救助船直升机平台安全网缺陷分析与改造

蒋辉翔

（南海救助局，广州 510300）

0 引言

随着航运事业的快速发展，中国正从航运大国逐步发展成为航运强国。南海救助局作为国家专业救助机构，对履行有关国际公约和承担海上救助抢险任务肩负起重大责任。为快速有效执行紧急救助任务，救助船舶和救助直升机联合出动已经成为常态。必要时，直升机需要降落到船舶进行转运和补给，船舶直升机平台安全网的性能直接影响到救助效率。“南海救101”轮直升机平台安全网使用已接近15年，液压系统老化故障频繁。若进行彻底修复，不仅工程量大，还会消耗大量费用。为消除缺陷和隐患，有必要对安全网进行改造。改造方案采用新型材料，简化操作模式，在保证强度和功能的基础上实现直升机平台安全网的快速收放，为船机联合救助提供保障。

1 直升机平台安全网结构及控制原理

“南海救101”轮建造于2007年，是我国目前功率最大的救助船之一，主要用于海上遇难船舶的人命救生和以海上人命救生为目的的船舶救助及拖带、消防灭火等救助作业。“南海救 101”轮需要具备如下能力：1）二级对外消防灭火作业能力；2）对遇险船舶进行封舱、堵漏、排水、空气潜水等救助作业能力；3）夜间搜寻救助能力。“南海救101”轮能搭载获救人员200人，设有直升机升降平台，可配合救助直升机进行海上救生作业，实现船机联合救助功能。“南海救101”轮的主尺度见表1。

表1 “南海救101”轮的主尺度

直升飞机起降平台设置在救生甲板前部，边缘高出甲板100 mm，可防止人员、直升机和设备滑出甲板外面。直升飞机起降平台由桁架及支柱支撑，以保证足够的强度和刚度来抵卸直升飞机降落和艏部上浪对平台的冲击[1]。直升飞机起降平台长20.6 m，宽15.65 m ，目标圈直径6.75 m。

直升机平台周边设置液压收放式安全网，可通过液压油缸实现竖起或放倒。当飞机起降时放倒，作为安全网，航行时竖起，作为直升机平台安全栏杆，直升机平台安全网布置图见图1。

图1 直升机平台安全网布置图

直升机平台安全网采用液压收放方式，控制原理见图 2。正常航行时，栏杆处于收起状态以保护甲板作业人员的安全；当有直升机需要降落时，启动动力站油泵，操作二位三通阀，压力油进入 17个液压油缸下部，柱塞伸出，将栏杆放平，形成安全网，反向操作二位三通阀即可收起安全网，形成平台防护栏杆。液压收放式平台安全网以其释放快速、节省人力、可远距离操作等特点，被广泛应用于救助船、海工船和公务船。

图2 液压控制系统控制原理图

2 现有设计缺陷和风险分析

“南海救101”轮建造于2007年，服役时间接近15年，液压元件逐渐腐蚀老化，系统可靠性能逐步下降，训练时经常出现操纵阀卡阻、动力油缸漏油、液压接头爆裂等故障，需要大量的时间和人力检修，无法保障快速收放。一旦直升机需要紧急降落，将严重影响救助安全。

液压收放式安全网主要有以下3方面缺陷：

1）液压系统由动力站、液压管管路阀门、动力油缸和操纵阀组成，每个动力油缸控制一个栏杆的收放，17个栏杆构成安全网。工作原理虽然简单，但液压管路长，伸缩油缸、平衡阀安全阀溢流阀等液压元件较多，任何一个部件故障都会影响正常收放操作。

2）直升机安全网及操控系统布置在船头露天甲板，缺乏有效保护，工作环境恶劣。考虑到材质为钢材，抗腐蚀性能差，长期日晒雨淋，在高温度、高湿度、高盐分的环境中，零部件很容易锈蚀[2]，栏杆底座转轴生锈后阻力增加，操作时液压系统工作油压超过额定工作压力，容易引起液压管路和阀件故障。

3）维护保养困难，液压动力站及控制系统多数为进口产品，备件价格贵，订购周期长，消耗数量大，维护保养费用高。根据近些年统计，平均每年备件和维修费用约5万元，彻底更换17个油缸和控制阀的费用超过50万元。

3 改造方案

改造方案情况如下：

1）改造目的。消除缺陷，排除隐患。

2）改造要求。简单可靠，快速收放。

3）改造费用。预算10万元。

4）改造措施。液压控制改为手动控制，钢质材料改为铝合金，可有效减轻安全网重量，增加抗腐蚀性能。

近年来，随着科技的不断进步，传统材料已不适宜船舶后续维护，很多新型材料陆续应用于船舶建造。经船舶市场调研及材料技术研究，游轮、客滚船及高速船等船型多采用铝合金护栏。铝合金材质密度为2 850 kg/m³，相当于钢材密度（7 850 kg/m³）的 36%，重量轻、强度高、抗腐蚀性能好[3]。使用“5083”铝合金对栏杆进行改造，将液压推动改为手动，以实现操作快捷、简单可靠、降低费用等要求。铝合金手动控制改造设计图见图3。

图3 铝合金手动控制改造设计图（单位：mm）

续图3 铝合金手动控制改造设计图（单位：mm）

4 改造施工

1）拆除原栏杆、前桅杆、液压管路、操纵阀和动力油缸，将动力油缸解体清洁，检查保养后作为其他船舶备件。

2）按照设计尺寸用铝合金管焊接加工17个栏杆和1个桅杆。原钢质栏杆的质量为35 kg，改造后的铝合金栏杆质量为13 kg，满足手动操作要求。

3）按尺寸加工铝合金底座，栏杆底座为特殊钢铝复合材料。钢铝复合材料底部跟钢质甲板焊接，上面与铝合金栏杆底座焊接，这样可以解决钢质甲板和铝合金栏杆2种不同材质连接的技术难题，同时还能保证栏杆的刚度和强度要求。

4）现场安装铝合金材质栏杆，测试收放功能，拔下固定基座中不锈钢拆销，在栏杆插销孔与限位孔的相同位置插入快拆销并锁紧，通过转换不同方向限位孔的固定方式实现栏杆竖立与放平。

5 改造效果

按照设计方案，“南海救101”轮2020年底完成了直升机安全网的改造，改造施工时间5天，改造费用不超过10万元，相当于2年的维保费用。救助过程中多次实操使用，每次收放只需要2～3个水手操作，10 min内可以快速完成。安全网改造后取消整个液压控制系统，消除了液压机械故障或高压油管爆裂隐患。改造后的安全网只需要定期进行栏杆活络、修补油漆等简单的保养，大幅度减少备件和修理等维护成本，延长安全网的使用寿命，为海上船机联合救助提供充分保障。

6 结论

直升机平台安全网是救助船舶的特有设备，是实现船机联合救助的基本保障，随着使用时间的增加，安全网液压控制系统的隐患难以避免。本文通过对“南海救 101”轮直升机平台安全网缺陷原因分析，全面优化设计改造方案，并从经济性、可靠性、快速性以及实际效果等方面论证方案的可行性。改造方案的效果也在实际操作中得到验证，改造后的铝合金手动操作系统结构简单，操作快捷，安全可靠，全寿命周期免维护。研究成果可为其他同类型救助船舶的直升机安全网改造提供借鉴和参考。