一種電動(dòng)引航員軟梯絞車的設(shè)計(jì)

魏才

摘 要：本文介紹15 000 m3挖泥船“Bonny River”的電動(dòng)引航員軟梯絞車設(shè)計(jì)、布置及其使用。此絞車設(shè)計(jì)比較新穎，通過電動(dòng)引航員軟梯絞車釋放和回收引航員軟梯，供人員登離船，在常規(guī)運(yùn)輸船舶上鮮有應(yīng)用。其操作自動(dòng)化程度高，安全方便，在當(dāng)今越來越關(guān)注海員身心健康，努力改善船員工作環(huán)境的背景下，此設(shè)計(jì)值得推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：引航員軟梯絞車;自動(dòng)化;電動(dòng);挖泥船

中圖分類號(hào)：U667.9

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 前言

引航員軟梯作為一種供引航員登、離船用的裝置，由于設(shè)置簡單、價(jià)格便宜，在船舶上得到廣泛應(yīng)用。引航員軟梯一般長9m以上，重量超100 kg，至少要2個(gè)成年人才能搬動(dòng)。

一般船舶出于成本考慮，引航員軟梯通常放置在靠舷側(cè)的基座上。使用時(shí)，將繩梯兩頭的繩結(jié)掛在舷側(cè)眼環(huán)上，然后人力將繩梯拋出舷外，供引航員登、離船用。

雖然引航員軟梯是作為引航員登、離船用的專業(yè)登船裝置，但很多情況下船員、非船員工作人員、設(shè)備服務(wù)工程師登、離船也需用到，尤其是像挖泥船這樣的工程船舶，更要頻繁應(yīng)對人員登、離船的情況，這時(shí)電動(dòng)引航員軟梯絞車的使用就起到了很大的作用，可以非常輕松的應(yīng)對這樣的局面。

2 電動(dòng)引航員軟梯絞車的優(yōu)點(diǎn)

電動(dòng)引航員軟梯絞車的優(yōu)點(diǎn)，如表1所示。

從表1可以看出：電動(dòng)引航員軟梯絞車的使用優(yōu)勢明顯，可以大大的提高工作效率，降低船員工作負(fù)擔(dān)，減低船員勞動(dòng)強(qiáng)度，雖然花費(fèi)稍高的成本，但是非常值得。

3 電動(dòng)引航員軟梯絞車的設(shè)計(jì)

3.1 船型簡介

15 000 m3挖泥船“BONNY RIVER”總長158 m、型寬30 m，型深13.7 m、挖泥吃水8.9 m、航速16.3kn;采用雙機(jī)雙槳推進(jìn);安裝了輕重型雙耙頭，挖泥過程全自動(dòng)化，擁有強(qiáng)大的疏浚、吹填造地能力。

該船在DP2/DT動(dòng)態(tài)定位巡航功能的輔助下，挖泥精準(zhǔn)定位和白動(dòng)控制可靠性大幅提高，可輕松實(shí)現(xiàn)單人駕駛和單人挖泥作業(yè)，在設(shè)定路線后即可白動(dòng)進(jìn)行挖泥，大大提高了作業(yè)效率。該船不僅能在內(nèi)河、近海區(qū)域精準(zhǔn)作業(yè)，而且可在遠(yuǎn)海深水區(qū)域取礦、取沙、挖泥。

3.2 絞車設(shè)計(jì)要求

3.2.1 設(shè)計(jì)條件

（1）最大環(huán)境溫度（60%空氣濕度）45℃

（90%空氣濕度） ? ?35℃

（2）最小環(huán)境溫度 ? ?-20℃

（3）最大海水溫度 ? ?32℃

（4）最小海水溫度 ? ?一2℃

（5）左右舷各一套;

（6）滿足軟梯長10.2 m的使用要求;

（7）電源：AC 390-440 V，50-60 Hz，3相;或AC 230V，60 Hz，1或3相;

（8）電機(jī)防護(hù)等級TP67，絕緣等級F，電機(jī)帶空間加熱器;

（9）不銹鋼按鈕存放箱帶按鈕盒插座2套，IP67：

（10）遙控按鈕盒（帶15 m長電纜）帶應(yīng)急停2套，IP67：

（11）限位開關(guān)等電氣元件，為IP67;

（12）絞車可手動(dòng)操作，有聯(lián)鎖開關(guān)。

3.2.2 其他主要參數(shù)

見表2。

3.3 結(jié)構(gòu)

本電動(dòng)引航員軟梯絞車，由電動(dòng)馬達(dá)通過蝸輪減速齒輪箱減速，出聯(lián)軸器帶動(dòng)軟梯絞車卷筒低速轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)收放操作;由于該傳動(dòng)中沒有制動(dòng)裝置，因此蝸輪副被設(shè)計(jì)為白鎖的;根據(jù)軟梯特點(diǎn)，卷筒設(shè)計(jì)成直徑較細(xì)、二端擋板較高的結(jié)構(gòu)形式。

本裝置所有轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)部位靈活，使用安全可靠;加油部位的油嘴型號(hào)為IS07824-19861型M10 x 1。

3.4 使用規(guī)定

3.4.1 使用規(guī)定

（1）絞車卷繞時(shí)應(yīng)盡量使軟梯居中纏繞;當(dāng)梯子不能靠白重下滑時(shí)，應(yīng)人工拉開至舷邊并放置舷外;

（2）軟梯上最多允許二人同時(shí)攀登，有人攀登時(shí)應(yīng)切斷電源，禁止開車;

3.4.2 操作前準(zhǔn)備工作

（1）絞車操作人員必須熟悉絞車結(jié)構(gòu);

（2）檢查絞車周圍是否有雜物纏住軟梯，以防有礙絞車工作;

（3）檢查絞車各緊固聯(lián)接處有無松動(dòng);

（4）檢查軟梯是否有裂紋、磨損、斷裂等危險(xiǎn)因素，如有必須換新的才能使用;

（5）檢查蝸輪減速器的油位、轉(zhuǎn)動(dòng)部件潤滑情況。

3.4.3 收放操作

（1）首先脫開絞車止動(dòng)板上的定位插銷及絞車與軌道的綁扎螺旋扣;

（2）確認(rèn)軟梯絞車在正常工作狀態(tài)接通電源，啟動(dòng)絞車，釋放軟梯到正常工作位置后停車，然后固定好絞車兩側(cè)與軌道的綁扎螺旋扣;

（3）上述逆行操作，完成收梯操作;

（4）當(dāng)沒有電源供應(yīng)時(shí)，關(guān)好開關(guān);先脫開鎖緊固定螺栓，再取下電動(dòng)馬達(dá);然后將應(yīng)急手搖柄插入絞車方軸內(nèi)，手搖手柄，實(shí)現(xiàn)絞車的手動(dòng)收放動(dòng)作。

3.4.4 日常保養(yǎng)

（1）減速器內(nèi)注入N68（ GB443-98）號(hào)機(jī)械油，油面應(yīng)達(dá)到油標(biāo)中心，每年更換一次;

（2）卷筒兩端軸承座內(nèi)，每六個(gè)月加注潤滑脂ZG-3（ GB491-87） 一次;

（3）每年對各電動(dòng)元件（包括電動(dòng)馬達(dá)）作一次清洗;

（4）經(jīng)常檢查各部件有無松動(dòng)、軟梯及扶手索有無損壞、接頭是否牢靠，如有損壞應(yīng)及時(shí)修復(fù)，以防事故發(fā)生。

3.5 軟梯絞車布置

3.5.1 絞車布置

見圖1、圖2。

根據(jù)IMO對引航員軟梯布置的相關(guān)要求布置軟梯絞車，保證登乘和操作區(qū)域暢通無障礙;繩梯在下放過程中，繩梯需要克服與導(dǎo)梯架的摩擦阻力，同時(shí)要克服卷筒與導(dǎo)梯架之間這段繩梯下垂的重力，因此軟梯絞車的卷筒需要設(shè)置在一個(gè)合理的高度，才能保證引航員軟梯在釋放過程中順利下放。

3.5.2導(dǎo)梯架布置

電動(dòng)引航員軟梯絞車需緊密配合導(dǎo)梯架，才能完整實(shí)現(xiàn)軟梯的自動(dòng)收放功能。所以設(shè)計(jì)合理的導(dǎo)梯架，對繩梯的良好運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，見圖3。

導(dǎo)梯架由鋼管和鋼板組成上下兩層，軟梯踏步寬530 mm，每隔3m有長1.8m的止扭踏步，普通踏步從鋼板上滑動(dòng)，止扭踏步從鋼管上滑動(dòng)，同時(shí)鋼管兼具普通踏步擋板的作用，限制普通踏步沿船長方向縱向滑動(dòng)，鋼板與船殼外板齊平，保證繩梯上下平穩(wěn)滑動(dòng)無阻礙。

另外，為了安全考慮，增設(shè)了繩梯安全勾，在繩梯釋放到工作位置后，用安全鉤把繩梯踏步勾住。

3.5.3 登船平臺(tái)布置

見圖4。

由于電動(dòng)引航員軟梯的登船處被導(dǎo)梯架擋住，因此人員需要從導(dǎo)梯架的側(cè)面登船。為此設(shè)置一個(gè)可倒的登船平臺(tái)，不用時(shí)豎起來用安全插銷鎖在舷側(cè)欄桿上，使用時(shí)通過安全繩將平臺(tái)緩緩倒下去供登乘使用。

3.5.4 絞車調(diào)試

絞車在調(diào)試過程中遇到了諸多問題，經(jīng)過不斷的修改完善，最終達(dá)到了比較理想的軟梯自動(dòng)釋放和回收狀態(tài)。

在不斷的調(diào)試過程中，總結(jié)出的布置要點(diǎn)如下：

（1）絞車的卷簡要足夠高。這樣繩梯在釋放過程中，才能依靠已下放部分的繩梯重力和牽引力克服繩梯與導(dǎo)梯架的摩擦力而順利下滑;

（2）絞車的卷筒直徑要足夠大。繩梯運(yùn)行過程中，受力變化是很復(fù)雜的，我們簡化成角速度w不變，可以得出以下結(jié)論：

①在釋放的過程中，卷筒上的繩梯圈數(shù)會(huì)越來越少，最外層的繩梯運(yùn)動(dòng)半徑會(huì)越來越小，繩梯運(yùn)行速度會(huì)越來越慢;

②繩梯在回收過程中，卷筒上的繩梯圈數(shù)會(huì)越來越多，最外層的繩梯運(yùn)動(dòng)半徑會(huì)越來越大，速度會(huì)越來越快;

③實(shí)際調(diào)試中，繩梯的運(yùn)行速度和假設(shè)相符，因此增加卷簡直徑可以有效減小繩梯運(yùn)動(dòng)的加速度，保證繩梯平緩運(yùn)行，避免因速度變化過快而發(fā)生意外事故;

（3）繩梯運(yùn)行速度要安全。繩梯運(yùn)行速度不能過快，需要選擇合適的傳動(dòng)比減速器，本項(xiàng)目的減速器原來是30，后來因?yàn)樗俣冗^快改為了45。

3.6 實(shí)船海上應(yīng)用

在本船的海試中，電動(dòng)引航員軟梯絞車使用的非常頻繁，服務(wù)工程師登離船和調(diào)試救助艇都要使用到，而且每天上下10多人次，但只要兩個(gè)人就可以輕松完成軟梯的釋放和回收操作。具體操作步驟如下：

（1）檢查絞車和登乘區(qū)域是否暢通無阻礙;

（2）啟動(dòng)前檢查絞車是否正常;

（3）第一次使用，將引航員軟梯絞車上的引航員軟梯從眼環(huán)上解開，然后用遙控按鈕點(diǎn)啟動(dòng)絞車，緩慢釋放出一小截約2m左右的繩梯，然后人工將這段繩梯架在導(dǎo)梯架上;

（4）繼續(xù)操作遙控按鈕，啟動(dòng)絞車正常速度釋放繩梯;

（5）繩梯釋放到工作位置后，用安全鉤將繩梯固定住;

（6）將登船平臺(tái)放置到位，檢查平臺(tái)是否牢固、欄桿是否固定好;

（7）登船人員穿好救生衣，上下船;

（8）人員上下船完畢后，啟動(dòng)絞車回收軟梯，可根據(jù)實(shí)際情況保留部分繩梯在導(dǎo)梯架上并固定好，備下次使用;

（9）回收登乘平臺(tái)，用安全插銷將平臺(tái)固定在舷側(cè)欄桿上;

（10）第二次使用，重復(fù)（4）到（9）。

絞車在整個(gè)試航過程中，各項(xiàng)功能運(yùn)行正常，使用效果良好，得到了船員和其他試航人員的一致好評。

圖5為引航員軟梯絞車在海試中的應(yīng)用，圖6為引航員軟梯絞車存放狀態(tài)圖。

4 結(jié)語

本文介紹了15 000 m3挖泥船“BoruUr River”的電動(dòng)引航員軟梯絞車設(shè)計(jì)、布置及使用。此設(shè)計(jì)比較新穎，通過電動(dòng)引航員軟梯絞車白動(dòng)釋放和回收軟梯，在常規(guī)運(yùn)輸船舶上鮮有應(yīng)用。其操作自動(dòng)化程度高，安全方便，在當(dāng)今越來越關(guān)注海員身心健康、努力改善船員工作環(huán)境的背景下，此設(shè)計(jì)值得推廣應(yīng)用。

需要說明的是，本船的電動(dòng)引航員軟梯絞車設(shè)計(jì)方案是初次嘗試，雖然滿足了基本功能要求，但在機(jī)械設(shè)計(jì)、自動(dòng)化程度、美觀上還有不小的改進(jìn)空間。我們將在今后的設(shè)計(jì)中持續(xù)優(yōu)化，打造出一個(gè)好看又好用的電動(dòng)引航員軟梯絞車，為改善船員.T作環(huán)境做出一份貢獻(xiàn)。

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