復合材料彈性體應急燈浮標的研究及應用前景分析

1、    復合材料彈性體應急燈浮標的研究及應用前景分析    周健華摘 要：目前中國沿海使用的燈浮標主要以直徑2.4米的鋼制燈浮標為主，這種燈浮標投放時，往往需要專業(yè)的航標作業(yè)船。而每一個海區(qū)配備的航標作業(yè)船舶有限，如果在航標應急作業(yè)中投放這種浮標的話，將大大制約了航標應急反應的速度。此外，一些支線、天然航道等水深條件不足，大型航標船無法進入等情況時有發(fā)生，同樣無法投放大型鋼制浮標。本文主要介紹了一種復合材料彈性體應急浮標的研發(fā)過程，可用于上述兩種情況的航標投放，并分析其應用前景。關鍵詞：復合材料 燈浮標 應急1.項目研發(fā)背景在我國沿海航標中，燈浮標的數(shù)量

2、占到了60%以上，而這些燈浮標主要是以2.4米直徑的鋼制燈浮標為主，在長期的使用中，我們發(fā)現(xiàn)這種燈浮標具有重量大、裝配復雜、搬運/起吊困難、對海上投放裝備要求高等缺點。在發(fā)生沉船事故，或是航標效能失常等需要開展航標應急反應時，往往需要航標起吊船配合，才能開展航標的投放或吊換作業(yè)，加上目前各航標處配備的航標起吊船數(shù)量有限，一般都是一個航標處配備一艘，如果起吊船舶此時不在事發(fā)水域，或是正在執(zhí)行其他航行任務，那么如何才能快速有效的完成航標應急修復（或是應急投放），保障海上船舶航行安全呢？這已成為航標管理者面臨的一個難題。另一方面，隨著沿海航標及航標配套的船舶都向大型化發(fā)展，這將無法兼顧到一些小型航道

3、、天然航道的燈浮標配布。因為這些水域一般都存在水深較淺、水下環(huán)境復雜等特點，達不到設置大型浮標的要求，同時，航標起吊船舶也無法進入這些水域開展相關航標作業(yè)。目前，航標管理部門對于上述第一個問題，一般都是終止航標起吊船舶正在執(zhí)行的任務，并立即趕往事發(fā)水域完成航標應急任務，如果船舶正在上排維修時，則考慮從市場中租用船舶應對。但是無論采取哪種措施，勢必會造成資源的浪費，而且市場上可以執(zhí)行航標拋設任務的，一般都是一些抓斗船，航標作業(yè)時存在較大的安全隱患。對于在小型航道、天然航道的設標，則考慮建設燈樁，但是建設燈樁的成本往往是燈浮標的好幾倍，往往需要立項審批，建設周期長，受環(huán)境制約因素大。而且很多時候，

4、這種情況下的設標，都是相關業(yè)主提出的，資金有限。為此，航標管理人員希望研發(fā)一款質(zhì)量輕、耐腐蝕、投放輕便快捷的復合材料彈性體應急燈浮標，用于解決上述兩個難題。2.復合材料彈性體應急燈浮標研發(fā)2.1材料的組成復合材料彈性體應急燈浮標由玻璃鋼、聚氨酯、聚脲和鋼結(jié)構(gòu)連接件等組成。具備了耐腐蝕、強度高、重量輕、防水性能好、抗海水老化能力強等優(yōu)點。2.2復合材料彈性體應急燈浮標結(jié)構(gòu)設計復合材料彈性體應急燈浮標的結(jié)構(gòu)分兩部分成型，上半部包括燈架和干舷部分，下半部為浮標的吃水深度和配重區(qū)域，上下兩部分成型后法蘭邊鏈接，上半法蘭邊覆蓋下法蘭邊，采用不銹鋼螺桿和膠泥固定。2.3復合材料彈性體應急燈浮標的制造技術（

5、1）制做母模根據(jù)浮標的形狀，制作出母模，具體工藝為，用玻璃鋼材料層層鋪裹，并使鋪層厚達到模具使用要求。當模具有了初步的形狀后，依次進行固化、脫模、修整、打磨、拋光、打蠟，是母模達到使用要求。產(chǎn)品的原材料選用：樹脂：我們選擇乙烯基酯樹脂，這是一種基體樹脂，而且具有耐腐蝕性能。增強材料：表面氈、短切氈、玻璃纖維布。固化系統(tǒng)：選用過氧化苯甲酰糊二甲基苯胺的苯乙烯溶液。成型方法：采用手糊成型的制作工藝。在制作工程中，重點在應力集中處和吊裝力點處，鋪設增強材料，進行局部增強。具體做法是根據(jù)浮鼓、燈架、望板、電池箱的外形及其受力情況，計算其產(chǎn)品的厚度，確定產(chǎn)品鋪層的數(shù)量。我們采用經(jīng)緯的密度為1：1的中堿玻

6、璃纖維布和重量為400克每平方米的短切氈進行鋪設，內(nèi)外表面都統(tǒng)一使用0.18毫米的細布，中間層才用0.4毫米的粗布。（2）上部浮標內(nèi)填充聚氨酯將聚酯多元醇（白料）和多異氰酸酯（黑料）、催化劑、表面活性劑、發(fā)泡劑、其他添加劑等原料一步加入，通過專用設備混合，經(jīng)高壓澆鑄現(xiàn)場發(fā)泡而成，采用的密度為50公斤每立方米。（3）吊耳及強度材料的安裝將左、右兩個吊耳的四根腳分別與左、右兩邊的吊耳鋼筋、加強鋼筋焊接并與錨鏈鋼筋連接，錨鏈鋼筋的下端焊接有錨鏈連接扣，置入模具中與上部浮標及下部浮體的玻璃鋼外殼整體成型，詳見圖1：復合材料彈性體應急燈浮標結(jié)構(gòu)示意圖。（4）制備成型的本實用新型有如下指標尺寸：下部浮體1

7、 1直徑1200mm；航標主體重量：80-82kg；抗沖擊強度：250mpa；吸水率1%以下。3.復合材料彈性體應急燈浮標的應用這款直徑1.2米的復合材料彈性體應急燈浮標具有重量輕、耐腐蝕、不易褪色、對水深條件無要求、投放方便等優(yōu)點，可廣泛應用于以下三個方面：3.1燈浮標的應急恢復及應急設標目前，大多數(shù)航標處都是只有一艘航標起吊船舶，并且需要同時肩負著好幾個沿海港口的航標維護工作。北海航標處目前就僅有一艘航標作業(yè)船，需負責整個廣西北部灣沿海燈浮標的維護工作，燈浮標將近500座，維護壓力大，而且該船船齡已超30年，每年都需要安排一段時間進行上排維修。在船舶安排不過來的時候，航標管理人員只能選擇用

8、這種復合材料彈性體應急燈浮標進行應急修復，或應急投放，待船舶適航后再換回鋼制燈浮標。3.2水中燈樁倒塌時的臨時恢復建在適淹礁上的燈樁，由于其基礎長年受海浪的侵蝕而倒塌，航標管理人員面對這種情況，大多會在原基礎上設立臨時的鋼管燈樁，燈樁的重建工作待立項審批后再進行。但在適淹礁上安裝鋼管燈樁時，作業(yè)安全得不到保障，經(jīng)常都需要委外作業(yè)。航標管理人員可在適淹礁航道一側(cè)臨時設置復合材料彈性體應急燈浮標，待燈樁重建完成后再撤除。2017年，位于欽州港茅嶺江的粗沙墩燈樁，因基礎被掏空致倒塌，且原燈樁設置位置已無重建燈樁的基礎，因此在原址設置復合材料彈性體應急燈浮標1座，目前仍正常使用。3.3支線航道/天然航道的設標2017年，廣西七十二涇海島保護與開發(fā)利用工程中提出設置3座燈浮標的方案，航標的設置主要為了保障進出該水域快艇的安全，該水域連接外海，但中間有一段水域無水深測量資料，周邊拉網(wǎng)養(yǎng)殖現(xiàn)象普遍，水下環(huán)境復雜，導致航標作業(yè)船無法進入該片水域，而且工程經(jīng)費有限。為此，業(yè)主設置了3座復合材料彈性體應急燈浮標，目前仍正常使用。4.應用前景復合材料彈性體應急燈浮標具有重量輕、耐腐蝕、不易褪色、對水深條件無要求、投放方便等優(yōu)點，可人工投放，在無起吊作業(yè)船的情況下可以采用應急人工投放，應急投放沉船示位標等助航標志或恢復航標效能，保障轄區(qū)通航安全。待條件許可時再調(diào)派起吊船舶回收浮標，同時又可重