冰标灯器的结构性能分析与优化探讨

郭强 王硕

摘 要：文中通过对比几种常见的冬季冰标灯器，结合笔者的日常使用情况，分析其结构、性能，以及在使用中的作用与意义，对其进一步优化改良提出看法，希望对航标器材未来的发展起到积极的作用。

关键词：冰标灯器 结构性能 优化

北方海区每年都存在不同程度的冰冻现象，为防止海冰对浮标造成的破坏，保证海上航标的助航效能，航标管理部门会在冬季来临之前，将辖区浮标更换为冬季冰标，或具有抗冰能力的四季通用浮标。无论冬季冰标，还是四季通用浮标，均采用结构相似的冰标灯器用以实现航标发光助航的效果。

就目前而言，几种常用的冰标灯器不仅可实现定位、通讯、远程遥测遥控等功能，其安全防护等级也可达到IP67，实现水密和气密的双重密封。但笔者在日常的工作实践中，还是发现其结构与性能有进一步优化的可能，存在探讨的必要。本文就从几种常用的冰标灯器展开，分析其进一步优化的可能性，希望对冰标灯器未来的发展有所帮助。

1.冰标灯器的工作原理

冰标灯器安装在冰标顶部（如图1），靠冰标内置电池筒中的锂电池供电，灯器通过先进的微电脑闪光控制器，实现灯质可调功能；通过GPS全球定位系统，实现灯器实时地理位置上报功能，通过GPS授时功能，实现相同灯质的灯器同步闪光的效果；通过内置的通讯模块、定位系统和专用的遥测遥控软件，可实现航标灯器故障、位置偏移报警和远程遥测遥控的功能。

在实际使用中，冰标不仅容易出现标体结冰的情况（如图2），在海冰严重的时候，整个标体都容易被压入浮冰之下，浮冰在风、流、浪的作用下移动，标体也会在浮冰松散薄弱的地方，重新探出水面。特殊的工作环境，就需要冰标灯器具有低温环境下正常工作的能力，良好的水密性能，以及足够的抗击能力等。

2.常見冰标灯器的结构对比

以天津临港辖区为例，目前使用的冰标灯器主要有GLH/GLS-155E、TYH-100、TYH-160三种型号，其结构、特点、样式等，在表1和图3中，作了较为详细的说明和对比。

3.冰标灯器的结构分析

以上是目前较为常用的三种冰标灯器类型，其结构性能已经可以满足北方冰冻港区冬季冰标的使用需求，三种灯器在灯光射程、水密性、防撞等级、通讯能力等方面都已达到一定水准，但就日常使用而言，仍存在值得分析的地方。

GLH/GLS-155E型是铜质改良冰标灯器的第一代型号，它与TYH-100型都需要使用厚重的铜质底座；冰标与电池筒、电池筒与底座、底座与灯头之间，需要多层水密胶圈，水密胶圈易变形，易脱落，会给安装和使用带来不便；其下方塑料套筒易碎，与铜质灯头连接处无胶圈，且拆装不便，虽内置干燥剂，却只能吸收潮气，特殊情况下的少量渗水会直接进入灯器内部，造成电路故障；顶部天线模块使用黑色硬质塑料密封，且为突出结构，在实际使用中，出现过撞裂的情况，导致冰标灯器进水故障。

TYH-100型冰标灯器为GLH/ GLS-155E型的改良版，其结构有了很大改变，最大的特点是集约芯片空间，取消掉塑料套筒；虽然仍使用底座，但整体重量减少了3.7KG；天线与感光阀置于灯器顶部，且为平面，加上更为低矮的灯器透镜，使得灯器在遇到撞击时，受损的概率有所下降，但因为顶部是平面，海鸟也容易着陆，其排泄物容易遮蔽灯器透镜及顶部透板，导致灯器常亮及其他故障。

TYH-160型冰标灯器为四季通用型，其最大特点是省去了底座，灯器的电源接头也演变成简易的机械插孔，灯器在接电后，可直接与浮标相连，中间只需要一条密封胶圈，不仅节省了连接的操作步骤，其自重也有所下降。内嵌式灯器透镜可减少海鸟排泄物的附着，顶部弧形透明塑料板不仅可降低海鸟着陆的几率，积冰的概率也有所降低，但其抗击能力要弱于TYH-100型。

4.冰标灯器结构优化探讨

4.1新材料的探索

就天津临港辖区为例，目前上述三种冰标灯器都在岗使用，三种灯器都使用结构相似的铸铜材质，铸铜材质可以保证灯器具有良好的防撞性能，灯器受到撞击时，不易破裂，而仅仅是表面出现划痕。但铸铜材质显得十分笨重，在使用和安装中有所不便，其铜质表面在高湿高盐的环境中，会出现大面积生锈的情况，不便于维护保养，另外，铜质金属外壳对于通讯信号的影响也值得进一步探究。在材料科学日新月异的今天，寻找更轻便，更优质的替代材料，是值得努力的方向。

4.2新结构的探索

上述三种冰标灯器相比以往的老式冰标利用普通灯器加装防冰罩的做法，其结构上已经有了巨大改变。透镜设计成低矮的结构，已经有效缓解了灯器容易被撞的问题，提高了灯器的抗冰能力，但顶部天线部分，例如GLH/GLS-155E型和TYH-160型冰标灯器，在实时使用中，仍存在顶部易受力，易被撞裂进水的风险，而像TYH-100型冰标灯器，虽然采用平顶设计，却也容易引来海鸟着陆，其分泌物影响灯器发光。在现有基础上或开创性地探寻更为合理的灯器结构，也是冰标灯器下一步改良升级值得思考的地方。

5.结语

北方冰冻港区每年都有不同程度的冰情发生，冰标使用数量巨大，就天津临港辖区为例，从2017年11月1日，至2018年2月26日，冰标累计在岗时间已经突破2万座天，冰标灯器的结构性能，直接影响冬季航标助航效能的发挥，笔者结合自己的工作实际情况，通过分析三种常用的冰标灯器，希望能给未来航标器材的发展提供思路。

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