本文选自期刊《光纤与电缆及其技术应用》2025年第5期
作者：董向华，鞠理，孙靖勋
来源：深海浮标系统研究与设计[J].光纤与电缆及其应用技术,2025,(05):13-14+18.DOI:10.19467/j.cnki.1006-1908.2025.05.004.
摘要
摘要：深海浮标系统是深海光缆维修的必需装备，是海缆船必须配备的工程附属设备，是海底光缆建设和维修施工所需的专用设备。在对深海浮标系统的组成、各组成部分的结构功能、关键技术指标、作业场景及作业方式方法详细研究的基础上，结合实际海底光缆工程研究设计了深海浮标系统。该深海浮标系统具有结构简单、收放便捷、实用性强等特点，可有效提高海缆船总体作业能力，对提高我国深海光缆施工及维修能力具有重要意义。
一、前言
深海浮标系统是深海光缆维修必需的关键装备，是海缆船必备的工程附属设备，是海底光缆建设和维修施工的专用设备。在新建或维修海底光缆工程中，为确保拴系、标记待打捞或待修理的海底光缆端头等经常性操作以及标记某种作业区域界限、特殊障碍物点位、导航位置等临时操作的安全，需要投放浮标。为了提高我国深海光缆施工和维修能力，本文展开了深海浮标系统的研究和设计。
二、深海浮标系统组成及功能
本设计的深海浮标系统的工作原理是利用浮标的浮力使浮标浮出水面约1/2,并在其上安装雷达反射器和灯，便于海缆船能迅速找到定位海底光缆断点的浮标进行施工作业。该深海浮标系统主要由深海浮标、浮标支架、浮标收放装置、雷达反射器及其他附属配套设施组成，各组成部分的结构如图2所示。各组成部分的主要功能如下:a.深海浮标电厚度4mm的钢板煌接而成，下部配有一定的压重水泥，放置在浮标支架上。b.浮标文架由钢管焊接而成，一般焊接于船舷一侧的甲板上，主要用于存放浮标。为减少收放时与浮标间的摩擦，在浮标文架中间位置设置滑轨，滑轨表面为木材材质并用螺栓固定。c.雷达反射器是为增强小型目标的雷达回波所设计的无源装置，采用轻型铝合金制作而成，配有塑料保护头，结构为角形反射器，反射角为360°,等效反射面积≥25㎡,安装在深海浮标顶部。d.浮标收放装置由收缆绞车和控制箱组成，绞车和控制箱安装在浮标支架上。浮标平时放置在浮标支架上，通过控制箱控制绞车的正/反转可实现浮标的布放和回收功能。e.其他附属配套设施主要包括连接钢丝绳、超高分子量聚乙烯绳缆、转接环、定位锚、小浮标及带钩竹竿等，主要用于辅助深海浮标的布放、打捞及回收。固定浮标的定位锚一般采用蘑菇锚，依据深海浮标使用海区的水深和水流速度配用不同重量的锚和不同强度、尺寸的拴系绳索。
三、深海浮标系统主要技术指标设计
由于我国大部分海域水深不超过200 m, 水深超过1 000 m的海域除台湾海峡外，只有南海海域，考虑到深海浮标的使用范围，本设计的深海浮标系统的深海浮标、浮标支架及收放装置等的主要技术指标设计要求如表1所示。
四、深海浮标系统应用
（一）作业场景
深海浮标系统主要用于对海底光缆的断点进行标记，相关作业时机和场合为:a.在海底光缆工程施工过程中，当因设备故障、天气等原因必须停止工作并截断海缆时，在断头处拴系浮标进行标记并放入海中，以便下次寻找到该点打捞海底光缆并继续工作;b.在海底光缆故障维修过程中，当海缆船先打捞起一端海底光缆断点，拴系浮标进行标记并暂时放入海中，而后海缆船接着寻找另一端海底光缆断点，待找到打捞起和维修完成后，再回到浮标处打捞断点并继续进行维修接续工作;c.在探查海底光缆故障和海底光缆位置点作业时，有时需要临时设置浮标，标记探测到的海底光缆故障位置或海底光缆路径走向;d.在海底光缆路由调查作业过程中，设置浮标标定调査范围或需要避让的障碍位置;e.在海底光缆敷设施工过程中，设置浮标标定警戒区域或指示转向及登陆点位置;[在海底光缆施工作业时，借助浮标使海底光缆或中继器等浮起。
通常深海浮标与深海光缆连接在一起，在其布设及回收过程中必须确保作业人员及深海光缆的安全，作业流程要求简单、可靠。在对深海浮标布设及回收作业过程进行深入研究后发现，相关作业流程必须严格按照以下步骤进行:a.在布放深海浮标时，应根据海底光缆标记点的水深，选择合适重量和数量的蘑菇锚拴系在海底光缆断点上;再把海底光缆断点与连接缆绳一端相连接，采用鼓轮机把连接缆绳放入海底，连接缆绳的另一端通过转接环(旋转环或卸扣)与深海浮标相连接;在连接缆绳放完后，利用浮标收放装置把深海浮标放入海中，同时将小浮标及其牵引缆一并抛入海中。深海浮标放入海中后系统布设状态如图3所示，图中内缆长。b.在回收深海浮标时，应先采用带钩竹竿把小浮标收回到海缆船上，并将起吊缆放入浮标收放装置上;再启动收放装置将深海浮标收回到船舷旁，通过深海浮标旁的系缆将深海浮标下的转接环收回海缆船，卸下连接缆绳放入鼓轮机并收回;在连接缆绳收完后，通过浮标收放装置收回深海浮标并固定在浮标支架上。
2.连接缆绳设置
深海浮标与海底光缆断点之间采用连接缆绳连接，连接缆绳与深海浮标之间通过转接环(旋转环或卸扣)连接，连接缆绳与海底光缆断点之间通过蘑菇锚连接。为使连接缆绳在水中保持一定的重量，连接缆绳两端采用钢丝绳(钢缆),中间采用超高分子星聚乙烯绳(纤维缆);为卸除连接缆绳在收放时可能产生的扭劲，连接缆绳首末端采用转环连接。
通常连接缆绳的长度规格有1000、500、200、100 m,具体选用和设置视水深而定:a.对于浅水海域，宜将连接缆长度设置为水深的3倍左右;b.对于深海海域，考虑到如果连接缆长度过长，浮标的搜寻半径就会很大，故参考国外相关操作经验，宜将连接缆长度设置为水深的1.1~1.5倍;c.对于特殊应用场合，宜先按理论计算的连接缆长度进行初步确定，再根据实际现场试验的结果进行调整总结，以最终达到良好的投放效果。
3.浮标缆设置
在设置浮标缆(小浮标牵引缆)长度时，考虑到通常深海浮标的应用水深≥200 m, 宜将浮标缆长度设置为水深的1.15～1.20倍，并且随着水深的增加，增大的比例宜逐渐减小；同时还应根据现场海水流速进行调整，即随着海水流速的增大，宜适当增加缆长。
五、结语
深海浮标系统作为深海光缆维修的重要工装设备，是深海光缆施工及维护过程中不可缺少的重要设备。以往我国海底光缆建设基本都在浅海海域，浮标系统的应用研究也都聚焦于水深200m以内，较少涉及深海浮标系统。本文详细研究了深海浮标系统的组成.功能、主要技术指标、作业场景及作业方式方法。本文结合实际海底光缆工程研究设计的深海浮标系统具有结构简单、收放方便、实用性强等特点，将该系统配备于海缆船，可有效提高海缆船总体作业能力，对提高我国深海光缆施工及维修能力具有重要意义。
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