徐艷山

摘 要：針對(duì)船舶大型化發(fā)展趨勢(shì)，大型船舶的系纜困難問題也日益突出，結(jié)合碼頭實(shí)際情況，設(shè)計(jì)了一種全新的系纜輔助裝置。

關(guān)鍵詞：港口;船舶;系纜;拉纜裝置

近年來，船舶大型化發(fā)展已成趨勢(shì)，30萬噸以上散貨船、38萬噸級(jí)礦砂船、1.8萬標(biāo)準(zhǔn)集裝箱船越來越多投入使用。隨之而來的大型船舶的系纜困難問題也日益突出，亟待解決。

我國船舶停泊的方式通常有兩種：除了拋錨停泊以外，系纜停泊是船舶另一種主要停泊方式。系纜停泊就是利用系纜設(shè)備將船舶安全、牢同地系結(jié)于碼頭、浮筒、船塢或其他船上，保證船舶安全可靠地進(jìn)行系纜作業(yè)的裝置和機(jī)械就是系泊設(shè)備。系泊設(shè)備主要由系纜，系纜工具和系纜設(shè)備構(gòu)成。系纜工具是指固定在甲板或舷墻上用以系縛纜繩的器具。當(dāng)其配置在甲板或舷墻上，指用以在系泊操作時(shí)系帶和引導(dǎo)纜索的各種器具的統(tǒng)稱，主要包括系纜索、帶纜樁、導(dǎo)纜器、纜索卷車、帶纜羊角等;當(dāng)其配置在船舶甲板上，指用以在帶纜操作時(shí)系縛和引導(dǎo)纜索的各種器具的統(tǒng)稱，主要有帶纜樁、拖纜樁、帶纜羊角、導(dǎo)纜器、導(dǎo)向滾輪等。系纜裝備包括船舶系纜裝備和岸邊系纜裝備。

我國港口碼頭主要采用的系纜方式有人工方式系纜和輔助設(shè)備系纜。采用傳統(tǒng)的人工方式系纜時(shí)，船舶靠泊碼頭，船員將一根系在粗纜繩上的末端有個(gè)較重頭子的牽引繩甩到岸上，然后由人力通過牽引繩把粗重的纜繩拉到碼頭的纜樁附近，把繩結(jié)套上，由船舶將后面的纜繩慢慢繃緊，從而使得船舶平穩(wěn)不會(huì)漂走。這種方式完全依靠人力，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且隨著纜繩越來越粗重，人力難以實(shí)現(xiàn)大型船舶的系纜，并且在拉纜過程中還存在很大的安全隱患。采用電動(dòng)拉纜樁系纜時(shí)，此裝置為一種安裝固定在碼頭面的電動(dòng)拉纜樁，但仍需通過人力將纜繩按特定方式套入纜樁后進(jìn)行電動(dòng)拉纜，并且還需要安裝電機(jī)、液壓泵等一套電氣液壓系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障率高，碼頭的改造成本也非常高昂，應(yīng)用得不到廣泛推廣。

本文設(shè)計(jì)一種全新的系纜輔助裝置，在無須增設(shè)電氣液壓系統(tǒng)設(shè)施的前提下，對(duì)人工系纜作業(yè)工藝進(jìn)行改進(jìn)，以在實(shí)際應(yīng)用中以達(dá)到節(jié)省人力、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度、提高企業(yè)安全生產(chǎn)系數(shù)和生產(chǎn)效率的目的。

一、系纜方案設(shè)計(jì)

（一）總體設(shè)計(jì)思想

采用一套安裝在托運(yùn)車上的輔助拉纜裝置代替人工拉纜，同時(shí)無須增設(shè)專門的電動(dòng)拉纜樁，托運(yùn)車機(jī)動(dòng)靈活，可在整個(gè)碼頭岸線按需輔助拉纜。

（二）具體方案

碼頭調(diào)度負(fù)責(zé)指揮系纜作業(yè)的全過程，并負(fù)責(zé)組織協(xié)調(diào)各方面的工作，作業(yè)前告知船方，系纜工作聽從碼頭人員指揮。

船方、帶纜工負(fù)責(zé)系纜的具體操作：

（1）碼頭調(diào)度根據(jù)具體情況，確定船舶首尾帶纜位置及帶纜及人員數(shù)量。要求帶纜人員盡量分散把纜繩帶到不同的纜樁。

（2）碼頭負(fù)責(zé)船舶系纜的具體操作，對(duì)系纜的全過程進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控。

（3）帶纜工與托運(yùn)車司機(jī)負(fù)責(zé)船舶系纜的具體操作，對(duì)系纜的全過程進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控。

（4）船方、帶纜工在確保纜繩已經(jīng)帶好或者已經(jīng)解掉，人員遠(yuǎn)離纜繩后，方可絞緊或收起纜繩。

（5）碼頭調(diào)度、帶纜工應(yīng)與船員做好溝通和協(xié)調(diào)，確保船舶搬運(yùn)過程的順利、安全實(shí)施。

（6）船員把纜繩的引繩拋向岸邊，由系纜工將引繩套入托運(yùn)車后座，指揮駕駛員移動(dòng)托運(yùn)車，向陸側(cè)方向牽引引繩，直至將纜繩拖上岸邊。

（7）系纜工將纜繩套入系纜樁，與船方溝通，收緊纜繩。

（8）人工系纜時(shí)，必須有專人監(jiān)護(hù)，熟練工帶著新手干活，并且熟練工要占多數(shù)。

（9）同一個(gè)纜樁帶纜一根一根帶（如可能盡量分散帶在不同的纜樁）。

（10）7級(jí)以下風(fēng)力，普通船舶應(yīng)有首尾各4+2的數(shù)量;巴拿馬型應(yīng)有首尾各5+2的數(shù)量;如系浮筒則應(yīng)有相應(yīng)的首纜和尾纜數(shù)量，巴拿馬型應(yīng)為7根，并且可能的情況下首部要拋錨。（調(diào)整船位用海吊掛帶。）靠浮船塢的船，由于受船舶尺度的限制可能無法帶倒纜，因此如可能的話基本要求首尾各帶6根。7級(jí)以上風(fēng)力，由船方?jīng)Q定加纜的數(shù)量和種類，并決定是否通知拖輪備車待命。

二、系纜操作工藝設(shè)計(jì)

系纜工藝流程如下：

輔助人員現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境確認(rèn)→托運(yùn)車入場(chǎng)→系纜人員將纜繩頭套入拉纜裝置→托運(yùn)車?yán)|→駕駛?cè)藛T脫纜→系纜人員系纜

注意事項(xiàng)：

（1）當(dāng)纜繩收緊時(shí)，帶纜人員應(yīng)遠(yuǎn)離正在絞緊的纜繩，防止斷纜。

（2）所有系纜人員在作業(yè)過程中禁止站在琵笆頭及引纜纏繞的范圍內(nèi)。

（3）碼頭調(diào)度、帶纜工、船方要隨時(shí)監(jiān)督帶纜工帶纜位置是否正確，站位是否得當(dāng)。

（4）碼頭調(diào)度、帶纜工應(yīng)與船員做好溝通和協(xié)調(diào)，確保船舶搬運(yùn)過程的順利、安全實(shí)施。發(fā)現(xiàn)有不安全行為應(yīng)立即制止。

三、輔助拉纜裝置設(shè)計(jì)

為達(dá)成自動(dòng)拖纜作業(yè)的目的，我們?cè)O(shè)計(jì)出了一種可固定于托運(yùn)車尾部的拉纜裝置，該工具將基座固定于托運(yùn)車車廂上，在基座上設(shè)有鉤架組件，鉤架組件通過固定件固定于基座上，鉤架組件由鉤子和鉤柄組成，鉤柄底部設(shè)有連接桿，連接桿底部設(shè)有操控桿，操控桿末端延伸設(shè)有手柄，手柄控制鉤架組件開合;通過設(shè)置鉤子、鉤柄、連接桿、操控桿，通過手柄帶動(dòng)連接桿，連接桿帶動(dòng)鉤柄，通過鉤子、鉤柄互相咬合的陰角和陽角，實(shí)現(xiàn)鉤子的開合，從而完成纜繩的固定和脫離，完成纜繩的自動(dòng)托運(yùn)，提高了作業(yè)效率，同時(shí)設(shè)計(jì)有纜繩受力后緊急釋放的功能，保證了作業(yè)時(shí)人員和設(shè)備的安全，不需要人工拖拽和轉(zhuǎn)移，降低人工成本的投入，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

該港口船舶拉纜裝置包括：托運(yùn)車以及固定于托運(yùn)車車廂后的基座1，基座1上設(shè)有鉤架組件裝置（3、4），鉤架組件裝置通過固定件2固定于基座1上，鉤架組件由鉤子3和鉤柄4組成，鉤柄4底部設(shè)有連接桿5，連接桿5底部設(shè)有操控桿6，操控桿6末端延伸設(shè)有手柄7，手柄7控制鉤架組件開合。

鉤子3與基座1呈30°設(shè)置，鉤子3為曲面結(jié)構(gòu)的三角體，鉤子3頭部設(shè)有第一固定孔8，鉤子3頭部內(nèi)側(cè)向外延伸設(shè)有陽角31。

鉤架組件裝置采用類似棘輪裝置的設(shè)計(jì)，只能朝一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，另一個(gè)方向受力會(huì)卡緊。鉤柄4為四棱柱結(jié)構(gòu)，鉤柄4頭部上表面為曲面41，該曲面41和鉤子3頭部內(nèi)側(cè)曲面互補(bǔ)設(shè)置，鉤柄4頭部外側(cè)設(shè)有陰角42，陰角42和陽角31互相咬合設(shè)置。當(dāng)套于鉤頭3的纜繩受力時(shí)，因結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所致，鉤頭3無法向上外翻，故纜繩可牢牢固定于鉤頭3上，通過托運(yùn)車可將纜繩拉上岸邊。

使用時(shí)，將基座1通過螺栓固定于托運(yùn)車車廂尾部的表面，手柄7延伸至駕駛員操控區(qū)一側(cè)，拖纜時(shí)，將托運(yùn)車開至岸邊處，將纜繩琵琶頭套于鉤子3頭部底端，由于鉤子3傾斜30°設(shè)置于基座1上，同時(shí)由于其陰陽咬合的棘輪機(jī)構(gòu)特點(diǎn)，因此纜繩被牢固固定，啟動(dòng)托運(yùn)車，在托運(yùn)車的托運(yùn)下，纜繩被拉出至岸邊安全距離，完成拖纜工作，隨即停下托運(yùn)車，駕駛員在操作區(qū)將手柄7向上操作，此時(shí)操控桿6向上頂起，設(shè)置于操控桿6頂部的連接桿5被頂起，由于連接桿5左端為自由端，右端固定于底座10上，因此連接桿5左端被向上掀起，同時(shí)設(shè)置在連接桿5上的鉤柄4向上，鉤柄頭部的陰角42和鉤子3頭部的陽角31互相咬合，鉤子3被帶動(dòng)向外側(cè)翻動(dòng)，固定于鉤子3上的纜繩滑落，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)拖纜的作業(yè)，此時(shí)將手柄7向下搬動(dòng)至起始位置，鉤子3回至固定位置，為下一次纜繩托運(yùn)做準(zhǔn)備。同時(shí)在拉纜過程中，如遇纜繩突然收緊等緊急情況，駕駛員可通過直接掀起操縱桿6釋放纜繩，保證人員和設(shè)備安全。

四、經(jīng)濟(jì)效益分析

在人工系纜時(shí)，必須有專人監(jiān)護(hù)，熟練工帶著新手干活，并且熟練工要占多數(shù)。作業(yè)時(shí)至少兩人一組。具體系纜人員數(shù)量規(guī)定如下：

應(yīng)用輔助拉纜裝置后，所需的系纜人員減少到傳統(tǒng)拉纜工藝的1/3，具體人員配置見下表：

與傳統(tǒng)的港口船舶纜繩的系纜作業(yè)比較，人工將纜繩拖拽至岸邊，成本高，危險(xiǎn)性大，而使用本裝置后，可節(jié)約人力2/3，同時(shí)采用托運(yùn)車進(jìn)行拉纜，人工只需輔助作業(yè)即可，極大地提高了系纜效率和保證了人員的安全。

五、實(shí)踐驗(yàn)證

該輔助拉纜裝置——一種用于纜繩托運(yùn)工具，已獲得實(shí)用新型專利。此種半自動(dòng)拉纜裝置在實(shí)際使用中，不僅能到到節(jié)約人力，提高經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)還規(guī)避了人工拉纜可能出現(xiàn)的人員落水、被纜繩拉傷的安全隱患，具有廣泛的社會(huì)應(yīng)用價(jià)值，可推廣到各港口集裝箱及散雜貨碼頭使用。

參考文獻(xiàn)：

[1]聞邦椿.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].第5版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[2]濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].第8版.北京：高等教育出版社，2006.

[3]劉善平.港口裝卸工藝[M].第2版.北京：人民交通出版社，2014.