CN106347581B - 阻止船外人员攀援的安全系统及其工作方法 - Google Patents

阻止船外人员攀援的安全系统及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种阻止船外人员攀援的安全系统，包括沿舷侧设置的若干底座(1)，底座(1)上铰接设置支撑杆(2)；相邻若干支撑杆(2)之间平行设置至少两根可自由转动的横杆(4)；所述支撑杆(2)靠近船身的舷内一侧固定设置刀片(8)；所述横杆(4)上固定设置信号触发件，支撑杆(2)上固定设置传感装置，当横杆(4)转动，带动信号触发件转动，信号触发件改变位置后触发传感装置，传感装置发送报警型号给报警器，报警器报警。本发明提供了一种阻止船外人员攀援的安全系统，同时具有阻止外部人员登船以及报警的作用，而且两个功能相互结合，设计巧妙。

Description

阻止船外人员攀援的安全系统及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种阻止船外人员攀援的安全系统，属于船舶安全装置技术领域。
背景技术
目前海盗一般是通过飞爪抓住船上结构物，然后手抓飞爪下的绳索，脚踏船体外板，手脚并用攀援上船。目前，多半是借助于雷达和探照灯发现海盗船只。尤其是夜晚，当海盗船只进入雷达或灯光照射的死角，则船员就难以发现海盗。当海盗飞爪搭上船舶结构，由于海盗有枪，船员难以接近飞爪以砍断绳索，而是被迫躲进防海盗的安全舱，以等待外部救援。
如何在被海盗飞爪抓住船上结构物后，即时报警，并阻止海盗登船，是本领域有待解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种阻止船外人员攀援的安全系统，通过机械结构限制和攀援动作触发电控报警，从而达到双重保护的作用。
本发明采取以下技术方案：
一种阻止船外人员攀援的安全系统，包括沿舷侧设置的若干底座1，底座1上铰接设置支撑杆2；相邻若干支撑杆2之间平行设置至少两根可自由转动的横杆4；所述支撑杆2靠近船身的舷内一侧固定设置刀片8；所述横杆4上固定设置信号触发件，支撑杆2上固定设置传感装置，当横杆4转动，带动信号触发件转动，信号触发件改变位置后触发传感装置，传感装置发送报警型号给报警器，报警器报警。
进一步的，所述阻止船外人员攀援的安全系统包括多个系统单元，每个系统单元包括两个支撑杆2，以及其间平行设置的2-7根可自由转动的横杆4。
进一步的，所述传感装置为设置在支撑杆2上，并分别位于横杆4两侧的红外传感器7和触碰开关6；所述信号触发件为法兰5，所述法兰5与横杆4非同轴固定，法兰5转动180°或接近180°后，同时触发触碰开关6与红外传感器7，进而触发报警器。
更进一步的，所述支撑杆2上固定设置滚动轴承3，滚动轴承3嵌入支撑杆2中，滚动轴承3的法兰盘与支撑杆2之间焊接或在法兰盘上钻孔通过螺栓与支撑杆2连接；横杆4插入滚动轴承3内圈，并保证横杆4可随滚动轴承3内圈同步转动。
更进一步的，所述支撑杆2上固定设置带有滚子的法兰盘10，带有滚子的法兰盘10嵌入支撑杆2中，带有滚子的法兰盘10与支撑杆2之间焊接或在法兰盘上钻孔通过螺栓与支撑杆2连接；横杆4插入带有滚子的法兰盘10，并保证横杆4可与带有滚子的法兰盘10的滚子相接触并能转动；带有滚子的法兰盘上均匀布置有2-10个螺栓孔。
进一步的，所述舷侧位于底座内侧的部位固定设置带导槽的立柱9，用于支撑杆2收起后对刀片8进行收纳。
更进一步的，法兰中心偏离于横杆轴线或法兰存在缺口，法兰位于红外线传感器作用范围之内和/或与触碰开关相接触之处,每根横杆与至少一个红外线传感器和/或至少一个触碰开关相对应。
更进一步的，每个红外线传感器和/或触每个碰开关既可以共用信号处理及发射装置，也可以分别各自配备信号处理及发射装置，且红外线传感器和/或触碰开关与信号处理及发射装置之间采用有线连接和/或采用无线连接和/或与信号处理及发射装置整合为一体。
进一步的，滚动轴承的外圈上有与外圈一体化的法兰盘，法兰盘上均匀布置有2-10个螺栓孔。
一种上述的阻止船外人员攀援的安全系统的工作方法，工作状态下：支撑杆2沿其与底座1的铰接处向舷外侧放下，使整个装置的主体位于舷外，刀片8的刀刃朝上，阻止人员抓握支撑杆2，报警系统开启；非工作状态下：支撑杆2连同横杆4向上翻起，并使刀片8收纳在立柱9的凹槽中。
一般而言，外部人员通过飞爪抓住船上结构物，然后手抓飞爪下的绳索，脚踏船体外板向上攀爬，而本发明外伸出船外的支撑杆2和横杆4使得飞爪下绳索和外部人员远离船体外板，使其难以借助踩踏船体外板上爬，即使其通过爬绳抵达横杆4附近，当手握住横杆4时，人员自身重力通过手的抓握，对横杆4施加了一个转矩，因而横杆4具有随滚动轴承3的内圈同步转动的趋势，此时，当人员的脚无外界支撑时，依据物体趋向势能最低点达到平衡的原理，此时横杆就会转动，人员重心随之改变到横杆4轴线的正下方，使得重力对横杆4轴线的力臂为零，不再对横杆4产生转矩，横杆4达到平衡，此时人员的重心位置最低；当人员的脚受到外界支撑时，由于人员的重心不位于势能最低点，因而处于不稳定平衡状态，故人员稍有动作，该不稳定平衡即被打破，从而使得人员重心重新处于横杆4轴线的正下方，横杆4达到平衡；在横杆4达到平衡时，人员不再对横杆4产生转矩，依据作用力与反作用力原理，横杆4也不会对人员提供转矩，助其翻越横杆4，因此人员无法借助横杆向上攀爬；同时，横杆带动法兰5随横杆4旋转，对红外线传感器发出的红外线产生遮蔽/不遮蔽，和/或对触碰开关产生触碰/不触碰，从而产生信号，此信号由信号处理及发射装置发出，并由信号接收报警装置接收，并发出报警；当不使用时，将支撑杆2绕底座1轴的轴线旋转，使得本装置由舷外转回，同时刀片8的刀刃进入安装于甲板之上的立柱9的凹槽中，避免船员被刀片8误伤。
本发明的有益效果在于：
1)提供了一种阻止船外人员攀援的安全系统。同时具有阻止外部人员登船以及报警的作用，而且两个功能相互结合，设计巧妙。
2)依据的是人机工程学原理和遥控发射、接收原理，构思巧妙。
3)针对海盗通过飞爪抓住船上结构物，然后手抓飞爪下的绳索，脚踏船体外板，手脚并用攀援上船的特性进行独特的设计，非常具有针对性。
4)利用滚动轴承摩擦系数小，产生旋转所需的外力矩小的特点，借助攀爬者的自重，实现报警。
5)报警装置设计考虑周到，同时通过红外传感器和触碰开关进行报警触发，有效防止误触发。
6)结构简单，实施方便，利于推广。
7)可靠性高。
附图说明
图1是本发明阻止船外人员攀援的安全系统其中一个系统单元的主视图。所述安全系统呈收纳状态。
图2是本发明阻止船外人员攀援的安全系统其中一个系统单元的左视图。所述安全系统呈工作状态。
图3是本发明阻止船外人员攀援的安全系统中所采用轴承的示意图。有阴影线的为轴承的滚珠，另两个小孔为螺栓孔与滚珠相连的分别是轴承内圈和外圈。
图4是本发明阻止船外人员攀援的安全系统中所采用带有滚子的法兰盘的示意图。
图中，1.底座，2.支撑杆，3.轴承，4.横杆，5.法兰，6.触碰开关，7.红外传感器，8.刀片，9.立柱，10.带有滚子的法兰盘。
图中的触碰开关6，红外传感器7分别绘制在了横杆4的上、下方仅仅是表达触碰开关6，红外传感器7位于横杆4的两侧，而不仅仅局限于横杆4的上下方。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
参见图1-4，一种阻止船外人员攀援的安全系统，包括沿舷侧设置的若干底座1，底座1上铰接设置支撑杆2；相邻若干支撑杆2之间平行设置至少两根可自由转动的横杆4；所述支撑杆2靠近船身的舷内一侧固定设置刀片8；所述横杆4上固定设置信号触发件，支撑杆2上固定设置传感装置，当横杆4转动，带动信号触发件转动，信号触发件改变位置后触发传感装置，传感装置发送报警型号给报警器，报警器报警。
所述阻止船外人员攀援的安全系统包括多个系统单元，每个系统单元包括两个支撑杆2，以及其间平行设置的2-7根可自由转动的横杆4。
参见图1-4，所述传感装置为设置在支撑杆2上，并分别位于横杆4上方和下方的红外传感器7和触碰开关6；所述信号触发件为法兰5，所述法兰5与横杆4非同轴固定，法兰5转动180°或接近180°后，同时触发触碰开关6与红外传感器7，进而触发报警器。
参见图1，所述支撑杆2上固定设置滚动轴承3，滚动轴承3嵌入支撑杆2中，滚动轴承3的法兰盘与支撑杆2之间焊接或在法兰盘上钻孔通过螺栓与支撑杆2连接；横杆4插入滚动轴承3内圈，并保证横杆4可随滚动轴承3内圈同步转动。
参见图2，所述舷侧位于底座内侧的部位固定设置带导槽的立柱9，用于支撑杆2收起后对刀片8进行收纳。
一种上述的阻止船外人员攀援的安全系统的工作方法，工作状态下：支撑杆2沿其与底座1的铰接处向舷外侧放下，使整个装置的主体位于舷外，刀片8的刀刃朝上，阻止人员抓握支撑杆2，报警系统开启；非工作状态下：支撑杆2连同横杆4向上翻起，并使刀片8收纳在立柱9的凹槽中。
具体原理和结构详述如下：
横杆4为直杆，每根横杆的一端与一根支撑杆上的轴承内圈连接，该横杆的另一端分别与另一个支撑杆上对应的轴承内圈连接，且每根横杆均与两个底座轴的连线平行，相邻横杆之间的间距在150mm至380mm之间，且最外侧横杆与底座连线之间的距离介于1000mm至1500mm之间。
法兰中心偏离于横杆轴线或法兰存在缺口，法兰位于红外线传感器作用范围之内和/或与触碰开关相接触,每根横杆与至少一个红外线传感器和/或至少一个触碰开关相对应。
每个红外线传感器和/或触每个碰开关既可以共用信号处理及发射装置，也可以分别各自配备信号处理及发射装置，且红外线传感器和/或触碰开关与信号处理及发射装置之间可采用有线连接和/或采用无线连接和/或与信号处理及发射装置整合为一体。
一般而言，外部人员通过飞爪抓住船上结构物，然后手抓飞爪下的绳索，脚踏船体外板向上攀爬，而本发明外伸出船外的支撑杆2和横杆4使得飞爪下绳索和外部人员远离船体外板，使其难以借助踩踏船体外板上爬，即使其通过爬绳抵达横杆4附近，当手握住横杆4时，人员自身重力通过手的抓握，对横杆4施加了一个转矩，因而横杆4具有随滚动轴承3的内圈同步转动的趋势，此时，当人员的脚无外界支撑时，依据物体趋向势能最低点达到平衡的原理，此时横杆就会转动，人员重心随之改变到横杆4轴线的正下方，使得重力对横杆4轴线的力臂为零，不再对横杆4产生转矩，横杆4达到平衡，此时人员的重心位置最低；当人员的脚受到外界支撑时，由于人员的重心不位于势能最低点，因而处于不稳定平衡状态，故人员稍有动作，该不稳定平衡即被打破，从而使得人员重心重新处于横杆4轴线的正下方，横杆4达到平衡；在横杆4达到平衡时，人员不再对横杆4产生转矩，依据作用力与反作用力原理，横杆4也不会对人员提供转矩，助其翻越横杆4，因此人员无法借助横杆向上攀爬；同时，横杆带动法兰5随横杆4旋转，对红外线传感器发出的红外线产生遮蔽/不遮蔽，和/或对触碰开关产生触碰/不触碰，从而产生信号，此信号由信号处理及发射装置发出，并由信号接收报警装置接收，并发出报警；当不使用时，将支撑杆2支撑杆2绕底座1轴的轴线旋转，使得本装置由舷外转回，同时刀片8的刀刃进入安装于甲板之上的立柱9的凹槽中，避免船员被刀片8误伤。
此外，轴承嵌入到支撑杆中，轴承除了通过螺栓和/或焊接,固定在支撑杆上之外，轴承一周还受到支撑杆保护，使得在大风浪中的轴承不易因风浪拍击产生变形或移位，从而导致横杆难以旋转。
以下对本实施例做一个计算：
本系统工作时，长度介于1000mm-1500mm之间的支撑杆伸出舷外，假设一位质量为10kg，而单手握力为81kg【1】的人形机器人通过绳索攀爬到此，并双手握住横杆。滚动轴承摩擦系数取文献【2】中所列的值为0.008，
则摩擦转矩
Mf＝162kg×9.8N/kg×0.008x Rmm＝12.7008R N-mm；
机器人自身重量通过双手对横杆产生的外力距
Ms＝10kg×9.8N/kg x Rmm＝49R N-mm>Mf。
上述各式中，R为横杆半径，单位mm。由此可见，横杆会带动法兰旋转，从而使信号发生装置产生信号，并经信号发射装置发出，由信号接收装置接收并发出报警。本发明的优点在于利用滚动轴承摩擦系数小，产生旋转所需的外力矩小的特点，借助攀爬者的自重，实现报警。
以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员可以进行相应变换，这种变化在不脱离本发明总的构思下应当属于本发明要求保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种阻止船外人员攀援的安全系统，其特征在于：
包括沿舷侧设置的若干底座(1)，底座(1)上铰接设置支撑杆(2)；相邻若干支撑杆(2)之间平行设置至少两根可自由转动的横杆(4)；
所述支撑杆(2)靠近船身的舷内一侧固定设置刀片(8)；
所述横杆(4)上固定设置信号触发件，支撑杆(2)上固定设置传感装置，当横杆(4)转动，带动信号触发件转动，信号触发件改变位置后触发传感装置，传感装置发送报警型号给报警器，报警器报警；
所述阻止船外人员攀援的安全系统包括多个系统单元，每个系统单元包括两个支撑杆(2)，以及其间平行设置的2-7根可自由转动的横杆(4)；
所述传感装置为设置在支撑杆(2)上，并分别位于横杆(4)两侧的红外传感器(7)和触碰开关(6)；
所述信号触发件为法兰(5)，所述法兰(5)与横杆(4)非同轴固定，法兰(5)转动180°或接近180°后，同时触发触碰开关(6)与红外传感器(7)，进而触发报警器。
2.如权利要求1所述的阻止船外人员攀援的安全系统，其特征在于：所述支撑杆(2)上固定设置滚动轴承(3)，滚动轴承(3)嵌入支撑杆(2)中，滚动轴承(3)的法兰盘与支撑杆(2)之间焊接或在法兰盘上钻孔通过螺栓与支撑杆(2)连接；横杆(4)插入滚动轴承(3)内圈，并保证横杆(4)可随滚动轴承(3)内圈同步转动。
3.如权利要求1所述的阻止船外人员攀援的安全系统，其特征在于：所述支撑杆(2)上固定设置带有滚子的法兰盘(10)，带有滚子的法兰盘(10)嵌入支撑杆(2)中，带有滚子的法兰盘(10)与支撑杆(2)之间焊接或在法兰盘上钻孔通过螺栓与支撑杆(2)连接；横杆(4)插入带有滚子的法兰盘(10)，并保证横杆(4)可与带有滚子的法兰盘(10)的滚子相接触并能转动；带有滚子的法兰盘上均匀布置有2-10个螺栓孔。
4.如权利要求1所述的阻止船外人员攀援的安全系统，其特征在于：所述舷侧位于底座内侧的部位固定设置带导槽的立柱(9)，用于支撑杆(2)收起后对刀片(8)进行收纳。
5.如权利要求1所述的阻止船外人员攀援的安全系统，其特征在于：法兰中心偏离于横杆轴线或法兰存在缺口，法兰位于红外线传感器作用范围之内和/或与触碰开关相接触之处,每根横杆与至少一个红外线传感器和/或至少一个触碰开关相对应。
6.如权利要求1所述的阻止船外人员攀援的安全系统，其特征在于：每个红外线传感器和/或每个触碰开关既可以共用信号处理及发射装置，也可以分别各自配备信号处理及发射装置，且红外线传感器和/或触碰开关与信号处理及发射装置之间采用有线连接和/或采用无线连接和/或与信号处理及发射装置整合为一体。
7.一种权利要求3所述的阻止船外人员攀援的安全系统的工作方法，其特征在于：
工作状态下：支撑杆(2)沿其与底座(1)的铰接处向舷外侧放下，使整个装置的主体位于舷外，刀片(8)的刀刃朝上，阻止人员抓握支撑杆(2)，报警系统开启；
非工作状态下：支撑杆(2)连同横杆(4)向上翻起，并使刀片(8)收纳在立柱(9)的凹槽中。
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