Применение универсальных лебедок оправдывается на многих грузовых судах, а сами лебедки выполняются высокоавтоматизированными и обеспечивают работу всех палубных механизмов, кроме якорного.
6. Грузовые устройства
Грузовое устройство – комплекс механизмов, узлов и деталей, предназначенных для выполнения грузовых операций по погрузке, разгрузке и перемещению различных грузов.
Грузоподъемные механизмы (ГПМ) предназначены для подъема и опускания груза с заданной скоростью, остановки поднимаемого или опускаемого груза, а также удержания его на любой высоте. В состав ГПМ входят привод, включающий источник движения и передачу, исполнительная часть механизма (барабан, гибкий орган, полиспаст, подвеска с крюком) и стопорно-тормозные устройства.
Работа ГПМ характеризуется цикличностью. Цикл состоит из пуска в ход (разгон), равномерного движения и остановки (торможения).
В период разгона груз и части механизма движутся с ускорением, на сообщение которого затрачивается дополнительная энергия. Для обеспечения достаточно быстрой остановки необходимо поглощать энергию, сообщенную деталям механизма и грузу, что обычно осуществляется с помощью торможения. При этом части механизма и груз движутся с замедлением. Для практических расчетов принимают, что движение при пуске и торможении являются равномерно-ускоренными и равномерно-замедленными.
Судовые грузовые устройства подразделяются на основные и вспомогательные. Основные обеспечивают выполнение грузовых операций с грузами, перевозимыми на судне. Вспомогательные применяют для обслуживания машинных отделений, погрузки продовольствия, поддержания шлангов приема и выкачивания грузов на танкерах и т.п.
Различают основные грузовые устройства со стрелами или кранами и смешанные – со стрелами и кранами.
Основные характеристики грузовых устройств:
- грузоподъемность – максимальная масса безопасно поднимаемого груза;
- производительность – масса груза, передаваемого в заданный промежуток времени;
- распределительная способность – отношение площади, на которую может доставить груз данное грузовое устройство без перерывов в рабочем цикле для переоснастки, ко всей площади обслуживаемой им зоны.
6.1 Грузовое устройство со стрелами
Грузовые стрелы – довольно универсальное средство для перегрузочных работ в портах и особенно на рейдах. Их конструкция проста, недорога, управление не сложно.
Основной опорной конструкцией грузового устройства со стрелами является мачта или грузовая колонка, прочно закрепленная в корпусе судна. На мачте крепятся все несъемные детали устройства. Грузовая стрела представляет собой стержень (чаще всего трубчатого сечения), нижний конец которого (шпор стрелы) шарнирно закреплен в неподвижной опоре, а верхний конец (нок стрелы) снабжен обухами, к которым присоединяются: топенант, оттяжки и грузовой блок. Грузовая стрела – это металлическая сварная конструкция, предназначенная для подъема, перемещения и опускания грузов.
К мачте приваривается башмак, служащий для крепления вертлюга шпора стрелы. Каждое грузовое устройство должно быть оснащено соответствующим такелажем. Такелаж состоит из стальных и растительных тросов и приспособлений для крепления и установки этих тросов в необходимом направлении. На ноке грузовой стрелы предусматривается ноковый бугель или обух нока, который служит для крепления к стреле соответствующего бегущего такелажа и деталей оснастки. К верхней проушине обуха нока крепится топенант стрелы, служащий для поддержания нока стрелы, а также для изменения угла наклона стрелы. Изменение угла наклона стрелы необходимо с целью увеличения или уменьшения вылета стрелы за борт судна, а также для установки в положение по-походному. Топенант стрелы выполняется либо в виде стального одиночного троса, либо в виде талей, называемых топенант талями.
Нижняя проушина нокового бугеля служит для крепления грузового блока, через который проходит шкентель. На свободном конце шкентеля крепится грузовой гак с вертлюгом и противовесом, необходимых для того, чтобы опускать гак, когда на нем нет подвешенного груза, а также устранять перекручивание шкентеля. Второй конец шкентеля проводится через направляющий блок на барабан грузовой лебедки.
Оттяжки необходимы для поворота стрелы в горизонтальной плоскости, т.е. для перемещения нока стрелы из-за борта судна на грузовой люк и обратно. Они выполняются из стальных или растительных тросов присоединенных к ним талей.
Грузовые стрелы подразделяются на устройства с легкими грузовыми стрелами (до 10 т) и с тяжеловесными грузовыми стрелами (свыше 10 т).
Угол наклона стрелы определяется расстоянием до люка и достаточным вылетом стрелы за борт. В положении «над люком» стрела раскрепляется при помощи оттяжек. Когда груз поднят шкентелем на достаточную высоту над комингсом люка и фальшбортом, замыкается тормозом и подъем груза прекращается, травится оттяжка, противоположная борту разгрузки судна, и выбирается вторая оттяжка. Это обеспечивает поворот стрелы в положение «за борт». После поворота стрелы тормоз размыкается, и груз опускается шкентелем на причал.
Различают три способа работы стрелами: независимый (одиночный), последовательный и совместный (спаренный). Легкие стрелы могут работать любым способом, стрелы-тяжеловесы – только одиночным способом.
Оснастка одиночной легкой стрелы: стрела, мачта, обух топенанта, такелажные скобы, топенант-блок, топенант, ноковый бугель, грузовой блок, противовес, вертлюг, грузовой гак, тали-оттяжки, оттяжка, шкентель, направляющий блок, палубный обух топенанта, башмак-шпора, вертлюг-шпора, топенант-тали, грузовые тали, топенант-вьюшка, швартовный барабан лебедки, свисток.
Одиночные механизированные стрелы имеют различные схемы оснастки – системы Велле, Мо Млевинг, Халена, Штюлькен.
Грузовые мачты подразделяются: по количеству опор – на одноопорные, двухопорные и трехопорные; по конструктивному исполнению над палубой – на одиночные, Л-образные, П-образные и V-образные.
6.2 Грузовое крановое устройство
Судовые краны также как и стрелы предназначены для подъема, спуска или перемещения различных грузов, предметов снабжения и продовольствия. Преимущество кранов заключается в возможности немедленного, если это необходимо, проведения работ. При проведении перегрузочных операций применяются различные навесные приспособления, например для перемещения генеральных грузов используется гак, а для сыпучих грузов – грейферы. Однако на рейдах краны работают плохо в условиях даже небольшой качки. При крене более 5 - 8° работа кранов невозможна. Груз на кранах может раскачиваться при их повороте.
По способу закрепления на судне краны делятся на стационарные и перемещающиеся. По конструктивным признакам различают краны следующих типов:
- полноповоротные, стрелы, которых изменяют угол наклона и поворачиваются вместе с корпусом крана вокруг вертикальной оси на любой угол;
- портальные с выносными консолями, у которых грузозахватный элемент перемещается по верхней части портала и выносным консолям;
- портальные с грузозахватным элементом, который перемещается только по вертикали; перемещение груза возможно также за счет движения всего портала.
Схемы расположения на судах полноповоротных кранов: стационарные краны в ДП, стационарные краны по бортам, продольно перемещающиеся, поперечно перемещающиеся, продольно перемещающийся портал с поперечно перемещающимся краном, спаренные. Полноповоротные краны делятся на вращающиеся вокруг неподвижного баллера или вращающиеся вместе с баллером. Платформа жестко закреплена к баллеру, пропущенному на нижележащую палубу и опирающемуся на подпятник. Баллер расположен в колонке, в верхней части которой имеется подшипник, служащий второй опорой для баллера. Стрела крана состоит обычно из двух балок, образующих укосину Л-образной формы, шарнирно закрепленную к платформе. На платформе размещаются механизмы крана. Поворотный механизм обеспечивает вращение платформы с баллером. По роду привода судовые краны бывают электрическими, паровыми электрогидравлическими и гидравлическими. Подъем или опускание груза осуществляется шкентелем, наматываемым на барабан лебедки подъемного механизма. Тросовый полиспаст, прикрепленный к ноку укосины и тумбе поворотной платформы, приводится в действие лебедкой механизма вылета стрелы. Электромоторы механизмов крана расположены обычно на задней стороне поворотной платформы и являются одновременно противовесом. Некоторые судовые краны снабжены специальными противовесами. Механизмы электрических кранов оборудуют автоматическими электромагнитными тормозами и специальными предохранительными приспособлениями, которые выключают ток прежде, чем груз поднимется до наивысшего допустимого предела.
Одиночные стационарные краны, устанавливаемые в ДП, рекомендуется на судах шириной до 20 – 25 м. При больших размерах судна достаточный вылет конструкции может быть обеспечен только за счет ее значительного усложнения.
На ходу судна краны устанавливаются в походное положение вдоль судна и укрепляются в этом положении специальными тормозами.
6.3 Приводы грузовых устройств
В судовых подъемно-транспортных механизмах (СПТМ) используются почти все виды современных приводов: ручной, паровой, электрический, электрогидравлический, дизель-гидравлический, гидравлический и пневматический.