一种便携式系泊区域人员保护装置

技术领域

本发明涉及一种船用设备，具体是一种便携式系泊区域人员保护装置，属于船用设备技术领域。

背景技术

英国保赔保险协会(P&I club)曾经做过统计，在船上的事故中，系泊导致的事故，在数量上约为第7位，但在赔偿金额上，为第3贵。AMSA统计，2010～2014的5年间，澳大利亚水域内系泊操作相关事故多达227起，其中51起导致人员受伤。AMSA对原因的分析，发现62％事故源于设计与设备，其中有51％来自于缆绳断裂、回弹。缆绳断裂后伤及在系泊区域的工作人员一直是造成船舶事故的重要原因之一。

系泊缆绳在系泊时，因为受力而拉伸变长，特别是广泛使用的合成纤维缆绳，其伸长率普遍较大。在缆绳突然断裂时，拉长的缆绳恢复其初始长度而释放能量，断裂位置两端的缆绳都会因为能量释放而“回弹”。根据某些专业保险机构和海事事故调查机构估算，缆绳断裂时，其末端速度可能高达每小时500千米到每小时800千米，以此高速击中船员，可能会导致重伤甚至致命。如果缆绳断裂位置正好靠近某个固定点(如系泊绞车或)带缆桩或转向点(如羊角滚轮、舷侧滚轮、滚柱导缆器)等，缆绳可能会绕此固定点或转向点运动，回弹的缆绳会高速掠过一个较大的扇形区域。如果断裂点离固定点或转向点较远，其可能覆盖的范围也会相应更大。回弹时而因为断裂时不同的断裂位置、受力大小、缆绳寿命、不同材质特性、船舶系泊布置；缆绳回弹轨迹也极难预测，因而难以预测缆绳回弹时可能经过的区域。

长久以来，缆绳回弹一直是系泊安全关注的重点。在船舶设计、建造过程中和船舶的运营中均有一些方式来降低其风险和事发造成的危害；主要包括以下几类，且几种方式多会同时采用，以尽可能减少事故造成的危害：

1、在缆绳处于拉紧状态下，进入系泊区域的船员穿戴个人保护设施；例如船员穿戴硬质头盔等；

2、定期的缆绳检测、替换；船舶会制定缆绳检测与替换计划，定期通过检查缆绳外观，判断缆绳是否适于继续使用；如果不适合继续使用，则采购新缆绳替换不适用缆绳。缆绳检查通常通过目视评估进行，主要检查内容包括直径减小、外部和内部磨损、断线或断丝、绳股断裂、机械损伤、感应扭曲等。除了检查中发现缆绳损坏后替换，大部分船舶还会有定期的缆绳替换，如达到若干年限后替换或达到若干系泊时长后替换。

3、船舶甲板上设置“回弹区域”标志，警示风险；船舶的船东或设计者根据其经验，在船舶的系泊甲板上使用高反差颜色涂出若干扇形区域，提示船员在这个区域内有较高缆绳回弹风险。例如，在OCIMF的“系泊设备指南3”(mooring equipment guide 3,2008)中，给出了在船上系泊甲板一些“回弹区域”示意。在甲板上的导缆孔、带缆桩、羊角滚轮等附近、绞车后端区域，使用黄色或黄黑间隔的油漆涂出一些扇形区域。扇形的圆心一般为缆绳的固定点或转向点，半径不等。

4、固定式人员保护装置

在船上特定位置，设置固定式的保护装置，一般使用钢管等，设置在船员站立位置附近，当缆绳回弹时，由该装置承受缆绳的冲击力，用于保护船员。

尽管船舶的设计者、制造者、运营者都采取了以上措施来降低缆绳回弹造成的人员伤亡，但在实际运营中事故仍然频繁发生，主要是目前的各种方案均无法全面规避可能的风险；

1.使用个人保护设备：只能减少事故发生时造成的损坏，无法完全避免事故。目前的实际运作中，使用的个人防护设备中，只有硬质头盔可以在一定程度上承受缆绳回弹时的冲击力。硬质头盔可以减小回弹缆绳击中人头部时直接致死的风险，但无法完全规避该风险。且如果缆绳以极高速度击中人的其他部位，也会造成人员受伤甚至死亡。例如，在“ZARGA”事故中，三副在作业时戴着硬质头盔，但缆绳击中其头部，仍然导致其受重伤；在“ATAIR J”事故中，水手长被缆绳击中了胸部身亡。

2.定期的缆绳检测、替换：目视检查无法完全发现缆绳的缺陷；缆绳替换则受制于船舶运营成本，无法频繁替换。船上的缆绳检查有每次系泊作业时进行的“部署检查”、半年或一年一次的“常规检查”、每5年一次在船舶进行特检时进行的缆绳“详细检查”。除了“详细检查”，“部署检查”与“常规检查”由船员通过目视检查进行，目视检查可以发现缆绳摩擦、损坏等外观的显著缺陷，但无法发现缆绳蠕变、受化学腐蚀、长期紫外线照射等发生的化学成分和力学性能的变化；缆绳种类较多，不同缆绳的化学特性、力学性能不同，船员可能无法真正熟知每类的缆绳特点，因而可能无法发现所有的缆绳缺陷。缆绳的替换受限于缆绳成本和采购地点、周期等，不可能做到发现缺陷就可以立刻更换。

3.船舶甲板上设置“回弹区域”标志，警示风险；尽管OCIMF此前的MEG3中推荐过“回弹区域”标志，但从系泊事故的反馈来看，“回弹区域”标志作用不佳。主要原因是缆绳破断后回弹区域较难预测，如果按照经验在船上划定“回弹区域”标志，但无法准确计算出需要确保人员安全的整个反弹危险区的范围，对于站在危险区域之外的人员来说，在危险区域上做标记会产生一种错误的安全感。基于最近几年的海事事故的教训，OCIMF在2018的“系泊设备指南4(mooring equipment guide 4,2018)”取消了回弹区域标志的示意样例，而是推荐将整个系泊区域视作高风险区域。英国的“商船海员安全工作规范(code ofsafe)”中也认为“回弹区域”标志给船员虚假安全感；应该避免设置“回弹区域”标志。

4.固定式人员保护装置：其主要缺陷有

a.设置位置相对固定，大部分情况下仅设置在系泊绞车操纵杆或舷边遥控装置附近，只能保护在其附近的船员；在系泊作业中，船员需要工作的区域几乎涵盖整个系泊区域，如拉缆绳、绕缆绳、观察舷边情况等；

b.保护装置无法提供全方位保护；为了保证系泊操作过程中操作者能清楚的看清操作区域的情况，避免不安全操作，保护装置多采用开敞式结构，仅以几根钢管或其他型材围在操作位置附近。这就导致其能保护范围有限。

c.为避免保护装置影响人员操作或遮蔽操作者视线，只能在船上设置有限个保护装置；设置较多固定式保护装置时，保护装置本身就变成了障碍物。

发明内容

本发明的目的是为在船舶的系泊区域工作的人员提供一种保护装置，该装置可以提供全方位防护,可以吸收缆绳破断时缆绳内蕴含的能量，同时便于携带且可以布置在船上任意区域。

本发明采取以下技术方案：

一种便携式系泊区域人员保护装置，包括吸附式底脚a、冲击吸收弹簧b、保护框架c、吸附底脚控制装置d、透明保护装置f；所述保护框架c包括横向框架和纵向框架，所述纵向框架底部通过所述冲洗吸收弹簧b与所述吸附式底脚a连接；所述吸附式底脚a与产生吸附力的底脚控制装置d连接；所述横向框架呈圆形或正多边形，至少有两个，固定在所述纵向框架上，其上设有透明保护装置安装槽e，所述透明保护装置安装槽e至少设有至少2条或环形轨道；所述透明保护装置f为透明硬质面板材料，一对一安装在所述环形轨道内，并能够沿所述环形轨道滑动。

优选的，底脚控制装置d使吸附式底脚a产生吸附的方式为电磁式或真空式；吸附式底脚a的数量至少为3个。

优选的，保护框架c与吸附式底脚a通过冲击吸收弹簧b连接在一起，其作用为保护站在保护框架内的船员。

优选的，横向框架分为两层或三层。

优选的，纵向框架由连接在横向框架c之间的金属型材组成。

优选的，吸附底脚控制装置d为吸附式底脚a提供吸附力，其包括吸附力发生装置d1、保护装置内的控制机构d2、控制线缆d3、吸附力传递线缆d4和电源线d5。

进一步的，所述吸附力发生装置d1为真空发生器，吸附力传递线缆d4为空气管；通过控制机构d2和控制线缆d3控制真空发生器，而通过空气管将真空式吸附底脚的空气吸出后起到吸附作用；真空发生器的供能由电源线连接船舶的电源。

进一步的，所述吸附力发生装置d1为电控箱，吸附式底脚a为电磁式吸附底脚，吸附力传递线缆d4为电缆；可以通过控制机构d2和控制线缆d3连接电控箱，进而控制电磁式吸附式底脚的电磁铁吸力，可以为通电有磁力也可以为断电有磁力式；供能由电源线连接船舶的电源。

优选的，透明保护装置为2片或多片圆弧形透明亚克力板。

进一步的，2片或多片圆弧形透明亚克力板角度之和至少为360度，在槽内可以移动至任意位置；如果人员需要进行系泊操作或其他作业，可以将圆弧形透明亚克力板移动至同一个角度范围内，则另一侧为自由活动区域；如果人员仅需要在船上做观察或瞭望作业，则可以将圆弧形透明亚克力板移至彼此对面，则透明保护装置可以形成360度保护；在使用时，整套装置可以移动至系泊区域任意位置，位置确定后，通过吸附底脚控制装置d控制吸附式底脚a的吸附力，使整套装置吸附在甲板上，船员可以在透明保护装置安装槽e内任意移动透明保护装置f至任意角度处于开敞状态后，进入保护框架和透明保护装置保护的范围内，进入后仍然可以在在透明保护装置安装槽e内任意移动透明保护装置f至任意角度，进行系泊作业或其他作业，也可以将移动透明保护装置f移动至360度全面保护状态进行观察或瞭望；当缆绳断裂而击中便携式系泊区域人员保护装置时，保护框架、透明保护装置能够保护人员安全，而冲击吸收弹簧可以吸收缆绳的动能，减小装置的运动幅度，避免受冲击的保护框架和透明保护装置伤及在其中的人员。

本发明的有益效果在于：

1)采用了吸附式底座，使整套装置可以固定于系泊操作区域任意位置；在任何区域和任意时间段内都可以为人员提供安全保护；显著提高了系泊作业时在系泊区域的人员安全性；

2)主体部分大部分为透明材料，减小了对船舶系泊作业时的观察的影响。

3)采用了冲击吸收装置，用于吸收缆绳破断时的动能，提高其保护作用。

附图说明

图1是本发明便携式系泊区域人员保护装置的结构示意图，图中横向框架采用三层式结构。

图2是透明保护装置安装在安装槽上的示意图，其中(a)是主视图，(b)是俯视图。

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，本发明包括以下几个部分，分别为吸附式底脚a、冲击吸收弹簧b、保护框架c、吸附底脚控制装置d、透明保护装置安装槽e和透明保护装置f。

吸附式底脚a可以将整个装置吸附在船舶的甲板上，其实现方式可以为电磁式或真空式，数量为3个或更多；具体数量根据以下因素综合考虑后确定：该船缆绳破断时的冲击载荷；每个吸附式底脚a的吸附力；冲击吸收弹簧b对底脚所受冲击减小的贡献；必要的安全系数；但至少选用3个，以保证收到冲击时，整个框架可以稳定的支撑在甲板上；

冲击吸收弹簧b用于吸收框架被缆绳冲击时的冲击载荷，减小保护框架(c)的运动幅度，以起到保护框架内人员安全的作用；其下端连接在吸附式底脚(a)上，上端连接在保护框架c上；弹簧的具体技术参数选取根据以下因素综合考虑后确定：每个底脚需要吸收的该船缆绳破断时的冲击载荷；受冲击载荷后保护框架的运动幅度；必要的安全系数。

保护框架c与吸附式底脚a通过冲击吸收弹簧b连接在一起，其作用为保护站在保护框架内的船员。横向框架c1～c3和纵向框架(c4～c9)；

横向框架可以为3个或2个，每个框架使用金属型材连接成为圆形或多边形；例如使用钢制圆管围成圆形；框架内部净空间至少为600mm，以保证站在其中的船员能灵活活动；横向框架数量根据冲击载荷和型材尺寸确定，考虑方便人员进出，优选为2个顶部框架c1与底部框架c3；顶部框架c1距离吸附式底脚a优选为2米，底部框架c3根据吸附式底脚a和冲击吸收弹簧b尺寸确定；也可以采用3组，如示意图所示，设置了顶部框架c1、中间框架c2与底部框架c3。

纵向框架为连接在横向框架c之间的金属型材组成，优选设置3组，以在减少视线遮蔽的前提下尽可能多的提供保护，如示意图中采用了3个钢制圆管c4～c6连接在顶部框架c1与中间框架c2之间；采用了3个钢制圆管c7～c9连接在中间框架c2与底部框架c3之间。

继续参见图1，吸附底脚控制装置d为本设备的吸附式底脚a提供吸附力，其包括吸附力发生装置d1、保护装置内的控制机构d2、控制线缆d3、吸附力传递线缆d4和电源线d5，吸附底脚控制装置(d)的具体实施方式可以根据吸附式底脚a的具体形式变化。

如果采用真空式吸附式底脚a，吸附力发生装置d1则为真空发生器，吸附力传递线缆d4则为空气管；可以通过控制机构d2和控制线缆d3控制真空发生器，而通过空气管将真空式吸附底脚的空气吸出后起到吸附作用。真空发生器的供能由电源线连接船舶的电源或其他电源，如电池等提供。

如果采用电磁式吸附式底脚a，吸附力发生装置则为电控箱，吸附力传递线缆(d4)则为电缆；可以通过控制机构d2和控制线缆d3连接电控箱，进而控制电磁式吸附式底脚的电磁铁吸力，可以为通电有磁力也可以为断电有磁力式。供能由电源线连接船舶的电源或其他电源，如电池等提供。

透明保护装置安装槽e和透明保护装置f为安装在横向框架上；当设置2套横向框架时，则在2个横向框架之间设有1套安装槽与保护装置；当如示意图设置3套横向框架时，则分别在顶部框架与中间框架之间、中间框架与底部框架间各设置一套安装槽与保护装置；

每套安装槽分为上端安装槽和下端安装槽，分别连接在横向框架上；每端的安装槽包括2条或多条环形轨道；

透明保护装置为2片或多片圆弧形透明亚克力板或其他类似透明高强度塑料；保护装置可以在保护槽内滑动至任意位置；

参见图2，以2片保护装置为例，此情况下，设置2条环形轨道e1和e2，环形轨道由顶板e4、底板e3和3个轨道板e5构成；

2片保护装置的直径分别依据轨道选取，2片保护装置的角度之和约为360度，在槽内可以移动至任意位置；如果人员需要进行系泊操作或其他作业，可以将2片保护装置移动至同一个角度范围内，则另一侧为自由活动区域；如果人员仅需要在船上做观察或瞭望作业，则可以将2片保护装置移至彼此对面，则2片保护装置可以形成360度保护。

在使用时，整套装置可以移动至系泊区域任意位置，位置确定后，通过吸附底脚控制装置d控制吸附式底脚a的吸附力，使整套装置吸附在甲板上，船员可以在透明保护装置安装槽e内任意移动透明保护装置f至任意角度处于开敞状态后，进入保护框架和透明保护装置保护的范围内，进入后仍然可以在在透明保护装置安装槽e内任意移动透明保护装置f至任意角度，进行系泊作业或其他作业，也可以将移动透明保护装置f移动至360度全面保护状态进行观察或瞭望；

当缆绳断裂而击中此装置时，保护框架、透明保护装置可以保护人员安全，而冲击吸收弹簧可以吸收缆绳的动能，减小装置的运动幅度，避免受冲击的保护框架和透明保护装置伤及在其中的人员。

以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护的范围之内。