海上应急救捞遇险船舶开孔装置设计.pdf

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1、第46卷第6期船海工程Vo1．46No．62017年12月SHIP&0CEANENGINEERINGDec．2017DOI：10．3963／j．issn．1671-7953．2017．06．011海上应急救捞遇险船舶开孑L装置设计赵世野(交通运输部北海救助局，山东烟台264012)摘要：针对目前海上应急救捞遇险船舶传统开孔方法耗时长，现有开孔装置不适合倾斜状态和水下使用的现状，设计一种新型低重心、轻量化、液压驱动的开孔装置，通过建立核心零部件的有限元模型，校核结构强度，分析结构的抗倾覆能力和液压动力系统。研究表明，该装置设计合理，具有良好

2、的可使用性。关键词：海上救援；船体开孔；水下切削；液压驱动中图分类号：U676．6文献标志码：A文章编号：1671-7953(2017)06-0050-04在我国沿海海域，每年都会有中小型钢质船舶发生翻扣事故¨。对于此类险情，通常需要救助人员及时在船体开出孑L洞，为被困人员打开生命通道_3J。由于翻扣船舱内通常会存在易燃易爆气体，需要使用无火花快速开孔装置实施人命救助。在实际救险过程中，遇险船舶险情各异，适a)俯视图合开孔的船板很少为水平状态，大多相对于水平一面倾斜，甚至存在需要进行水下开孔的状况。现有的应急救助开孔装置整体高度偏高，在倾

3、斜状态下使用时，高速旋转的主轴易出现摆动，影响切割效果；装置重量较重，需要磁吸力非常大的永磁体来解决固定问题，进一步增大了装置重量和成b)吾0_}f1I本；另外，现有装置使用电机驱动，要求的防护等1．永磁体：2．支撑脚：3．导向滑板：4一外吲：5．齿轮箱：6川架，7，进给丝杠：8．齿轮：9．液压马达：10．内髑：t1．锁紧：12．楔块级较高，不利于在水中使用。针对上述问题，设计图1开孔器一种可在恶劣海况或水中倾斜使用的应急救捞遇过锁紧座和楔块连接在外圈内部。进给机构采用险船舶开孑L装置。行星齿轮式设计，外圈内径有齿轮作行星架，内圈1结构原

4、理设置3个齿轮箱，其内设置齿轮组作行星轮，行星轮驱动刀架上的进给丝杠完成转动变直动的转开孑L装置总体结构如图1所示，装置动力设换，刀架沿导向滑板完成径向进给工作。备为液压马达，以便于在水下应用。液压马达由①为避免倾斜状态下主轴高速旋转时出现摆船舶液压油驱动，液压马达带动主轴使内圈旋转，动，本装置设定主轴端部轴承问的轴向距离与轴刀具与其刀架设置于内圈上并随之旋转，完成圆承内径之比不小于2，从而减小轴承间隙所导致周切削，开出圆形孑L洞。外壳体(外圈)与3个支的主轴晃动角度，提高主轴的支撑刚度；②采用液撑脚连接永磁体，是开孔装置的支撑结构；内圈

5、通压马达替代原有的电机驱动，液压马达自身转速低、输出转矩大，不需要减速器即可满足切割转速收稿日期：2017—10—09修回日期：2017—10—23和转矩的要求，一方面减轻了装置的重量，另一方基金项目：国家科技支撑计划项目(2014BAB12B06—面降低了装置的重心，装置在倾斜状态下与船板07)资助之问的连接更加稳固，抗倾覆能力更强，也降低了第一作者：赵世野(1970一)，男，硕士生，高级工程师对永磁体吸附力的要求；③限定装置总高度与切研究方向：沉船救助与打捞技术及装备研发割直径之间的比例，在强度足够的前提下，减小进502第0167期芷

6、赵世野：海上应急救捞遇险船舶开孔装置设计船海工程第46卷给齿轮尺寸，同时通过对进给丝杠的合理布置，极合造成不良影响，3组进给齿轮设置在齿轮箱内。大地降低了装置高度，可有效避免装置重心过高离合器以弹簧形式复位，可在紧急时切断刀具进导致的倾翻风险。给动力。2．3动力系统2结构设计选用液压方式，与船舶液压系统对接。由于2．1刀盘机构液压系统在高盐、高湿环境中工作，需要对阀类零现有开孔装置的刀盘机构在使用中主要存在件及连接件做一定防护。液压系统原理见图4。以下缺陷：①刀盘在水下易受到水流的冲击，导致系统中工作压力为小于7MPa的低压，选取优选刀盘

7、和主轴发生摆动，影响正常的切割；②刀盘过数系中的2MPa为工作压力，执行元件为液压马重，驱动装置负载高。达，背压设置为0．5MPa，由于开孔装置设计为定为此，提出如图2所示的刀盘机构，采用镗刀速镗削，选取液压马达为定量马达，液压马达正反式设计，主要由刀具、导向滑板、内圈、进给丝杠、转分别控制进刀和退刀。刀架组成。开孔为半径r=230mm的圆形孔，在圆形切削轨迹上均布内中外3把镗刀，以减轻单刀负荷并有利于散热，减少在无切削液的情况下出现火花的可能性。该刀盘机构具有以下优点：①刀盘在水下旋转时，内圈置于装置外圈内，刀盘只在刀架处受到水流冲击；

8、②内圈顶面为辐轮状，进一步减轻了刀盘的重量。】．液压泵：2-单向阀；3-截止阎；4-压力表：5-溢流阀；6-换向阀7．液压马达：8-背压阀：9-过滤器：10-散热器：11-油箱图4液压系统原理