船舶救生纜機的構(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)，隨著社會科學的發(fā)展，人們越來越重視海上安全。為了維護海上船舶航行安全，我國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)驗構(gòu)想出一種高效率的救生設(shè)備——救生纜機，主要用在救助船舶上對人員和物資進行快速救助轉(zhuǎn)移，通過對其結(jié)構(gòu)設(shè)計、工作原理以及技術(shù)難點進行計算分析，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;恒張力;救生吊籃;救生主鋼纜;輔助纜車

中圖分類號：U674.23? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2019）03-0057-03

1船舶救生纜機的結(jié)構(gòu)組成與工作原理

船舶救生纜機主要由一臺主救生纜車和兩臺輔助纜車組合而成。纜車的動力源為液壓馬達，三臺纜車共用一臺液壓泵站，液壓馬達通過齒輪帶動滾筒旋轉(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，鋼纜的長度較長，一般可拉長200米，兩臺輔助纜車共用一條輔助鋼纜，其長度為450米.救生主纜車類似拖纜機滾筒，如圖2所示。在鋼纜的引頭位置有一個可拆卸的固定環(huán)，用于固定在難船上。離固定環(huán)一定的距離，有一個固定滑環(huán)，其滑環(huán)是固定在主鋼纜上，用于傳動輔助鋼纜。在固定滑輪和主救生纜車之間有一對可移動雙滑輪組，可以在主鋼纜上自由移動，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伸縮的細鋼纜，其中一段是固定在輔助鋼纜上，其長度的調(diào)節(jié)是根據(jù)伸張的力度大小變化的，其最大長度大于輔助纜車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，在掛鉤上的鋼纜長度可手動機械調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)位置在吊籃里。在救生纜機里有三臺纜車滾筒，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纜車的液壓馬達的轉(zhuǎn)速是可調(diào)的，救生吊籃的移動速度也可隨其變化。中間救生主纜車滾筒所帶的鋼纜較粗，剛性強度大，能抵抗較大的瞬間拉力。

船舶救生纜機的工作模式為恒張力，恒張力控制實際上是將液壓系統(tǒng)啟動運行，通過對電-液系統(tǒng)設(shè)置，使液壓馬達一直處于不斷調(diào)節(jié)的動態(tài)模式下運行，液壓馬達產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與主鋼纜拉力對救生纜機卷筒產(chǎn)生的扭力相同時，就達到了張力平衡，或稱之為“恒張力”[1]。這三臺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)不同的海況進行手動調(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態(tài)繃緊狀態(tài)，當救助船舶與被救船舶靠近時，救生主纜車可自動收起主鋼纜;當救助船舶與被救船舶遠離時，救生主纜車可自動放出主鋼纜，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)動時，輔助纜車A、B滾筒也隨之轉(zhuǎn)動，保持輔助鋼纜也處于緊繃狀態(tài)。

2 船舶救生纜機的收放纜工作過程分析

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

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

（2）人員轉(zhuǎn)移：放出救生吊籃到難船時，輔助纜車A、B滾筒同時逆時針旋轉(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滑輪組向難船方向移動而移動;將難船人員轉(zhuǎn)移到救助船舶上時，輔助纜車A、B滾筒同時順時針旋轉(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。

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

3船舶救生纜機的技術(shù)難點

3.1恒張力的大小設(shè)定與靈敏度

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

3.2主鋼纜的釋放長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，會存在偏折（不再是理想下的直線）。以下對主鋼纜的釋放長度和下垂的安全距離進行粗略的計算分析。

由此可見，當主鋼纜放出長度L=50米時，允許因兩船舶相對運動導致纜繩下落距離為5米時，且設(shè)計恒張力為10T時，允許最大承載質(zhì)量為2T;當主鋼纜放出長度L=25米時，允許因兩船舶相對運動導致纜繩下落距離為5米時，且設(shè)計恒張力為10T時，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水里，設(shè)計允許最大落差為5米時，在同一恒張力下，當放纜越長，主鋼纜的載荷能力就越弱，而且載荷不能低于凈負荷質(zhì)量1.2T與主鋼纜本身的自身質(zhì)量的總和，因此在設(shè)計過程中要考慮主鋼纜的自重、放纜的長度與恒張力大小的匹配。

3.3救生吊籃的安全設(shè)計

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行改造，首先減小其重力可改成充氣式，同時增加其浮力以免救生吊籃碰到海面時人員與海水接觸。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落水。

3.4 救生纜機固定環(huán)脫扣機構(gòu)設(shè)計

當船舶在惡劣海況下，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。需要考慮如何實現(xiàn)遠程遙控脫扣，筆者認為，可以通過電磁閥脫鉤的方式，但是控制電源需要導線通過鋼纜引過去，這就加大救生主鋼纜設(shè)計難度。

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，同時所固定的位置不影響難船穩(wěn)性，方便遠程遙控電池閥進行脫鉤。

4 結(jié)語

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

參考文獻

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