Конструкция грузового устройства

Несмотря на то, что современные морские порты осна­щены и береговыми, и плавучими грузоподъ­емными устройствами, морские суда тоже оборудуют грузовыми устройствами. Конструкции и производи­тельность гру­зового устройства в значительной степени влияют на экономичность работы транспортного судна. Современ­ные судовые грузовые устройства при их рациональной эксплуатации позволяют сократить время стоянки судов в портах. Судовые грузовые устройства используют при погрузочно-разгрузочных ра­ботах на открытых рейдах, в мелких портах и портопунктах, которые не оборудо­ваны грузоподъемными средствами или мало ими оборудованы. Но и в крупных высокомеханизированных портах порой возникает необходимость в использова­нии судовых грузовых уст­ройств.

В качестве судовых грузоподъемных устройств исполь­зуют грузовые стрелы или краны, а также совместно стрелы и краны (рис. 9.1).

Грузоподъемное уст­ройство со стрелами состоит из грузовых стрел, мачт для их крепления и бегучего таке­лажа. Грузовые стрелы де­лятся на легкие и тяжеловес­ные. По правилам Россий­ского Морского Регистра су­доходства  легкой называ­ется одиночная стрела грузо­подъ­емностью не более 10 т, а тя­желовесной - одиночная стрела грузоподъемностью бо­лее 10 т (последняя обслу­живается несколькими лебед­ками). Как правило, на судах, кроме легких стрел, уста­навливают одну-две тя­желовесные.

Легкая грузовая стрела представляет собой стальную труб­чатую балку, установленную на мачте или грузовой ко­лонке (рис. 9.2). Нижний конец стрелы называется шпором, он опирается на башмак, прикрепленный к мачте. Крепление шпора с башмаком позволяет поворачивать стрелу в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Верхний конец стрелы, называемый ноком, снабжен бугелем или обухом.

Бегучий такелаж состоит из топенанта, грузового шкентеля и оттяжек. Оттяжка, в свою очередь, состоит из стального троса с коушами - мантыля и талей. Коренной конец топенанта пред­назначен для подъема и опускания стрелы, его крепят за обух нока стрелы. Грузовой шкентель служит для подъема и опускания груза. Он проходит через грузовой блок вдоль стрелы на направляющий блок и на барабан лебедки. На конце шкентеля укреплен гак, на котором подвешивается груз. Каждая стрела имеет две оттяжки, которые крепятся по обе стороны нока. С их помощью стрела перемещается в горизонтальной плоскости и фиксируется в определенном положении.

Легкие грузовые стрелы могут работать как в одиноч­ном, так и в спаренном варианте. При работе в спарен­ном варианте «на телефон», одну стрелу (береговую) устанавливают в положение «за бортом» так, чтобы ее нок находился над прича­лом. Вторую стрелу (трюмную) устанавливают в положение «над люком» так, чтобы ее нок находился над просветом люка грузо­вого трюма (рис. 9.3).

Погрузка осуществ­ляется Следующим образом. Груз, под­цеплен­ный грузовым гаком берего­вой стрелы, поднимается ее лебед­кой выше фальшборта и трюма. Лебедка трюмной стрелы подбирает слабину своего грузового шкентеля и «берет груз на себя», в то время как лебедка береговой стрелы постепенно дает сла­бину своему грузовому шкентелю. Как только груз окажется над люком трюма, обеими лебедками травят грузовые шкентели, и груз опускается в трюм.

Разгрузка осуществляется в обратной после­довательности.

Тяжеловесные стрелы предназначены для погрузки и выгрузки тяжеловесных грузов, поэтому к надежности таких стрел, их оборудованию и такелажу предъявляют особые требо­вания. Крепление и оснастка стрелы должны обеспечить уменьше­ние нагрузки на мачту, стрелу и грузовую лебедку при погрузке и выгрузке тяжеловесов.

На морских судах устанавливают стрелы различной конструкции.

Обычная тяжеловесная стрела (рис. 9.4) представляет собой прочную сталь­ную трубчатую конструкцию 9 с утолщением в средней части. Для уменьшения напряжения на мачту шпор стрелы шарнирно соединен не с башмаком на мачте, а с вертлюжным устройством на специ­альном палубном фундаменте 12. К ноку стрелы сверху и снизу при­варены прочные скобы. К нижней скобе подвешен верхний не­подвижный блок многошкивных талей - грузовых гиней 6. На не­котором расстоянии от нока в кор­пус стрелы врезан стальной шкив 5 для проводки ходового лопаря гиней, который затем проводят на барабан грузовой лебедки не вдоль стрелы, а вдоль мачты через отводной блок 1. Такая проводка ходового конца лопаря грузовых гиней уменьшает усилие сжатия в стреле при подъеме груза.

К нижнему подвижному блоку гиней подвешена прочная грузо­вая скоба или двурогий гак с вертлюгами. К верхней скобе на ноке стрелы присоединен подвижный блок гиней топенанта 4, а их неподвижный блок закреплен на мачте. Ходовой конец топенант-гиней проведен вдоль мачты на топенантную лебедку. Примене­ние грузовых и топенантных гиней дает большой выигрыш в силе, что позволяет использовать для подъема груза ту же грузовую лебедку, кото­рая обслуживает легкие стрелы.

К боковым ноковым обухам стрелы присоединены ман­тыли 10, соединенные с талями от­тяжек 11. Тали основаны гибким стальным лопарем. Ходовые концы лопарей через отводные блоки про­ведены на лебедки. Ниже врезанного в стрелу шкива к стреле сверху при­ва­рен обушок 7, к которому прикре­плен коренной конец горденя 5, служащего для уборки стрелы по-походному. Ходовой конец горденя заведен через отводной блок 2 на ту­рачку лебедки. Стрелу закреп­ляют по-походному в вертикальном поло­жении. Для этого на са­линге имеется бугель с хомутом либо гнездо с на­меткой 3.

Перед установкой стрелы в рабочее положение осматривают со­стояние и правильность проводки ее такелажа,  проверяют работу лебедок на холостом ходу.

Далее расчехляют нок, убирают крепление блока такелажа и отдают крепление самой стрелы. Управляет топенантной лебед­кой боцман, а лебедками оттяжек - опытные матросы. После того как матросы отдадут крепление стрелы, топенантной лебед­кой обтягивают втугую топенант-гини. Затем отдают закрепленный за утку на мачте ходовой конец горденя. Потравливая топенант-гини и равномерно подбирая лебедками лопари закрепленных талей так, чтобы стрела все время оставалась в ДП судна, устанавливают ее под нужным углом наклона.

Другая конструкция грузового устройства с тяжеловесными двухто­пенантными стрелами приведена на рис. 9.5. Фундаменты с вертлюжными устройствами для шпоров стрел находятся на грузовых площадках в ДП судна между колон­нами П-образных мачт. По-походному стрелы закреп­ляют в гори­зон­тальном положе­нии. Стрела отли­чается прочностью конструкции и та­келажа, оснасткой и наличием четырех обслуживающих лебедок: двух топе­нантных и двух шкентельных.

Рис. 9.6. Тяжеловесная перекидная стрела системы Штюлькена

Топенантные ле­бедки используют для изменения по­ложения стрелы и ее поворота посред­ством топенант-от­тяжек. Отводные топенантные блоки 1, 1', 3, 3' и шкен­тельные блоки 5 и 12 закреплены на салинге. Подвески бло­ков - это петли, посредством кото­рых блоки надева­ются на штыри, прива­ренные к са­лингу. Такое соеди­нение позволяет блокам поворачиваться вместе с поворотом стрелы. На стреле топенантные блоки закреплены по-разному. Блоки 2 и 2¢ присоеди­нены ско­бами к обухам стрелы непо­средст­венно, а блоки 4 и 4' - скобами к трой­ни­кам, которые на спе­циальных штангах подвешены к об­щему обуху на ноке стрелы. Про­водка левой и правой топенант - оттяжек одинакова: с топе­нантных лебедок I и IV ходовые концы проведены через нижние блоки 1 и 1' на салинге, блоки 2 и 2' на стреле, верхние салинговые блоки 3 и 3', ноковые блоки 4 и 4' к местам крепления на блоках 3 и 3'.

Шкентельные лебедки работают на подъем и опус­кание груза. Четыре шкентельных блока 8 и 9, 6 и 11 попарно подвешены к боко­вым обухам стрелы. Грузовой шкентель, закрепленный на барабане грузовой ле­бедки II, ходовым концом проведен по схеме: блок 5 на салинге - правый блок 6 стрелы - блок 7 подвески вертлюжного грузового гака - блоки 8 и 9 стрелы - блок 10 подвески гака - блок 11 стрелы - салинговый блок 12 - барабан грузовой ле­бедки III.

Таким образом, при подъеме и опускании груза обе лебедки работают на один шкентель одновременно. Синхронную ра­боту топенантных лебедок обес­печивает система синхрониза­ции. Управляют всеми лебедка­ми с одного переносного поста.

Рассмотренные выше тяжеловес­ные стрелы могут быть исполь­зованы для перегрузочных ра­бот только на одном люке. Для работы одной стрелой на двух смежных люках применяют перекидные стрелы.

Перекидную стрелу 8 систе­мы Штюлькена (рис. 9.6) уста­навливают на фундаменте 9с вертлюжным устройством в ДП судна между двумя гру­зовыми колоннами. Нок стрелы оканчивается двумя отрогами 6 со шкивами 7 для проводки лопарей 5 грузо­вых гиней 10. На некотором расстоянии от нока на стреле закреплен вертлюг 4, к которому присоединены подвижные блоки правых и левых топенантных талей 3. Неподвижные блоки талей присоединены к бугелям, закрепленным на поворотных головках 2 колонн 1. В эти головки вмонтированы и отводные блоки ходовых концов лопарей топенант-талей. Пройдя через отводные блоки, лопари выходят из колонн, и вдоль них проходят на две топенантные лебедки.

Наличие поворотных головок и вертлюгов в местах присоедине­ния блоков топенант-талей позволяет изменять вылет стрелы, поворачивать ее в горизонтальной плоскости и «перебрасывать» в вер­тикальной с одного люка на другой. Вылет стрелы изменяют одно­временным выбиранием или потравливанием обоих топенантов, а поворот - потравливанием одного топенанта и выбиранием дру­гого.

Груз поднимается и опускается двойными грузовыми гинями. Верхние неподвижные блоки гиней подвешены к обухам бугеля на стреле, а к нижним подвижным блокам прикреплена грузовая ско­ба с вертлюгом. Лопари грузовых гиней сходят со шкивов подвижных блоков, проходят через шкивы отрогов нока стрелы и через вмон­тированные в колоннах шкивы на две синхронно работающие грузовые лебедки.

Стрела системы Штюлькена, оснащенная многошкивными топенантными и двойными грузовыми гинями, может поднимать груз массой до 300 т.

Помимо грузовых стрел, на многих грузовых и пас­сажирских судах устанавливают грузовые краны. Грузо­подъемность судовых грузовых кранов составляет от 1,5 до 25 т. Устанавливаемые на судах краны могут быть  стационарными поворотными, перемещающими поворот­ными и мостовыми с выдвижной консолью. Наиболее широкое распространение получили стационарные по­воротные краны с электрическим или гидравлическим приводом.

Основными преиму­ществами кранов по сравнению со спарен­ными грузовыми стре­лами являются их срав­нительно небольшие размеры, быстрота дей­ствия, почти постоян­ная готовность к дейст­вию, возможность пово­рота стрелы крана с гру­зом на 360° и удобство обслуживания. К недо­статкам судовых грузо­вых кранов следует отнести ограниченную грузоподъем­ность и «чувствительность» к крену.

 Грузовые лебедки. Наибольшее распространение на судах получили электрические грузовые лебедки. В них легко регули­руется скорость подъема и опускания груза, они просты в управлении и практически всегда готовы к действию.

Грузовые люки представляют собой специальные вырезы в палубах, через которые осуществляется за­грузка и разгрузка трюмов и твиндеков. Грузовые люки ограждены комингсами.

Чтобы через грузовые люки внутрь судна не попала вода, они должны иметь прочные люковые закрытия. На транспортных судах применяют откаты­ваемые, откидные и наматываемые люковые закрытия.

На большинстве судов используются откидные люковые закрытия (рис 9.7). Помимо откидных люковых закры­тий на многих современ­ных судах устанавливают откатываемые люко­вые закрытия системы Мак-Грегора (рис. 9.8). Эти люковые закрытия со­стоят из секций, каждая из которых имеет длину, равную ширине люка. Секция имеет с каж­дого борта по два ведущих ролика и по одному направ­ляющему. Для открытия люка с грузовой лебедки заво­дят канат на послед­нюю секцию, при его выбирании секции начинают перемещаться на веду­щих роликах. Когда секции перемещаются к концу люка, направляю­щие ролики вкатываются на наклонно приваренные ребра и под действием силы тяжести каждая секция поворачивается и занимает вертикальное положе­ние. Последняя секция не имеет направляющих роликов и принимает вер­тикальное положение благодаря натяже­нию каната.

Закрывается люк в противоположной последова­тельности. Для этого канат заводят через канифас-блок, установленный на противоположном конце люка. При натяжении каната лебедкой крайняя секция сходит с ребер, занимает горизонтальное положение и начинает перемещаться. Все секции связаны между собой таке­лажными цепями, поэтому каждая секция при перемещении тянет за собой последующую. Когда все секции опустятся на комингсе люка, их обжимают с помощью верхних и боковых задраек-зажимов. Эта система люкового за­крытия вполне надежна, прочна и обеспечивает водонепроницаемость.

Наматываемые люковые закрытия имеют крышку, состоящую из многочисленных металли­ческих соединен­ных между собой секций коробчатого сечения. Для обес­печения водонепроницаемости ме­жду секциями крышки рас­положены резиновые про­кладки. При открывании люка крышка перемеща­ется по продольным ко­мингсам и наматывается на барабан лебедки. На рис. 9.9,. а показан общий вид закрытия системы «Эрманс». Оно состоит из отдельных металлических секций в виде коробок, шарнирно соединенных одна с другой. При открывании люка секции наматываются на барабан вьюшки, установленной у поперечного комингса (рис. 9.9, б). Первые четыре секции, примыкающие к вьюшке, узкие и одинаковой ширины, а каждая последующая группа секций имеет нарастающую ши­рину. Такое устройство позволяет при наматывании на вьюшку одной секции «обертывать» другую, чем достигается относитель­но плотное скручивание всего закрытия.

 

Требования Правил  Российского морского регистра судоходства  к грузоподъемным устройствам

 

Каждый механизм грузоподъемного устройства должен быть снабжен тор­мозом. Тормозные педали должны иметь нескользкую поверхность.

При наиболее низком рабочем положении грузозахватного органа на бара­бане лебедки должны оставаться навитыми не менее трех витков троса. Для барабанов механизмов кранов при однослойной навивке троса допустимо наличие двух витков. Должно быть обеспечено надежное крепление троса к барабану.

Запас прочности цепей топенантов, шкентелей и контроттяжек (относительно разрывной нагрузки) должен быть не менее четырех. Запас прочности стальных тросов (относительно разрывной нагрузки троса в целом)  должен быть не менее значений, приведенных  в табл. 9.1. 

                                                                                                                                                                                                                                            Т а б л и ц а  9.1

Изделие из троса	Запас прочности при грузо­подъемности, т
	10 и менее	30	50 и более
Шкентели, топенанты и тали оттяжек стрел, тросы кранов	5,0	4,0	3,5
Ванты и штаги, мантыли оттяжек, контроттяжки	4,0	3,5	3,0

 

Запас прочности тросов из растительного волокна относительно разрывной нагрузки троса в целом должен быть не менее се6ми, а тросов из синтетического волокна - не менее десяти.

Оборудование стрел, устанавливаемых неподвижно для спаренной работы, должно включать: установку достаточно прочных контроттяжек и деталей их крепления у па­лубы и нока стрелы. Контроттяжки могут крепиться к стреле при помощи обу­хов, а также закладыванием огона за ее нок; установку деталей для спаривания шкентелей; установку топриков или внутренних (центральных) оттяжек, предотвращаю­щих поворот стрелы в сторону контроттяжки.

Должно быть предусмотрено надежное крепление стрел по-походному. Если походное положение стрелы вертикальное, у мачты и при этом не обеспечивается установка стрелы с помощью топенанта, то должно быть предусмотрено специальное устройство для такой установки, в частности с помощью горденя, крепящегося к обуху на стреле и проходящего через блок на мачте.

Использование канифас-блоков для проводки шкентелей и топенантов не до­пускается.

Растительные тросы (манильские, сизальские и пеньковые) и тросы из син­тетического волокна допускается применять лишь для лопарей талей поворот­ных оттяжек легких стрел и внутренних оттяжек в спаренных стрелах, а также в грузоподъемных устройствах с ручным приводом.

Применение тросов из синтетического волокна является в каждом случае предметом специального рас­смотрения Российским Морским Регистром судоходства. Грузовое устройство должно испытываться пробным грузом, масса которого превышает грузоподъемность на значение, указанное в табл. 9.2.                                                                                         

                                                                                                                                                                                  Т а б л и ц а   9.2

Грузоподъемность, т	Масса пробного груза больше грузоподъемности
Менее 20	на 25%
От 20 до 50	на 5т
Более 50	на 10%

Пробный груз должен быть поднят стрелами при угле наклона к горизонту 15° - для легких и 25° - для тяжелых стрел, при ограничении углов наклона в экс­плуатации большими значениями - при этих больших углах наклона.

После подъема пробный груз должен быть перемещен в крайние положения поворотом стрелы или крана или передвижением крана.

Работа тормозов грузовых лебедок стрел и кранов должна быть проверена путем быстрого опускания пробного груза примерно на 3 м и резкого его тормо­жения. Это испытание производится, по крайней мере, в двух положениях стрелы.

Стрелы, оборудованные для работы спаренными шкентелями, подлежат каж­дая в отдельности испытанию пробной нагрузкой. Кроме того, стрелы со спарен­ными шкентелями должны быть испытаны грузом, имеющим массу, равную 1,25 грузоподъемности, при работе спаренными стрелами. При испытании должен быть произведен перенос груза от нока одной стрелы к ноку другой при положениях близких к предельному углу расхождения шкентелей (120°).

Все стрелы и детали, постоянно укрепленные на стрелах, мачтах и палубах, должны подвергаться ежегодному осмотру и полному освидетельствованию инс­пектором Российского Морского Регистра  судоходства не реже одного раза в 4 года. Все краны, подъемники и лебедки стрел должны подвергаться полному освидетельствованию Российским  Морским Регистром  судоходства не реже одного раза в год.

Внеочередные освидетельствования и испытания производятся: после замены грузоподъемного устройства или после переноса его на другое место; после переоборудования грузоподъемного устройства, капитального ремонта или ремонта после аварий; после изменения высоты крепления топенанта и при перемещении креплений вант и штагов.

Суда, грузоподъемные устройства которые находятся под техническим над­зором Российского  Морского Регистра  судоходства, должны иметь (соответственно установленным устройст­вам) следующие документы: регистровую книгу судовых грузоподъемных устройств; свидетельство об испытании и освидетельствовании лебедок и стрел с дета­лями перед вводом их в эксплуатацию; свидетельство об испытании и освидетельствовании кранов или подъемников с деталями перед вводом их в эксплуатацию; свидетельство об испытании и освидетельствовании цепей, гаков, скоб, верт­люгов, блоков и других съемных деталей; свидетельство об испытании и освидетельствовании стальных тросов перед вводом их в эксплуатацию; сертификаты завода-изготовителя на растительные и синтетические тросы; инструкцию по работе спаренными грузовыми стрелами.

Каждая съемная деталь при положительных результатах освидетельствова­ния должна подвергаться клеймению. Клеймо должно, в частности, содержать допустимую нагрузку в тоннах, а для блоков, кроме того,  и допустимое натяжение тро­са. На каждое грузоподъемное устройство, испытанное пробной нагрузкой, при положительных результатах освидетельствования также должно ставиться клей­мо. Клеймо должно наноситься на вилке шпора стрелы, а у кранов со стрела­ми - на нижнем конце стрелы вблизи опоры.

Каждое грузоподъемное устройство должно быть снабжено обозначением грузоподъемности в тоннах, а стрелы с ограниченным углом наклона, большим, чем 15° для легких и 25° для тяжелых стрел, - также указанием минимально допу­стимого угла наклона. Обозначения допустимой грузоподъемности должны на­носиться на стрелах вблизи шпора с обеих сторон, а на кранах - на хорошо видимых  местах. Обозначения наносят арабскими цифрами: грузоподъемности - цифрами высотой не менее 80 мм, а углов наклона - цифрами высотой 50 мм.