2.货物装卸设备

船舶设备船舶与海洋工程专业第二章货物装卸设备船舶的使用时间•船舶的使用时间由航行时间和停泊时间两部分组成。•航行时间取决于船舶的航程与航速。•停泊时间对货船而言，主要取决于载货量及装卸货物的效率。•装卸货的时间有时可占整个使用时间的1/3~2/3。•货物装卸速度、停港时间，对货船运转能力和经济性有重要意义。货物的装卸方式船舶的种类或所载货物的种类不同，货物的装卸方式各异。液体货物：输送泵和管路粉状、颗粒状货物：带式或链斗式运输机械；管道装卸干杂货：吊装装卸方式先以箱、包、袋等方式包装好，按装卸设备的最大起货量及舱口尺寸将其组合成一件，作为单元进行装卸。大件货：集装箱和货盘货物的装卸方式集装箱船可通过集装箱吊车进行装卸。载驳船通过吊驳起重机或采用让载货的驳船“浮进”、“浮出”母船的浮船坞式的装卸方式。滚装船则采用设置有首门、侧门或尾门及跳板和升降机等新型设备来装卸。吊装装卸方式被称为垂向装卸方式，滚装装卸方式被称为横向装卸方式。滚装相较于集装箱船，舱容损失大，装卸速度快。船舶常用装卸设备船用装卸设备，亦称起货设备，是指船舶进行装卸货物时所用装置和机械的总称；船舶上通用的吊装设备主要有吊杆装置与甲板起重机两大类。吊杆装置是一般货船上传统的装卸设备，它结构简单可靠、。成本低廉、维修方便、起重范围大，因此仍是货船上使用广泛的一种货物装卸设备。甲板起重机装置紧凑，操作方便，具有良好的定点着放能力六十年代以后在船上得到广泛的应用。2.2吊杆装置船用吊杆根据《钢质海船入级与建造规范》规定的吊杆吊起的最大静载负荷通常称为起重设备的安全工作负荷（SafeWorkingLoad，S.W.L）来表明其起重量的大小。吊杆装置吊杆装置根据起重量不同可分为轻型和重型两种。安全工作负荷S.W.L等于或小于10×9.8kN的吊杆称为轻型吊杆，安全工作负荷S.W.L大于10×9.8kN的吊杆称为重型吊杆。在装卸货物时，其允许吊起的最大货物重量要小于吊杆自身的安全工作负荷S.W.L。轻型吊杆的主要组成部件典型结构主要由六个部件组成：（1）起重柱（2）吊杆（3）千斤索索具（4）吊货索索具（5）牵索索具（6）绞车轻型吊杆的典型结构起重柱是固定吊杆、系挂吊货索和千斤索滑车的强力构件，通常为钢板焊制的圆心圆柱体。起重柱的顶端装有千斤索眼板。起重柱的中下部有吊杆承座。轻型吊杆的典型结构吊杆头设有眼板，用以连接千斤索、吊货索、牵索等。吊杆根部以叉头状眼板与固定在起重柱上的吊杆承座连接。吊杆即可绕水平轴转动，又可绕吊杆转枢（垂直轴）转动。轻型吊杆的典型结构千斤索（又名顶牵索）的主要作用是调节吊杆仰角θ——吊杆轴线与水平面的夹角，使吊杆变幅。轻型吊杆的典型结构吊杆吊货时，千斤索将吊杆固定在某一仰角上，并承受张力。千斤索一端与吊杆头部相固结，另一端穿过千斤索滑车后与船体连接。有与吊杆定位链连接，也有设千斤索绞车的。卷车由起货绞车的系缆滚筒通过钢索来带动。轻型吊杆的典型结构牵索索具主要用来牵拉吊杆，调整吊杆偏角α。吊杆轴线在水平面投影与船体纵中剖面之夹角。牵索又称摆动稳索，通常左右成对布置在吊杆两侧。常设双卷筒绞车。一收一放使吊杆回转。轻型吊杆的典型结构吊货索索具主要是吊放货物。一端装有吊钩；另一端经由吊杆头部导向滑车引至起货绞车。空钩时，常加一吊货短链或平衡锤，双杆作业时，常使用三角眼板或圆环。轻型吊杆的典型结构起货机（起货绞车）是布置吊杆与装卸货物的动力源。目前船上主要用的起货机分为电动起货机和液压起货机两种。在电动机电源中断或管路失压时，应设有防止货物落下的制动装置。起货机应设有过载保护装置。吊杆装置的型式和标准吊杆装置≤10t轻型吊杆装置单千斤索﹥10t重型吊杆装置双千斤索叉式翻转式液压式单千斤索双千斤索单摆式双摆式轻型吊杆装置的操作方式轻型吊杆装置主要有四种装卸货物方式单杆操作摆动（并联）双杆操作定位双杆操作随回单杆操作单杆操作最基本的操作方式，用一根杆装卸货物。此法需来回牵拉吊杆，费时费力，装卸速度慢，但起重量较大。轻型吊杆装置的操作方式定位双杆操作用一对吊杆联合装卸货物将一根杆置于舱口上方称为舱口吊杆另一根伸出舷外称为舷外吊杆轻型吊杆装置的操作方式定位双杆操作两杆内侧牵索相互连接，外侧用稳索固定，装卸货时吊杆不动两杆货索连接在同一吊钩上通过两货索的收放，吊装货物缺点：不易控制货物落点；在操作过程中吊杆和稳索的受力大；安全工作负荷仅为单杆操作的40%~60%。轻型吊杆装置的操作方式摆动（并联）双杆操作两根吊杆的吊钩同时钩住货物或吊梁起吊货物用两组牵索使吊杆回转此法适用于起重力超过单杆的安全工作负荷的情况有舱口同端操作和两端操作轻型吊杆装置的操作方式随回单杆操作实际是一种双杆联合操作一吊杆固定于舱口上方不动（舱口吊杆）另一吊杆可回转于舱口与舷外之间（回转吊杆）利用坠锤通过吊杆间牵索将卸货后的舷外吊杆拉回舷内吊钩运动周期大于双杆定位操作，但安全工作负荷较大改良型吊杆装置（单杆操作）设置三台或三台以上的动力绞车同时实现吊杆的回转（改变α角）、变幅（改变θ角）及货物的升降三种功能具有良好的定点着放能力称为起重机式吊杆主要依靠改变索具（千斤索、稳索）的布置，或增加液压缸等措施提高设备的工作性能改良型吊杆装置（单杆操作）改良型吊杆装置可归并为三类：摆动吊杆装置双千斤索吊杆装置千斤—牵索吊杆装置改良型吊杆装置（单杆操作）摆动吊杆装置常见的是K-7式吊杆装置摆动吊杆装置由千斤索控制θ角，牵索控制α角两根牵索以相反的方向缠绕在一个卷筒绞车上改良型吊杆装置（单杆操作）牵索交点的轨迹是椭圆弧吊杆回转时，吊杆头B点的运动轨迹是圆弧牵索出现松弛或绷紧的现象，使吊杆不稳定。改良型吊杆装置（单杆操作）摆动吊杆装置吊杆摆动过程中，连接点移动改变了左右牵索的长度。牵索的松弛或绷紧由千斤索来补偿，使吊杆能稳定的回转。改良型吊杆装置（单杆操作）双千斤索吊杆装置不设牵索，由左右两套千斤索操纵单杆。有两种型式：维列式和哈伦式维列式一般适用于轻型吊杆维列式的两台千斤索绞车均为双卷筒式一台千斤索绞车控制变幅（同向绕）一台千斤索绞车控制吊杆回转（反向绕）维列式改良型吊杆装置（单杆操作）哈伦式两根千斤索分别卷人各自的千斤索绞车。当两台千斤索绞车同步旋转时，吊杆就变幅。当两台纹车反向旋转或转速不同时，吊杆就回转或既变幅又回转。哈伦式对轻型吊杆和重型吊杆都适用。装卸20t~40t重的集装箱时，常用双千斤索吊杆，这比使用翻转重吊更为方便。改良型吊杆装置（单杆操作）千斤—牵索吊杆装置由千斤索和牵索相互贯通的两组索具操纵吊杆操作的吊杆装置。千斤索起端固定在桅肩上，经吊杆头部通向牵索下滑车，再回到吊杆头部的滑车和桅肩处的导向滑车。末端通向千斤索双卷筒绞车的一个卷筒上，千斤索绞车的一对卷筒能同时旋转或分开旋转，实现吊杆的回转与变幅运动，牵索的下滑车生根在两舷侧的牵索短柱上。1-牵索柱；2-吊杆牵索支索；3、6-千斤索；4-导向滑车；5-桅肩；7-吊货索；8、10-吊杆牵索滑车组；9-吊杆牵索端部滑车；11-起货绞车；12-千斤索绞车液压传动单吊杆重型吊杆装置主要在吊杆头部、根部和吊货索三个方面有区别吊杆座直接布置在甲板或平台上吊货索不与吊杆平行，而是通过吊杆头部的嵌入滑轮和起重柱上方的导向滑车后，再转入起货绞车这样可减少吊杆的轴向压力这种型式主要用于中小型船舶重型吊杆装置起重量较大的重型吊杆常采用翻转型重吊在两根V行布置的起重柱之间布置一根重型吊杆配置左右两套千斤索可用于前后两舱的吊货索具起重柱头部装有轴承套管及千斤索转环，使千斤索滑车能灵活地旋转不设桅支索、吊杆牵索和稳索操作方便安全，简化了准备工作重型吊杆装置重型吊杆的吊货滑车组翻转方式很多，现在主要有单摆式与双摆式，单摆式吊货滑车组装在吊杆地一侧，当换舱使用吊杆时，滑轮组能自由摆动双摆式，两侧均设吊货滑车组叉式翻转型重吊单摆式翻转型重吊双摆式翻转型重吊3.吊杆装置的设置原则（1）经济性①从整船经济指标考虑②各舱协调装卸完毕（同步）③远距离运输船要求提高航速并减少装卸设备近距离运输船要求降低航速和增加装卸设备（2）安全性①吊杆座、起重柱、舱口设计在强构件交叉处②吊杆考虑失稳③考虑非线性动力（3）耐久性：在使用年限不损坏（4）适应性：可将货物方便进出（5）美观性：对称、整齐2.3吊杆装置的设计主要内容包括：�������吊杆的配置绞车的配置吊杆装置几何参数的确定(吊杆装置的布置)吊杆、固定和活动零部件及索具的选取起重量由设计任务书提供吊杆的配置目前尚无统一的标准，一般多参考相近的型船资料或按统计资料确定。1．配置吊杆式起货设备时，应考虑：①主要考虑的因素：起货吊杆的起吊货物的重量，每一舱口必须的吊杆数目及其布置②取决于：船舶类型、任务与尺度，所载运货物的种类，包装货物的重量和体积特征，船线及码头设施情况等吊杆的配置③应使各舱所需的装卸时间大致相等即：每一根轻吊或起重机承担的DW，每一根轻吊或起重机对应的舱容④参考原则P103表2-2P106图2-212．《规范》对起货设备有许多严格的规定：如：送审图纸绞车的配置绞车分类：分电动绞车和液压绞车两种配置数量：根据吊杆装置的型式特征绞车拉力：取决于吊杆的操作方式及其起重量尽量配置同样拉力的绞车，这样便于绞车的维修及备件统一，但起重量超过60吨的重型吊杆，需考虑配置非标准起重量（超过10吨）的专用绞车。绞车的配置绞车布置：与起重柱(桅)之间的距离可取为0.8~1.0米，与舱口横围板之间的距离，不应小于0.5~0.6米。在较大的船舶上，考虑滚动式钢质舱口盖、鼓风机及绞车控制箱等存放所需的位置，并更有效地利用甲板面积，通常将起货绞车布置在起货平台上。吊杆装置几何参数的确定在进行吊杆装置的受力计算之前，必须确定吊杆装置的全部几何参数�吊杆长度L�吊杆座的位置（以三个座标值表示）P109图2-23�千斤索眼板距吊杆座的高度——支悬高度HP109图2-23吊杆装置几何参数的确定1．吊杆的长度L①原则：在满足使用要求的前提下，应尽量缩短吊杆的长度②确定吊杆长度的方法：主要有：计算法作图法吊杆装置几何参数的确定③单杆操作吊杆长度的确定P88图2-6正常工作状态：�θ=45°�θ≮15°�α=45°～60°�α≯85°d1=3.5~4米h0=2.25~3.5米参见P107图2-22吊杆装置几何参数的确定吊杆长度应满足下列要求1）吊杆的舷外跨距C值与有关，通常在设计任务书中给出无特殊要求，一般可取：5t以下吊杆C=2.5米（≮1.8米）5t吊杆C=4米重型吊杆C=6～8米装载货物的种类,形状码头设施吊杆装置几何参数的确定2)舱口一端设吊杆时，吊杆起货眼板中心垂线应达到舱口长度2/3处舱口两端设吊杆时，则为1/3舱口长度吊杆装置几何参数的确定④双杆操作吊杆长度的确定P109图2-23按ZC《起重设备法定检验技术规则》规定吊杆长度应满足下列要求1）舷外吊杆在其工作仰角下舷外跨距C≮3.5m，或按设计任务书的要求确定相对中线的转角，可取60～75°——与起重柱的结构形式有关2）舱口内的吊杆a.在实际工作仰角时（举吊角）按《规范》规定：轻型15°，重型25°——吊杆在任何工作位置时，其仰角均不得小于15°，吊杆仰角的大小，影响到千斤索的受力，θ越小，千斤索受力越大吊杆装置几何参数的确定b.杆头（或吊钩）至舱口围板的水平距离：舱口仅一端设吊杆时，d2≮4/5L舱口两端设吊杆时，d2≮2/3Lc.杆头（或吊钩）距侧围板的距离，一般取1.0～1.5md.吊杆头至围板上缘或舷墙上缘的高度，≮h+0.3y（吊钩净高度）y——两吊杆头间的水平距离起货索夹角为120°，当≤2×9.8千米h≮5米当＞2×9.8千米h≮6米吊杆装置几何参数的确定2．吊杆座的位置P107图2-22①起重柱到舱口围板的距离d11）要考虑到起货绞车的尺度及布置等要求2）从受力的观点出发，要求起重柱支持在船体纵横结构的交叉点上或支持在货舱壁上3）有时，还要考虑货舱舱盖的需的存储空间→通常要求=3.5～4m②吊杆座离开船体纵中剖面的横