湖区新型航标研究

引言

我国湖泊水荡众多，航线常穿湖、荡而过。据统计，我国湖泊总面积约8万平方公里。长江中、下游大多数湖泊有航线贯穿。如上海的淀山湖、江苏的阳澄湖、太湖、安徽的巢湖、江西的鄱阳湖、湖南的洞庭湖等星罗棋布镶嵌在纵横交织的水网之间，构成一幅“水乡泽国”的图景，给航运事业提供了良好的水域条件。湖泊水面宽阔，水中固定天然目标少，湖泊内风浪大，枯水时航槽浅而狭。为保障船舶航行安全，一般采用侧面标标示航道的侧面界限。在水位升降幅度不大（枯洪水位相差四米以内），航槽稳定时，现有侧面标一般采用灯桩形式，下部为桩基础混凝土承台结构，以达到保证率高、视距远、维护成本低、防盗性能好等优点。在水位升降幅度较大时，一般采用侧面浮标，其具有造价低、移位方便等优点。

湖泊灯桩、浮标的优缺点比较

湖泊灯桩由标体（含航标灯组）和基础组成，标体多为玻璃钢材料制作，标体直径及高度根据视距等条件确定。基础由圆型钢筋砼承台和桩基组成，基础与标体间用预埋螺栓联接。有些水位差小的湖泊航标为防止船舶碰撞对航标产生破坏，在圆型钢筋砼承台外侧加设带橡胶护舷的环形钢质浮筒，取得较好效果。侧面灯桩具有保证率高、视距远、能保证最小安全航行距离、对航线标示准确、维护成本低、防盗性能好等优点。其缺点主要为造价高，特别是对于地质条件差的湖泊，基础造价更高，施工困难、施工期长。不能根据航线变化移位，不能满足水位升降幅度较大的湖泊要求。防撞性能差，虽加设防撞浮筒，也只能解决船舶侧面擦过问题，不能从根本上解决防撞问题。特别是在高水位且空载船舶撞击时，船舶会直接撞击到玻璃钢标体，造成破坏，如在巢湖湖区航标中类似情况多次出现。

湖泊浮标由标体（含航标灯组）、浮具和系留装置组成，标体和浮具多为钢质或玻璃钢制作。系留装置由链条、锚或沉石组成，链条分别与浮具及锚或沉石连接，依靠系留装置所起固定作用，将浮标停留在确定位置上。侧面浮标具有造价低、能快速设标、根据航线变化移位方便、防撞性能好等优点。其缺点主要为防盗性能差，丢失现象严重。由于连接链条长度为定值，所以在水位升降幅度较大时，受湖泊风浪影响，其漂移范围变化较大，使标示的安全航行距离有较大差别，不能准确标示航线，对船舶安全有一定影响。

湖泊灯桩、浮标的优缺点都非常突出，如何在吸取二者优点的基础上，尽量克服二者存在的不足，开发一种兼顾灯桩、浮标优点的新型航标，是摆在我们面前需要解决的课题。

湖区新型航标设计

设计思路：根据湖泊的自然条件、航道条件等，结合湖泊灯桩、浮标具有的优点，明确湖区新型航标应该满足的要求及达到的目的。

新型湖区航标应满足：①保证率高、视距远；②造价较低、施工方便；③防盗性能好；④移位方便；⑤安全航行距离有保障、位置相对固定；⑥抗撞击性能较好。

新型湖区航标由标体（含航标灯组）、浮具和系留装置组成，其原理为：由浮具作为承受标体重量及船舶撞击的主要承载结构，通过其上部的标体满足航标的使用功能。系留装置作为航标定位的组成部分，并满足风浪影响、船舶撞击影响而产生航标漂移后快速复位的功能。标体采用玻璃钢结构灯桩（含航标灯组），以减轻上部结构自重及提高抗腐蚀性能。浮具采用钢质环形浮筒结构，浮筒为航标的承重及船舶与航标碰撞时的受力构件，其表面进行喷锌防腐处理，浮筒内部加筋杆，以保证局部稳定性要求，满足船舶撞击的要求。浮筒外侧安装橡胶护舷，以起到保护航标的作用。钢质浮筒与标体间通过法兰盘用螺栓进行连接。系留装置由抗拔桩、镀锌钢丝绳、连接件、滑轮组、导向装置及配重组成。镀锌钢丝绳一端通过连接件与抗拔桩连接，另一端通过导向装置、滑轮组连接配重，定滑轮设置在标体的适当位置。抗拔桩的定位由航标设置位置的坐标确定，在配重的作用下，使航标准确定位。在有风浪及船舶撞击时，标体及浮具会产生漂移，待风平浪静或失去船舶撞击外力时，在配重的作用下能快速移回原来的位置。

标体主要受风载荷，根据所受风载荷、波浪、视距及玻璃钢的材料特性确定其高度及结构尺寸。钢质浮筒设计为新型航标设计的关键，需要满足风浪影响及船舶撞击时的整体稳定性和局部稳定性要求，同时也要满足作为标体的载体浮心要高于重心的要求。系留装置中的抗拔桩根据湖区地质条件、风浪影响及船舶撞击影响所产生的最不利载荷组合确定桩长及截面尺寸。钢丝绳规格及配重根据最大拉力确定，滑轮组可根据湖区的水位变化幅度大小确定倍率。

新型湖区航标由于上部结构与灯桩相同，因此满足保证率高、视距远的要求。采用钢质浮筒为承载结构，且系留采用单桩仅需要满足抗拔要求，故在整体造价上远远小于固定灯桩的造价，且施工方便、工期短。新型航标为整体结构，系留装置在航标内部与标体连接，且有抗拔力大的水下抗拔桩固定，因此防盗性能较好。通过拆卸系留装置中的连接件可快速将航标进行移位（在新位置需重新施工桩基础）。在风浪影响或船舶撞击时，航标会产生一定的漂移距离，但在配重的作用下，可快速复位，能满足安全航行距离、位置相对固定的要求，克服了普通浮标漂移半径大的缺陷。由于新型航标的系留为柔性连接，在船舶撞击时，其能产生一定位移，能起到缓冲作用，再加上配备橡胶护舷，故对航标的破坏力较小，能满足抗撞击性能好的要求。

结束语

湖泊水面宽阔，无参照物，湖区航道只有采用航标标示航线。由于湖区灯桩的工程造价高，一些经济不发达地区无财力进行设置，采用浮标又存在被盗丢失现象严重等问题，因此国内许多湖泊没有进行必要的航标配布，船舶航行只能靠经验，造成了很大了安全隐患，也限制了水路交通的发展。采用新型湖区航标能较好地解决湖区灯桩和浮标存在的不足，为湖区航标设置提供了一种新的思路。

（作者单位：安徽省交通勘察设计院）