滿足國際規(guī)范要求的引航員梯卷車的設(shè)計研究

楊社建 顧文捷 胡方珍 陳 誠

（1.江蘇姜堰船舶舾裝件有限公司 泰州225510；2.泰州口岸船舶有限公司 泰州225321；3.中國船舶重工集團(tuán)公司第七〇四研究所 上海200031）

引 言

引航員梯卷車（以下簡稱卷車）是引航員梯配套使用的專用操作裝置，對于大中型和超大型船舶而言是必不可少的引航員登乘配套設(shè)施。為確保引航員的人身安全，國際海事組織（簡稱IMO）相關(guān)規(guī)范對卷車規(guī)定了具體要求。為便于更好地應(yīng)用實施，本文依據(jù)IMO Res.A.1045（27）“引航員登離船裝置建議案”［1］和IMO MSC.1/Circ.1375 “關(guān)于SOLAS公約第V/23條的統(tǒng)一解釋”［2］等相關(guān)規(guī)范文件對卷車結(jié)構(gòu)、性能、試驗和標(biāo)記等要求，進(jìn)行較全面的梳理研究，便于進(jìn)一步規(guī)范卷車的設(shè)計、制造和試驗，同時也為正在制訂的引航員梯卷車國際標(biāo)準(zhǔn)提供參考依據(jù)。

1 卷車簡介

卷車是與引航員梯配套使用的專用操作裝置，是引航員登離船裝置的一部分。卷車除滿足引航員梯的收放功能外，還具有存貯功能，應(yīng)能容納整個引航員梯，其安放位置應(yīng)不影響人員行走或操作。

根據(jù)船型和使用配套要求的不同，卷車一般可分為固定式和帶軌道移動式兩種結(jié)構(gòu)類型（見圖1和圖2）。［3］卷車操作可通過手動或動力源驅(qū)動實現(xiàn)。

圖1 固定式卷車

圖2 帶軌道移動式卷車

卷車主要由卷筒裝置、支架及軌道（如有）、機(jī)械驅(qū)動裝置等部件組成，同時須設(shè)有引航員梯、扶手索、安全索的綁扎固定點，以及卷車的下降鎖定、行走鎖定（帶軌道）和相關(guān)安全操作裝置等。［4］

2 有關(guān)卷車設(shè)計的國際規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)

涉及卷車設(shè)計要求的國際規(guī)范，主要包括IMO MSC.1/Circ.1375 “關(guān)于SOLAS 第V/23的統(tǒng)一解釋”和IMO Resolution A.1045（27）“引航員登離船裝置建議案”。目前有關(guān)卷車設(shè)計的國際標(biāo)準(zhǔn)還未公布，國內(nèi)已制定了相關(guān)的船舶行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CB/T 3737-2013《引航員梯卷車》［3］。上述規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)需關(guān)注以下兩方面要求：關(guān)于不同使用情況以及關(guān)于卷車機(jī)械系固要求。

根據(jù)船型大小，引航員安全登離船存在兩種使用情況：一種是海平面至登船處或離船處的距離不超過9 m；另一種是海平面至登船處或離船處的距離超過9 m。

MSC.1/Circ.1375通函中要求：當(dāng)引航員登離船裝置的主要配套設(shè)施引航員梯的長度超過9 m時，應(yīng)將舷梯或其他同樣安全方便的裝置與引航員梯一起組合使用，供引航員登船或離船。而A.1045（27）決議進(jìn)一步明確用于連接引航員梯的舷梯應(yīng)具有足夠長度，其傾斜角度不超過45°；對于吃水范圍大的船舶，可設(shè)幾處引航員梯懸掛位置。

由此可見：用于連接引航員梯的卷車，在引航員登、離船垂直距離不超過9 m時，可設(shè)計為固定式；對于距離超過9 m時，可設(shè)計為能多處使用的帶軌道移動式。

在SOLAS 第V/23的統(tǒng)一解釋中提及要求“應(yīng)在每舷均裝有這種設(shè)備，除非該設(shè)備能夠轉(zhuǎn)移以供任一舷使用。”即卷車將會有出繩方向要求，以及ISO 799-1：2019［5］標(biāo)準(zhǔn)的引航員梯對卷車會有結(jié)構(gòu)影響。其他國際規(guī)范或國際標(biāo)準(zhǔn)暫無相關(guān)規(guī)定。

IMO.MSC.大會A.（1045）27決議通過的《引航員登離船裝置建議案》，規(guī)定了卷車收放和存貯的引航員梯的構(gòu)造，并對卷車的機(jī)械系固有明確要求，主要涉及卷車的機(jī)械結(jié)構(gòu)、操作或驅(qū)動、安全裝置與鎖緊保護(hù)等方面。

現(xiàn)結(jié)合IMO國際規(guī)范和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，從結(jié)構(gòu)設(shè)計、性能設(shè)計、試驗要求、標(biāo)記要求等方面對引航員梯卷車的設(shè)計進(jìn)行具體研究分析。

3 卷車設(shè)計的研究

3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1.1 結(jié)構(gòu)型式

對于中小型船舶和特殊船舶，因引航員梯只需滿足某一固定位置使用，因此卷車設(shè)計為固定式，見上頁圖1。對于大型和超大型船舶，其配套的引水員梯與引航員舷梯組合使用時，下端平臺需高出海平面至少5 m［1］，卷車要滿足多個位置的搭配使用，因此卷車設(shè)計為帶有固定軌道的移動式，見上頁圖2。

固定式卷車固定安裝在某一定點使用位置；帶軌道移動式卷車安裝在使用位置區(qū)域內(nèi)的固定軌道內(nèi)，可移動操作以滿足幾處引航員梯懸掛位置的使用要求。

卷車設(shè)計需考慮卷車的出繩方向。因IMO規(guī)范要求應(yīng)設(shè)有能使引航員從船舶的任一舷安全登船和離船的裝置，故卷車可分為左舷機(jī)和右舷機(jī)。為方便船上安裝和卷車的操作，卷車減速器或卷筒機(jī)械驅(qū)動裝置一般安裝在卷車靠船尾方向。當(dāng)觀察者位于減速器或卷筒機(jī)械驅(qū)動裝置一側(cè)的端部，另一側(cè)為卷筒，引航員梯出繩方向處于卷筒上方的右側(cè)（舷側(cè)方向），則此卷車稱為右機(jī)卷車（見圖3）。觀察者位于減速器或卷筒驅(qū)動裝置一側(cè)的端部，另一側(cè)為卷筒，引航員梯出繩方向處于卷筒上方的左側(cè)，則此卷車稱為左機(jī)卷車。

圖3 右機(jī)卷車示意

3.1.2 卷筒設(shè)計

卷筒作為卷車的主要部件，用于卷繞和存貯引航員梯，考慮到引航員梯的止扭踏板長度至少為1 800 mm［1，5］，卷筒應(yīng)能方便引航員梯卷繞在卷筒上而不至于損壞引航員梯的止扭踏板，因此卷筒的長度正常設(shè)計為2 000 mm，如上頁圖1所示。［3］

卷筒應(yīng)能承受引航員梯的質(zhì)量，須滿足一定負(fù)載要求，其卷筒卷軸一般選用直徑為100～180 mm左右具有足夠強(qiáng)度和剛性的管形結(jié)構(gòu)件。卷筒兩側(cè)檔板直徑可根據(jù)實船確定尺寸，對于大型和超大型船舶，甲板面使用區(qū)域較為寬敞，引航員梯級數(shù)最多可達(dá)36級［5］，即最大長度約12 m，其卷筒最大直徑正常為1 500 mm；對于中小型船舶，甲板面使用區(qū)域較小，考慮不影響人員通道，其兩側(cè)檔板直徑會設(shè)計的較小，約為250～500 mm。

為便于連接引航員梯，卷筒軸上應(yīng)對稱設(shè)有連接引航員梯的固定結(jié)構(gòu)。此外對于配套使用的安全繩（如有）和扶手繩；如甲板上無相關(guān)固定設(shè)計，則在卷筒軸上也應(yīng)設(shè)有可連接安全繩（如有）和扶手繩的固定結(jié)構(gòu)（如連接眼板等）。

3.1.3 支架設(shè)計

支架為卷筒的支撐結(jié)構(gòu)，位于卷筒的兩側(cè)，上端設(shè)計有便于卷筒轉(zhuǎn)動的支承。

固定式卷車，其支架底端直接焊接固定于船上（主）甲板、船舷開口處或船體結(jié)構(gòu)艙壁上。

帶軌道移動式卷車，其兩側(cè)支架底端由適當(dāng)寬度的固定框型底座相連接，并在固定底座前、后兩端設(shè)有滾輪，以便卷車在軌道內(nèi)平順移動。

根據(jù)規(guī)范要求“引航員梯卷車可以手動操作［1］”，為便于卷車和引航員梯的手動操作，支架的高度應(yīng)方便人手操作。

對于固定式卷車，支架可根據(jù)船上實際情況設(shè)計成具有較高的高度，但需考慮設(shè)置可便于手動操作的設(shè)施；對于移動式卷車，支架高度在不影響引航員梯存放的情況下可盡量低一些。

3.1.4 軌道設(shè)計

帶軌道移動式卷車，其軌道一般設(shè)計為分開的兩槽型結(jié)構(gòu)，以方便卷車在軌道內(nèi)移動。

（1）長度設(shè)計

對于吃水范圍大的船舶，因設(shè)有多處引航員梯懸掛位置，因此卷車的軌道長度需滿足卷車在軌道內(nèi)移動至懸掛位置的要求。

（2）高度設(shè)計

軌道的高度需考慮到卷車安裝在軌道上后，整體高度不能影響卷車的應(yīng)急手動操作。此外，還應(yīng)考慮到卷車軌道的安裝形式，包括單獨布置形式和與舷梯裝置組合布置形式。

當(dāng)采用單獨布置形式時，在不影響卷車手動操作和卷車在軌道內(nèi)移動時，軌道高度可盡量低。對礦砂船以及散貨船等貨艙艙蓋側(cè)開的大型和超大型船舶，因受側(cè)移艙蓋高度限制，軌道高度在卷車裝配后不應(yīng)影響艙蓋側(cè)向開啟（參見圖4）。［6］

圖4 艙蓋側(cè)開的移動型式卷車布置

當(dāng)采用與舷梯裝置組合布置形式（主要適用于大型和超大型油輪）時，配套舷梯為水平收藏結(jié)構(gòu)，舷梯移動吊架處沿舷梯下端方向的收藏位置與卷車軌道部分重疊，此時卷車軌道兼作了舷梯收藏擱架裝置。舷梯收藏狀態(tài)時，舷梯處于軌道的正上方，軌道的高度近似于舷梯擱架的高度，軌道上應(yīng)考慮舷梯收藏時的綁扎設(shè)施，參見圖5。

圖5 卷車軌道與舷梯裝置組合起結(jié)構(gòu)

由于這種布置形式的卷車安裝后的高度較高，因此還需注意增加便于卷車應(yīng)急手動操作的輔助登高設(shè)計。

（3）寬度設(shè)計

軌道的寬度與其組合的卷車底座相匹配，保證卷車移動時的穩(wěn)定可靠和引航員梯的正常收放使用。

對于采用與舷梯裝置組合布置形式的卷車，因舷梯收藏時擱置于卷車軌道上方，因此卷車軌道寬度還應(yīng)考慮到舷梯的寬度，軌道凈寬度一般不小于600 mm。

3.1.5 驅(qū)動裝置

（1）卷車的收放功能

卷車應(yīng)設(shè)計一種機(jī)械驅(qū)動裝置，即通過變速裝置、卷筒軸來驅(qū)動卷車卷筒轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)收放引航員梯的功能。卷車可以手動操作，也可以使用電動、液壓或氣動等動力源驅(qū)動方式。［1］

根據(jù)IMO規(guī)范要求，手動操作的卷車應(yīng)設(shè)有剎車或其他合適的裝置以控制引航員梯下降，并能在引航員梯下降到位時將卷車鎖定［1］。動力源驅(qū)動的卷車也應(yīng)有應(yīng)急手動操作功能。

變速裝置適用于固定式卷車和帶軌道移動式卷車，可采用自鎖的蝸輪蝸桿（或同類型機(jī)構(gòu)）作為鎖緊機(jī)構(gòu)。

（2）帶軌道移動式卷車的移動功能

對于帶軌道移動式卷車應(yīng)具有移動行走功能，卷車在軌道內(nèi)的移動可設(shè)計為單獨手動移動操作，也可設(shè)計為動力源驅(qū)動的移動操作。由動力源驅(qū)動的卷車，其移動功能同時也應(yīng)具有應(yīng)急手動操作功能。

單獨手動移動通過人力推動，機(jī)構(gòu)簡單，主要適用于各類大中型船舶的簡易配置。動力源驅(qū)動移動由動力源驅(qū)動傳動機(jī)構(gòu)或機(jī)械變速裝置實現(xiàn)移動功能。

（3）操作或驅(qū)動設(shè)計

卷車卷筒由機(jī)械裝置驅(qū)動，并通過手動操作或動力源帶動實現(xiàn)卷車的收放功能。無論是固定式卷車，還是帶軌道移動式卷車，在沒有動力源的情況下均要能方便地進(jìn)行手動操作，卷車上應(yīng)設(shè)有標(biāo)記清晰的控制桿或手柄，控制桿或手柄可鎖在空檔位置。［1］

（4）潤滑和密封等要求

卷車各軸承表面及相對滑動或轉(zhuǎn)動部件應(yīng)提供有效的潤滑設(shè)計，以保證卷車在運轉(zhuǎn)時潤滑良好。

機(jī)械變速裝置內(nèi)部用于潤滑、防滴漏等功能的密封件和卷車上所有結(jié)構(gòu)件都應(yīng)是無石棉材質(zhì)。［7］

3.1.6 安全裝置

所有卷車應(yīng)設(shè)有防止因機(jī)械故障或人為失誤而導(dǎo)致誤操作的措施［1］，即要求卷車須設(shè)有操作保護(hù)措施和鎖緊保護(hù)措施等。

（1）操作保護(hù)措施

當(dāng)卷車發(fā)生機(jī)械故障時，應(yīng)急保護(hù)措施能立即阻止卷車轉(zhuǎn)動，使卷車處于安全停止?fàn)顟B(tài)。動力源驅(qū)動的卷車可將應(yīng)急手搖柄與動力源設(shè)計為聯(lián)鎖控制，以防誤操作。對于電動驅(qū)動的卷車，還可另外設(shè)計一個急停按鈕進(jìn)行斷電保護(hù)。

卷車人為誤操作包括卷車正反轉(zhuǎn)誤操作、卷車手動與動力源誤操作和卷車收放與移動誤操作等，這些誤操作可通過設(shè)計停止限位、增加醒目提示標(biāo)記和設(shè)置聯(lián)鎖操作等措施來避免。

IMO規(guī)范要求以電力、液壓或氣動方式帶動的引航員梯絞車應(yīng)設(shè)有安全裝置，該裝置能切斷絞車的動力源從而將絞車鎖定在位［1］，即鎖定在收、放狀態(tài)或移動位置。在具體設(shè)計中，電動驅(qū)動的卷車可將電源按鈕設(shè)計成常按通電、松開斷電的方式；氣動或液壓源驅(qū)動的卷車，可通過設(shè)置自動復(fù)位操作手柄來實現(xiàn)，即操作手柄時卷車動作，松開時手柄自動復(fù)位停止動作。

（2）鎖緊保護(hù)措施

當(dāng)卷車處于收放或移動工作狀態(tài)時，為防止卷車轉(zhuǎn)動或移動，可通過以下措施來實現(xiàn)：設(shè)計一種自鎖的蝸輪蝸桿（或同類型機(jī)構(gòu)）、棘輪棘爪等機(jī)構(gòu)作為鎖緊機(jī)構(gòu)，或?qū)鈩玉R達(dá)設(shè)計一個自動復(fù)位鎖緊機(jī)構(gòu)，或通過在卷車上或軌道上設(shè)計鎖銷鎖定和機(jī)械綁扎裝置等，如上頁圖4和圖5所示。

上述措施也能滿足IMO規(guī)范規(guī)定的手動操作的卷車應(yīng)設(shè)有剎車或其他合適的裝置控制引航員梯下降且一旦引航員梯下降到位可將卷車鎖定在位［1］的要求。

3.2 性能設(shè)計

IMO規(guī)范要求引航員梯應(yīng)能系固在卷車以外的強(qiáng)力點上［1］，卷車主要用作引航員梯的收放或存貯功能，不需單獨支撐引航員梯，但應(yīng)能承受引航員梯的質(zhì)量。

為保證卷車使用時的安全可靠，參照現(xiàn)行CB/T 3727-2013標(biāo)準(zhǔn)和類似甲板機(jī)械舷梯絞車ISO 7364 ∶ 2016E［8］標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合卷車的實船使用經(jīng)驗，建議對卷車性能參數(shù)作設(shè)計規(guī)定。卷車性能參數(shù)主要包括卷筒負(fù)載、支持負(fù)載和試驗負(fù)載等要求。

3.2.1 卷筒負(fù)載

卷筒負(fù)載是指在任一速度下，當(dāng)卷車以卷筒單層繩索收進(jìn)空梯時，在卷筒出繩處的最大繩索張力，也可稱作工作負(fù)載或最大設(shè)計負(fù)載。［3］

卷車工作時只需承受引航員梯的質(zhì)量。根據(jù)ISO 799-1 ∶ 2019規(guī)定，引航員梯最長約12 m。考慮到船東有特殊要求的超長設(shè)計，包括輔助索等附件，卷車承受最大質(zhì)量不超過1.5 kN。按CB/T 3727-2013標(biāo)準(zhǔn)，同樣設(shè)計規(guī)定卷筒負(fù)載為1.5 kN。

3.2.2 支持負(fù)載

卷車的支持負(fù)載是指靜止?fàn)顟B(tài)下，卷車在卷筒最里層，即單層出繩處所能承受的最大繩索張力。卷車的支持負(fù)載按2倍卷筒負(fù)載設(shè)計，即支持負(fù)載為 3 kN。［3］

3.2.3 試驗負(fù)載

為提高卷車設(shè)計的安全性，參照CB/T 3727-2013標(biāo)準(zhǔn)，在靜載狀態(tài)下進(jìn)行負(fù)載試驗，試驗負(fù)載為1.5倍支持負(fù)載。按CB/T 3727-2013標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計、制造的產(chǎn)品質(zhì)量一直較穩(wěn)定，并被船東所接受，故試驗負(fù)載的取值較合理可靠。

3.2.4 其他要求

基于以上負(fù)載設(shè)計規(guī)定，并參照類似產(chǎn)品的設(shè)計要求，卷車的性能要求還應(yīng)包括以下幾個方面：

（1） 動力源驅(qū)動的卷車應(yīng)有一定的起升速度，一般不小于 0.05 m/s［8］；

（2）卷車應(yīng)能以1.5倍卷筒負(fù)載連續(xù)進(jìn)行2 min的超載起升操作而不會損壞；

（3） 卷車在上升或下降的過程中，進(jìn)行緊急停車試驗，應(yīng)能立即可靠停車；

（4）卷車在收放或移動到位時，應(yīng)能可靠鎖緊保護(hù)而不引起卷車轉(zhuǎn)動或移動；

（5） 卷車不能單獨支撐引航員梯，應(yīng)將引航員梯系固在卷車以外的強(qiáng)力點［1］（見圖6）。

圖6 引航員梯在卷車以外的強(qiáng)力點系固示意圖

3.3 試驗要求

卷車應(yīng)進(jìn)行整機(jī)試驗，包括動力源、卷筒、機(jī)械驅(qū)動裝置，以及卷車轉(zhuǎn)動和移動的安全鎖緊裝置等。參照CB/T 3727-2013標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求進(jìn)行下述試驗，試驗結(jié)果應(yīng)記錄在質(zhì)量證明書中。

3.3.1 運轉(zhuǎn)試驗

試驗時引航員梯卷車應(yīng)進(jìn)行持續(xù)空載運轉(zhuǎn)15 min，同時倒車、正車各操作3次；檢查卷車操作應(yīng)正常。

3.3.2 卷筒負(fù)載試驗（工廠試驗）

（1）試驗時在卷筒上用繩索吊放等效的負(fù)載，啟動卷車放出繩索約2～5 m，停留15 min，卸載后卷車不應(yīng)出現(xiàn)損壞。

（2）在卷筒上用繩索吊放1.5倍卷筒負(fù)載，啟動卷車吊起負(fù)載，連續(xù)進(jìn)行2 min吊放，而不引起卷車損壞。

（3）在卷筒用繩索吊放1.5倍卷筒負(fù)載上升或下降試驗的過程中，緊急停車一次，卷車應(yīng)能立即可靠停車。

試驗過程的檢查項目包括：油液密封情況、輸入電流、電壓或工作壓力或液壓流量、公稱速度、不正常的噪聲、控制制動器的操縱情況。

3.3.3 1.5倍支持負(fù)載下的靜載負(fù)載試驗（工廠試驗）

卷車在1.5倍支持負(fù)載下作靜載負(fù)載試驗。在此負(fù)載下，制動器應(yīng)使卷筒保持在停止?fàn)顟B(tài)。

3.3.4 船上試驗及檢查

卷車應(yīng)作為整個引航員梯設(shè)施的一部分與引航員梯一起進(jìn)行試驗，其卷車至少應(yīng)單獨進(jìn)行以下試驗：

（1）引航員梯收放試驗

試驗時將卷車上的引航員梯全部放出，然后操作卷車再將引航員梯收回到卷車卷筒上，試驗檢查收、放引航員梯需順暢，儲存方便牢固，剎車安全可靠。將引航員梯下放和收起，至少應(yīng)有兩次；同時檢查卷車防轉(zhuǎn)動鎖緊保護(hù)安全可靠。

（2）移動試驗

卷車在靜止?fàn)顟B(tài)下手動或動力源驅(qū)動，使卷車在軌道內(nèi)往返三次，平移移動過程應(yīng)順暢；同時檢查卷車移動限位的鎖緊保護(hù)安全可靠。

（3）負(fù)載試驗

整個卷車應(yīng)按1.5倍支持負(fù)載做靜載負(fù)載試驗，在此負(fù)載下，制動器應(yīng)使卷筒保持在停止?fàn)顟B(tài)。

3.4 標(biāo)記要求

參照IMO規(guī)范對相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計要求，并結(jié)合CB/T 3727-2013標(biāo)準(zhǔn)部分的標(biāo)志內(nèi)容，在卷車上應(yīng)至少標(biāo)記以下三方面內(nèi)容：

（1）安全操作規(guī)程或注意事項；

（2）卷筒出繩方向指示；

（3）包含如下信息的銘牌：

① 產(chǎn)品名稱；

② 制造廠名稱和商標(biāo)標(biāo)志；

③ 型號、標(biāo)準(zhǔn)號等；

④ 卷筒負(fù)載與支持負(fù)載；

⑤ 液壓、氣動或電動馬達(dá)功率和速度；

⑥ 出廠編號；

⑦ 引航員梯卷車制造年份；

⑧ 如可能，需有認(rèn)可的海事安全主管機(jī)關(guān)的標(biāo)識，以及該主管機(jī)關(guān)要求的任何認(rèn)可標(biāo)記；

⑨ 若由某一公認(rèn)的機(jī)構(gòu)代表海事主管機(jī)關(guān)，則應(yīng)提供該機(jī)構(gòu)的標(biāo)識或產(chǎn)品船檢部門印記。

4 結(jié) 語

國際船舶市場不斷向大型化、超大型化和智能化方向發(fā)展，引航員梯卷車已成為很多大型和超大型船舶的標(biāo)配。IMO規(guī)范對卷車早已提出一定的規(guī)范要求，我國也制定了相應(yīng)的船舶行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但目前還沒有該產(chǎn)品統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)。本文針對有關(guān)卷車的國際規(guī)范要求，從卷車的結(jié)構(gòu)、性能、試驗和標(biāo)記要求等幾個方面進(jìn)行較具體的分析研究，將有利于規(guī)范卷車的設(shè)計、建造和驗收；同時也能為正在新制訂的卷車國際標(biāo)準(zhǔn)提供一定參考。