海盜船游藝機(jī)檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問題分析與對策

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)的游樂設(shè)備。因來自進(jìn)口的海盜船船頭有一“海盜”造型裝飾件而得名。國產(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園（場）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］。雖然國家相繼出臺(tái)了相關(guān)法規(guī)、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)等文件對設(shè)計(jì)、制造、安裝、檢驗(yàn)、使用等環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)管，但隨著國內(nèi)旅游業(yè)的快速興起，近些年來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)多年來對檢驗(yàn)中存在的問題進(jìn)行分類匯總，進(jìn)一步加以分析并給出應(yīng)對之策。

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)又刺激的娛樂項(xiàng)目，深受廣大乘客喜愛（圖1）。

3 發(fā)現(xiàn)的典型問題分析

3.1 問題一：立柱的柱腳連接形式

圖1 海盜船外形簡圖

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回往復(fù)擺動(dòng)的（見圖1）。四根斜立柱底部管端與底板先現(xiàn)場焊接，后再與柱腳地基基礎(chǔ)上預(yù)埋螺栓進(jìn)行連接（見圖2（a））。這也是一種最常見典型的安裝形式［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)無法再次檢測。

（2）柱腳管端與底板平板現(xiàn)場焊接過程中，焊接時(shí)產(chǎn)生的大量的熱量通過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，且無法檢查，給海盜船運(yùn)行帶來很大的隱患。

3.2 問題二：立柱的中間法蘭連接

由于單根斜立柱長度很長，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)通過此處間隙流到柱腳底部空間，此處又是封閉的。長年累月的積水會(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)游樂園內(nèi)有一臺(tái)壽命到期的海盜船拆除過程中，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)是無法觀察到的。可見平時(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)營成本。

圖4 制動(dòng)裝置

3.4 問題四：移動(dòng)式海盜船底盤

針對載客數(shù)量較少的小型海盜船（仍為大型游樂設(shè)施），用戶為了減少基建投資及短期租用游樂場地經(jīng)營的需要，這種小型海盜船設(shè)計(jì)為無固定基礎(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組焊件上（見圖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，底盤組件設(shè)計(jì)成輕型結(jié)構(gòu)，重量很輕。在日常運(yùn)營中，海盜船也能正常運(yùn)行，未發(fā)現(xiàn)有何異常。但經(jīng)過對底盤組件的仔細(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，需要對底盤組件結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的改進(jìn)設(shè)計(jì)。

4 解決對策

（1）針對立柱柱腳連接形式問題。柱腳底板下焊接經(jīng)折彎的無螺紋地腳螺栓結(jié)構(gòu)盡量不要采用，最好采用穿過底板螺孔并伸出一定長度雙螺母防松的地腳螺栓連接形式。如采用焊接連接形式，可以將端部無螺紋的地腳螺栓穿過底板螺孔并伸出板厚長度，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（見圖2（c）），并對此焊縫進(jìn)行無損檢測，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。

（2）針對立柱中間法蘭連接問題。可以采用當(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)割出十幾毫米長弧形缺口，這一段不焊接（見圖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)通過預(yù)留的缺口排出管外。

（3）針對制動(dòng)裝置問題。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，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）針對移動(dòng)式海盜船底盤問題。往往由于底盤組件自身質(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)及底盤一側(cè)翹起離開地面，出現(xiàn)一定程度的傾覆現(xiàn)象。只要將原底盤組件進(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，即可解決此問題（見圖5）。

圖5 移動(dòng)式海盜船底盤

5 結(jié)束語

對以上海盜船檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的若干典型問題，進(jìn)行了全面深入地分析，找出了問題產(chǎn)生的原因及存在的安全隱患。針對存在的各種問題，逐一給出了解決措施，便于操作，簡單易行。由于近年來我國游樂設(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題。必須引起足夠的重視，時(shí)刻樹立安全第一理念，加強(qiáng)管理，確保游樂設(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］國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.游樂設(shè)施安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程（試行）［Z］.2003.

［2］國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.游樂設(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.游樂設(shè)施安全規(guī)范［S］.