CN102874383A

CN102874383A - 一种具有有载脱钩功能的救生艇用艇钩装置

Info

Publication number: CN102874383A
Application number: CN2012104112469A
Authority: CN
Inventors: 张冰蔚
Original assignee: Jiangsu University of Science and Technology
Current assignee: Jiangsu University of Science and Technology
Priority date: 2012-10-24
Filing date: 2012-10-24
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2032-10-24
Also published as: CN102874383B

Abstract

本发明提供了一种具有有载脱钩功能的救生艇用艇钩装置，包括吊钩、支撑销轴、两块侧板、与吊钩挂接的吊环、防脱机构、与吊钩销接的连杆、与连杆销接的连接块、安装于连接块两侧的左端板和导向条及安装座等。其特点是吊钩按承载方向过回转中心设计，通过吊钩和侧板在与吊环接触部位设置的曲面结构，消除了释放艇钩时救生艇载荷产生的阻力矩，并设置具有轴套的吊环大大减小有载脱钩时吊环与吊钩之间的摩擦力及摩擦阻力转矩，在艇钩内设置了扭簧增加艇钩工作稳定性和可靠性。本装置具有设计合理、结构简洁及安全可靠的特点，满足对救生艇有载脱钩的操作要求。

Description

一种具有有载脱钩功能的救生艇用艇钩装置

技术领域

本发明涉及一种艇钩装置，尤其是一种具有有载脱钩功能的救生艇用艇钩装置。

背景技术

救生艇作为船舶安全救生的重要工具，主要用于邮轮、货船、海上钻井平台等需要配置救生艇的场合。救生艇承载着海难事故发生时的救生手段，而救生艇艇钩担负着释放救生艇的功能，其工作可靠性和安全性对于救生艇下放时的人员安全起关键作用。

早期的救生艇艇钩为“呆钩”，脱钩的方式只能在救生艇下放至水面后，由人工在无载状态下直接卸钩。而有载脱钩是当救生艇下降至距水面附近（如0.5米）就可以脱开吊钩而跌入水中，有载脱钩是针对“全封闭式救生艇”的艇内外空间的隔离，以及海难时有可能发生海上有油类燃烧、海况恶劣、大船有剩余航速、大船吊机发生降艇机械故障等情况而提出的。国际海上生命安全公约（SOLAS）74SOLAS 1983修正案首次要求救生艇应具备“有载脱钩”能力，但作为非强制性规定，大量救生艇艇钩仍采用无载脱钩。近些年来，一些国外公司新设计具有有载脱钩的救生艇由于设计存在缺陷，有可能导致中途意外脱钩或脱不了钩的情况发生，据挪威海事保陪协会Card的不完全统计，自1993年到2007年间，救生艇释放装置导致的37起事故中，就有13人死亡，87人受伤，此数据还不包括许多未通知该协会的事故，值得关切的是这些事故均不是在船舶正常使用中发生的，而是在训练和演习中发生的。因此，救生艇艇钩及脱钩装置的安全性和可靠性成为困扰业内的难题。

在2007年的国际海事组织（IMO）会议上，英国提出了555号报告，首次提出改进救生艇钩设计的呼吁。该报告引用了英国海事调查局的调查报告认为：在艇钩、索具、手柄、绞车、吊臂和其它因素中，因艇钩事故导致的死亡数占总死亡数的60％。从此，艇钩技术的改进问题提到了IMO的议事日程，并引发IMO层面长达3年的有关艇钩技术问题的激烈争论。英国提出的艇钩结构绝大多数为“倒开式”，其原理是在载荷的作用下有脱开的趋势，而通过锁定装置保持其不脱开。这样的结构经使用证明具有安全隐患。以挪威等欧盟国家为代表先进制造国要求改进新造艇钩的结构设计，使艇钩承载时具有可靠的锁定机构，避免自行脱开导致的事故，并全部采用不锈钢材料制造。挪威提出了对艇钩改进的强制性要求，但受到中国等国的反对。中国已经成为世界造船大国，目前我国的救生艇生产能力占全球救生艇市场的2/3，仅江阴一个民营企业每年就出口700艘套救生艇（连同吊艇架），但中国企业起步晚，尚无自主研发的艇钩产品，而是仿制国外较早期的艇钩设计结构，无自主知识产权，研发能力薄弱，抗冲击能力不强。

2011年5月20日闭幕的IMO第89届海上安全委员会会议正式通过了酝酿已久的对救生艇钩技术要求的SOLAS公约和救生设备规则修正案。该两修正案关于新艇钩的要求将于2013年1月1日生效，要求从2014年7月1日及以后建造船舶的救生艇必须配备符合新要求的艇钩，并要求从2014年7月1日起最晚不迟于2019年7月1日完成对现有艇钩的改装或更换新艇钩。因此，针对目前艇钩存在的问题，设计符合新要求的救生艇艇钩时间紧迫，应用前景良好。

修正案要求在艇钩承受110％最大负载时能够实现救生艇脱开钓钩，并且艇钩装置设计必须满足既能在最大负载下有效防止意外脱钩又不能仅仅局限于救生艇到达水面后轻载时才能脱钩，并规定艇钩设计采用载荷过艇钩回转中心结构要求，不因磨损或错位或钩体及其操纵部分受到意外的力以及救生艇横倾至20°纵倾至10°而脱钩。其中，载荷过艇钩回转中心结构的艇钩早在1955年的美国专利（US2714731）中就已出现，但可能由于该专利实现结构复杂，未得到应用。目前使用的绝大多数救生艇艇钩不满足这一要求，如加拿大MADROCK MARINE公司生产的艇钩。美国专利”Lifeboat Release Mechanism”(US6,920,,839B2,2005)，给出了一种载荷不过回转中心的设计方案，该艇钩具有防意外脱钩的保护，但是由于载荷偏离吊钩回转中心，脱钩时载荷对脱钩操作产生影响，且机构较复杂，容易引起脱不了钩的情况发生，因此，该设计结构不符合IPO对艇钩设计新规定的要求。美国专利“Lifeboat Disengagement System”(US 7,832,350B2,2010)给出了一种载荷过回转中心的艇钩结构，符合IPO对艇钩设计新规定的要求。救生艇的直接载荷过吊钩回转中心，使得载荷本身不直接对脱钩操作产生阻力矩，但是吊环与吊钩之间的摩擦力仍然对脱钩操作产生一定的阻力矩，虽然在吊钩结构上采用杠杆机构通过增加吊钩施力点与吊钩回转中心的距离来增大脱钩力矩，但是当吊钩满载释放时，吊环与吊钩之间的摩擦力产生的阻力矩仍然可观。而有载脱钩时，救生艇载荷越大，对艇钩需施加的脱钩力越大，有载脱钩操作的可靠性就会降低，对脱钩操纵机构结构设计的难度也越大。因此，本发明以IMO对艇钩设计新规定为依据，对现有技术在吊钩的结构，吊环结构，艇钩复位等方面存在的不足进行改进和优化。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足和缺陷，满足实用要求而提供的一种有载脱钩操作的救生艇用艇钩。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

所述一种具有有载脱钩功能的救生艇用艇钩装置包括艇钩100和与艇钩100钩接的吊环103，所述艇钩100包括吊钩101、防脱机构106、释放机构和艇钩架体，所述艇钩架体是由两块相同形状的侧板107与安装座123连接并固定于救生艇上，所述吊钩101位于两侧板107之间的上部，吊钩101头部钩口100a垂直下方设有支撑销轴102将吊钩101与两侧板107销接，使吊钩101可绕支撑销轴102转动；所述防脱机构设置于吊钩101钩口100a下方与侧板销接；所述释放机构与吊钩尾部的销孔销接；其特征在于：所述吊环为卧倒“D”字形组合结构，由倒“U”字形环扣103a、圆柱形环销103b、圆筒形轴套103c和两个环箍103d构成，所述轴套103c套装在所述环销103b上，所述两个环箍103d与倒“U”字形环扣103a为连体结构，所述环销103b设有螺纹的一端与设有螺纹孔的环箍103d连接，另一端圆柱与另一环箍103d圆孔配合连接；所述吊钩101的支撑销轴102下方在两侧板107之间还设有套装在与两侧板107连接的销五114上的扭簧115，扭簧115一伸出端抵靠在吊钩101下部表面，另一钩型伸出端钩靠在下方与两侧板107连接的销六116上；所述防脱机构106包括防脱挡条106a、止转块106b、销一106c和销二106d，其中所述防脱挡条106_a为一上部开有缺口的倒“U”形条，两侧中部设有销孔通过销一106c在支撑销轴102右侧对应头部钩口100a下方与两侧板107销接，防脱挡条106a可绕销一106c转动且两侧边可嵌入两侧板107内；所述止转块106b为簸箕状矩形块结构，在其面向脱挡条106a出设有缺口，缺口两侧面设有销孔通过销二106d与防脱挡条销接。

所述吊钩101圆弧承载面101a与圆弧释放面101b圆弧相切，圆弧承载面101a弧长为R1·θ，θ角在25-35°之间；吊钩101两侧面分别与两铜套104端面保持一定间隙，使之能绕销轴102转动。

所述吊环103的轴套103c内径与环销103b滑动配合，外径略小于吊钩101承载面101a圆弧半径R1与圆柱面101c半径R1之差。

所述销轴102中部轴颈与吊钩101上的销孔紧配合，两端轴颈与铜套104内孔间隙配合，铜套104外圆与承重侧板107上的销孔紧配合。

所述防脱机构106包括防脱挡条106a、止转块106b、销一106c和销二106d，防脱挡条106a上部开有缺口，两侧边厚度小于吊钩101两侧面与两承重侧板107之间的距离δ，防脱挡条103a绕销一103c转动且两侧边可嵌入两承重侧板107内。

本发明的特点和有益效果是：艇钩装置的吊钩按承载方向过回转中心设计，通过吊钩和侧板在与吊环接触部位设置的曲面结构，消除了释放艇钩时救生艇载荷产生的阻力矩，并设置具有轴套的吊环大大减小有载脱钩时吊环与吊钩之间的摩擦力及摩擦阻力转矩，在艇钩内通过设置扭簧向吊钩施加防脱转矩增加艇钩工作稳定性和可靠性，内嵌式防脱钩机构使得吊钩开口尺寸减小，结构紧凑。本装置具有设计合理、结构简洁及安全可靠的特点，满足对救生艇有载脱钩的操作要求。

附图说明

附图1；艇钩装置正视图；

附图2：吊钩结构图；

附图3：吊环结构图；

附图4：图1轴侧立体视图；

附图5：图1的A-A剖视图；

附图6：图5的B-B剖视图；

附图7：图6的脱钩状态视图；

附图8：图4在放入吊环时的轴侧立体视图。

图中：100、艇钩装置，100a、钩口，101、支撑销轴，101a、圆弧承载面，101b、圆弧释放面，101c、圆柱面，102、支撑销轴，103、吊环，103a、环扣，103b、环销，103c、轴套，103d、环箍，104、铜套，105、弹性挡圈，106、防脱机构、106a、防脱挡条，106b、止转块，106c、销一，106d、销二，107、侧板，107a、上圆弧面，107b、侧圆弧面，107c、下圆弧面，108、护板，109、空心销轴，110、销三，111、连杆，112、销四，113、连接块，114、销五，115、扭簧，116、销六，117、右端板，118、左端板，119、关节轴承，120、导向条，121、销七，122、螺钉，123、安装座，124、螺栓，125、拉杆或软轴。

具体实施方式

下面通过本发明用于救生艇用艇钩为实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

图1为艇钩装置正视图，吊环103所受拉力的作用线通过吊钩101的回转中心轴线I，图中艇钩装置100显示的部分包括吊钩101、支撑销轴102、吊环103、铜套104、防脱机构106、侧板107、空心销轴109、左端板118、右端板117、螺栓124、拉杆或软轴125。

图2为吊钩101与吊环103连接结构图，F_f为脱钩时吊钩101与吊环103之间的摩擦力，P_L为吊钩101所承受载荷，F_a为吊钩101脱钩拉力，轴线I与轴线II之间的水平距离为a，F_a所产生的脱钩力矩为F_a×a，F_f距支撑销轴102中心距离为b，脱钩时所产生的阻力矩为F_f×b，当a>b时具有省力效果。摩擦力F_f等于P_L与吊钩101与吊环103之间摩擦系数的乘积，当满足F_a×a≥F_f×b时才能实现脱钩动作，因此减小吊钩101与吊环103之间摩擦系数可以有效减小脱钩时F_a的力値。减小F_a的途径有两个：一是增大力臂a值，但受结构限制增加a的幅度有限；二是减小吊钩101与吊环103之间摩擦系数，普通吊环与吊钩之间的摩擦形式为滑动摩擦，因此，当救生艇满载时所产生的摩擦力仍然很大，其阻力矩也较大。如能将吊环103与吊钩101之间的滑动摩擦变为滚动摩擦就可以大大减小摩擦阻力，从而有效降低脱钩操作所需拉力F_a。过吊钩101回转中心垂线与圆弧承载面101a和圆弧释放面101b切点的夹角在25-35°之间为宜，满足当救生艇发生横倾至20°纵倾至10°而不自行脱钩。

图3为吊环结构图，为了减小脱钩操作所需拉力F_f，在吊环103的环销103b上套装轴套103c，轴套103c采用铜基材料减小摩擦系数，或采用无内圈滚针轴承将滑动摩擦变为滚动摩擦。设置轴套103c后，虽然吊环103环销103b中心与支撑销轴102中心的距离c有所增大，但带来的摩擦阻力F_f的数倍的降低，从而使脱钩拉力F_a有效降低。

图4图1轴侧立体视图，显示了吊钩101与吊环103及防脱机构106与侧板107之间的位置关系。

图5为图1的A-A剖视图，给出了过支撑销轴102中心垂直剖面内部零件结构及装配关系。两侧板107之间通过安装座123、销五114、销六116及左端板118和右端板117的结构尺寸保持平行。两侧板107在穿入销轴102处分别设置了铜套104，

为使艇钩在救生艇下放过程具备固有稳定性，当挂入吊环103下放救生艇过程中，救生艇的载荷不应通过任何途径传递到脱钩操纵装置。

图6为图5的B-B剖视图，显示了艇钩装置100内部所有零件的位置及相互关系，在艇钩装置100内部设置了扭簧115，扭簧115套装装销五114上，位于吊钩101下方，扭簧101的两个伸出端一端抵靠在吊钩101的下部，另一端钩挂在销六116上。扭簧115的作用是向吊钩101提供一阻止脱钩转动的回复转矩，并对脱钩操纵装置与艇钩装置100之间的连接施加一定的张紧力，当脱钩操纵装置的操作手柄复位后吊钩101能在扭簧的作用下自动复位，并提高救生艇下放过程中吊钩101状态的稳定性及可靠性。但是，增加扭簧115的副作用会增加一定的脱钩拉力F_a，由于本发明对吊环103的改进使吊环103与吊钩101之间的滑动摩擦变为滚动摩擦所获得的摩擦阻力F_f减小幅度远大于扭簧115作用对脱钩拉力F_a增加。

在艇钩装置100的上部设置了空心销轴109，其外圆为阶梯圆柱，中间大，两端略小并与两侧板107上的孔紧配。其作用有两个，一是当艇钩装置100出现故障无法使用时做应急之用，通过穿入吊环或销轴进行吊放；二是当救生艇下放至水面后需要其它船只拖行时，提供挂接之用。艇钩装置100通过螺栓124将一对侧板107与安装座123连接并与救生艇连接固定。在空心销轴109的下方设有护板108对吊钩起遮挡和限位作用。

图7为图6在脱钩状态下的视图，这时吊钩101在拉杆或软轴125向下拉动下，经关节轴承119、销七121、连接块113、销四112、连杆111、销三110带动吊钩101绕支撑销轴102转动，当吊钩101上的圆弧承载面101a转至脱离吊环103轴套103c时，吊环103的轴套103c沿吊钩101圆弧释放面101b滑出。在吊环103脱离吊钩101的瞬间，侧板107的上圆弧面107a和侧圆弧面107b作为释放卸荷曲面，在脱钩时对环箍103d施加一脱钩导向力并在脱钩瞬间承受一定吊环103所受载荷，减轻吊钩101末端圆弧面101b脱钩瞬间承受全部载荷，避免由吊钩101头部承受全部载荷造成开口变形。释放时在吊钩逆时针回转的过程中，通过设置侧板107的下圆弧面107c以支撑销轴102为回转中心而平顺过渡。107c侧板107在连接块113下移过程中，通过左端板118和两个导向条120导向，两个导向条120通过若干螺钉122与前后侧板107固定。

图8为图4在放入吊环时的轴侧立体视图，吊钩101敞口方向设置了吊环103放脱机构106，防脱机构106由防脱挡条106a、止转块106b并通过销二106d销接组成，其常态位置封住吊环103出口，利用其单入特点使吊环103只能进不能出，止转块106b在重力作用下抵靠两侧板107右侧面阻止防脱挡条106a顺时针转动。吊钩的厚度小于两侧板之间的间距，并在其两端面与侧板之间保持的距离δ，当挂接吊环103时允许防脱挡条106a嵌入。

根据艇钩装置100与脱钩操纵装置所采用的连接方式，可采用拉杆和软轴（钢丝绳）两种形式。

救生艇是在发生海难事故或非常条件下使用的，由于艇钩长期暴露在日晒雨淋、高温严寒的环境下，加之海上盐雾的侵蚀，所有艇钩内零件的材料应采用不锈金属材料制造或防锈耐腐蚀处理，并对艇钩进行定期检查和维护，操作是否正常，是否存在卡死等现象，如发现零件损坏或故障隐患应及时更换或修理。

Claims

1.一种具有有载脱钩功能的救生艇用艇钩装置，包括艇钩（100）和与艇钩（100）钩接的吊环（103），所述艇钩（100）包括吊钩（101）、防脱机构（106）、释放机构和艇钩架体，所述艇钩架体是由两块相同形状的侧板（107）与安装座（123）连接并固定于救生艇上，所述吊钩（101）位于两侧板（107）之间的上部，吊钩（101）头部钩口（100a）垂直下方设有支撑销轴（102）将吊钩（101）与两侧板（107）销接，使吊钩（101）可绕支撑销轴（102）转动；所述防脱机构设置于吊钩（101）钩口（100a）下方与侧板销接；所述释放机构与吊钩尾部的销孔销接；其特征在于：所述吊环为卧倒“D”字形组合结构，由倒“U”字形环扣（103a）、圆柱形环销（103b）、圆筒形轴套（103c）和两个环箍（103d）构成，所述轴套（103c）套装在所述环销（103b）上，所述两个环箍（103d）与倒“U”字形环扣（103a）为连体结构，所述环销（103b）设有螺纹的一端与设有螺纹孔的环箍（103d）连接，另一端圆柱与另一环箍（103d）圆孔配合连接；所述吊钩（101）的支撑销轴（102）下方在两侧板（107）之间还设有套装在与两侧板（107）连接的销（114）上的扭簧（115），扭簧（115）一伸出端抵靠在吊钩（101）下部表面，另一钩型伸出端钩靠在下方与两侧板（107）连接的销六（116）上；所述防脱机构（106）包括防脱挡条（106a）、止转块（106b）、销一（106c）和销（106d），其中所述防脱挡条（106a）为一上部开有缺口的倒“U”形条，两侧中部设有销孔通过销一（106c）在支撑销轴（102）右侧对应头部钩口（100a）下方与两侧板（107）销接，防脱挡条（106a）可绕销一（106c）转动且两侧边可嵌入两侧板（107）内；所述止转块（106b）为簸箕状矩形块结构，在其面向脱挡条（106a）处设有一矩形缺口，缺口两侧面设有销孔通过销二（106d）与防脱挡条销接。

2.根据权利要求1所述的一种具有有载脱钩功能的救生艇用艇钩装置，其特征在于:所述吊钩（101）设有圆弧承载面（101a）、（圆弧释放面101b）、圆柱面（101c），其中，圆弧承载面（101a）和圆柱面（101c）以支撑销轴（102）中心轴线I为中心，半径分别为R1和R2，圆弧承载面（101a）与圆弧释放面（101b）圆弧相切，圆弧承载面（101a）弧长为R1·θ，θ角在25-35°之间；吊钩（101）两侧面与两铜套（104）端面之间设有间隙，使之能绕销轴（102）转动。

3.根据权利要求1所述的一种具有有载脱钩功能的救生艇用艇钩装置，其特征在于:所述两侧板（107）在对应吊环（103）环箍（103d）周围设有上圆弧面（107b）、侧圆弧面（107a）和下圆弧面（107c），该三段圆弧面依次相切，侧圆弧面（107a）半径大于吊环（103）环箍（103d）半径，下圆弧面（107c）以轴线I为圆心，半径略小于R1。

4.根据权利要求1所述的一种具有有载脱钩功能的救生艇用艇钩装置，其特征在于:所述吊环（103）的轴套（103c）内径与环销（103b）滑动配合，外径略小于吊钩（101）圆弧承载面（101a）圆弧半径R1与圆柱面（101c）半径R2之差。

5.根据权利要求1所述的一种具有有载脱钩功能的救生艇用艇钩装置，其特征在于:所述销轴（102）中部轴颈与吊钩（101）上的销孔紧配合，两端轴颈与铜套（104）内孔间隙配合，铜套（104）外圆与承重侧板（107）上的销孔紧配合。