諶繼剛++李祥賓++魏潔

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外的油輪的噸位是越來(lái)越大，這對(duì)碼頭設(shè)備的要求也越來(lái)越高，其中登船梯的出現(xiàn)，在很大程度上解決了船員上下船的方便。由于登船梯是連接碼頭與輪船的通道，其安全性十分的重要，本文主要以ZGW/T型（本公司登船梯型號(hào)）井架式登船梯為例，對(duì)登船梯的主要特點(diǎn)、組成及適用范圍進(jìn)行介紹，并對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及安全進(jìn)行計(jì)算分析。

關(guān)鍵詞：登船梯 ZGW/T 井架式 特點(diǎn) 分析

中圖分類號(hào)：U651+.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）05（a）-0064-02

近幾年來(lái)，隨之運(yùn)輸成本的不斷增加，海洋運(yùn)輸成了降低成本最重要的一種方式，國(guó)際上的油輪和貨輪越來(lái)越大，這就對(duì)港口的碼頭設(shè)備提出了更加嚴(yán)格的要求，解決船員上下船成為了一個(gè)很現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題，事實(shí)證明，原有的簡(jiǎn)易跳板已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際的使用要求，隨之登船梯應(yīng)運(yùn)而生，并得到廣泛應(yīng)用。根據(jù)船舶的大小，主要通過(guò)兩種形式的登船梯來(lái)解決問(wèn)題。一種是回轉(zhuǎn)式；一種式井架式。同時(shí)，登船梯的安全性能也成為了一個(gè)重要的、必須清醒認(rèn)識(shí)的問(wèn)題。本文主要對(duì)公司合同中ZGW/T型的登船梯的主要特點(diǎn)、組成及適用范圍進(jìn)行介紹，通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算來(lái)分析登船梯的安全性。

1 ZGW/T型登船梯的主要特點(diǎn)

ZGW/T型登船梯作為一種碼頭船用設(shè)備，是經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)人員采用國(guó)外先進(jìn)技術(shù)并結(jié)合國(guó)內(nèi)碼頭實(shí)際情況而設(shè)計(jì)制造的，經(jīng)眾多石化碼頭使用一致反映良好，安全可靠，操作輕便靈活，安裝維修方便，在國(guó)內(nèi)同行業(yè)中具有極大的優(yōu)勢(shì)。它主要有以下特點(diǎn)：（1）覆蓋所有船型，規(guī)格品種齊全。 （2）它能滿足舷梯耐腐蝕、重量輕、強(qiáng)度高、美觀耐用的功能。（3）采用目前應(yīng)用廣泛、技術(shù)成熟、發(fā)展前景廣闊的可編程控制器（PLC）運(yùn)用到該控制系統(tǒng)中，從而使該系統(tǒng)具有技術(shù)先進(jìn)、使用方便、安全可靠等特點(diǎn)。（4）主梯與旋轉(zhuǎn)平臺(tái)間采用鉸接，采用液壓缸控制懸臂的俯仰，主梯就位后，液壓缸具有自由浮動(dòng)功能。主梯油缸配有防沖擊斷流閥，當(dāng)液壓管線突然爆裂時(shí)起到油缸保壓的作用。（5）回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由雙作用油缸驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)支承，實(shí)現(xiàn)±90°回轉(zhuǎn)功能。達(dá)到±90°時(shí)聲光報(bào)警.就位后手工操作實(shí)現(xiàn)自鎖。（6）塔架采用矩形鋼管焊接而成，采用框加結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提高整體的抗風(fēng)能力。（7）梯子采用變踏步結(jié)構(gòu)，即無(wú)論梯子處于何種角度，踏步踏面始終保持水平。

盡管如此，和傳統(tǒng)的簡(jiǎn)易跳板相比，其也有投資大、碼頭基礎(chǔ)條件要求高、建設(shè)周期長(zhǎng)等不足，但作為技術(shù)進(jìn)步的表現(xiàn)，登船梯的廣泛應(yīng)用已成為必然趨勢(shì)。

2 ZGW/T型登船梯的主要組成介紹

2.1 舷梯（三角梯、前梯、主梯）

舷梯包括三角梯、主梯、前梯，各梯之間采用鉸聯(lián)接。它是回轉(zhuǎn)平臺(tái)和油輪之間的安全通道。能夠承受1000 kg的均布載荷。梯子美觀輕巧，并采用變踏步機(jī)構(gòu)，無(wú)論梯子處在何種角度，踏步踏面始終保持與地面平行，其俯仰幅度滿足設(shè)計(jì)船型在極端高、低水位時(shí)甲板高度的要求。三角梯由支承架和滾輪組成。鑒于舷梯自重、行人載荷以及防止三角梯起落、船舶顛簸及甲板不平等因素，三角梯采用加彈簧的萬(wàn)向尼龍滾輪支承輪支承。主梯、前梯及三角梯：它們由鉸連接，鉸軸采用不銹鋼，梯子的俯仰角度由雙側(cè)油缸牽引實(shí)現(xiàn)，主梯俯仰角度-45°～+45°，主梯具有浮動(dòng)的功能，在一定范圍內(nèi)能補(bǔ)償潮位變化和油輪由于載重量變化引起的油輪吃水變化。前梯俯仰角度為0～60°，由兩油缸承擔(dān)，就位后油缸自鎖。三角梯由一油缸承擔(dān)，下部通過(guò)彈簧設(shè)有尼龍輪，有緩沖作用。同時(shí)與船舶起到絕緣作用，隔絕登船梯和船舶雜散電流。

2.2 轉(zhuǎn)柱、升降架

轉(zhuǎn)柱由上轉(zhuǎn)臺(tái)、中轉(zhuǎn)臺(tái)、下轉(zhuǎn)臺(tái)組成，上轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)有旋轉(zhuǎn)支撐輪，下轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)有回轉(zhuǎn)支座，可在升降架內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，中轉(zhuǎn)臺(tái)是人員上下船的通道。

升降架是帶動(dòng)舷梯升降的主要部件，它是由框架、上平臺(tái)、下平臺(tái)、滾輪裝置等組成，框架上下安裝滾輪裝置，滾輪裝置與軌道配合，在軌道中上下升降。

2.3 塔架

塔架是登船梯的主要支撐件，采用無(wú)縫方型鋼管焊接。用來(lái)為升降回轉(zhuǎn)平臺(tái)提供升降軌道，同時(shí)要滿足整體穩(wěn)定性要求。載荷分如下兩種工況：（1）非工作狀態(tài)（即收攏狀態(tài)）設(shè)計(jì)風(fēng)速55 m/s。（2）工作狀態(tài)設(shè)計(jì)風(fēng)速≤25 m/s。工作級(jí)別為M4。頂部也可以安裝航空燈、攝像頭、照明燈、消防炮等設(shè)施。

2.4 平臺(tái)、梯子、欄桿

平臺(tái)、梯子、欄桿。是上下油輪的塔架內(nèi)的安全通道。踏步板采用熱鍍鋅鋼格板，具有防滑、防雨雪性能，欄桿按標(biāo)準(zhǔn)高度不低于1050 mm，扶手用φ33.5無(wú)縫鋼管，欄桿滿足100 kg的沖擊力，踏步及欄桿都按照人機(jī)工程宜人性的設(shè)計(jì)，使登船者方便、舒適。

2.5 升降機(jī)構(gòu)

升降機(jī)構(gòu)由防爆電機(jī)、斜齒輪減速箱、卷筒、防爆制動(dòng)器、滑輪組組成。因升降行程不大，故采用雙聯(lián)卷筒卷繞鋼絲繩，加平衡重，優(yōu)點(diǎn)安全可靠。

采取制動(dòng)器制動(dòng)，鋼絲繩安全系數(shù)大于5倍。

樓層的到位由高精度編碼器通過(guò)獨(dú)立的PLC計(jì)算，并可在人機(jī)界面上進(jìn)行層高設(shè)定和緩沖停車點(diǎn)設(shè)定。

2.6 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由雙作用油缸驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)支承達(dá)到回轉(zhuǎn)目的，機(jī)構(gòu)為常開(kāi)式，以便舷梯與平臺(tái)隨船一起轉(zhuǎn)動(dòng)。回轉(zhuǎn)速度可由液壓系統(tǒng)調(diào)整。轉(zhuǎn)動(dòng)角度為±90°，由限位開(kāi)關(guān)來(lái)限位，回轉(zhuǎn)±90°時(shí)聲光報(bào)警。收起放置時(shí)能使舷梯投影在碼頭邊線0.8 m以內(nèi)，并用鎖定機(jī)構(gòu)鎖定，防止舷梯因大風(fēng)等環(huán)境因素造成登船梯的損壞。搭接油船后置于浮動(dòng)狀態(tài)，滿足油船漂移而舷梯不會(huì)損壞。

2.7 液壓系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)

2.7.1 液壓系統(tǒng)

登船梯配套使用的液壓系統(tǒng)，它主要由電機(jī)、泵、油缸、閥件、液壓管線等組成，其主要功能和特點(diǎn)描述如下：（1）可滿足裝在設(shè)計(jì)范圍的運(yùn)動(dòng)。（2）可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和無(wú)線遙控等各種操作方式（具體操作方式類型可選）。（3）配備機(jī)泵和手動(dòng)泵。手動(dòng)泵便于停電或故障時(shí)操作。endprint

液壓系統(tǒng)裝置描述：電機(jī)：5.5 KW防爆電機(jī)，設(shè)計(jì)防爆等級(jí)為dⅡBT4，防護(hù)等級(jí)為IP55。液壓站：系統(tǒng)中的電磁閥為進(jìn)口產(chǎn)品，外罩為不銹鋼。液壓管線：采用不銹鋼管，接頭型式采用焊接式，連接可靠，也便于裝卸。油缸：為避免海洋環(huán)境對(duì)材料的腐蝕，油缸缸桿帶防塵套。

2.7.2 電氣系統(tǒng)

電氣系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：電控制柜、PLC系統(tǒng)、無(wú)線遙控系統(tǒng)、接近開(kāi)關(guān)、聲光報(bào)警器等；電控制柜：設(shè)計(jì)防爆等級(jí)為dⅡBT4，防護(hù)等級(jí)為IP55，在dⅡB類爆炸性氣體環(huán)境中該電氣控制系統(tǒng)具有良好的防爆性能。PLC系統(tǒng)：電氣控制系統(tǒng)核心元件為德國(guó)西門子公司S7系列可編程控制器，信息顯示屏采用德國(guó)西門子TD200型文本顯示器，能以漢字形式顯示系統(tǒng)報(bào)警和監(jiān)測(cè)信息。無(wú)線遙控系統(tǒng)：配置無(wú)線遙控器防爆等級(jí)dⅡBT4，防護(hù)等級(jí)IP67，通過(guò)隨身攜帶的遙控器可在碼頭上或甲板任何地方實(shí)現(xiàn)對(duì)登船梯的操作。接近開(kāi)關(guān)：接近開(kāi)關(guān)為全封閉防水結(jié)構(gòu)，本安型，防護(hù)等級(jí)IP67，具有使用壽命長(zhǎng)、安全可靠的特點(diǎn)。

聲光報(bào)警器：聲光報(bào)警對(duì)超限進(jìn)行報(bào)警。

2.7.3 聲光報(bào)警系統(tǒng)

本系統(tǒng)由PLC及防爆聲光報(bào)警器組成，聲光報(bào)警對(duì)超限進(jìn)行報(bào)警，并具有報(bào)警試驗(yàn)和報(bào)警取消功能。舷梯設(shè)置回轉(zhuǎn)限位，對(duì)超限進(jìn)行聲光報(bào)警。舷梯設(shè)置俯仰限位，對(duì)超限進(jìn)行聲光報(bào)警。樓層設(shè)置升降平臺(tái)限位，對(duì)超限進(jìn)行聲光報(bào)警。設(shè)置起升高度限位，對(duì)超限進(jìn)行聲光報(bào)警。為保證在梯邊進(jìn)行有線升降操作時(shí)人機(jī)分離，在塔架登梯平臺(tái)處設(shè)置推拉活動(dòng)門，待升降平臺(tái)停穩(wěn)后，打開(kāi)推拉門登上舷梯，保證了人不隨機(jī)升降。

選用GCWU250-200-Ⅱ齒輪-蝸輪蝸桿減速器，額定輸出扭矩為12500N.m，自鎖性能好，負(fù)載轉(zhuǎn)矩為（45000/2）×0.25=5625 N.m，額定輸入功率為11KW，故滿足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)論與展望

登船梯作為現(xiàn)代碼頭的主要設(shè)備，給碼頭作業(yè)帶來(lái)了極大的便利，得到廣泛的應(yīng)用和推廣。他的使用不僅方便了碼頭與船舶上操作人員的順利對(duì)接，也極大提高了碼頭作業(yè)人員的安全性。通過(guò)以上的計(jì)算很好的分析了登船梯在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要對(duì)那些方面進(jìn)行安全計(jì)算，從而在登船梯設(shè)計(jì)時(shí)，能夠更好的進(jìn)行登船梯的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。同時(shí)，通過(guò)計(jì)算也給同型號(hào)的登船梯或同行業(yè)在設(shè)計(jì)時(shí)提供更好的參考。

參考資料

[1] 岑軍健.非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].國(guó)防工業(yè)出版社.

[2] 徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社.

[3] 李谷音.港口起重機(jī)械[M].人民交通出版社.endprint