張彥朋

（海洋石油工程股份有限公司 上海設(shè)計(jì)分公司，上海 200335）

航行燈和信號(hào)燈位置的設(shè)計(jì)研究

張彥朋

（海洋石油工程股份有限公司 上海設(shè)計(jì)分公司，上海 200335）

文章針對如何設(shè)置航行燈和信號(hào)燈的位置進(jìn)行了探討，以33 300 DWT雙殼散貨船項(xiàng)目為基礎(chǔ)，通過計(jì)算分析的方法來進(jìn)行設(shè)計(jì)，用計(jì)算值來驗(yàn)證實(shí)際設(shè)計(jì)值，繼而完成對航行燈和信號(hào)燈的位置的設(shè)計(jì)。

航行燈；信號(hào)燈；布置；計(jì)算方法

0 引言

隨著船舶工業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)在很多造船廠甚至船舶設(shè)計(jì)單位在進(jìn)行航行燈和信號(hào)燈的布置設(shè)計(jì)時(shí)，往往按照常規(guī)做法或者自身經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行布置，長此以往，很多工程師腦海中關(guān)于航行燈和信號(hào)燈的概念扔停留在只知道數(shù)量以及燈具在船舶大概位置的層面，具體航行燈和信號(hào)燈要布置在哪里，如何確定位置，卻不知道。但實(shí)際上在《1972年國際海上避碰規(guī)則》的附錄“號(hào)燈和號(hào)型的位置和技術(shù)細(xì)節(jié)”中對這方面有具體的描述和要求。以下就如何通過計(jì)算的方法確定航行燈和信號(hào)燈的具體位置進(jìn)行探討，希望對工程師有所幫助。

1 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

在對航行燈和信號(hào)燈進(jìn)行設(shè)計(jì)前，一般都已經(jīng)得到所涉及的船舶的基本信息，例如總體布置圖，從該布置圖中可知船的總長、垂線間長、型寬、型深、縱傾等數(shù)據(jù)信息。另外也可以得到該船的船型、入級(jí)船級(jí)社、船籍國等信息。此外，設(shè)計(jì)規(guī)格書上也會(huì)明確這些數(shù)據(jù)和信息。一般在設(shè)計(jì)工作開始前都要先熟悉規(guī)格書中各項(xiàng)內(nèi)容的描述和要求，設(shè)計(jì)過程中按不低于規(guī)格書中明確的標(biāo)準(zhǔn)去設(shè)計(jì)。這些都是設(shè)計(jì)工作的前提，一定要熟悉并遵守。一般規(guī)格書中都會(huì)明確船舶適用的航區(qū)、規(guī)則和規(guī)范等，包括《1972年國際海上避碰規(guī)則》和入級(jí)船級(jí)社規(guī)范，走蘇伊士運(yùn)河的船舶還要滿足《蘇伊士運(yùn)河航行規(guī)則》等規(guī)則、規(guī)范和公約。在上述信息中，“長度”是指水線總長度的96%，該水線位于自龍骨上

以南通惠港船廠曾建造的一艘33 300 DWT雙殼散貨船為例，該船掛巴拿馬旗，入級(jí)韓國船級(jí)社。該船總長（LOA）為178.90 m，垂線間長（LBP）為171.30 m，型寬（MLB）為28.80 m，型深（MLD）為14.20 m，縱傾TRIM（da－df）為1.577 m。根據(jù)這些數(shù)據(jù)信息，結(jié)合該船運(yùn)行的航區(qū)、適用的規(guī)則規(guī)范公約等，來為該船配置前后桅燈、左右舷燈、艉燈、失控?zé)?、錨燈、機(jī)動(dòng)燈、蘇伊士運(yùn)河燈（五白四紅兩綠）、蘇伊士運(yùn)河艉燈、操縱燈等。

2 設(shè)計(jì)對象

2.1 航行燈和信號(hào)燈的種類和特性

2.1.1 海船號(hào)燈的種類和特性

航行燈和信號(hào)燈統(tǒng)稱為號(hào)燈。《1972年國際海上避碰規(guī)則》對于海船的號(hào)燈的種類和特性有明確的規(guī)定，其中50 m或者50 m以上船舶的具體規(guī)定、海船號(hào)燈的種類和特性見表1。

表1 海船號(hào)燈的種類和特性

2.1.2 海船其它號(hào)燈的種類和特性

除了《1972年國際海上避碰規(guī)則》規(guī)定的航行燈和信號(hào)燈外，某些船旗國主管機(jī)關(guān)和運(yùn)河主管當(dāng)局還要求配備一些號(hào)燈。海船其它號(hào)燈的種類和特性見表2。本次設(shè)計(jì)的船舶涉及的其它號(hào)燈種類僅有蘇伊士運(yùn)河燈。

表2 海船其它號(hào)燈的種類和特性

2.2 航行燈和信號(hào)燈的配置

50 m或者50 m以上的大型船舶配置必須的航行燈和信號(hào)燈[1]，這在《1972年國際海上避碰規(guī)則》、船舶建造規(guī)格書和有關(guān)當(dāng)局的規(guī)定中都有明確要求。

2.2.1 航行燈

2.2.1.1 基本航行燈

根據(jù)規(guī)定，除了提供表3中一套航行燈外，還須備用一套航行燈，通常采用雙層航行燈，具體配置如下：

1）2–2×220 V/65 W桅燈，前桅上和雷達(dá)桅上各一個(gè)；

2）2–2×220 V/65 W左右舷燈，位于船最寬處的兩側(cè)；

3）1–2×220 V/65 W艉燈置于船尾；

4）2–2×220 V/65 W錨燈，尾部和前桅上各一盞；

5）2–2×220 V/65 W失控?zé)簦t色環(huán)照燈）。

上述1）～4）基本航行燈必須由航行燈控制板進(jìn)行控制。

失控?zé)敉ǔ０惭b在雷達(dá)桅上，位置根據(jù)雷達(dá)桅的形狀而定，也可安裝于獨(dú)立的燈桅上。該燈應(yīng)由航行燈控制板進(jìn)行控制。

表3 基本航行燈

2.2.1.2 其它航行燈

其它航行燈的配置如下：

1）1–1×220 V/65 W蘇伊士運(yùn)河艉燈置于船尾，可由航行燈板或信號(hào)燈板進(jìn)行控制；

2）3–操縱能力受限制燈，采用紅色環(huán)照燈。根據(jù)雷達(dá)桅的布置，其中兩個(gè)可由失控?zé)艏嬗?。由航行燈控制板進(jìn)行控制。

2.2.2 信號(hào)燈

信號(hào)燈應(yīng)由信號(hào)燈控制板進(jìn)行控制。

2.2.3 蘇伊士運(yùn)河信號(hào)燈

蘇伊士運(yùn)河信號(hào)燈位于雷達(dá)桅上，基本配置如下：

1）5–60 W白色環(huán)照燈；

2）1–60 W綠色環(huán)照燈；

3）5–60 W紅色環(huán)照燈。

2.2.4 閃光燈

根據(jù)本船配置閃光燈：

1–綠色閃光型的大船燈，位于雷達(dá)桅上。

2.2.5 其它信號(hào)燈

其它信號(hào)燈的配置如下：

1）2–40 W紅色球鼻首警告燈，位于上甲板前端；

2）2–40 W紅色螺旋槳警告燈，位于上甲板后部；

3）3–60 W紅色深吃水信號(hào)燈，位于雷達(dá)桅上，根據(jù)布置也可安裝一個(gè)深吃水信號(hào)燈，深吃水信號(hào)燈應(yīng)由航行燈控制板進(jìn)行控制。

2.2.6 莫氏信號(hào)燈

莫氏信號(hào)燈可兼作操縱號(hào)燈，歸入霧笛系統(tǒng)，位于雷達(dá)桅頂。功率通常為220 V/25 W×3。通常由霧笛控制板和莫氏電鍵控制，其中兩個(gè)莫氏電鍵位于駕駛室兩翼，其它莫氏電鍵可安裝在駕駛室前壁和駕控臺(tái)上。

2.2.7 白晝信號(hào)燈

配備一套符合 MSC.95(72)決議規(guī)定的便攜式白晝通訊信號(hào)燈，白晝通訊信號(hào)燈帶15 m軟電纜，配蓄電池和充電器以及其它附件。白晝通訊信號(hào)燈插座按建造規(guī)格書配置。

2.2.8 蘇伊士運(yùn)河探照燈

1）1–3 000 W蘇伊士運(yùn)河探照燈（通常由船東提供）；

2）1–專用的蘇伊士運(yùn)河探照燈插座安裝于艏旗桿下，由艏部220 V照明分電箱供電。

2.2.9 蘇伊士運(yùn)河搜索燈

2–1 000 W/650 W蘇伊士運(yùn)河搜索燈，可由照明系統(tǒng)供電，在駕控臺(tái)上設(shè)遙控開關(guān)。

2.2.10 掛旗國當(dāng)局規(guī)定的特殊信號(hào)燈

根據(jù)掛旗國當(dāng)局的規(guī)定配置特殊的信號(hào)燈，例如根據(jù)新加坡當(dāng)局的規(guī)定，對于掛新加坡旗的船舶必須在雷達(dá)桅上加裝兩盞綠色環(huán)照入境信號(hào)燈。

3 燈點(diǎn)設(shè)置的位置要求和計(jì)算[2]

3.1 前桅燈

在船舶型寬大于6 m的情況下，前桅燈的高度hf大于等于12 m，即hf≥12 m。該船前桅燈的高度設(shè)計(jì)為16.5 m，滿足要求，見圖1。

前桅燈在船上的位置Lf要求距船首長度不超過該船全長的，即Lf≤×178.90=44.725 (m)。實(shí)際

設(shè)計(jì)值為11.06 m，滿足要求，見圖1。

前桅燈和后桅燈之間的水平距離Lm≥LOA=×178.90=89.45 (m)。實(shí)際設(shè)計(jì)距離為145.6 m，滿足要求，見圖1。

3.2 舷燈

舷燈包括左舷燈和右舷燈，其高度hs應(yīng)小于等于前桅燈的高度，即hs≤hfx=16.5×=12.375 (m)。該船設(shè)計(jì)的舷燈高度為12.3 m，滿足要求。

3.3 后桅燈

前后兩個(gè)桅燈之間的垂直距離應(yīng)大于等于4.5 m，即后桅燈的高度 ha減去前桅燈的高度hf大于等于4.5 m，也就是ha–hf≥4.5 (m)，即ha≥hf+4.5=21 (m)。實(shí)際后桅燈的設(shè)計(jì)值為25.39 m。

3.4 前桅燈吃水處

前桅燈到最小壓載線的高度為Hf，Camber為拱度，前桅燈吃水處為：

dfL=df+TRIM×Ld/LBP=4.517 (m)

Fd=D–dfL=14.2–4.517=9.683 (m)

Hf=Fd+hf+Camber=9.683+16.5+0.63=26.81 (m)

3.5 后桅燈吃水處

后桅燈到最小壓載線的高度：后桅燈吃水處為：

daL=da-TRIM×La/LBP=5.89 (m)

Ad=D-daL=14.2–5.89=8.31 (m)

Ha=Ad+ha+Camber=8.31+25.39+0.63=34.33 (m)

后桅燈應(yīng)高出前桅燈4.5 m，兩桅燈的水平距離應(yīng)至少為其上下距離的三倍[3]。

3.6 最小壓載線狀態(tài)下桅燈

最小壓載線狀態(tài)下桅燈為：TanQ1=Hf/MF =26.81/1 031.06=0.026 52

Q1=1.519°

TanQ2=Ha/MA=34.33/1 175.86=0.029 68

Q2=1.668°

Q2＞Q1，滿足要求。

其中，Q1為前桅燈和船首連線與水平面的夾角；Q2為后桅燈和船首連線與水平面的夾角；MF為前桅燈到船首的距離；MA為后桅燈到船首的距離。

3.7 錨燈

艏錨燈高度要求為 hfa≥6 m，實(shí)際高度為hfa=17.1 (m)，滿足要求。

兩個(gè)錨燈之間的垂直距離為e≥4.5 m，實(shí)際設(shè)計(jì)值為12.4 m，滿足要求。

3.8 操縱燈

操縱燈（莫氏信號(hào)燈）的高度為：Ms≥hf(16.5)+2=18.5 (m)

Ms≤ha(25.39)-2=23.39 (m)

實(shí)際設(shè)計(jì)值22 m，滿足要求。

3.9 環(huán)照燈

環(huán)照燈的垂直距離（距離羅經(jīng)甲板的距離）d≥2 m，燈組垂直距離為1 m。實(shí)際設(shè)計(jì)值為d≥3.5 m，滿足要求。見圖2～圖5。

4 燈點(diǎn)的檢驗(yàn)

通過上述燈點(diǎn)設(shè)置的位置要求和計(jì)算過程，可以看到，在設(shè)計(jì)時(shí)，航行燈和信號(hào)燈的燈點(diǎn)位置的設(shè)計(jì)值都在規(guī)范要求值允許的范圍內(nèi)，滿足規(guī)范要求。實(shí)際設(shè)計(jì)中還要考慮其他因素，比如避開通導(dǎo)雷達(dá)的遮蔽角、與船舶主尺度的比例、船舶美觀程度等。這樣就達(dá)到了設(shè)計(jì)效果和要求，能夠充分發(fā)揮航行燈和信號(hào)燈的性能。

5 結(jié)論

航行燈和信號(hào)燈關(guān)系著船舶運(yùn)行安全，能夠在船舶夜航時(shí)表示自身位置和運(yùn)動(dòng)方向，便于互相避讓、識(shí)別的信號(hào)燈配合霧笛等使用時(shí)，可以在航行時(shí)提示其它船舶自己的位置并避讓，以免碰撞等。通過計(jì)算的方法設(shè)計(jì)航行燈和信號(hào)燈，可以使得設(shè)計(jì)更加精確，更好地滿足規(guī)則和規(guī)范等的要求，進(jìn)一步增加船舶設(shè)計(jì)的安全性。

[1] IMO. 1969年國際船舶噸位丈量公約[S]. 1969.

[2] IMO. 1972年國際海上避碰規(guī)則(1993年修訂案)[S]. 1972.

[3] 中國船舶工業(yè)集團(tuán)公司. 船舶設(shè)計(jì)實(shí)用手冊 電氣分冊[M]. 北京: 國防工業(yè)出版社, 2013.

Design and Study of Location of Navigation Lights and Signal Lights

Zhang Yanpeng

(Offshore Oil Engineering Ltd., Shanghai Engineering Company, Shanghai 200335, China)

The paper discusses how to confirm the location of navigation lights and signal lights. Based on the project of 33 300 DWT double hull bulk carrier, through the calculation and analysis method to carry on the design, the actual design values are verified by the calculation values. The design of the location of the navigation lights and signal lights is finished.

navigation light; signal light; location; calculation method

U665.16

A

10.14141/j.31-1981.2017.02.004

張彥朋（1980—），男，工程師，研究方向：船舶與海洋工程電氣設(shè)計(jì)。面量得的最小型深的85%處；或者是指該水線從艏柱前面量到上舵桿中心的長度，兩者取其較大者。如果船舶設(shè)計(jì)具有傾斜龍骨，作為測量本長度的水線應(yīng)平行于設(shè)計(jì)水線[1]。