港口登船梯的結構特點及應用①

諶繼剛++李祥賓++魏潔

摘 要：隨著經濟的發(fā)展，國內外的油輪的噸位是越來越大，這對碼頭設備的要求也越來越高，其中登船梯的出現，在很大程度上解決了船員上下船的方便。由于登船梯是連接碼頭與輪船的通道，其安全性十分的重要，本文主要以ZGW/T型（本公司登船梯型號）井架式登船梯為例，對登船梯的主要特點、組成及適用范圍進行介紹，并對結構設計及安全進行計算分析。

關鍵詞：登船梯 ZGW/T 井架式 特點 分析

中圖分類號：U651+.4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（a）-0064-02

近幾年來，隨之運輸成本的不斷增加，海洋運輸成了降低成本最重要的一種方式，國際上的油輪和貨輪越來越大，這就對港口的碼頭設備提出了更加嚴格的要求，解決船員上下船成為了一個很現實的問題，事實證明，原有的簡易跳板已遠遠不能滿足實際的使用要求，隨之登船梯應運而生，并得到廣泛應用。根據船舶的大小，主要通過兩種形式的登船梯來解決問題。一種是回轉式；一種式井架式。同時，登船梯的安全性能也成為了一個重要的、必須清醒認識的問題。本文主要對公司合同中ZGW/T型的登船梯的主要特點、組成及適用范圍進行介紹，通過對結構設計進行計算來分析登船梯的安全性。

1 ZGW/T型登船梯的主要特點

ZGW/T型登船梯作為一種碼頭船用設備，是經過設計人員采用國外先進技術并結合國內碼頭實際情況而設計制造的，經眾多石化碼頭使用一致反映良好，安全可靠，操作輕便靈活，安裝維修方便，在國內同行業(yè)中具有極大的優(yōu)勢。它主要有以下特點：（1）覆蓋所有船型，規(guī)格品種齊全。 （2）它能滿足舷梯耐腐蝕、重量輕、強度高、美觀耐用的功能。（3）采用目前應用廣泛、技術成熟、發(fā)展前景廣闊的可編程控制器（PLC）運用到該控制系統(tǒng)中，從而使該系統(tǒng)具有技術先進、使用方便、安全可靠等特點。（4）主梯與旋轉平臺間采用鉸接，采用液壓缸控制懸臂的俯仰，主梯就位后，液壓缸具有自由浮動功能。主梯油缸配有防沖擊斷流閥，當液壓管線突然爆裂時起到油缸保壓的作用。（5）回轉機構由雙作用油缸驅動回轉支承，實現±90°回轉功能。達到±90°時聲光報警.就位后手工操作實現自鎖。（6）塔架采用矩形鋼管焊接而成，采用框加結構設計提高整體的抗風能力。（7）梯子采用變踏步結構，即無論梯子處于何種角度，踏步踏面始終保持水平。

盡管如此，和傳統(tǒng)的簡易跳板相比，其也有投資大、碼頭基礎條件要求高、建設周期長等不足，但作為技術進步的表現，登船梯的廣泛應用已成為必然趨勢。

2 ZGW/T型登船梯的主要組成介紹

2.1 舷梯（三角梯、前梯、主梯）

舷梯包括三角梯、主梯、前梯，各梯之間采用鉸聯(lián)接。它是回轉平臺和油輪之間的安全通道。能夠承受1000 kg的均布載荷。梯子美觀輕巧，并采用變踏步機構，無論梯子處在何種角度，踏步踏面始終保持與地面平行，其俯仰幅度滿足設計船型在極端高、低水位時甲板高度的要求。三角梯由支承架和滾輪組成。鑒于舷梯自重、行人載荷以及防止三角梯起落、船舶顛簸及甲板不平等因素，三角梯采用加彈簧的萬向尼龍滾輪支承輪支承。主梯、前梯及三角梯：它們由鉸連接，鉸軸采用不銹鋼，梯子的俯仰角度由雙側油缸牽引實現，主梯俯仰角度-45°～+45°，主梯具有浮動的功能，在一定范圍內能補償潮位變化和油輪由于載重量變化引起的油輪吃水變化。前梯俯仰角度為0～60°，由兩油缸承擔，就位后油缸自鎖。三角梯由一油缸承擔，下部通過彈簧設有尼龍輪，有緩沖作用。同時與船舶起到絕緣作用，隔絕登船梯和船舶雜散電流。

2.2 轉柱、升降架

轉柱由上轉臺、中轉臺、下轉臺組成，上轉臺設有旋轉支撐輪，下轉臺設有回轉支座，可在升降架內轉動，中轉臺是人員上下船的通道。

升降架是帶動舷梯升降的主要部件，它是由框架、上平臺、下平臺、滾輪裝置等組成，框架上下安裝滾輪裝置，滾輪裝置與軌道配合，在軌道中上下升降。

2.3 塔架

塔架是登船梯的主要支撐件，采用無縫方型鋼管焊接。用來為升降回轉平臺提供升降軌道，同時要滿足整體穩(wěn)定性要求。載荷分如下兩種工況：（1）非工作狀態(tài)（即收攏狀態(tài)）設計風速55 m/s。（2）工作狀態(tài)設計風速≤25 m/s。工作級別為M4。頂部也可以安裝航空燈、攝像頭、照明燈、消防炮等設施。

2.4 平臺、梯子、欄桿

平臺、梯子、欄桿。是上下油輪的塔架內的安全通道。踏步板采用熱鍍鋅鋼格板，具有防滑、防雨雪性能，欄桿按標準高度不低于1050 mm，扶手用φ33.5無縫鋼管，欄桿滿足100 kg的沖擊力，踏步及欄桿都按照人機工程宜人性的設計，使登船者方便、舒適。

2.5 升降機構

升降機構由防爆電機、斜齒輪減速箱、卷筒、防爆制動器、滑輪組組成。因升降行程不大，故采用雙聯(lián)卷筒卷繞鋼絲繩，加平衡重，優(yōu)點安全可靠。

采取制動器制動，鋼絲繩安全系數大于5倍。

樓層的到位由高精度編碼器通過獨立的PLC計算，并可在人機界面上進行層高設定和緩沖停車點設定。

2.6 回轉機構

回轉機構由雙作用油缸驅動回轉支承達到回轉目的，機構為常開式，以便舷梯與平臺隨船一起轉動?；剞D速度可由液壓系統(tǒng)調整。轉動角度為±90°，由限位開關來限位，回轉±90°時聲光報警。收起放置時能使舷梯投影在碼頭邊線0.8 m以內，并用鎖定機構鎖定，防止舷梯因大風等環(huán)境因素造成登船梯的損壞。搭接油船后置于浮動狀態(tài)，滿足油船漂移而舷梯不會損壞。

2.7 液壓系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)

2.7.1 液壓系統(tǒng)

登船梯配套使用的液壓系統(tǒng)，它主要由電機、泵、油缸、閥件、液壓管線等組成，其主要功能和特點描述如下：（1）可滿足裝在設計范圍的運動。（2）可實現手動和無線遙控等各種操作方式（具體操作方式類型可選）。（3）配備機泵和手動泵。手動泵便于停電或故障時操作。endprint

液壓系統(tǒng)裝置描述：電機：5.5 KW防爆電機，設計防爆等級為dⅡBT4，防護等級為IP55。液壓站：系統(tǒng)中的電磁閥為進口產品，外罩為不銹鋼。液壓管線：采用不銹鋼管，接頭型式采用焊接式，連接可靠，也便于裝卸。油缸：為避免海洋環(huán)境對材料的腐蝕，油缸缸桿帶防塵套。

2.7.2 電氣系統(tǒng)

電氣系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：電控制柜、PLC系統(tǒng)、無線遙控系統(tǒng)、接近開關、聲光報警器等；電控制柜：設計防爆等級為dⅡBT4，防護等級為IP55，在dⅡB類爆炸性氣體環(huán)境中該電氣控制系統(tǒng)具有良好的防爆性能。PLC系統(tǒng)：電氣控制系統(tǒng)核心元件為德國西門子公司S7系列可編程控制器，信息顯示屏采用德國西門子TD200型文本顯示器，能以漢字形式顯示系統(tǒng)報警和監(jiān)測信息。無線遙控系統(tǒng)：配置無線遙控器防爆等級dⅡBT4，防護等級IP67，通過隨身攜帶的遙控器可在碼頭上或甲板任何地方實現對登船梯的操作。接近開關：接近開關為全封閉防水結構，本安型，防護等級IP67，具有使用壽命長、安全可靠的特點。

聲光報警器：聲光報警對超限進行報警。

2.7.3 聲光報警系統(tǒng)

本系統(tǒng)由PLC及防爆聲光報警器組成，聲光報警對超限進行報警，并具有報警試驗和報警取消功能。舷梯設置回轉限位，對超限進行聲光報警。舷梯設置俯仰限位，對超限進行聲光報警。樓層設置升降平臺限位，對超限進行聲光報警。設置起升高度限位，對超限進行聲光報警。為保證在梯邊進行有線升降操作時人機分離，在塔架登梯平臺處設置推拉活動門，待升降平臺停穩(wěn)后，打開推拉門登上舷梯，保證了人不隨機升降。

選用GCWU250-200-Ⅱ齒輪-蝸輪蝸桿減速器，額定輸出扭矩為12500N.m，自鎖性能好，負載轉矩為（45000/2）×0.25=5625 N.m，額定輸入功率為11KW，故滿足設計要求。

4 結論與展望

登船梯作為現代碼頭的主要設備，給碼頭作業(yè)帶來了極大的便利，得到廣泛的應用和推廣。他的使用不僅方便了碼頭與船舶上操作人員的順利對接，也極大提高了碼頭作業(yè)人員的安全性。通過以上的計算很好的分析了登船梯在設計過程中需要對那些方面進行安全計算，從而在登船梯設計時，能夠更好的進行登船梯的結構進行優(yōu)化。同時，通過計算也給同型號的登船梯或同行業(yè)在設計時提供更好的參考。

參考資料

[1] 岑軍健.非標準機械設計手冊[M].國防工業(yè)出版社.

[2] 徐灝.機械設計手冊[M].機械工業(yè)出版社.

[3] 李谷音.港口起重機械[M].人民交通出版社.endprint