船舶救生纜機的構想分析

張啟行 鄭州 陳宜志

摘 要：海上安全事故日益頻發，隨著社會科學的發展，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。筆者根據多年的海上工作經驗構想出一種高效率的救生設備——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移，通過對其結構設計、工作原理以及技術難點進行計算分析，以探討該設備在理論技術層面上的相關問題。

關鍵詞：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船舶救生纜機的結構組成與工作原理

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。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，用于固定在難船上。離固定環一定的距離，有一個固定滑環，其滑環是固定在主鋼纜上，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。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，其長度的調節是根據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節，調節位置在吊籃里。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的卷筒轉向是相同的，而且轉速也相同，卷筒直徑的大小也相同，并且A、B纜車的液壓馬達的轉速是可調的，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啟動運行，通過對電-液系統設置，使液壓馬達一直處于不斷調節的動態模式下運行，液壓馬達產生的轉矩與主鋼纜拉力對救生纜機卷筒產生的扭力相同時，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，調節方法可根據不同的海況進行手動調節。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繃緊狀態，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。在救生主纜車滾筒轉動時，輔助纜車A、B滾筒也隨之轉動，保持輔助鋼纜也處于緊繃狀態。

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動，輔助纜車A滾筒保持不動，把輔助鋼纜放出去。

（2）人員轉移：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，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;將難船人員轉移到救助船舶上時，輔助纜車A、B滾筒同時順時針旋轉，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脫扣，然后救生主纜車滾筒順時針轉動，主鋼纜被收回，與此同時輔助纜車B滾筒逆時針轉動收回輔助鋼纜，輔助纜車A滾筒保持靜止。

3船舶救生纜機的技術難點

3.1恒張力的大小設定與靈敏度

恒張力的大小設計是較為關鍵的，要考慮到不同船型，不同質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，或在一定范圍內相對穩定。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系

主鋼纜在繃緊的狀態下由于自身的重力、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，且設計恒張力為10T時，允許最大承載質量為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，且設計恒張力為10T時，允許最大承載質量為5T。由上可知，為了保持救生吊籃不掉進水里，設計允許最大落差為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量1.2T與主鋼纜本身的自身質量的總和，因此在設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救生吊籃的安全設計

在轉移過程中，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 救生纜機固定環脫扣機構設計

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生脫鉤的地方均可，同時所固定的位置不影響難船穩性，方便遠程遙控電池閥進行脫鉤。

4 結語

筆者通過借鑒船舶拖纜機系統的相關原理構想出救生纜車，在通過對結構和工作原理的簡單分析，向讀者引出對救生設備構想及研發的思考;通過理論計算，更客觀地陳述提出目前的技術難點——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，而這種繃緊狀態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.