某船用升降机折叠式风雨密防火层门设计

舒建华，叶 嘉，叶子凌

（1. 上海船舶设备研究所，上海 200031；2. 海军装备部驻上海地区第三军事代表室，上海 200031）

0 引言

海上船舶物资的垂直转运主要依靠船用升降机来实现。在每层甲板设置1个层门，主要作用是作为叉车进入通道并且承受风雨载荷、上浪载荷或水密载荷等，保证通道的风雨密或者水密状态。此外，由于船体防火分隔的特殊要求，往往要求层门具有一定的防火性能，这给层门的密封以及防火性能带来了很大的技术难题。单块层门在开启过程中或开启后必须占用较大的通道空间，由于通道宽度的限制，不能采用单块层门，因此考虑将单块层门改为折叠式。本文以防爆升降机风雨密防火折叠层门为研究对象，阐述了升降机风雨密防火折叠层门的防火设计及试验过程。

1 技术指标要求

为方便叉车装卸载货物，层门不得设置门槛；根据叉车及货物进出平台的空间占用，对层门净开口提出要求；根据船体结构密封要求，对门提出双向水压要求；层门围井侧向火，基于安全考虑，防火等级不低于A60；根据物资转运的时间分配，对层门启闭时间提出要求。具体技术指标见表1。

表1 折叠式风雨密防火层门技术指标

2 折叠层门结构设计

水平铰链液压折叠上翻式无门槛风雨密门由导轨、油缸、弧形限位块、限位块、锁定装置、顶部铰链装置、上层门和液压插销装置等组成。

折叠式层门采用上翻式，结构如图1所示。开启过程中随着油缸的顶升，层门以小角度向上运动，上层门侧面的圆柱杆在门框上的弧形限位块接触，确保层门的上升过程受控。直到顶部铰链装置与门框上的限位块接触，此时圆柱杆与弧形限位块脱离，层门继续向上开启，待开启至90°后，层门通过液压锁定装置固定在门框上。为使上层门和下层门的结构运动保持同步，在门框两侧设置2根导向导轨。层门向下关闭后，液压插销装置将门体锁死在门框插销眼板上。层门内侧需铺防火毯，因此液压插销装置采取门体内置，通过盖板进行安装和维修。

图1 折叠层门结构图

3 折叠层门密封及防火设计

层门结构分为上下2部分，需要考虑上层门、下层门结构之间的密封布置、防火结构以及上层门、下层门结构的联动性。密封橡皮条主体材料采用氯丁橡胶（CR），该橡胶具有较高的弹性变形量，密封效果好、抗氧化，在使用中需定时更换以保证密封性能。为实现折叠层门门框四面的密封性以及上层门、下层门结构中间的密封性，密封的整体布置以及上下层门结构之间的密封布置是此次设计的关键。结合层门开启和关闭的动作过程，密封布置如图2所示。

折叠层门的的防火等级要求为A60，门框四周以及上层门、下层门结构之间都采用了内侧铺设陶瓷纤维毯，外侧安装陶瓷纤维绳，如图2所示。

图2 折叠层门密封和防火设计

4 折叠层门的仿真校核

4.1 动作正确性校核

为验证层门动作能完全按照设计思路进行动作，将模型导入ADAMS软件，添加约束与边界条件后进行运动学仿真。检查运动过程中是否有干涉现象、层门启闭到位后锁定装置和插销装置是否能正确锁定。结果表明：层门能正确开启和关闭，运行过程平稳。

4.2 折叠层门结构强度校核

层门内安装有橡皮条，层门通过对应门框将橡皮条压缩达到密封效果。因此，层门的结构强度会对层门密封效果产生很大影响。按照CCS规范[3]，根据设计载荷确定顶板厚度与骨材之间的间距以及跨距，再利用有限元仿真进行强校核[2]。分别对门体内外双向水压20.1 kN/m2，仿真结果如图3和图4所示。

图3 水压在内侧时的门体变形和应力图

图4 水压在外侧时的门体变形和应力图

由图3和图4可知：层门钢结构最大应力为41.90 MPa，远小于材料的许用弯曲应力。层门钢结构变形图（图3和图4）可以看出：最大变形量出现在层门下半部分钢结构中心，最大变形为2.17 mm；而橡皮条处的侧板最大变形小于1 mm，满足水密性能要求。因此，折叠门的强度满足要求。

5 试验验证

折叠门的开启和关闭时间由液压泵站控制阀组上的流量调节阀来控制。经现场调试，折叠层门的开关门时间满足30 s的要求。层门组装完后前往远东防火试验中心进行防火试验，试验结果满足A60级要求。防火试验见图5。按CB 3273—1985《舰船门、窗、盖的密性试验》[4]中风雨密门项目要求进行冲水试验：使用直径不小于16 mm的喷嘴，从约1.5 m处对准层门橡皮条的贴合处持续冲水约60 s（喷嘴出口水压不小于200 kPa）后，层门背后无水滴或水珠等漏水现象，满足风雨密的要求。

图5 折叠门冲水试验

6 结论

根据船体布置的需求，对船用防爆升降机的折叠层门的动作、结构强度、密性要求和防火要求进行设计，并通过现场动作试验、冲水试验、防火试验进行一一验证，设计的折叠层门满足风雨密防火要求。