一种高分子聚乙烯冰区长效灯浮标的制作方法

本发明属于航海导航设备制造领域。

背景技术：

近年来，随着我国沿海改革开放和区域经济发展，沿岸港口群的建设步伐不断加快，港口数量和规模逐年增加，临海产业迅猛发展。在此背景下，为保障港口生产安全、船舶航行安全及海洋环境清洁，航标事业的发展正面临着前所未有的机遇和挑战。

我国北方一些港口地处中、高纬度，冬季严寒，多为冰冻港口。冬季冰冻港口常会出现大量密集流冰，冰况严重时，容易造成港口水上普通灯浮标标体损坏、标志移位、灯光熄灭，航标助航效能降低、失效，严重影响进出港船舶的航行安全，降低了港口的通航能力。为减少常规灯浮标的移位、灭失等失常情况的发生，北方冰冻港口每年都被迫实施春冬两季换标作业，且海上作业条件艰苦，年年要耗费大量的人力、物力及财力。但随着航运经济及沿海港口经济的迅速发展，航标设置数量逐年增加，航标作业数量随之大幅增加。大面积的航标在较短的时间内集中进行更换作业给航标作业船舶及人员带来较大的压力，同时航标更换作业的燃油、淡水、物资等的消耗也逐年增长，不利于航标节能减排。同时，北方港口大部分常规灯浮标被更换为冬季冰标以后，航标的目视效果，包括雷达反射效果都大大减弱，尤其是在风、浪较大的海况下，冰标的雷达反射回波几乎完全被风、浪所形成的雷达回波淹没，航海者无法判断航标的准确位置，航标助航效能就得不到充分的发挥。

技术实现要素：

本发明正是为了解决现有技术中的问题，而提供了一种满足北方冰冻港口四季的助航服务需求，并且同时减轻了航标作业人员及船舶的作业强度，显著降低了航标管理维护成本和航标维护作业的安全风险的高分子聚乙烯冰区长效灯浮标，为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种高分子聚乙烯冰区长效灯浮标，包括内部设有的钢骨架和钢骨架外拼装的浮体，所述的钢骨架的上部与灯器连接，下部与配重连接，配重通过下支撑拖架固定在设有的中心钢管上，下吊耳与中心钢管焊接，所述的钢骨架采用两个一字型结构，两个钢骨架之间的角度为180度。

所述的浮体包括上圆台、中圆柱、下圆台三段，每段有2个组成，每个中心角度为180度。

所述的浮体为高分子聚乙烯材料滚塑壳与聚乙烯泡沫填充物组成。

所述的上圆台、中圆柱、下圆台与钢骨架采用连接螺栓连接为一体，上圆台、中圆柱、下圆台的三个部分之间具有10mm的间隙。

所述的上圆台和下圆台为从靠近中圆柱一端向两端缩进的圆锥体结构，所述的上圆台、中圆柱、下圆台的高度比为：1:2.8:2。

所述的上圆台位置的钢骨架上焊接上吊耳。

本发明的有益效果是：高分子聚乙烯冰区长效灯浮标具备一定的导(抗)冰能力，且满足北方冰冻港口四季的助航服务需求。这款独特的浮标将最新型的环保材料应用于冰冻港口浮标结构，其钢骨架为一字型结构，浮体通过不锈钢螺栓固定连接。浮体分上中下三段设计，有效吸收流冰冲击和碰撞，能抑制海生物附着，坚固耐用而且性能稳定，不退色，可回收，最大限度的降低了维护成本并延长了使用寿命。

附图说明

图1为本发明外形结构示意图。

图2为本发明中心部位纵向剖面示意图。

图3为本发明上圆台、中圆柱、下圆台拼装前示意图。

图中：1.灯器；2.上圆台；3.连接螺栓；4.上吊耳；5.中圆柱；6.下圆台；7.配重；8.下吊耳；9.支撑钢板；10.中心钢管；11.支撑拖架。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

参见附图1-3，本发明高分子聚乙烯冰区长效灯浮标，包括内部设有的钢骨架和钢骨架外拼装的浮体，所述的钢骨架的上部与灯器1连接，下部与配重7连接，所述的钢骨架采用两个一字型结构，两个钢骨架之间的角度为180度。所述的浮体包括上圆台2、中圆柱5、下圆台6三段，每段有2个组成，每个中心角度为180度。上圆台2和下圆台6为从靠近中圆柱5一端向两端缩进的圆锥体结构，所述的上圆台2、中圆柱5、下圆台6的高度比为：1:2.8:2。

参见附图1和附图3，本发明的上圆台2、中圆柱5、下圆台6与钢骨架采用连接螺栓3连接为一体，上圆台2、中圆柱5、下圆台6的三个部分之间具有10mm的间隙，使浮标形成了能抗磨损、吸收撞击的整体，有效抵抗一般流冰的冲击和摩擦。

本发明的制备方法是：

首先制备用于制造滚塑外壳的模具，模具采用不锈钢制造，按照上圆台2，中圆柱5和下圆台6分别制造。采用滚塑方法用不褪色的高分子材料制作标体的外壳，完成外壳制造后，再向标体的外壳内部充填防水的填充材料，保证充满。采用无缝钢管和钢板制备浮标的钢骨架，钢骨架为焊接结构，钢骨架的上部与灯器1连接，上圆台2位置与钢骨架通过焊接连接上吊耳4，作用为用于吊装灯浮标。下部与配重7连接，配重7通过下支撑拖架11固定在中心钢管10上，下吊耳8与中心钢管10焊接，用于与锚链连接。完成钢骨架制备后，将滚塑体与钢骨架用连接螺栓3连接，完成灯浮标的制造。

采用一字型钢骨架的浮标，经模态分析和强度计算证实，浮标能够抵抗浮冰的冲击，强度符合设计要求。

经下水实验，浮标的焦面高度和显形面积符合设计要求，雷达扫视效果很好，可以在冬季以外的季节替代目前的浮标。

下面通过具体实施例对本发明专利作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明专利的保护范围。

高分子聚乙烯冰区长效灯浮标主结构为柱体和锥体结合的结构，总体长度约7.0米，标体的最大直径为1.5米。该浮标显形面积不小于3.8m²，灯光射程不低于3nm，焦面高度大于3.5m。在流冰厚度小于20cm，冰块面积小于100m²海况条件下，标体不发生移位、损坏。适用水深范围-10m～-20m，工作环境温度满足-35C°～+40C°，能源的维护保养周期不低于2年。

该灯浮标浮体采用抗UV环保高分子聚乙烯材料，通过钢质模具三维旋转滚塑成型工艺制作，有着12.7毫米坚固外壳。在进入模具制作之前，将高分子聚乙烯原材料与彩色颜料充分混合，保证了浮体表面色均匀光滑，节省了后期喷砂和补漆施工；同时采用此种从附体材料和施工工艺，增加了浮体表面应力着力点的厚度，使其抗拉力更强，有效抑制海生物污浊。

浮体内填充聚乙烯泡沫，通过蒸汽过程使材料融合并膨胀至最大体积，进而充满整个密封的浮体内部，使浮体强度增加，即使外壳受损，也能保持浮体不进水，从而保证浮标重心和浮力。浮体材料和制作的特殊工艺，使其具备了在高盐碱度、潮湿、低温、流冰、紫外线照射等恶劣条件长期使用后，表面不退色、不脱落，维护周期和使用寿命更长。

浮体分三段设计，形成了能抗磨损，吸收撞击的整体，能有效抵御一般流冰的冲击和碰撞；同时如发生部分浮体损坏，可直接在海上更换相应浮体部分，不用进行浮标整体更换。

本发明浮体外壳的厚度设计满足抵抗浮冰撞击的强度需要，通过有限元计算确定，内部填充聚乙烯泡沫，保持浮体水密和强度。主要技术指标为：显形面积不小于3.8m²，灯光射程不低于3nm，焦面高度大于3.5m。摇摆周期为T＝3-5s。

本发明长效灯浮标实现了单点位单航标，改变了目前海域内单点助航位置处需配备两套标体(冬季冰标及夏季常规浮标)的方式，延长了冰区灯浮标的维护更换保养周期，提高了航标管理维护效率，从单点位标体成本角度分析，长效灯浮标的系统研究可有效降低航标标体成本，具有良好的经济效益。同时减轻了航标作业人员及船舶的作业强度，显著降低了航标管理维护成本和航标维护作业的安全风险。