应急救助无火花防爆切割技术研究

摘要

研究小组针对海上船舶翻扣船险情发生的特点以及快速救援要求，确立的课题研究目标：争取在1h内打开钢板厚度不超过20mm，直径500mm左右的生命通道；救助开孔过程中不产生任何引起爆炸、燃烧的切割火花；设备轻便，易于携带，便于操作；设备电源与船电规格相同；设备与遇险船舶船体结合快速、可靠，一定范围内的船体摇摆应不影响设备正常运行；设备符合环保要求，切割过程中无污染物产生，以免对海域产生污染。经过探索，认为可以应用无火花防爆切割技术，借鉴立式车床工作原理，改变切削方式，由1#，2#样机的铣削方式，改为车削方式。采用机械差速自动进刀系统，主轴转动1周车刀进给9丝。用合金高速钢加工专用车刀，保证车刀的强度。车刀不再具备自身运动特性，进给装置与刀盘驱动轴一体化设计，3把形状功能不同的车刀固定于刀盘，随刀盘围绕开孔中心运动，完成开孔切削。取消1#、2#样机的独立进给控制，只需要一台驱动电机即可实现切削与进给动作。机体侧面进给变速箱设置了单向运转保护装置，即使电机反转依然不会造成机件的碰撞与挤压。同时，电机运转过程中通过棘轮扳手逆时针转动手动轴可以实现快速进给。进给方向(垂直)与变速齿轮的运转力矩面(水平)成90度，进给变速箱内齿轮力矩不直接作用于刀盘进给，仅用于克服齿轮螺母与进给套筒间螺纹副的转动摩擦力，以此降低了进刀功率消耗。解决了间隙累积带来的刀具垂直窜动问题。进给变速箱内设计离合装置，停机时压下离合轴套使齿轮脱离啮合，通过棘轮扳手顺时针搬动手动轴即可实现快速回到初始状态。单电机的驱动容错设计使得电源接线时，不必关心电源的相序，通过控制盒的档位切换即可灵活控制刀盘的转向。控制盒只设计1个切换开关，简化操作。密封防水设计，避免掉落水中造成电气短路。刀盘中央设置吊放磁铁，使得切割下来的整块废料不会掉落到船舱内，避免伤及待救人员。同时，吊放磁铁有一定的自由度并设有开关，应用灵活方便。