馬為孝，陳福強(qiáng)

1 概述

“海盜船”是一種繞水平軸往復(fù)擺動(dòng)的游樂(lè)設(shè)備。因來(lái)自進(jìn)口的海盜船船頭有一“海盜”造型裝飾件而得名。國(guó)產(chǎn)的該類游藝機(jī)將船頭海盜換上一龍頭，起名為“蕩龍船”。但目前安裝在各游樂(lè)園（場(chǎng)）內(nèi)的該類游藝機(jī)，通常還是多稱之為“海盜船”。因其為載有大量乘客的運(yùn)動(dòng)載體，運(yùn)行時(shí)安全性必須得到可靠保證。它是一種必須接受國(guó)家或地方質(zhì)監(jiān)部門監(jiān)管的機(jī)電類特種設(shè)備［1］。雖然國(guó)家相繼出臺(tái)了相關(guān)法規(guī)、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)等文件對(duì)設(shè)計(jì)、制造、安裝、檢驗(yàn)、使用等環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)管，但隨著國(guó)內(nèi)旅游業(yè)的快速興起，近些年來(lái)大量海盜船被安裝使用，在監(jiān)督檢驗(yàn)中暴露出不少上述各環(huán)節(jié)中的問(wèn)題［2］，存在較大的安全隱患，必須引起足夠的重視并切實(shí)加以解決。筆者根據(jù)多年來(lái)對(duì)檢驗(yàn)中存在的問(wèn)題進(jìn)行分類匯總，進(jìn)一步加以分析并給出應(yīng)對(duì)之策。

2 運(yùn)行特征

海盜船的運(yùn)動(dòng)方式較為單一，始終繞一水平軸往復(fù)擺動(dòng)，單側(cè)擺角為40°～60°，最大速度為10 m/s左右。傳動(dòng)方式為典型的摩擦傳動(dòng)。在船體的底部有摩擦軌道，摩擦輪緊緊地壓在軌道上，靠摩擦輪的正反向旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)船體的往復(fù)做功。驅(qū)動(dòng)摩擦輪的動(dòng)力有電力拖動(dòng)與液壓傳動(dòng)兩種形式，均較為理想。海盜船啟動(dòng)后從開(kāi)始緩慢擺動(dòng)到逐漸加速擺動(dòng)，猶如乘客乘船出海突遇大風(fēng)駭浪，時(shí)而沖上浪濤之巔，時(shí)而跌入驚心動(dòng)魄的谷底。是一種既驚險(xiǎn)又刺激的娛樂(lè)項(xiàng)目，深受廣大乘客喜愛(ài)（圖1）。

3 發(fā)現(xiàn)的典型問(wèn)題分析

3.1 問(wèn)題一：立柱的柱腳連接形式

圖1 海盜船外形簡(jiǎn)圖

海盜船是依靠吊裝在四根斜立柱及上部人字橫梁架組成的支架上來(lái)回往復(fù)擺動(dòng)的（見(jiàn)圖1）。四根斜立柱底部管端與底板先現(xiàn)場(chǎng)焊接，后再與柱腳地基基礎(chǔ)上預(yù)埋螺栓進(jìn)行連接（見(jiàn)圖2（a））。這也是一種最常見(jiàn)典型的安裝形式［3］。但在工程安裝中發(fā)現(xiàn)某些海盜船制造廠家直接將柱腳管端與基礎(chǔ)上預(yù)埋鋼板焊接，省去螺栓的連接形式（見(jiàn)圖2（b））。埋置于基礎(chǔ)承臺(tái)上的預(yù)埋鋼板為一組焊件，該件上部為一矩形平板，下部為數(shù)根一端經(jīng)折彎的地腳螺栓（無(wú)螺紋部分），兩者之間焊接連接。這種柱腳的連接形式有以下缺陷。

（1）一端折彎的地腳螺栓折彎轉(zhuǎn)角處外圓弧表面易形成過(guò)拉伸裂紋，而且與其上平板焊接后，焊縫被完全覆蓋埋在混凝土內(nèi)。此焊縫在海盜船整個(gè)壽命周期內(nèi)無(wú)法再次檢測(cè)。

（2）柱腳管端與底板平板現(xiàn)場(chǎng)焊接過(guò)程中，焊接時(shí)產(chǎn)生的大量的熱量通過(guò)底板平板傳至混凝土上，兩種線膨脹系數(shù)不同的材料脹縮不一致，造成底板平板下面與混凝土之間形成一定的縫隙。當(dāng)有雨水時(shí)，積水將浸泡覆蓋在混凝土內(nèi)的焊縫，日積月累，焊縫銹蝕嚴(yán)重，且無(wú)法檢查，給海盜船運(yùn)行帶來(lái)很大的隱患。

3.2 問(wèn)題二：立柱的中間法蘭連接

由于單根斜立柱長(zhǎng)度很長(zhǎng)，為便于制造、運(yùn)輸及上部人字橫梁架與立柱連接工藝上的要求，單根立柱上往往有一處或兩處法蘭連接的接頭（見(jiàn)圖3（a））。在立柱鋼管與法蘭焊接時(shí)[4]，由于焊接產(chǎn)生的殘余應(yīng)力促使法蘭工作面變形。當(dāng)一對(duì)法蘭裝配后（不允許使用墊片），高強(qiáng)度螺栓擰緊力矩達(dá)到規(guī)定值，但法蘭工作面之間仍然局部留有一定的間隙。雨水會(huì)通過(guò)此處間隙流到柱腳底部空間，此處又是封閉的。長(zhǎng)年累月的積水會(huì)始終留存于底部鋼管內(nèi)，不能及時(shí)排出，對(duì)底部鋼管內(nèi)表面及柱腳焊縫會(huì)產(chǎn)生一定程度的銹蝕[1]。某個(gè)游樂(lè)園內(nèi)有一臺(tái)壽命到期的海盜船拆除過(guò)程中，當(dāng)將柱腳管端與底板分解后，發(fā)現(xiàn)大量銹蝕的積水流出，管端根部銹蝕相當(dāng)嚴(yán)重，管壁也減薄很多，此處年檢時(shí)是無(wú)法觀察到的?？梢?jiàn)平時(shí)海盜船也是在帶病情況下運(yùn)行的，且此隱患不易被發(fā)現(xiàn)。

3.3 問(wèn)題三：制動(dòng)裝置

圖2 立柱柱腳的連接形式

圖3 立柱中間法蘭連接

當(dāng)海盜船在一個(gè)運(yùn)行周期中到達(dá)設(shè)定時(shí)間后，開(kāi)始減速制動(dòng)。利用驅(qū)動(dòng)裝置上的驅(qū)動(dòng)輪胎先投入工作，滾動(dòng)減速，直至船體速度降到一定程度，船底制動(dòng)裝置再投入工作。該制動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)為一氣缸頂升的板式剎車塊，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，即低速時(shí)給船體軌道一滑動(dòng)摩擦阻尼，迫使船體快速停止（見(jiàn)圖4（a））。但在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)此裝置有以下缺點(diǎn)：（1）當(dāng)氣缸頂升的剎車板瞬間作用于低速運(yùn)動(dòng)的船體軌道時(shí)，接觸部位發(fā)出刺耳的摩擦噪聲[5]，聲級(jí)很高，船體附近的游客往往難以承受。（2）由于制動(dòng)時(shí)瞬間產(chǎn)生很大的滑動(dòng)摩擦阻力，剎車板為一軟質(zhì)橡塑板，經(jīng)過(guò)多次反復(fù)制動(dòng)后，橡塑板工作面磨損很快，需要經(jīng)常更換此橡塑板，增加經(jīng)營(yíng)成本。

圖4 制動(dòng)裝置

3.4 問(wèn)題四：移動(dòng)式海盜船底盤(pán)

針對(duì)載客數(shù)量較少的小型海盜船（仍為大型游樂(lè)設(shè)施），用戶為了減少基建投資及短期租用游樂(lè)場(chǎng)地經(jīng)營(yíng)的需要，這種小型海盜船設(shè)計(jì)為無(wú)固定基礎(chǔ)可移動(dòng)式的結(jié)構(gòu)形式，安裝方便，投資成本較低。船體、立柱等安裝于坐落在平整地面之上的一整體底盤(pán)組焊件上（見(jiàn)圖5）。各處均為螺栓可拆連接，便于分解運(yùn)輸，異地重裝。檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)有部分廠家為降低制造成本，底盤(pán)組件設(shè)計(jì)成輕型結(jié)構(gòu)，重量很輕。在日常運(yùn)營(yíng)中，海盜船也能正常運(yùn)行，未發(fā)現(xiàn)有何異常。但經(jīng)過(guò)對(duì)底盤(pán)組件的仔細(xì)校核計(jì)算，發(fā)現(xiàn)安裝在室外的這種小型海盜船在極端情況下（大風(fēng)、地震發(fā)生時(shí)），抗傾覆、抗側(cè)移安全系數(shù)達(dá)不到安全規(guī)范[6]要求，存在重大安全隱患，需要對(duì)底盤(pán)組件結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的改進(jìn)設(shè)計(jì)。

4 解決對(duì)策

（1）針對(duì)立柱柱腳連接形式問(wèn)題。柱腳底板下焊接經(jīng)折彎的無(wú)螺紋地腳螺栓結(jié)構(gòu)盡量不要采用，最好采用穿過(guò)底板螺孔并伸出一定長(zhǎng)度雙螺母防松的地腳螺栓連接形式。如采用焊接連接形式，可以將端部無(wú)螺紋的地腳螺栓穿過(guò)底板螺孔并伸出板厚長(zhǎng)度，孔外邊緣加工出坡口，經(jīng)焊接形成全熔透結(jié)構(gòu)的組合焊縫形式（見(jiàn)圖2（c）），并對(duì)此焊縫進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的質(zhì)量等級(jí)。在地基基礎(chǔ)施工時(shí)，將此底板組焊件預(yù)埋在基礎(chǔ)承臺(tái)內(nèi)即可。這樣，年檢時(shí)此處焊縫與柱腳管端焊縫都便于檢測(cè)。

（2）針對(duì)立柱中間法蘭連接問(wèn)題?？梢圆捎卯?dāng)法蘭周邊高強(qiáng)度螺栓擰緊力矩達(dá)標(biāo)后，將適用于室外環(huán)境的專用密封膠涂抹于一對(duì)法蘭之間的縫隙內(nèi)，并每隔兩年重新涂抹全新密封膠，以阻止雨水滲透流入鋼管內(nèi)部。也可以在柱腳鋼管管端與底板焊接時(shí)，在管端端面內(nèi)側(cè)割出十幾毫米長(zhǎng)弧形缺口，這一段不焊接（見(jiàn)圖3（b））。這樣即使有雨水從法蘭處流入柱腳內(nèi)部，也能將雨水及時(shí)通過(guò)預(yù)留的缺口排出管外。

（3）針對(duì)制動(dòng)裝置問(wèn)題。將原板式滑動(dòng)摩擦結(jié)構(gòu)改為滾動(dòng)摩擦制動(dòng)形式。即改造原制動(dòng)裝置支架，取消板式剎車塊及頂升氣缸，換裝一中間帶有制動(dòng)輪胎的主軸，主軸一側(cè)裝有制動(dòng)力矩可調(diào)節(jié)的氣動(dòng)制動(dòng)器等組成的成套滾動(dòng)制動(dòng)裝置（見(jiàn)圖4（b））。由于滾動(dòng)制動(dòng)時(shí)輪胎磨損很小，壽命就可以很長(zhǎng)，而且可以基本上消除制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的刺耳噪聲，符合環(huán)保要求。

（4）針對(duì)移動(dòng)式海盜船底盤(pán)問(wèn)題。往往由于底盤(pán)組件自身質(zhì)量不夠，在大風(fēng)等極端自然條件下，海盜船易出現(xiàn)水平面內(nèi)的側(cè)向移動(dòng)，偏離原安裝地點(diǎn)及底盤(pán)一側(cè)翹起離開(kāi)地面，出現(xiàn)一定程度的傾覆現(xiàn)象。只要將原底盤(pán)組件進(jìn)行加強(qiáng)加固處理，并在兩側(cè)放置一定重量預(yù)制好的混凝土配重塊，即可解決此問(wèn)題（見(jiàn)圖5）。

圖5 移動(dòng)式海盜船底盤(pán)

5 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)以上海盜船檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的若干典型問(wèn)題，進(jìn)行了全面深入地分析，找出了問(wèn)題產(chǎn)生的原因及存在的安全隱患。針對(duì)存在的各種問(wèn)題，逐一給出了解決措施，便于操作，簡(jiǎn)單易行。由于近年來(lái)我國(guó)游樂(lè)設(shè)施行業(yè)發(fā)展迅猛，但與之相關(guān)的法律、法規(guī)、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)等還不健全，有些制造企業(yè)的質(zhì)量管理體系也不健全，設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用、維護(hù)管理等環(huán)節(jié)從業(yè)人員素質(zhì)還有待提高，致使一些產(chǎn)品質(zhì)量不佳，還不同程度存在一些問(wèn)題。必須引起足夠的重視，時(shí)刻樹(shù)立安全第一理念，加強(qiáng)管理，確保游樂(lè)設(shè)施的運(yùn)行安全，以創(chuàng)造出更加和諧的社會(huì)環(huán)境。

參考文獻(xiàn)：

［1］國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.游樂(lè)設(shè)施安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程（試行）［Z］.2003.

［2］國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.游樂(lè)設(shè)施監(jiān)督檢驗(yàn)規(guī)程（試行）［Z］.2002.

［3］鄭志濤，劉喜旺，陳建生，等.大型游樂(lè)設(shè)施制造與安裝［M］.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2015.

［4］GB50231-2009.機(jī)械設(shè)備安裝工程施工及驗(yàn)收通用規(guī)范［S］.

［5］GB/T18164-2008.觀覽車類游藝機(jī)通用技術(shù)條件［S］.

［6］ GB8408-2008.游樂(lè)設(shè)施安全規(guī)范［S］.