船舶救生纜機(jī)的構(gòu)想分析

張啟行 鄭州 陳宜志

摘 要：海上安全事故日益頻發(fā)，隨著社會(huì)科學(xué)的發(fā)展，人們?cè)絹碓街匾暫Ｉ习踩榱司S護(hù)海上船舶航行安全，我國(guó)也加大力度采取了許多措施，效果顯著。筆者根據(jù)多年的海上工作經(jīng)驗(yàn)構(gòu)想出一種高效率的救生設(shè)備——救生纜機(jī)，主要用在救助船舶上對(duì)人員和物資進(jìn)行快速救助轉(zhuǎn)移，通過對(duì)其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工作原理以及技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算分析，以探討該設(shè)備在理論技術(shù)層面上的相關(guān)問題。

關(guān)鍵詞：救生纜機(jī);恒張力;救生吊籃;救生主鋼纜;輔助纜車

中圖分類號(hào)：U674.23? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2019）03-0057-03

1船舶救生纜機(jī)的結(jié)構(gòu)組成與工作原理

船舶救生纜機(jī)主要由一臺(tái)主救生纜車和兩臺(tái)輔助纜車組合而成。纜車的動(dòng)力源為液壓馬達(dá)，三臺(tái)纜車共用一臺(tái)液壓泵站，液壓馬達(dá)通過齒輪帶動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)。如圖1所示，輔助纜車A和B在同一豎直線上，滾筒A在滾筒B上面，在A、B滾筒之間為救生主纜車滾筒。主救生纜車滾筒拖著主鋼纜，主鋼纜承受較大的拉力，鋼纜的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，一般可拉長(zhǎng)200米，兩臺(tái)輔助纜車共用一條輔助鋼纜，其長(zhǎng)度為450米.救生主纜車類似拖纜機(jī)滾筒，如圖2所示。在鋼纜的引頭位置有一個(gè)可拆卸的固定環(huán)，用于固定在難船上。離固定環(huán)一定的距離，有一個(gè)固定滑環(huán)，其滑環(huán)是固定在主鋼纜上，用于傳動(dòng)輔助鋼纜。在固定滑輪和主救生纜車之間有一對(duì)可移動(dòng)雙滑輪組，可以在主鋼纜上自由移動(dòng)，并且可繞著鋼纜的軸向方向旋轉(zhuǎn)。在雙滑輪組上有一根可自動(dòng)伸縮的細(xì)鋼纜，其中一段是固定在輔助鋼纜上，其長(zhǎng)度的調(diào)節(jié)是根據(jù)伸張的力度大小變化的，其最大長(zhǎng)度大于輔助纜車A到救生主纜車圓心距離。在滑輪組下面吊著半封閉式充氣吊籃，并且掛鉤可以人為緊急脫鉤，在掛鉤上的鋼纜長(zhǎng)度可手動(dòng)機(jī)械調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)位置在吊籃里。在救生纜機(jī)里有三臺(tái)纜車滾筒，分別是輔助纜車A、輔助纜車B與救生主纜車。輔助纜車A、B的卷筒轉(zhuǎn)向是相同的，而且轉(zhuǎn)速也相同，卷筒直徑的大小也相同，并且A、B纜車的液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速是可調(diào)的，救生吊籃的移動(dòng)速度也可隨其變化。中間救生主纜車滾筒所帶的鋼纜較粗，剛性強(qiáng)度大，能抵抗較大的瞬間拉力。

船舶救生纜機(jī)的工作模式為恒張力，恒張力控制實(shí)際上是將液壓系統(tǒng)啟動(dòng)運(yùn)行，通過對(duì)電-液系統(tǒng)設(shè)置，使液壓馬達(dá)一直處于不斷調(diào)節(jié)的動(dòng)態(tài)模式下運(yùn)行，液壓馬達(dá)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與主鋼纜拉力對(duì)救生纜機(jī)卷筒產(chǎn)生的扭力相同時(shí)，就達(dá)到了張力平衡，或稱之為“恒張力”[1]。這三臺(tái)液壓纜車均滿足恒張力模式，并且恒張力的大小可調(diào)，調(diào)節(jié)方法可根據(jù)不同的海況進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)。恒張力的作用是為了使救助船舶與被救船舶之間的主鋼纜處于動(dòng)態(tài)繃緊狀態(tài)，當(dāng)救助船舶與被救船舶靠近時(shí)，救生主纜車可自動(dòng)收起主鋼纜;當(dāng)救助船舶與被救船舶遠(yuǎn)離時(shí)，救生主纜車可自動(dòng)放出主鋼纜，并且在收纜放纜的過程中，主鋼纜一直處于繃緊狀態(tài)。在救生主纜車滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輔助纜車A、B滾筒也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，保持輔助鋼纜也處于緊繃狀態(tài)。

2 船舶救生纜機(jī)的收放纜工作過程分析

在收放主鋼纜時(shí)，輔助纜車是隨主纜車運(yùn)動(dòng)的，以保持輔助鋼纜和主鋼纜同步運(yùn)動(dòng)。輔助纜車B滾筒與輔助纜車A滾筒具體的運(yùn)動(dòng)可分為以下幾步：

（1）固定鋼纜到難船：當(dāng)需要把主鋼纜固定在被救難船上前，需要把鋼纜放出去，此時(shí)救生主纜車滾筒逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，主鋼纜慢慢被放出去;輔助纜車B滾筒隨之進(jìn)行順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，輔助纜車A滾筒保持不動(dòng)，把輔助鋼纜放出去。

（2）人員轉(zhuǎn)移：放出救生吊籃到難船時(shí)，輔助纜車A、B滾筒同時(shí)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，輔助纜車A滾筒放纜，輔助纜車B滾筒收攬，救生吊籃隨著輔助鋼纜上的一對(duì)滑輪組向難船方向移動(dòng)而移動(dòng);將難船人員轉(zhuǎn)移到救助船舶上時(shí)，輔助纜車A、B滾筒同時(shí)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，輔助纜車A滾筒收纜，輔助纜車B滾筒放攬，被救人員與救生吊籃緩緩地向救助船舶方向移動(dòng)。

（3）脫鉤收救生主鋼纜：當(dāng)被救人員全部轉(zhuǎn)移到救助船舶后，需要對(duì)主鋼纜進(jìn)行回收，首先遠(yuǎn)程遙控固定環(huán)脫扣，然后救生主纜車滾筒順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，主鋼纜被收回，與此同時(shí)輔助纜車B滾筒逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)收回輔助鋼纜，輔助纜車A滾筒保持靜止。

3船舶救生纜機(jī)的技術(shù)難點(diǎn)

3.1恒張力的大小設(shè)定與靈敏度

恒張力的大小設(shè)計(jì)是較為關(guān)鍵的，要考慮到不同船型，不同質(zhì)量的船舶所需的拖動(dòng)力的值。若恒張力太大，難船可能會(huì)被牽引，甚至把難船拉翻沉船。若恒張力太小的話，主鋼纜會(huì)全部被放出，引發(fā)脫纜事故。因此要適當(dāng)控制好恒張力的大小，以致兩船舶在海面處于相對(duì)靜止，或在一定范圍內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定。另外，要考慮到救生纜機(jī)液壓馬達(dá)在恒張力模式下的靈敏性，確保船舶出現(xiàn)頃刻的相對(duì)移動(dòng)時(shí)，滾筒能夠及時(shí)進(jìn)行收攬或放纜。

3.2主鋼纜的釋放長(zhǎng)度與主鋼纜承載能力的關(guān)系

主鋼纜在繃緊的狀態(tài)下由于自身的重力、救生吊籃的重力和被救人員的重力，會(huì)存在偏折（不再是理想下的直線）。以下對(duì)主鋼纜的釋放長(zhǎng)度和下垂的安全距離進(jìn)行粗略的計(jì)算分析。

由此可見，當(dāng)主鋼纜放出長(zhǎng)度L=50米時(shí)，允許因兩船舶相對(duì)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致纜繩下落距離為5米時(shí)，且設(shè)計(jì)恒張力為10T時(shí)，允許最大承載質(zhì)量為2T;當(dāng)主鋼纜放出長(zhǎng)度L=25米時(shí)，允許因兩船舶相對(duì)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致纜繩下落距離為5米時(shí)，且設(shè)計(jì)恒張力為10T時(shí)，允許最大承載質(zhì)量為5T。由上可知，為了保持救生吊籃不掉進(jìn)水里，設(shè)計(jì)允許最大落差為5米時(shí)，在同一恒張力下，當(dāng)放纜越長(zhǎng)，主鋼纜的載荷能力就越弱，而且載荷不能低于凈負(fù)荷質(zhì)量1.2T與主鋼纜本身的自身質(zhì)量的總和，因此在設(shè)計(jì)過程中要考慮主鋼纜的自重、放纜的長(zhǎng)度與恒張力大小的匹配。

3.3救生吊籃的安全設(shè)計(jì)

在轉(zhuǎn)移過程中，為了救生吊籃的人員安全，有必要把救生吊籃進(jìn)行改造，首先減小其重力可改成充氣式，同時(shí)增加其浮力以免救生吊籃碰到海面時(shí)人員與海水接觸。然后，需要把救生吊籃改成半封閉式，如圖5，以免人員因救生吊籃的擺動(dòng)落水。

3.4 救生纜機(jī)固定環(huán)脫扣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

當(dāng)船舶在惡劣海況下，人員全部從難船撤離，則需要緊急脫鉤，把系在難船的主救生鋼纜拉回來。需要考慮如何實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控脫扣，筆者認(rèn)為，可以通過電磁閥脫鉤的方式，但是控制電源需要導(dǎo)線通過鋼纜引過去，這就加大救生主鋼纜設(shè)計(jì)難度。

3.5 鉤頭的固定位置分析

鉤頭可以通過拋纜的方式轉(zhuǎn)移到難船。具體位置一般在船舶的系纜柱上，或是系在難船的桅桿下等，只要能夠固定在船舶牢靠且不發(fā)生脫鉤的地方均可，同時(shí)所固定的位置不影響難船穩(wěn)性，方便遠(yuǎn)程遙控電池閥進(jìn)行脫鉤。

4 結(jié)語

筆者通過借鑒船舶拖纜機(jī)系統(tǒng)的相關(guān)原理構(gòu)想出救生纜車，在通過對(duì)結(jié)構(gòu)和工作原理的簡(jiǎn)單分析，向讀者引出對(duì)救生設(shè)備構(gòu)想及研發(fā)的思考;通過理論計(jì)算，更客觀地陳述提出目前的技術(shù)難點(diǎn)——如何解決放纜長(zhǎng)度與載荷之間的矛盾。同時(shí)提出，在惡劣海況下如何保持主救生鋼纜處于相對(duì)的繃緊狀態(tài)，而這種繃緊狀態(tài)所處的力不能破壞鋼纜的同時(shí)保證難船不被拉動(dòng)，以及救生纜車反應(yīng)要靈敏能夠跟上船舶的相對(duì)移動(dòng)等問題。

參考文獻(xiàn)

[1]江峰，陳愷愷.淺析船用被動(dòng)式恒張力控制液壓絞車[J].液壓氣動(dòng)與密封，2013，33（11）：38-40.