救助船直升機平臺安全網(wǎng)缺陷分析與改造

蔣輝翔

（南海救助局，廣州 510300）

0 引言

隨著航運事業(yè)的快速發(fā)展，中國正從航運大國逐步發(fā)展成為航運強國。南海救助局作為國家專業(yè)救助機構(gòu)，對履行有關國際公約和承擔海上救助搶險任務肩負起重大責任。為快速有效執(zhí)行緊急救助任務，救助船舶和救助直升機聯(lián)合出動已經(jīng)成為常態(tài)。必要時，直升機需要降落到船舶進行轉(zhuǎn)運和補給，船舶直升機平臺安全網(wǎng)的性能直接影響到救助效率?！澳虾＞?01”輪直升機平臺安全網(wǎng)使用已接近15年，液壓系統(tǒng)老化故障頻繁。若進行徹底修復，不僅工程量大，還會消耗大量費用。為消除缺陷和隱患，有必要對安全網(wǎng)進行改造。改造方案采用新型材料，簡化操作模式，在保證強度和功能的基礎上實現(xiàn)直升機平臺安全網(wǎng)的快速收放，為船機聯(lián)合救助提供保障。

1 直升機平臺安全網(wǎng)結(jié)構(gòu)及控制原理

“南海救101”輪建造于2007年，是我國目前功率最大的救助船之一，主要用于海上遇難船舶的人命救生和以海上人命救生為目的的船舶救助及拖帶、消防滅火等救助作業(yè)。“南海救 101”輪需要具備如下能力：1）二級對外消防滅火作業(yè)能力；2）對遇險船舶進行封艙、堵漏、排水、空氣潛水等救助作業(yè)能力；3）夜間搜尋救助能力?！澳虾＞?01”輪能搭載獲救人員200人，設有直升機升降平臺，可配合救助直升機進行海上救生作業(yè)，實現(xiàn)船機聯(lián)合救助功能?！澳虾＞?01”輪的主尺度見表1。

表1 “南海救101”輪的主尺度

直升飛機起降平臺設置在救生甲板前部，邊緣高出甲板100 mm，可防止人員、直升機和設備滑出甲板外面。直升飛機起降平臺由桁架及支柱支撐，以保證足夠的強度和剛度來抵卸直升飛機降落和艏部上浪對平臺的沖擊[1]。直升飛機起降平臺長20.6 m，寬15.65 m ，目標圈直徑6.75 m。

直升機平臺周邊設置液壓收放式安全網(wǎng)，可通過液壓油缸實現(xiàn)豎起或放倒。當飛機起降時放倒，作為安全網(wǎng)，航行時豎起，作為直升機平臺安全欄桿，直升機平臺安全網(wǎng)布置圖見圖1。

圖1 直升機平臺安全網(wǎng)布置圖

直升機平臺安全網(wǎng)采用液壓收放方式，控制原理見圖 2。正常航行時，欄桿處于收起狀態(tài)以保護甲板作業(yè)人員的安全；當有直升機需要降落時，啟動動力站油泵，操作二位三通閥，壓力油進入 17個液壓油缸下部，柱塞伸出，將欄桿放平，形成安全網(wǎng)，反向操作二位三通閥即可收起安全網(wǎng)，形成平臺防護欄桿。液壓收放式平臺安全網(wǎng)以其釋放快速、節(jié)省人力、可遠距離操作等特點，被廣泛應用于救助船、海工船和公務船。

圖2 液壓控制系統(tǒng)控制原理圖

2 現(xiàn)有設計缺陷和風險分析

“南海救101”輪建造于2007年，服役時間接近15年，液壓元件逐漸腐蝕老化，系統(tǒng)可靠性能逐步下降，訓練時經(jīng)常出現(xiàn)操縱閥卡阻、動力油缸漏油、液壓接頭爆裂等故障，需要大量的時間和人力檢修，無法保障快速收放。一旦直升機需要緊急降落，將嚴重影響救助安全。

液壓收放式安全網(wǎng)主要有以下3方面缺陷：

1）液壓系統(tǒng)由動力站、液壓管管路閥門、動力油缸和操縱閥組成，每個動力油缸控制一個欄桿的收放，17個欄桿構(gòu)成安全網(wǎng)。工作原理雖然簡單，但液壓管路長，伸縮油缸、平衡閥安全閥溢流閥等液壓元件較多，任何一個部件故障都會影響正常收放操作。

2）直升機安全網(wǎng)及操控系統(tǒng)布置在船頭露天甲板，缺乏有效保護，工作環(huán)境惡劣。考慮到材質(zhì)為鋼材，抗腐蝕性能差，長期日曬雨淋，在高溫度、高濕度、高鹽分的環(huán)境中，零部件很容易銹蝕[2]，欄桿底座轉(zhuǎn)軸生銹后阻力增加，操作時液壓系統(tǒng)工作油壓超過額定工作壓力，容易引起液壓管路和閥件故障。

3）維護保養(yǎng)困難，液壓動力站及控制系統(tǒng)多數(shù)為進口產(chǎn)品，備件價格貴，訂購周期長，消耗數(shù)量大，維護保養(yǎng)費用高。根據(jù)近些年統(tǒng)計，平均每年備件和維修費用約5萬元，徹底更換17個油缸和控制閥的費用超過50萬元。

3 改造方案

改造方案情況如下：

1）改造目的。消除缺陷，排除隱患。

2）改造要求。簡單可靠，快速收放。

3）改造費用。預算10萬元。

4）改造措施。液壓控制改為手動控制，鋼質(zhì)材料改為鋁合金，可有效減輕安全網(wǎng)重量，增加抗腐蝕性能。

近年來，隨著科技的不斷進步，傳統(tǒng)材料已不適宜船舶后續(xù)維護，很多新型材料陸續(xù)應用于船舶建造。經(jīng)船舶市場調(diào)研及材料技術研究，游輪、客滾船及高速船等船型多采用鋁合金護欄。鋁合金材質(zhì)密度為2 850 kg/m3，相當于鋼材密度（7 850 kg/m3）的 36%，重量輕、強度高、抗腐蝕性能好[3]。使用“5083”鋁合金對欄桿進行改造，將液壓推動改為手動，以實現(xiàn)操作快捷、簡單可靠、降低費用等要求。鋁合金手動控制改造設計圖見圖3。

圖3 鋁合金手動控制改造設計圖（單位：mm）

續(xù)圖3 鋁合金手動控制改造設計圖（單位：mm）

4 改造施工

1）拆除原欄桿、前桅桿、液壓管路、操縱閥和動力油缸，將動力油缸解體清潔，檢查保養(yǎng)后作為其他船舶備件。

2）按照設計尺寸用鋁合金管焊接加工17個欄桿和1個桅桿。原鋼質(zhì)欄桿的質(zhì)量為35 kg，改造后的鋁合金欄桿質(zhì)量為13 kg，滿足手動操作要求。

3）按尺寸加工鋁合金底座，欄桿底座為特殊鋼鋁復合材料。鋼鋁復合材料底部跟鋼質(zhì)甲板焊接，上面與鋁合金欄桿底座焊接，這樣可以解決鋼質(zhì)甲板和鋁合金欄桿2種不同材質(zhì)連接的技術難題，同時還能保證欄桿的剛度和強度要求。

4）現(xiàn)場安裝鋁合金材質(zhì)欄桿，測試收放功能，拔下固定基座中不銹鋼拆銷，在欄桿插銷孔與限位孔的相同位置插入快拆銷并鎖緊，通過轉(zhuǎn)換不同方向限位孔的固定方式實現(xiàn)欄桿豎立與放平。

5 改造效果

按照設計方案，“南海救101”輪2020年底完成了直升機安全網(wǎng)的改造，改造施工時間5天，改造費用不超過10萬元，相當于2年的維保費用。救助過程中多次實操使用，每次收放只需要2～3個水手操作，10 min內(nèi)可以快速完成。安全網(wǎng)改造后取消整個液壓控制系統(tǒng)，消除了液壓機械故障或高壓油管爆裂隱患。改造后的安全網(wǎng)只需要定期進行欄桿活絡、修補油漆等簡單的保養(yǎng)，大幅度減少備件和修理等維護成本，延長安全網(wǎng)的使用壽命，為海上船機聯(lián)合救助提供充分保障。

6 結(jié)論

直升機平臺安全網(wǎng)是救助船舶的特有設備，是實現(xiàn)船機聯(lián)合救助的基本保障，隨著使用時間的增加，安全網(wǎng)液壓控制系統(tǒng)的隱患難以避免。本文通過對“南海救 101”輪直升機平臺安全網(wǎng)缺陷原因分析，全面優(yōu)化設計改造方案，并從經(jīng)濟性、可靠性、快速性以及實際效果等方面論證方案的可行性。改造方案的效果也在實際操作中得到驗證，改造后的鋁合金手動操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作快捷，安全可靠，全壽命周期免維護。研究成果可為其他同類型救助船舶的直升機安全網(wǎng)改造提供借鑒和參考。