形灯浮标采用尾端单点系泊，稳心距不宜太小。经过计算，高焦面杆形灯浮标的稳心距为0.486米，足以保证恢复正浮状态的能力。

总结

通过试用，高焦面杆形灯浮标技术指标合理、性能稳定、目视效果良好，与常规浮标相比具有焦面高、漫漂小、初稳心距大等特点，有效地提升了浮标的助航效能。

海域布设信息

2023年5月24日，交通运输部官微，为保障船舶航行及作业安全，交通运输部南海航海保障中心在南沙群岛火艾礁、牛轭礁和南薰礁附近海域布设3座灯浮标。

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