一种救生艇的人员保护装置的制作方法

本发明涉及一种船艇，尤其涉及一种救生艇的人员保护装置，属于船舶技术领域。

背景技术：

救生艇是在船舶遇险需要弃船时能维持遇险人员生命的小艇，但近些年来，在船舶进行救生演习过程中，操艇员操作不慎、降放装置故障和海上环境恶劣等因素酿成了不少救生艇坠落而导致人员伤亡的事故。救生艇从船上或十几米空中坠入海里产生的冲击力严重威胁艇内人员的生命安全。救生艇设计单位从人、机、环境等角度采取了避免救生艇发生坠落的措施却很少能从救生艇本身采取措施降低救生艇直坠入海的冲击力对人员造成的伤亡。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种救生艇的人员保护装置，可有效对救生艇座位区域减震吸能，确保救生艇内人员的生命安全。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种救生艇的人员保护装置，包括艇体外壳、艇体内壳、座位区；艇体内壳设置在艇体外壳内，艇体内壳的边缘与艇体外壳固定，座位区包括艏座、艉座、中座、左侧座、右侧座，艏座、艉座、左侧座、右侧座沿着艇体内壳的内侧环形布置，中座设置在艇体内壳的中间部位，座位区上设有数个座位，每个座位均设有坐垫、上托罩、下托罩、弹簧，在坐垫的下表面设有上托罩，在上托罩的下方设有下托罩，下托罩固定设置在艇体外壳的内侧，弹簧的两端嵌入上、下托罩，坐垫与坐垫四周连接方式为允许断开的柔性连接；在艇体内壳和艇体外壳之间的空隙内填满泡沫，中座下方的弹簧空隙内不填充泡沫。

本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：

前述的一种救生艇人员保护装置，艏座、艉座、中座、左侧座、右侧座的坐垫厚度与艇体内壳的厚度相同。坐垫与艇体内壳的连接方式为柔性连接，该柔性连接的结构是通过减小该处艇体内壳的厚度而实现。

前述的一种救生艇人员保护装置，柔性连接处的尺寸设计可按以下方法实现：

救生艇从设计释放高度h处下放,柔性连接处允许承受最大动负荷为：n1×m×kd。其中：n1×m表示坐垫承受人员的最小质量，n1为静负荷安全系数且n1＜n2，kd为载荷放大系数。即，柔性连接处可承受的设计负荷为：n1×m×kd。

设柔性连接处允许承受静负荷为n2×m，表示坐垫允许承受人员的最大质量。其中，n2为静负荷安全系数，m为人员标准质量。

由于坐垫的厚度相对四周边缘的厚度较大，将坐垫近似为刚性，则柔性连接处承受冲击负荷而断裂对应的强度失效形式为剪切失效，坐垫四周的边界形式可以简化为四边简支。设计厚度δ1应满足强度校核准则：其中，fs为坐垫柔性连接的一边受到的剪力，a1为坐垫柔性连接一边的截面面积，[τ]为玻璃钢的许用切应力。由于坐垫四周柔性连接处受到的剪切应力均相等，故上式强度校核准则可以简化为：f为坐垫受到的外负荷，a为坐垫柔性连接的四边截面面积，a＝2(a+b)×δ1，a为沿船长方向的坐垫长，b为坐垫宽。

由上文可知，为保证最大静负荷作用下柔性连接不断裂，应满足：

其中，f1为n2×m×g，g为重力加速度；

为保证最大动负荷作用下柔性连接不断裂，应满足：

其中，f2取n1×m×kd×g；

式(2)中许用切应力[τ]可按下式简化：

其中[σ]为许用正应力；

由式(1)得：

由式(2)得：

当实际动负荷大于允许承受的最大动负荷时，柔性连接应发生断裂失效，故柔性连接的设计厚度应为：

其中，

其中，h为救生艇设计释放高度；δst为坐垫中心挠度，采用均布载荷中心挠度公式计算；q0为坐垫受到的分布力；e为玻璃钢弹性模量；δ为坐垫中心厚度；μ为泊松比。

综上，前述的一种救生艇人员保护装置，柔性连接允许救生艇的设计释放高度为h,每个坐垫允许人员的最大设计质量为n2×m，则坐垫柔性连接处的设计厚度为

前述的一种救生艇人员保护装置，弹簧为螺旋压缩弹簧，在柔性连接断裂后具有第二级抗冲击缓冲作用。

前述的一种救生艇人员保护装置，弹簧的选型及性能参数设计可按以下方法实现：

允许的最大变形δmax计算：救生艇从设计释放高度h处下落，人员质量取最大静负荷：n2×m，根据能量守恒可列下式：

其中，kf为弹簧的劲度系数；g为重力加速度。由式(9)得弹簧允许的最大变形为：

弹簧的平均直径d1，弹簧丝的直径d可由密螺旋弹簧的强度条件进行设计，即：

其中，f1为沿弹簧轴线承受压力，且f1＝kf×δmax,[τ]为弹簧材料的许用切应力。

前述的一种救生艇人员保护装置，泡沫为聚氨酯泡沫。

前述的一种救生艇人员保护装置，艇体内壳的边缘与艇体外壳之间通过刚性连接固定。

前述的一种救生艇人员保护装置，艇体外壳、艇体内壳、坐垫均采用玻璃钢材质。

本发明还具有以下特点：通过座位内的弹簧以及泡沫能起到有效降低海水对艇内人员的冲击，防止艇内人员因受到海水冲击而出现生命危险，提高救生艇入海过程中的安全性能。通过泡沫填充艏座、艉座、左侧座、右侧座下方的弹簧空隙，增加救生艇的浮力和安全性。中座下方的弹簧空隙未进行泡沫填充，该空间用于存放生命食粮。艇体内壳的边缘与艇体外壳之间采用刚性连接，保证艇体静力强度。坐垫厚度采用壳体同等尺寸，承受人员质量及坐垫下方弹簧的冲击力，减小变形增加舒适性。坐垫下方设计限位弹簧用的上托罩，防止弹簧横向移动而影响弹簧的缓冲吸能作用。坐垫四周柔性连接采用局部厚度减小的设计方法，是可确保艇体受到冲击载荷大于最大动载荷时，柔性连接变形断裂起到缓冲吸能的作用，以提高救生艇的抗冲击能力。柔性连接处采用玻璃钢层合加工技术，工艺简单，并且柔性连接处断裂后，局部修复方便，经济实用。坐垫下方设计有抗缓冲弹簧，在柔性连接断裂后起到二级缓冲吸能的作用，采用螺旋弹簧安全可靠、价格低廉，可普遍使用。

本发明的优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例，是参照附图仅作为例子给出的。

附图说明

图1是本发明的俯视图；

图2是本发明的座位区示意图；

图3是本发明的b-b剖视图；

图4是本发明的a-a剖视放大图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明包括艇体外壳1、艇体内壳2、座位区3；艇体内壳2设置在艇体外壳1内，艇体内壳2的边缘与艇体外壳1通过刚性连接固定，座位区3包括艏座31、艉座32、中座35、左侧座33、右侧座34，艏座31、艉座32、左侧座33、右侧座34沿着艇体内壳2的内侧环形布置，中座35设置在艇体内壳2的中间部位，如图2所示，座位区3上设有数个座位4，如图3所示，每个座位4均设有坐垫44、上托罩43、下托罩45、弹簧41，在坐垫44的下表面设有上托罩43，在上托罩43的下方设有下托罩45，下托罩45固定设置在艇体外壳1的内侧,弹簧41的两端嵌入上、下托罩，弹簧41为螺旋压缩弹簧，如图4所示，坐垫44与坐垫四周连接方式为允许断开的柔性连接42，柔性连接42是为了能够承受单个乘员的最大静负荷:n2×m，更重要的是当救生艇从设计释放高度h处下落产生的冲击载荷威胁乘员生命时能够及时断开吸收冲击能量。

在艇体内壳2和艇体外壳1之间的空隙内填满泡沫5，艇体外壳1、艇体内壳2、坐垫44均采用玻璃钢材质。坐垫44四周采用柔性连接42是可确保艇体受到冲击载荷大于最大动载荷时，柔性连接42通过变形断开，弹簧41吸能，以提高救生艇的抗冲击能力。

给出柔性连接的设计厚度δ1计算例(仅供参考)：

若救生艇主要计算参数取值如下,人员标准质量m取75kg，n1取n2取设计释放高度h取6m，坐垫中心厚度δ取0.005m,坐垫长a取0.4m，坐垫宽b取0.3m,重力加速度g取10n/kg，该救生艇所用玻璃钢的弹性模量为72gpa，泊松比μ为0.3，许用应力[σ]取60mpa,则将上述数据带入公式(3)(4)(5)(6)(7)(8)可得柔性连接的设计厚度为：2.38×10-⁵m≤δ1＜6.04×10-⁴m。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。