第5章 装卸设备

第5章货物装卸设备5.1概述•船舶的货物装卸作业：船上装设装卸设备、港口的装卸作业设备•在船上装设装卸设备：减少载货量、增加维修保养成本，并且由于各种条件的限制，使得设备在吊装能力、使用效率等方面，低于港口设备•但是由于并非所有的港口均有足够的装卸设备以及考虑在敞开水域进行装卸和过驳的情况•固定航线的专用船舶，并在码头上装有专用装卸设备的情况下，不需在船上安装装卸设备•大多数一般用途的运输船舶，需要在船上安装装卸设备•货物装卸设备也称起货设备•船上保证装卸货物作业的装置和机械的总称船舶的使用时间•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•货船的装卸效率取决于多方面因素•货物的装卸方式在很大程度上决定了船舶的装卸效率•船舶载运的货物种类不同其装卸方式也各异•(1)运送液体货的液货船：如石油、成品油、水等，利用船上或岸上的输送泵和管路进行装卸货物的装卸方式(2)(2)运送粉状、颗粒状货等散装货物的散货船：如煤、盐、糖、矿砂、谷物等，采利用港口设置的带式或链斗式等运动机构以连续的方式进行装卸，称为传送装卸效率更高，输送距离更远的管道装卸管道装卸时，货物进入管道与管内高速气流形成悬浮状混合物，流到装卸点，再从分离器中卸出货物的装卸方式(3)(3)干杂货(棉花、日用百货、五金、钢材等)：对一般干杂货，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装卸单元进行装卸•组装化的集装方式，即将各种零散的货物组成一个较大的标准化装卸单元货物的装卸方式(3)•标准单元的整体运输减少了件数、提高了速度，便于堆放，减小货损•以驳船为装卸单元的货物可采用浮装装卸方式，载驳运输特别适合于江海联运•形成专用的吊装设备和船舶货物通道设备，如集装箱吊车，吊驳起重机，跳板、升降机等集装箱运输•世界公认的运输干杂货物以及机械设备，固态和液态散货、冷藏货的先进运输方法•可载集装箱的多用途船从装卸集装箱的角度来说，速度低于全集装箱船，但是使用灵活，不需专用码头滚装船•在船首、船尾或舷侧开门，并用跳板将船与码头连接•将标准组装的货物置于滚车底盘上；由拖车牵引，直接上下货船，成为带轮的货物•形成货物在船舶与码头之间滚上、滚下的滚装装卸方式•按货物的装卸方式，滚装装卸方式又称为横向装卸方式•这种装卸方式大大缩短了货物出入船舶的距离和时间装卸方式的影响•集装箱船、滚装船和载驳船都有不同程度的舱容损失•与载重量相同的普通货船相比，其尺度和排水量都较大•这几种船都是以一定舱容损失换取装卸速度的提高•由于航次的增加，仍能获得更高的效益货物的装卸方式(4)(4)大件货(机车、成套机械装置等)：较重的大件货经常采用整件吊装方式•将货物经内货舱口吊进、吊出船舶被称垂向装卸方式•船舶常用的装卸设备主要有吊杆起货装置与起重机两种船舶常用装卸设备•吊杆起货装置是传统的货物装卸设备•吊杆的结构简单可靠、成本低、维修方便、起重范围大•起重机的结构紧凑，动作灵活，操作方便，定点着放能力好•起重机已为多数货船采用特别是大型货船•两种设备也被混合使用甲板起重机多用途船上的桁吊5.2吊杆装置的型式•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WS等于或小于10×9.8kN的吊杆称为轻型吊杆•安全工作负荷WS大于10×9.8kN的称为重型吊杆•安全负荷WS是指吊钩所能承受的最大许用负荷1、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•1-吊杆承座•2-叉头吊货杆结构(1)•吊杆头设有眼板，用以连接千斤索、吊货索、牵索等1—轻型吊杆•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货杆结构(1)•承座中有一吊杆即可绕水平轴转动，又可绕吊杆转枢(垂直轴)转动2—吊货眼板3—稳索眼板4—吊杆叉头千斤索索具•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•使吊杆变幅吊杆变幅示意图千斤索索具•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千斤索索具•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索具•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吊货索索具•吊货索主要是吊放货物•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2、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定位双杆操作方式•两杆内侧牵索相互联接，外侧用稳索固定，装卸货时吊杆不动•两杆货索联接在同一吊钩上•通过两货索的收放，吊装货物定位双杆操作的优缺点•在装卸货物时不需摆动吊杆，钩吊周期短，克服了单杆操作的缺点•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％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摆动双杆操作(2)•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货卸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双杆操作时的注意(1)•稳索张力有时会大大超过起吊重量•减小稳索的受力，可以减小吊杆所受的轴向力•舷内吊杆稳索下端点应接近舱口中部或稍偏前，以使稳索的的水平投影线同舱口侧围壁板近于垂直•仰角越小越好，也就是稳索下端点要布置得高些双杆操作时的注意(2)•舷外吊杆稳索下端点应尽量向后，使吊杆与稳索的水平夹角不小于20o，同样也应布置得稍高一点•设计装卸设备时，通常对一根吊杆布置几个稳索固定点，以适合吊杆在不同位置得工作•受力计算选择使吊杆及稳索受力最大得稳索固定位置作为计算工况双杆操作时的注意(3)•起货索和稳索引起的指向起重柱的水平分力，可以减轻千斤索的张力降至零或出现负值•否则会造成吊杆上仰而失去控制，所以稳索得下端点也不应布置过高•通常3/5t吊杆或5/10t吊杆，指单杆操作时的重量为5t或10t双杆操作时的起重量为3t或5t3、改良型吊杆装置•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吊杆装置的改进•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角摆动吊杆不稳定的原因•用双卷筒牵索绞车摆动吊杆会造成吊杆在回转中的不稳定•吊杆头两侧牵索以相反方向缠绕在双卷绞车上摆动吊杆不稳定的原因•一只卷筒上放出的牵索长度等于另一卷筒收进的牵索长度，即左右牵索的长度之和保持定值•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aDbDaBbB′′′′++K－7式吊杆装置•牵索和千斤索以某种方式联系起来1—回转绞车2—变幅绞车3—起货绞车4—联接点K－7式吊杆装置•吊杆摆动过程中，联接点移动改变了左右牵索的长度和•牵索的松弛或绷紧由千斤索来补偿，使吊杆能稳定地回转双千斤索吊杆装置•不设牵索，由左右两套千斤索操纵单杆吊杆•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一台千斤索绞车控制吊杆回转维列式吊杆•1、17—千斤索绞车分别控制吊杆变幅和回转2、9、18、19—千斤索动端3、5、7、8—千斤索上导向滑车；21—千斤索下导向滑车维列式吊杆(2)•控制变幅的绞车，将两根千斤索的一端按相同方向绕进一对卷筒•绞车转动时，两根千斤索同时收进放出，使吊杆变幅维列式吊杆(3)•控制吊杆回转的绞车，将两根千斤索的另一端按相反方向绕在卷筒上•绞车转动时，两根千斤索一收一放使吊杆回转哈伦式吊杆•两根千斤索分别卷入各自的绞车•两台绞车同步旋转时，吊杆变幅•反向旋转或转速不同时，吊杆就回转或即变幅又回转•此式对轻型和重型吊杆都适用•装卸集装箱，比用翻转重吊更方便千斤—牵索吊杆装置•由千斤索和牵索互相贯通的两组索具，操纵吊杆操作•8、10—吊杆牵索下滑车•12—千斤索绞车•4—千斤索上导向滑车•5—桅肩千斤—牵索吊杆装置(2)•千斤索起端固定在桅肩上，经吊杆头部通向牵索下滑车•千斤索再回到吊杆头部的滑车和桅肩处的上导向滑车•末端通向千斤索双卷筒绞车的一个卷筒上千斤—牵索吊杆装置(3)•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•牵索下滑车用一根钢索同位于舷墙处、桅杆横向轴线上的牵索支柱相联接4、改良型双联轻型吊杆装置•对双杆装置增设动力绞车，控制吊杆变幅和回转，将吊杆很快地布置在任何需要的位置上•埃贝尔式双联轻型吊杆装置设有两台起货绞车，两台千斤索绞车和两台牵索绞车•阿埃格式又配置一台控制吊杆间牵索的绞车，共有七台绞车5、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起重量较大的重型吊杆•翻转型重吊•在两根V形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量较大的重型吊杆(2)•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，简化了准备工作起重量较大的重型吊杆(3)•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5.3吊杆装置的配置主要考虑因素•吊杆的起重量•与舱口配合的吊杆数量及其布置•绞车的数量、型式•起重柱的型式吊杆数目及起重量取决于•船舶的类型、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•船舶排水量和载重量•货舱的数量与容积•舱口大小及舱内理货条件合理配置吊杆•各舱所需的装卸时间大致相等•航线及码头的设施情况、使用习惯•货船(不专门运输重物)吊杆的起重量1、吊杆的起重量•载重量1500t以下的沿海货船的轻型吊杆起重量不超过3t•其中起重量在1t～1.5t的吊杆使用较广•有时也采用不超过10t的单独重型吊杆•无限航区各类散货船上，按船舶载重量的大小，选择吊杆起重量3000t以下：轻型吊杆起重量为2.5t～3.5t；采用重型吊杆起重量为10t3000t～6000t：轻型吊杆起重量为3t～5t；采用重型吊杆起重量为15t～35t6000t以上：轻型吊杆起重量为5t～10t；采用重型吊杆起重量为25t～60t•对于起重量大于60t的重型吊杆，只考虑安装在那些需要经常运送重型货物，如机床、小艇、小型港内用船及其他专门货物的船舶上。•在现代船舶上，会遇到起重量达300t的重型吊杆。2、吊货杆的数量•各货舱吊