张启行 郑州 陈宜志

摘 要：海上安全事故日益频发，随着社会科学的发展，人们越来越重视海上安全。为了维护海上船舶航行安全，我国也加大力度采取了许多措施，效果显著。笔者根据多年的海上工作经验构想出一种高效率的救生设备——救生缆机，主要用在救助船舶上对人员和物资进行快速救助转移，通过对其结构设计、工作原理以及技术难点进行计算分析，以探讨该设备在理论技术层面上的相关问题。

关键词：救生缆机;恒张力;救生吊篮;救生主钢缆;辅助缆车

中图分类号：U674.23            文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2019）03-0057-03

1船舶救生纜机的结构组成与工作原理

船舶救生缆机主要由一台主救生缆车和两台辅助缆车组合而成。缆车的动力源为液压马达，三台缆车共用一台液压泵站，液压马达通过齿轮带动滚筒旋转。如图1所示，辅助缆车A和B在同一竖直线上，滚筒A在滚筒B上面，在A、B滚筒之间为救生主缆车滚筒。主救生缆车滚筒拖着主钢缆，主钢缆承受较大的拉力，钢缆的长度较长，一般可拉长200米，两台辅助缆车共用一条辅助钢缆，其长度为450米.救生主缆车类似拖缆机滚筒，如图2所示。在钢缆的引头位置有一个可拆卸的固定环，用于固定在难船上。离固定环一定的距离，有一个固定滑环，其滑环是固定在主钢缆上，用于传动辅助钢缆。在固定滑轮和主救生缆车之间有一对可移动双滑轮组，可以在主钢缆上自由移动，并且可绕着钢缆的轴向方向旋转。在双滑轮组上有一根可自动伸缩的细钢缆，其中一段是固定在辅助钢缆上，其长度的调节是根据伸张的力度大小变化的，其最大长度大于辅助缆车A到救生主缆车圆心距离。在滑轮组下面吊着半封闭式充气吊篮，并且挂钩可以人为紧急脱钩，在挂钩上的钢缆长度可手动机械调节，调节位置在吊篮里。在救生缆机里有三台缆车滚筒，分别是辅助缆车A、辅助缆车B与救生主缆车。辅助缆车A、B的卷筒转向是相同的，而且转速也相同，卷筒直径的大小也相同，并且A、B缆车的液压马达的转速是可调的，救生吊篮的移动速度也可随其变化。中间救生主缆车滚筒所带的钢缆较粗，刚性强度大，能抵抗较大的瞬间拉力。

船舶救生缆机的工作模式为恒张力，恒张力控制实际上是将液压系统启动运行，通过对电-液系统设置，使液压马达一直处于不断调节的动态模式下运行，液压马达产生的转矩与主钢缆拉力对救生缆机卷筒产生的扭力相同时，就达到了张力平衡，或称之为“恒张力”[1]。这三台液压缆车均满足恒张力模式，并且恒张力的大小可调，调节方法可根据不同的海况进行手动调节。恒张力的作用是为了使救助船舶与被救船舶之间的主钢缆处于动态绷紧状态，当救助船舶与被救船舶靠近时，救生主缆车可自动收起主钢缆;当救助船舶与被救船舶远离时，救生主缆车可自动放出主钢缆，并且在收缆放缆的过程中，主钢缆一直处于绷紧状态。在救生主缆车滚筒转动时，辅助缆车A、B滚筒也随之转动，保持辅助钢缆也处于紧绷状态。

2 船舶救生缆机的收放缆工作过程分析

在收放主钢缆时，辅助缆车是随主缆车运动的，以保持辅助钢缆和主钢缆同步运动。辅助缆车B滚筒与辅助缆车A滚筒具体的运动可分为以下几步：

（1）固定钢缆到难船：当需要把主钢缆固定在被救难船上前，需要把钢缆放出去，此时救生主缆车滚筒逆时针转动，主钢缆慢慢被放出去;辅助缆车B滚筒随之进行顺时针转动，辅助缆车A滚筒保持不动，把辅助钢缆放出去。

（2）人员转移：放出救生吊篮到难船时，辅助缆车A、B滚筒同时逆时针旋转，辅助缆车A滚筒放缆，辅助缆车B滚筒收揽，救生吊篮随着辅助钢缆上的一对滑轮组向难船方向移动而移动;将难船人员转移到救助船舶上时，辅助缆车A、B滚筒同时顺时针旋转，辅助缆车A滚筒收缆，辅助缆车B滚筒放揽，被救人员与救生吊篮缓缓地向救助船舶方向移动。

（3）脱钩收救生主钢缆：当被救人员全部转移到救助船舶后，需要对主钢缆进行回收，首先远程遥控固定环脱扣，然后救生主缆车滚筒顺时针转动，主钢缆被收回，与此同时辅助缆车B滚筒逆时针转动收回辅助钢缆，辅助缆车A滚筒保持静止。

3船舶救生缆机的技术难点

3.1恒张力的大小设定与灵敏度

恒张力的大小设计是较为关键的，要考虑到不同船型，不同质量的船舶所需的拖动力的值。若恒张力太大，难船可能会被牵引，甚至把难船拉翻沉船。若恒张力太小的话，主钢缆会全部被放出，引发脱缆事故。因此要适当控制好恒张力的大小，以致两船舶在海面处于相对静止，或在一定范围内相对稳定。另外，要考虑到救生缆机液压马达在恒张力模式下的灵敏性，确保船舶出现顷刻的相对移动时，滚筒能够及时进行收揽或放缆。

3.2主钢缆的释放长度与主钢缆承载能力的关系

主钢缆在绷紧的状态下由于自身的重力、救生吊篮的重力和被救人员的重力，会存在偏折（不再是理想下的直线）。以下对主钢缆的释放长度和下垂的安全距离进行粗略的计算分析。

由此可见，当主钢缆放出长度L=50米时，允许因两船舶相对运动导致缆绳下落距离为5米时，且设计恒张力为10T时，允许最大承载质量为2T;当主钢缆放出长度L=25米时，允许因两船舶相对运动导致缆绳下落距离为5米时，且设计恒张力为10T时，允许最大承载质量为5T。由上可知，为了保持救生吊篮不掉进水里，设计允许最大落差为5米时，在同一恒张力下，当放缆越长，主钢缆的载荷能力就越弱，而且载荷不能低于净负荷质量1.2T与主钢缆本身的自身质量的总和，因此在设计过程中要考虑主钢缆的自重、放缆的长度与恒张力大小的匹配。

3.3救生吊篮的安全设计

在转移过程中，为了救生吊篮的人员安全，有必要把救生吊篮进行改造，首先减小其重力可改成充气式，同时增加其浮力以免救生吊篮碰到海面时人员与海水接触。然后，需要把救生吊篮改成半封闭式，如图5，以免人员因救生吊篮的摆动落水。

3.4 救生缆机固定环脱扣机构设计

当船舶在恶劣海况下，人员全部从难船撤离，则需要紧急脱钩，把系在难船的主救生钢缆拉回来。需要考虑如何实现远程遥控脱扣，笔者认为，可以通过电磁阀脱钩的方式，但是控制电源需要导线通过钢缆引过去，这就加大救生主钢缆设计难度。

3.5 钩头的固定位置分析

钩头可以通过抛缆的方式转移到难船。具体位置一般在船舶的系缆柱上，或是系在难船的桅杆下等，只要能够固定在船舶牢靠且不发生脱钩的地方均可，同时所固定的位置不影响难船稳性，方便远程遥控电池阀进行脱钩。

4 结语

笔者通过借鉴船舶拖缆机系统的相关原理构想出救生缆车，在通过对结构和工作原理的简单分析，向读者引出对救生设备构想及研发的思考;通过理论计算，更客观地陈述提出目前的技术难点——如何解决放缆长度与载荷之间的矛盾。同时提出，在恶劣海况下如何保持主救生钢缆处于相对的绷紧状态，而这种绷紧状态所处的力不能破坏钢缆的同时保证难船不被拉动，以及救生缆车反应要灵敏能够跟上船舶的相对移动等问题。

参考文献

[1]江峰，陈恺恺.浅析船用被动式恒张力控制液压绞车[J].液压气动与密封，2013，33（11）：38-40.