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大中型航标船航标夹持装置详细方案论述

发布时间:2018-01-13 11:50所属分类:理工论文浏览:1

水上航标的正常是船舶航行安全的重要因素,大中型航标船又是确保水上航标正常的重要专用设备,两者相符相成。现用大中航标船在甲板作业方面占据一定的优势,但在水上作业方面存在受风浪影响大,作业面窄小湿滑,与船舶碰撞严重等不足,从而使得作业难度加大

  水上航标的正常是船舶航行安全的重要因素,大中型航标船又是确保水上航标正常的重要专用设备,两者相符相成。现用大中航标船在甲板作业方面占据一定的优势,但在水上作业方面存在受风浪影响大,作业面窄小湿滑,与船舶碰撞严重等不足,从而使得作业难度加大、人身安全无保障、航标设备器材损害大、效率低。本文针对这些问题的解决方法开始研究,探讨加设一套位于船中舷侧的叉口与船首一致的航标夹持装置弥补不足降低影响。

  关键词:海上船舶,航标共享,夹持装置

  1.大中型航标船介绍

  1.1大中型航标船的主要业务及职责

  大中型航标船的主要业务是专门从事近海或沿海航区航标业务的工程船。其职责是及时地保证海区水上航标的标位、结构、灯质、颜色处于良好使用状态,保障船舶航行安全。

  1.2大中型航标船主要航标设备设施及布置现状

  目前大中型航标船都设置有如下航标专用设备设施:1处航标作业甲板、1部航标吊机、1台绞盘机、1个航标舱、2座专用缆嵌、1个航标坐舱、还有一些辅助的导缆桩及地令环等。

  上述设备设施在主甲板的布置情况:在艏楼后部至驾驶台前部布置着航标作业甲板,在艏楼后部至驾驶台前部的船纵中线位置从前到后依次设置有绞盘机、航标坐舱、航标舱、航标吊机,而在航标作业甲板的左右舷侧分别设置有专用缆嵌、导缆桩等。

  2.大中型航标船的作业特点及存在的问题

  2.1三类大中型航标船的作业

  第1类:新设置航标的抛设、现有航标的调换、撤除、复位。分别指:新设置的航标通过航标船把航标(包括沉块锚链浮标等)运到指定地点进行投放;已存在重大问题或缺陷的现有航标利用绞盘机吊机等设备把水下航标吊起运走并换成新的或状态好的航标投放下;已失去功能或到期的航标利用绞盘机吊机等设备把水下航标吊起运走;位置发生偏差的航标吊起运到正确位置重新投放或利用船舶拖到正确位置上。

  第2类:有计划性、定期或不定期的对海区水上大中型现有航标进行维护保养、巡检。主要指对航标的标位、色彩、锈蚀情况、密封性、结构完好性进行检查,对电池太阳能板灯具灯器灯光控制的完好性进行检查并对其技术状态进行检测确认;对已生锈、退色的浮鼓标架进行除锈涂漆,对已损坏的顶标、望板、太阳能板、灯具灯器、失电电力不足的蓄电池等进行更换。

  第3类:应急抢险、维修等。主要指本单位船舶发现而由无法处里的、遥测系统发现的、过往船舶发现反映的、港口管理單位反映的等问题,现场进行检查检测确认。问题小的现场修理或换件解决,问题大的,进行调换标,问题标运走。

  第1类作业的特点:现场作业人员只需在甲板上配合吊机绞盘机等作业而不必登上航标作业,因此称之为甲板作业。第2类作业的特点:船靠标后现场作业人员先用竹钩或标尾绳把航标拉在船舷边,再登上航标进行检查检测确认。有问题的现场进行修理或换件,浮鼓标架已生锈、退色严重的进行除锈涂漆等,由于是在水面的航标上进行,因此称之为水上作业。第3类作业的特点:既有第1类的甲板作业,又有第2类的水上作业。

  2.2存在的问题或不足

  大中型航标船在甲板作业方面优点很多,作用很大。但在水上作业方面却存在如下问题或不足:

  (1)受风力、涌浪的影响大。航标不是固定的,在风力、涌浪的作用,航标通常处于上下运动、摆动的复合运动。海况越差、航标摆动就越快、越剧烈。人员登标后或维修时情况变得更严重。

  (2)航标与航标船之间距离近。由于需登标作业,航标被用竹钩或标尾绳强行拉到航标船舷边,以方便作业人员上下及维修工具设备、航标器材设备等的递送。船舶、航标的摇摆晃动又不一致,在风浪作用下常常发生撞击。

  (3)作业面窄小、不平整、而且湿滑。航标的浮鼓面是弧形的而不是平整的,上面还布置着标架、起重用的钓耳、水密盖板等;航标的标架则是角钢加工而成的,不存在宽畅和平整;标架上面又安装着电池箱、望板、太阳能板、顶标、灯具等。航标经常受涌浪的冲刷,浮鼓面或标架都比较湿滑。因此人不管是站在浮鼓面上还是站在标架上都会感觉窄小、不好站难抓牢。

  (4)影响严重.在作业面窄小又湿滑、航标剧烈的摇摆晃动、航标与船之间强烈碰撞的环境下作业其结果是:作业人员难以放开、有力用不上、干活还得分心,作业难度加大。人员的安全只能依靠自我保护及反应,危险性高;作业人员因此掉海死亡、掉海、受伤等危险情况也偶有发生。航标设备、器材受危害严重;发生灯器、顶标、太阳能板、标架等被碰下海、被碰坏;维修工具、设备掉海;航标器材、设备搬运中掉海等情况时有发生。由于作业难度加大、危险性高、登标人数少、作业进展慢、效率低。为了安全,有些船舶不得不直接把航标吊到甲板上的座舱上来进行。

  3.大中型航标船设置夹持装置的必要性

  (1)大中型航标船在水上作业方面存在的问题在广州航标处海巡17002船上却得到比较完满的解决,其原因是海巡17002船设置了航标夹持装置。为了说明设置夹持装置的必要性先介绍海巡17002船的主尺度、航标夹持装置设置、原理及使用概况。

  海巡17002船船长23.9m、型深2.2m、型宽4.8m、吃水1.25m、排水量53.37吨、船舶证书为内河船。该船是广州航标处一艘艏部设置U字形液压夹持装置的小型快速航标巡检船。该装置由液压油箱、液压油泵组、翻滚机构、夹持部分(内带夹持臂)等组成。其中夹持装置U形口方向设置与船头方向一致。

  液压夹持装置的主要原理:进行水上作业前,先使用该装置中的翻滚机构把带U字形夹持部分翻滚到水面上;驾驶台人员操控船舶让夹持部分的U形口对准对正航标(把这个过程称对标)并把航标导入并完全卡进夹持部分的U形口中(把这个过程称卡标); 操控夹持装置中的操纵阀让夹持部分中的油缸动作带动夹持臂收紧,航标就被夹持部分的U形架及U形架两侧的夹持臂牢牢夹持住(把这个过程称夹标);维修人员通过夹持部分的箱体部分登标作业或站在箱体部分上进行作业,作业完成人员设备撤离;操控该装置中的操纵阀让夹持部分中的油缸动作带动夹持臂松开,航标与夹持臂脱离(把这个过程称松标),驾驶台人员操控船舶让夹持部分离开航标(把这个过程称离标),操控该装置中的翻滚机构把带U字形夹持部分翻滚到甲板面上,作业过程完毕。

  航标被夹持后不再自由运动而被迫随夹持装置及船舶一起运动,因而受风浪的影响小,作业过程很平稳;航标与船体之间不再存在碰撞击问题;因而作业难度高、危险性大的问题大大降低;航标器材掉海损怀问题也得到解决;有了夹持部分的箱体部分供登标作业或站着作业,作业面既平整又宽敞,走动方便,同时可以让更多的人投入作业,作业过程快速高效,一天下来能够完成很多座航标。概括起来该夹持装置有收放方便快捷、对标卡标准而快、夹标快而牢、作业面宽而平、作业过程平稳、安全、快速等特点。正因此该船一直以来深受各级领导、维修人员的喜爱和重视。为此,广州航标处近年特地新增了同类型的海巡17003船。

  可见,航标夹持装置优点不少、作用不小。但海巡17002船因没有航标吊卸功能、船舶证书是内河、主尺度太小无法胜任近海或沿海航区航标作业任务。

  (2)大中型航标船设置夹持装置的必要性主要有以下几方面。

  一是降低风力、涌浪对作业过程的影响的需要。如不采取措施降低海上风力、涌浪对航标、对作业过程的影响,那么上述提到的难度、危险、危害问题将会继续。而且随着全球气候的变差,海上风力、涌浪将会越来越大,作业过程的难度、危险、危害问题将会越来越大、越来越尖锐。

  二是改善作业面平整度宽敞度的需要。大中型航标船如设置夹持装置,结构上将会比海巡17002船的大,作业面的宽敞度平整度也随着改善。否则,作业面窄小、湿滑问题将维持,作业过程进度慢、效率低问题将继续。

  海上航标吊换周期延长的需要。国外航标吊换周期为5~6年,而我们国内航标吊换周期很多还是1~2年。因此,延长航标吊换周期是当前及今后一段时间航标业务发展的趋势。而航标吊换周期的延长意味着吊标作业即甲板作业的减少,而航标的维护保养、巡检、抢修、检修的工作将相应增加,即水面作业的增加。

  海上航标数量不断增加的需要。如广州航标处,刚成立之初才几百座,现在已经上千座。随着航标数量的不断增加,航标的维护保养、巡检、抢修、检修的工作即水面作业也将相应增加。海上航标损坏情况不断增加的需要。全球气候越来越差,海上强风、台风的数量越来越多、而且强度越来越强大,影响面广,其结果是海上航标损坏情况不断增加、损失大、无形中造成了航标的维护保养、巡检、抢修、检修的工作即水面作业也将相应增加。

  4.大中型航标船航标夹持装置设置方案

  在此,本人参照小型快速航标巡检船艏部航标夹持装置的夹持、翻滚原理,结合大中型航标船的特点(船型、设备布置、航标作业的实际需要、航区等)对大中型航标船航标夹持装置的设置方案作如下探讨。

  4.1夾持装置夹持部分的结构和原理

  夹持部分采用箱型结构。夹持部分采用由两只液压油缸分别驱动两杠杆的夹持臂,夹持臂被设置在箱型结构之内。

  跟小型快速航标巡检船的夹持装置相比,其原理相同、结构相似,但有下列三方面的不同。一是结构加大。以满足夹持直径2.0~3.0米大中型航标的需要。二是夹持力矩加大。随着夹持航标能力的提高,航标尺寸大、重量重,另外作业区域的海况更恶劣,海上的风力、涌浪更大,想要把航标夹住夹牢就必须加大夹持部分的夹持力矩。三是结构强度加大。因为结构加大,重量增加;夹持力矩加大,结构承受的力加大;海况差航标与该部分的所承受的外力必将越大。

  4.2航标夹持装置在船上的设置位置

  夹持装置在大中型航标船上设置位置大致有如下位置:

  船艏部位置:大中型航标船均为海船,其船型(中机型)的特点是船头的位置距离驾驶台比较远,而且比较高,船头高出水面都超过3米,该位置距离航标作业甲板、航标吊机、绞盘机等设备太远。这种情况就使得位于驾驶台里的驾驶人员根本看到和看清船头下方的航标,更不用说能及时、准确的对标、卡标、放标不方便;如在该处设置夹持装置,其翻滚臂要很长,翻滚机构要很高,整个装置结构很庞大。

  船尾部位置:该位置特点是船尾的位置距离驾驶台比较远,最关键为船尾的水下就是螺旋桨、舵叶。其缺点驾驶台里的驾驶人员了望、操船对标、卡标同样不方便;距离专用设备远,作业不太方便;另外操船对标、卡标时,必然要用倒车或作业时由于风流的作用下,航标锚链极可能缠到水下的螺旋桨或车叶,甚至造成事故,船员将以难接受。这也是船尾设置燕尾槽式作业装置多年一直没使用的原因。

  航标作业甲板后部两舷侧(即航标吊机附近的舷侧位):该位置的特点是处在驾驶台前下方、就在航标作业甲板边、吊机附近、在船舶的纵中位附近。该位置的优点是驾驶台里的驾驶人员了望的视野宽、既能看到船又能看到夹持装置及航标,操船、对标、卡标、离标很方便;距离航标作业甲板边、吊机、绞盘机近;舷侧上下船体(接近船中)的线型变化小,较为平整;对吊机绞盘机的使用不会造成妨碍等等。

  综合三个部位的情况,本人认为航标作业甲板后部两舷侧位置最好。4.3航标夹持装置夹持部分的安装方向夹持部分在两舷侧的安装方向可以有多种形式。我个人认为比较合适有两种即纵向式和横向式。

  纵向式的特点:夹持部分U形口的方向跟船头的方向一致,都是向前的;对船舶而言纵向靠、离航标比横向靠、离航标其用车用舵更方便。U形口是口大底小,船头在顶风顶浪的情况下靠标,航标很方便就被导入U形口,即卡标方便,而且夹标后夹持较为牢靠。

  横向式的特点:夹持部分U形口的方向跟船头的方向成90角。对船舶而言横向靠、离航标要比纵向靠、离航标其用车用舵要麻烦的多。比较上述两种安装方向,我认为纵向式的安装方向更好。

  4.4航标加持装置与舷侧船体的连接形式

  航标加持装置与舷侧船体的连接形式有两种;固定式和移动式。固定式连接形式:其特点是一经安装完毕想用就用,使用方便。此连接形式的最大优点: 使用方便。此连接形式的缺点: 该连接形式需加装一套翻滚机构;因夹持部分本身宽度达3.5米以上、安装时要高出水面300mm(航标水线至浮鼓面约900mm高,夹持部分的厚度也约为300mm,这样设置,夹持部分大致夹在浮标水上部分的中间位,以便夹牢),采用该连接形式后夹持部分会高出大标船甲板面1~2米、中标船甲板面2~3米,对船舶的外观形象、靠泊船舶和码头影响较大;翻滚机构及夹持部分下部离水面近经常会接触到海水而受腐蚀、需经常在水面维护保养;夹持部分由于需高出甲板面2米左右且长度又在4米左右,所以甲板作业时会造成一定的妨碍和碰撞。

  移动式连接形式:其特点是不需翻滚机构、舷侧需加装一对带支撑架的导轨、使用前需利用吊机把夹持部分通过舷侧导轨吊放到支撑架上、用完后再吊走、液压管路拆接、使用不太方便。此连接形式的优点:不需翻滚机构、对船舶的外观形象、靠泊船舶和码头影响很小、海水腐蚀及维护保养减少很多且大部分可在甲板面或码头进行、不用担心对甲板作业的妨碍和碰撞。此连接形式的缺点: 使用前后拆接液压管路、夹持部分需吊上吊下、使用不太方便。两种连接形式各有优缺点。这里主要介绍移动式连接形式。

  移动式连接。在舷侧设置一对支撑架,支撑架上平面控制离水面300mm高,供夹持部分坐在此平面上;支撑架至主甲板边设置导轨,供夹持部分沿导轨坐在支撑架平面上、同時限制夹持部分向外倾;导轨上开插销孔(销孔的最低点与夹持部分坐落到支撑架平面后的上平面平齐)供插止动销以防止作业过程中航标向上运动时带着夹持部分上行。

  液压油箱、液压油泵组、油泵组开关控制箱、夹持装置操控台。鉴于液压设备已在船上普遍使用,如广州航标处大中型航标船均以使用液压吊机、液压绞盘机,航标夹持装置所需的功率远比液压吊机、液压绞盘机小的实际。为此,取消独立的液压油箱、液压油泵组、油泵组开关控制箱,而采用与吊机或绞盘机液压系统共享。如直接从绞盘机液压系统引出液压油管路到夹持装置夹持部分。

  在安装夹持部分一侧的后部甲板边上设置一带操控液压油缸的夹持装置操控台,以连接从绞盘机液压系统引出的液压油管、液压油缸控制阀组、引出到夹持部分的液压油管。其中,从绞盘机液压系统引出的液压油管采用耐高压的无缝钢管,而操控台到夹持部分则采用带快速接头的高压软管。

  舷侧航标夹持装置的组成:夹持部分、舷侧带导轨的支撑架、夹持装置操控台、操控台到夹持部分的高压软管、从绞盘机液压系统引出的高压液压油管、以及共享的液压油箱、液压油泵组、油泵组开关控制箱。

  舷侧航标夹持装置的工作原理:启动绞盘机液压系统,通过操控夹持装置操控台操控单元让夹持部分的液压油缸动作,带动夹持部分中的夹持臂夹紧或松脱,从而实现夹标或送标。

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