自动伸缩式舰船舷梯*设计

镇江船艇学院 船艇工程系 镇江 212003

目前大型舰船上配载的大型舷梯需辅以起吊设备才能完成搭接，不适合小型舰船使用。中小型舰船仍采用木制或钢制跳板，此跳板两端均不固定，依靠人力搬动，搭接时要由艇外人员协助艇上人员才能完成；同时还需要系装安全防护网，操作难度大。而且跳板两侧无护栏，遇大风大浪、潮涨潮落，极易产生摇摆滑动，舰船及人员上、下危险性大。因此有必要研制一种新型安全舷梯，降低舷梯搭接难度，确保舰船人员与常用生活物资上下舷梯安全、快捷、方便，增强舰船靠泊时对恶劣环境的适应能力以及保障舰船部队战斗力。

1 舷梯结构与工作原理

如图1所示，设计舰船安全舷梯由舷梯主体、舷梯起升机构、舷梯伸缩机构、整梯移动机架、护栏结构、电气控制六大部分组成。

1-整梯拖动机架；2-升电机加减速器；3-滚筒；4-立柱；5-起升钢丝绳；6-伸缩电机加减速器；7-伸缩主动链轮；8-固定梯；9-伸缩链条；10-伸缩梯；11-翻板；12-翻板转轴；13-护栏软索；14-护栏立柱；15-升降机构手柄；16-伸缩机构手柄；17-手摇升降链传动机构；18-万向轮；19-整梯固定榫头；20-舷梯起升转轴图1 舷梯结构示意图

1.1 舷梯主体

舷梯主体采用防锈铝LF5材料，该材料密度小，防腐性能好，适于海洋气候。舷梯通道宽600 mm，可供两人对向行走。舷梯主体分为三节，采用伸缩加折叠的结构，主要由固定梯8、伸缩梯10、翻板11组成，其表面为防滑铝板，方便人员行走。固定梯与伸缩梯均为一框形结构，伸缩梯在伸缩机构带动下可在固定梯内前后移动。固定梯末端与机架1通过起升转轴20联接，可实现舷梯主体的起升翻转。翻板为一平板，前端装有万向轮，可以适应船与码头间的相对运动。舷梯两侧设有可折叠的护栏，可以确保人员通过安全。

1.2 舷梯起升

舷梯起升机构由起升电机(带减速器)2、滚筒3、起升钢丝绳5和手摇起升连传动机构17组成。舷梯主体由钢丝绳5通过立柱4上的滚轮连接到滚筒3，在起升电机的驱动下，绕舷梯起升转轴转动。或由升降机构手柄带动手摇升降链传动机构17，实现其起升。

1.3 舷梯伸缩与折叠

翻板11绕固定于伸缩梯10上的轴12转动，并通过永磁磁钢固定，实现翻板的释放与定位。伸缩梯10与伸缩链条9固联，通过伸缩电机加蜗轮减速器6驱动伸缩主动链轮7(或通过手柄16人工驱动)，带动伸缩链条9往复转动，实现伸缩梯10在固定梯8内的往复伸缩。此三部分运动相互独立，当船舶靠泊距离或与码头高度差发生改变时，可通过舷梯主体的伸缩来调节。

1.4 整梯移动与固定

舷梯翻转电机、减速装置安装于移动机架内，可以起到配重作用，同时避免设备外露，影响舰船人员行走。舷梯主体安装于机架上，机架下装有四个滚轮18，可以方便地将舷梯移动到舰船的左右舷。工作时，舷梯整体推至船舷处，整梯固定榫头19插入船舷的固定槽中，舷梯固定。

2 舷梯主体强度校核

舷梯主体是主要的承载体，其强度是设计的关键。固定梯和活动梯均由“[”、加强筋、“]”型铝材焊接成整体框架，然后在框架上表面焊接6号花纹铝板。其中固定梯铝型材尺寸为100×10 mm；活动梯铝型材尺寸为80×15 mm；翻板为4号花纹铝板。设计中采用的防锈铝LF5的[σ]=σ0.2=200 MPa[1]。

图2 舷梯主体结构Pro/E造型

图3 舷梯主体结构ANSYS有限元公析

舷梯主体结构(固定梯、活动梯和翻板)的Pro/E[2]造型见图2，设计要求舷梯主体长3 m，经计算得出舷梯部分总重量约为55 kg。根据设计要求，简化载荷分布在舷梯主体情况为：距前端1.5 m处200 kg，0.75 m及2.25 m处均100 kg时，利用工程软件ANSYS[3]进行结构有限元分析计算。应力及变形情况如图3所示。由图3可知，最大应力在1.5 m载荷作用点处，其局部应力最大值为157 MPa，最大变形量是1.681 mm。而实际情况下载荷作用点并非为点接触，而为面接触，故应力远小于该最大值，也远小于许用应力。根据铝质舰船舷梯标准，最大允许变形量为40 mm远大于1.681 mm，故舷梯不会产生永久变形。研制样机经试验检测，舷梯主体最大变形量仅为1.2 mm。

3 舷梯主要特点

1) 高度集成，结构紧凑。舷梯、舷梯收放装置、移动装置集成一体，舷梯展开时长4 m，满足中小型舰船的使用要求，收拢时尺寸为1 200×900×1 300 mm，在艇上放置空间小。舷梯总重120 kg，整机由人工即可移动到所需位置。

2) 操作方便。由可控按钮控制电机完成自动驱动操作，实现舷梯的自动伸缩与起升，而无需其它辅助设备在艇上即可完成搭拆任务，省时省力。机构设有限位行程开关，对舷梯起升及伸缩极限有安全限位作用。同时，该设备还备有手动辅助操作装置，在紧急备航或缺电工况下仍然可以使用。此外，舷梯设置有可随梯伸缩的可折叠式防护栏，无需再在舰船靠泊时系装安全网。

3) 使用寿命长。舷梯有关尺寸经过强度分析，使承载能力与自重比达到较先进的水平。整机采用LF5防锈铝，关键部件选用不锈钢材料，或经热镀锌处理，使整机重量降低，又具有防潮、防腐作用，使得设备使用寿命长。

4)应用范围广。对该设备进行适当改装、开发不仅可用于军用中小型舰艇与民用船舶、舟桥部队，还可用于码头,效益显著。

4 结束语

该舰船安全舷梯具有伸缩与起升功能，可以随船与码头间的落差变化进行调整，舷梯两侧设置有安全防护栏，有效地消除了舰船人员和常用生活物资上下舰船的安全隐患。该设备在舰船部队应用结果表明安全可靠、经济实用、操作简单、维护方便，为保持舰船部队战斗力提供了有力保障。

[1] 徐 灏.机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，2002.

[2] 孙江宏，黄小龙，罗 坤.Pro/ENGINEER Wildfire 虚拟设计与装配[M].北京：中国铁道出版社，2004.

[3] 东方人华.ANSYS7.0入门与提高[M].北京：清华大学出版社，2004.