海盗船游艺机检验中发现的问题分析与对策

马为孝，陈福强

1 概述

“海盗船”是一种绕水平轴往复摆动的游乐设备。因来自进口的海盗船船头有一“海盗”造型装饰件而得名。国产的该类游艺机将船头海盗换上一龙头，起名为“荡龙船”。但目前安装在各游乐园（场）内的该类游艺机，通常还是多称之为“海盗船”。因其为载有大量乘客的运动载体，运行时安全性必须得到可靠保证。它是一种必须接受国家或地方质监部门监管的机电类特种设备［1］。虽然国家相继出台了相关法规、规范、标准等文件对设计、制造、安装、检验、使用等环节进行监管，但随着国内旅游业的快速兴起，近些年来大量海盗船被安装使用，在监督检验中暴露出不少上述各环节中的问题［2］，存在较大的安全隐患，必须引起足够的重视并切实加以解决。笔者根据多年来对检验中存在的问题进行分类汇总，进一步加以分析并给出应对之策。

2 运行特征

海盗船的运动方式较为单一，始终绕一水平轴往复摆动，单侧摆角为40°～60°，最大速度为10 m/s左右。传动方式为典型的摩擦传动。在船体的底部有摩擦轨道，摩擦轮紧紧地压在轨道上，靠摩擦轮的正反向旋转，实现对船体的往复做功。驱动摩擦轮的动力有电力拖动与液压传动两种形式，均较为理想。海盗船启动后从开始缓慢摆动到逐渐加速摆动，犹如乘客乘船出海突遇大风骇浪，时而冲上浪涛之巅，时而跌入惊心动魄的谷底。是一种既惊险又刺激的娱乐项目，深受广大乘客喜爱（图1）。

3 发现的典型问题分析

3.1 问题一：立柱的柱脚连接形式

图1 海盗船外形简图

海盗船是依靠吊装在四根斜立柱及上部人字横梁架组成的支架上来回往复摆动的（见图1）。四根斜立柱底部管端与底板先现场焊接，后再与柱脚地基基础上预埋螺栓进行连接（见图2（a））。这也是一种最常见典型的安装形式［3］。但在工程安装中发现某些海盗船制造厂家直接将柱脚管端与基础上预埋钢板焊接，省去螺栓的连接形式（见图2（b））。埋置于基础承台上的预埋钢板为一组焊件，该件上部为一矩形平板，下部为数根一端经折弯的地脚螺栓（无螺纹部分），两者之间焊接连接。这种柱脚的连接形式有以下缺陷。

（1）一端折弯的地脚螺栓折弯转角处外圆弧表面易形成过拉伸裂纹，而且与其上平板焊接后，焊缝被完全覆盖埋在混凝土内。此焊缝在海盗船整个寿命周期内无法再次检测。

（2）柱脚管端与底板平板现场焊接过程中，焊接时产生的大量的热量通过底板平板传至混凝土上，两种线膨胀系数不同的材料胀缩不一致，造成底板平板下面与混凝土之间形成一定的缝隙。当有雨水时，积水将浸泡覆盖在混凝土内的焊缝，日积月累，焊缝锈蚀严重，且无法检查，给海盗船运行带来很大的隐患。

3.2 问题二：立柱的中间法兰连接

由于单根斜立柱长度很长，为便于制造、运输及上部人字横梁架与立柱连接工艺上的要求，单根立柱上往往有一处或两处法兰连接的接头（见图3（a））。在立柱钢管与法兰焊接时[4]，由于焊接产生的残余应力促使法兰工作面变形。当一对法兰装配后（不允许使用垫片），高强度螺栓拧紧力矩达到规定值，但法兰工作面之间仍然局部留有一定的间隙。雨水会通过此处间隙流到柱脚底部空间，此处又是封闭的。长年累月的积水会始终留存于底部钢管内，不能及时排出，对底部钢管内表面及柱脚焊缝会产生一定程度的锈蚀[1]。某个游乐园内有一台寿命到期的海盗船拆除过程中，当将柱脚管端与底板分解后，发现大量锈蚀的积水流出，管端根部锈蚀相当严重，管壁也减薄很多，此处年检时是无法观察到的。可见平时海盗船也是在带病情况下运行的，且此隐患不易被发现。

3.3 问题三：制动装置

图2 立柱柱脚的连接形式

图3 立柱中间法兰连接

当海盗船在一个运行周期中到达设定时间后，开始减速制动。利用驱动装置上的驱动轮胎先投入工作，滚动减速，直至船体速度降到一定程度，船底制动装置再投入工作。该制动装置结构为一气缸顶升的板式刹车块，结构简单，即低速时给船体轨道一滑动摩擦阻尼，迫使船体快速停止（见图4（a））。但在实践中发现此装置有以下缺点：（1）当气缸顶升的刹车板瞬间作用于低速运动的船体轨道时，接触部位发出刺耳的摩擦噪声[5]，声级很高，船体附近的游客往往难以承受。（2）由于制动时瞬间产生很大的滑动摩擦阻力，刹车板为一软质橡塑板，经过多次反复制动后，橡塑板工作面磨损很快，需要经常更换此橡塑板，增加经营成本。

图4 制动装置

3.4 问题四：移动式海盗船底盘

针对载客数量较少的小型海盗船（仍为大型游乐设施），用户为了减少基建投资及短期租用游乐场地经营的需要，这种小型海盗船设计为无固定基础可移动式的结构形式，安装方便，投资成本较低。船体、立柱等安装于坐落在平整地面之上的一整体底盘组焊件上（见图5）。各处均为螺栓可拆连接，便于分解运输，异地重装。检验中发现有部分厂家为降低制造成本，底盘组件设计成轻型结构，重量很轻。在日常运营中，海盗船也能正常运行，未发现有何异常。但经过对底盘组件的仔细校核计算，发现安装在室外的这种小型海盗船在极端情况下（大风、地震发生时），抗倾覆、抗侧移安全系数达不到安全规范[6]要求，存在重大安全隐患，需要对底盘组件结构作进一步的改进设计。

4 解决对策

（1）针对立柱柱脚连接形式问题。柱脚底板下焊接经折弯的无螺纹地脚螺栓结构尽量不要采用，最好采用穿过底板螺孔并伸出一定长度双螺母防松的地脚螺栓连接形式。如采用焊接连接形式，可以将端部无螺纹的地脚螺栓穿过底板螺孔并伸出板厚长度，孔外边缘加工出坡口，经焊接形成全熔透结构的组合焊缝形式（见图2（c）），并对此焊缝进行无损检测，达到标准要求的质量等级。在地基基础施工时，将此底板组焊件预埋在基础承台内即可。这样，年检时此处焊缝与柱脚管端焊缝都便于检测。

（2）针对立柱中间法兰连接问题。可以采用当法兰周边高强度螺栓拧紧力矩达标后，将适用于室外环境的专用密封胶涂抹于一对法兰之间的缝隙内，并每隔两年重新涂抹全新密封胶，以阻止雨水渗透流入钢管内部。也可以在柱脚钢管管端与底板焊接时，在管端端面内侧割出十几毫米长弧形缺口，这一段不焊接（见图3（b））。这样即使有雨水从法兰处流入柱脚内部，也能将雨水及时通过预留的缺口排出管外。

（3）针对制动装置问题。将原板式滑动摩擦结构改为滚动摩擦制动形式。即改造原制动装置支架，取消板式刹车块及顶升气缸，换装一中间带有制动轮胎的主轴，主轴一侧装有制动力矩可调节的气动制动器等组成的成套滚动制动装置（见图4（b））。由于滚动制动时轮胎磨损很小，寿命就可以很长，而且可以基本上消除制动时产生的刺耳噪声，符合环保要求。

（4）针对移动式海盗船底盘问题。往往由于底盘组件自身质量不够，在大风等极端自然条件下，海盗船易出现水平面内的侧向移动，偏离原安装地点及底盘一侧翘起离开地面，出现一定程度的倾覆现象。只要将原底盘组件进行加强加固处理，并在两侧放置一定重量预制好的混凝土配重块，即可解决此问题（见图5）。

图5 移动式海盗船底盘

5 结束语

对以上海盗船检验中发现的若干典型问题，进行了全面深入地分析，找出了问题产生的原因及存在的安全隐患。针对存在的各种问题，逐一给出了解决措施，便于操作，简单易行。由于近年来我国游乐设施行业发展迅猛，但与之相关的法律、法规、规范、标准等还不健全，有些制造企业的质量管理体系也不健全，设计、制造、安装、使用、维护管理等环节从业人员素质还有待提高，致使一些产品质量不佳，还不同程度存在一些问题。必须引起足够的重视，时刻树立安全第一理念，加强管理，确保游乐设施的运行安全，以创造出更加和谐的社会环境。

参考文献：

［1］国家质量监督检验检疫总局.游乐设施安全技术监察规程（试行）［Z］.2003.

［2］国家质量监督检验检疫总局.游乐设施监督检验规程（试行）［Z］.2002.

［3］郑志涛，刘喜旺，陈建生，等.大型游乐设施制造与安装［M］.上海：同济大学出版社，2015.

［4］GB50231-2009.机械设备安装工程施工及验收通用规范［S］.

［5］GB/T18164-2008.观览车类游艺机通用技术条件［S］.

［6］ GB8408-2008.游乐设施安全规范［S］.