張 林
重力倒臂式救生艇(簡(jiǎn)稱倒臂艇)的艇架絞車手搖裝置經(jīng)常發(fā)生傷人事故。通過系統(tǒng)分析具體事故案例,探究事故發(fā)生的各種可能的起因。另外,對(duì)于現(xiàn)有設(shè)備如何進(jìn)行改良和升級(jí),獲得更穩(wěn)定更可靠的“本質(zhì)安全型”解決方案。
一起救生演習(xí)時(shí)大副在操縱救生艇釋放裝置時(shí),被操作手柄擊中不治身亡的事故,經(jīng)了解,該輪路過舟山火燒門時(shí)臨時(shí)錨泊,因時(shí)間尚早且天氣狀況良好,船長(zhǎng)決定做一次棄船演習(xí)。該輪救生艇為重力倒臂式救生艇,放艇過程中艇架卡住,不能完全放到甲板面,當(dāng)時(shí)大副拿起艇架絞車手柄,準(zhǔn)備手動(dòng)將艇架搖起后再放,搖起艇架10公分左右,大副認(rèn)為差不多了,松手觀察情況,此時(shí)艇架依靠重力突然快速下降,手柄被帶動(dòng)高速旋轉(zhuǎn)飛出,砸中大副頭部當(dāng)即身亡。
本文并不特定針對(duì)此次事故進(jìn)行分析,只以相關(guān)事故通報(bào)的描述順序作展開分析,分析可能的原因,尋找有效的解決思路。
1、“該輪救生艇為重力倒臂式救生艇,放艇過程中艇架卡住,不能完全放到甲板面”常見的原因(以下均不涉及型式認(rèn)可有紕漏的情況):
(1)倒臂支撐桿末端鎖緊裝置(見圖1)一端未完全解除或卡住,此為操作原因。
(2)倒臂底端轉(zhuǎn)軸卡死,圖2為倒臂底端轉(zhuǎn)軸及其牛油加注孔(部分轉(zhuǎn)軸牛油加注孔布置在兩側(cè))。轉(zhuǎn)軸卡死的原因除了潤(rùn)滑不當(dāng)、轉(zhuǎn)軸和/或其軸套偏磨/磨損外,常常還伴隨著艇架受到扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。艇架受到扭力多是因?yàn)樾⊥啥耸辗挪煌剿?,而?dǎo)致小艇收放不同步,常常有以下幾種情況:
(3)小艇固定撐桿(見圖1)在營(yíng)運(yùn)修理后,位置、長(zhǎng)度及角度未完全復(fù)原,導(dǎo)致小艇在存放處即出現(xiàn)首尾不平的現(xiàn)象。
(4)艇架絞車鋼絲繩盤繞雜亂,導(dǎo)致兩端鋼絲繩收放不同步,如圖3所示。有時(shí)鋼絲繩盤繞雜亂還會(huì)造成跳繩現(xiàn)象,此時(shí)小艇收放速率也會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)的跳動(dòng)。
(5)吊艇索末端(如圖4)調(diào)節(jié)不當(dāng),導(dǎo)致收艇時(shí)兩倒臂不能同時(shí)就位。
(6)艇架頂端動(dòng)滑輪懸掛(如圖5、圖6)端營(yíng)運(yùn)修理后導(dǎo)致長(zhǎng)度或角度不一致,收放時(shí)導(dǎo)致一端掛著,另一端懸空,或者處于更危險(xiǎn)的臨界狀態(tài)。這種狀態(tài)如果在釋放小艇時(shí),可能會(huì)造成艇架卡住或者小艇突然加速降落。
2、“當(dāng)時(shí)大副拿起艇架絞車手柄,準(zhǔn)備手動(dòng)將艇架搖起后再放,搖起艇架10公分左右,大副認(rèn)為差不多了,松手觀察情況,此時(shí)艇架依靠重力突然快速下降”。
分析幾種倒臂艇突然快速下降的可能原因。小艇通常有三個(gè)釋放位置,絞車處抬動(dòng)重錘就地釋放、舷邊遙控釋放和艇內(nèi)遙控釋放。
(1)重錘平時(shí)依靠自身重量處于剎車位置。重錘剎車常見的有兩種方式,偏心輪式的皮帶摩擦片剎車和擠壓式合金鋼剎車片剎車。兩種剎車方式都需要注意平時(shí)的維護(hù)保養(yǎng)、調(diào)校和定期的剎車片換新。注意,剎車片并非布置越緊或者越快剎車越好,應(yīng)該是松緊適度,操作行程及限位適度,釋放時(shí)方便控制速度;另外,剎車片磨損超限也會(huì)造成剎車力不足甚至無(wú)法及時(shí)剎車。重錘換新后重量不夠或者重錘壓桿力臂不夠,重錘維修后沒有按照型式認(rèn)可的角度裝復(fù),還有剎車結(jié)構(gòu)長(zhǎng)時(shí)間沒有得到適當(dāng)?shù)木S護(hù)保養(yǎng),都可能會(huì)造成剎車操作時(shí)產(chǎn)生臨界狀態(tài),這種臨界狀態(tài)很容易引起操作者的誤判斷,而這種誤判斷往往相當(dāng)危險(xiǎn)。圖7有插銷做鎖緊剎車狀態(tài)限位,另外一個(gè)擋桿可以防止重錘擺過頭。圖8為擠壓式(螺桿行走機(jī)械原理)剎車拆檢。
在營(yíng)運(yùn)檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)過剎車蓋板重新布置螺栓孔的痕跡,如圖9,這樣很容易造成依靠蓋板限位槽進(jìn)行限位的重錘(如圖10)裝復(fù)后重錘平時(shí)剎車角度的變化。
當(dāng)剎車處于臨界狀態(tài)時(shí),極易失穩(wěn)而自動(dòng)解除剎車。有經(jīng)驗(yàn)的放艇操作者在手搖收艇前都會(huì)有意壓一下重錘(或者通過圖7保險(xiǎn)裝置鎖定),有時(shí)我們會(huì)明顯看到重錘可以壓下一截,這也提醒我們?cè)搫x車系統(tǒng)可能已不太穩(wěn)定。
(2)對(duì)于舷邊釋放(如圖11),因鋼絲繩纏繞或卡住造成舷邊釋放重錘或者拉環(huán)被拉緊也會(huì)導(dǎo)致剎車狀態(tài)解除,當(dāng)然,此處人為誤操作也時(shí)常發(fā)生。
由以上分析可知,廣西—東盟國(guó)家跨境貿(mào)易人民幣結(jié)算的大力發(fā)展能夠促進(jìn)廣西對(duì)東盟出口貿(mào)易的發(fā)展,同時(shí)對(duì)東盟出口貿(mào)易發(fā)展也有助于促進(jìn)廣西—東盟國(guó)家跨境貿(mào)易人民幣結(jié)算規(guī)模的擴(kuò)大。而廣西對(duì)東盟進(jìn)口與廣西—東盟跨境人民幣結(jié)算間沒有直接因果關(guān)系。因此,相關(guān)部門在推動(dòng)廣西—東盟跨境人民幣結(jié)算發(fā)展時(shí),需研究分析廣西對(duì)東盟出口的影響因素。
(3)對(duì)于艇內(nèi)釋放端,則時(shí)常發(fā)生釋放重錘鋼索過長(zhǎng)而被小艇門把手掛住或者被耐火救生艇的噴水管掛住而導(dǎo)致剎車狀態(tài)解除,另外艇內(nèi)釋放延伸端也有可能卡住。(圖12是一個(gè)錯(cuò)誤的案例,該重錘不應(yīng)該在艇內(nèi),應(yīng)在艇外適當(dāng)高度處,另外再通過一根鋼索引入艇內(nèi),引入艇內(nèi)端應(yīng)能自由通過小艇頂部的貫穿孔)。
(4)此次演習(xí)現(xiàn)場(chǎng)人員的協(xié)調(diào)與操作也可能有疏漏。棄船演習(xí)參與船員多,現(xiàn)場(chǎng)的指揮和協(xié)調(diào)很重要。倒臂艇通常有4個(gè)操作端(3個(gè)釋放端加1個(gè)電動(dòng)回收端),任何一個(gè)操作端誤動(dòng)作或者運(yùn)行不良都會(huì)產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn),那么一個(gè)集中負(fù)責(zé)收集信息及發(fā)布指令的指揮崗位就很重要。通常大副擔(dān)任現(xiàn)場(chǎng)指揮,三副負(fù)責(zé)艇內(nèi)指揮。另外載人放艇演習(xí)前一般先放空艇作驗(yàn)證試驗(yàn),如果出現(xiàn)卡住的情況,現(xiàn)場(chǎng)指揮者首先應(yīng)清空并檢查操作端,然后采取保險(xiǎn)措施(壓緊剎車重錘),再檢查并分析卡住的原因,即使一時(shí)無(wú)法得出結(jié)論,在采取手搖收艇時(shí)也應(yīng)意識(shí)到手搖裝置的安全風(fēng)險(xiǎn)而謹(jǐn)慎操作。
3、“此時(shí)艇架依靠重力突然快速下降,手柄被帶動(dòng)高速旋轉(zhuǎn)飛出”。
SOLAS公約83修正案要求:“應(yīng)設(shè)有收回每艘救生艇筏和救助艇的有效的手動(dòng)裝置。在救生艇筏和救助艇下降時(shí),或使用動(dòng)力吊起時(shí),絞車的轉(zhuǎn)動(dòng)部分應(yīng)不使手動(dòng)裝置手柄或手輪旋轉(zhuǎn)?!卑l(fā)生事故的船舶也適用該要求。手動(dòng)裝置分為手搖手柄和手搖轉(zhuǎn)軸兩部分。為了救生艇下降時(shí),絞車的轉(zhuǎn)動(dòng)部分不應(yīng)使手動(dòng)裝置手柄轉(zhuǎn)動(dòng),該手動(dòng)裝置的搖把(即手柄)要么不跟著反轉(zhuǎn)(反轉(zhuǎn)時(shí)搖把卡住或者自動(dòng)脫離),要么手搖轉(zhuǎn)軸本身就不會(huì)反轉(zhuǎn)。我們常見的轉(zhuǎn)軸有三種,方形截面(圖13)、圓形截面實(shí)心帶擋銷(圖14)和圓形截面空心帶卡槽(圖15)兩種。
方形截面轉(zhuǎn)軸如果反轉(zhuǎn)(回收救生艇時(shí)轉(zhuǎn)軸為正轉(zhuǎn),救生艇下降時(shí)轉(zhuǎn)軸為反轉(zhuǎn)),搖把是根本脫不開的,那么防止搖把反轉(zhuǎn)可以分兩種情況,阻止轉(zhuǎn)軸反轉(zhuǎn)和搖把不會(huì)跟著反轉(zhuǎn)。如果轉(zhuǎn)軸伸出長(zhǎng)度足夠,可以在上面加裝一個(gè)棘輪,剎車罩上對(duì)應(yīng)安裝一個(gè)棘齒,但正常放艇都須先解鎖棘輪或者關(guān)注棘輪的狀態(tài),這反倒增加了船員利用救生艇逃生的程序和風(fēng)險(xiǎn),所以這種方式對(duì)于單轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)不可取。那我們換一種做法,在搖把上安裝棘輪,剎車罩上對(duì)應(yīng)安裝一個(gè)棘齒,棘齒系統(tǒng)只會(huì)在搖把插入轉(zhuǎn)軸且轉(zhuǎn)軸反轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)揮作用,可行。但其具體型式及位置很重要,圖16剎車罩上的棘齒可以保持在開啟位置,有隱患??梢酝ㄟ^將擋桿的位置左移來(lái)排除此隱患,不過此擋桿很弱很容易銹掉,建議增強(qiáng)。
棘齒棘輪系統(tǒng)必須有一個(gè)自鎖效應(yīng),即越卡越緊,棘齒的結(jié)構(gòu)型式及布置應(yīng)使其能夠承受小艇突然下墜而傳遞過來(lái)的巨大沖擊載荷。圖15那個(gè)棘齒作用角度和承受沖擊載荷可能有問題,另外這種布置棘齒和棘輪磨損一點(diǎn)點(diǎn)即容易失去作用。圖17的設(shè)計(jì)更合理些,棘齒處于一個(gè)有限的活動(dòng)位置,撬開棘齒需要一個(gè)有意的動(dòng)作,當(dāng)這個(gè)動(dòng)作解除時(shí)棘齒會(huì)通過壓銷彈簧又壓緊棘輪。
還有一個(gè)解決思路,采用扭力扳手的原理來(lái)設(shè)計(jì)這個(gè)搖把,圖18就是一把扭力扳手的結(jié)構(gòu)圖。當(dāng)然,用在船上我們必須進(jìn)行改進(jìn),將其中的轉(zhuǎn)軸接口更換為匹配絞車轉(zhuǎn)軸的,將搖把手持端設(shè)計(jì)足夠的臂長(zhǎng),必要時(shí)還可以把彈簧3放到牙盤7和11之間,這樣操作搖把時(shí)首先要有一個(gè)有意的預(yù)緊力。如果手搖提升小艇的阻力更大的話,還需要改良牙盤7和11的嚙合方式以增大作用面防止滑齒。不過,由于此類搖把比較復(fù)雜,平時(shí)需妥善維護(hù)及保存。
那么有沒有更安全、更容易操作,性能又穩(wěn)定,容差率更高且保養(yǎng)方便的解決方案呢?我們這里提供幾種解決問題的思路。
1、采用單向軸承系統(tǒng)防止動(dòng)力吊起時(shí)手搖裝置跟著轉(zhuǎn)動(dòng)
使用單向軸承系統(tǒng)的原理很簡(jiǎn)單,如下圖,內(nèi)外轉(zhuǎn)軸均只能朝固定的且相反的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)才會(huì)鎖死并聯(lián)動(dòng),反之,當(dāng)它們之中的任一部件反向運(yùn)動(dòng)時(shí),則內(nèi)外部件解鎖而不再跟隨運(yùn)動(dòng)。運(yùn)用在手搖裝置時(shí),比如下左圖21,內(nèi)部部件連接手搖裝置,外部部件為絞車轉(zhuǎn)軸,外部部件通過其他齒輪連接動(dòng)力起吊裝置。當(dāng)內(nèi)部手搖裝置逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)帶動(dòng)外部絞車轉(zhuǎn)軸也逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)而手動(dòng)提升鋼絲繩。而當(dāng)動(dòng)力起吊時(shí),其他齒輪帶動(dòng)外部絞車轉(zhuǎn)軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),而此時(shí)內(nèi)部手搖裝置自動(dòng)解鎖,不會(huì)跟隨轉(zhuǎn)動(dòng)。
下面是幾個(gè)單向軸承的原理圖。圖21為兩種單向滾柱軸承,圖22為自行車棘齒棘輪系統(tǒng)。
2、采用牙盤離合裝置防止動(dòng)力吊起時(shí)手搖裝置跟著轉(zhuǎn)動(dòng)
圖23是一個(gè)救助艇單臂吊的起升和下降手動(dòng)操作裝置,倒臂艇艇架完全可以借鑒。先說它的優(yōu)點(diǎn)吧,首先是安全,而且是本質(zhì)安全的,起升和下降分別為不同轉(zhuǎn)軸控制;其中下降鋼絲繩設(shè)計(jì)為手輪,不會(huì)被誤插入也不用擔(dān)心搖把傷人,另外這個(gè)手輪是可拔、插的,使用時(shí)推入即可,不用時(shí)其依靠彈簧自動(dòng)脫離;手搖提升轉(zhuǎn)軸也是活動(dòng)的,使用時(shí)先推入轉(zhuǎn)軸,不用時(shí)其也會(huì)自動(dòng)脫離。其次是更人性化,雖然釋放空鋼絲繩及滑輪(未掛艇筏)并不需要多少力(這也是為什么手搖釋放鋼絲只需要一個(gè)手輪即可,而手搖回收小艇必須借助有較大力臂的搖把的原因),但沒這個(gè)手動(dòng)釋放手輪就必須直接通過手拉鋼絲繩或者滑車,又臟又危險(xiǎn)。
再說說內(nèi)部結(jié)構(gòu)吧,當(dāng)動(dòng)力提升時(shí)起自動(dòng)脫離作用的就是這個(gè)鎖緊牙盤(圖24、圖25)。當(dāng)需要手搖提升救生艇時(shí),插入搖把并逆時(shí)針嚙合內(nèi)部轉(zhuǎn)軸,轉(zhuǎn)軸受力后轉(zhuǎn)動(dòng)提升救生艇。當(dāng)動(dòng)力提升時(shí)內(nèi)部轉(zhuǎn)軸也會(huì)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),搖把會(huì)依靠牙盤切面自動(dòng)脫開。當(dāng)然,我們還可以內(nèi)置一個(gè)彈簧作為輔助分離手段。這個(gè)鎖緊牙盤是個(gè)兩卡槽兩切面的,齒輪箱轉(zhuǎn)軸的端面見圖25。之所以采用兩卡槽兩牙盤,是因?yàn)橐3謨牲c(diǎn),咬得緊、脫得快,另外還有易加工和抗剪強(qiáng)度大要求。咬合得緊需要卡槽深、卡槽多,這樣受力面大;脫離得快需要切面斜度小、卡槽少。
3、采用另外一種單向軸承系統(tǒng)防止救生艇突然下降時(shí)手搖裝置跟著轉(zhuǎn)動(dòng)
如上圖26,內(nèi)部轉(zhuǎn)軸連接手搖裝置,外部轉(zhuǎn)軸連接絞車轉(zhuǎn)軸。當(dāng)內(nèi)部部件順時(shí)針旋轉(zhuǎn)則可以帶動(dòng)外部絞車轉(zhuǎn)軸順時(shí)針提升救生艇。而當(dāng)救生艇突然下降、外部轉(zhuǎn)軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí),則會(huì)自動(dòng)與內(nèi)部轉(zhuǎn)軸脫離,不會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部手搖裝置旋轉(zhuǎn)。
那么,如果我們把牙盤離合裝置和單向軸承組合起來(lái),就可以生成一個(gè)完全依靠?jī)?nèi)部機(jī)械鏈接且滿足LSA規(guī)則的手動(dòng)裝置,不需要其他電器限位,也不需要額外的操作注意事項(xiàng)。
SOLAS公約很早就提出相關(guān)要求來(lái)規(guī)避如背景材料所示風(fēng)險(xiǎn),相關(guān)要求也早已納入救生設(shè)備規(guī)則(LSA),但實(shí)船設(shè)施因?yàn)榫S護(hù)不當(dāng)甚至本身就有的設(shè)計(jì)隱患依然很常見。希望相關(guān)設(shè)備廠能升級(jí)有設(shè)計(jì)隱患的現(xiàn)有產(chǎn)品,并開發(fā)出新的更安全更可靠的設(shè)備。