碼頭泊船輔助系纜裝置設計

徐艷山

摘 要：針對船舶大型化發展趨勢，大型船舶的系纜困難問題也日益突出，結合碼頭實際情況，設計了一種全新的系纜輔助裝置。

關鍵詞：港口;船舶;系纜;拉纜裝置

近年來，船舶大型化發展已成趨勢，30萬噸以上散貨船、38萬噸級礦砂船、1.8萬標準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備將船舶安全、牢同地系結于碼頭、浮筒、船塢或其他船上，保證船舶安全可靠地進行系纜作業的裝置和機械就是系泊設備。系泊設備主要由系纜，系纜工具和系纜設備構成。系纜工具是指固定在甲板或舷墻上用以系縛纜繩的器具。當其配置在甲板或舷墻上，指用以在系泊操作時系帶和引導纜索的各種器具的統稱，主要包括系纜索、帶纜樁、導纜器、纜索卷車、帶纜羊角等;當其配置在船舶甲板上，指用以在帶纜操作時系縛和引導纜索的各種器具的統稱，主要有帶纜樁、拖纜樁、帶纜羊角、導纜器、導向滾輪等。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備系纜。采用傳統的人工方式系纜時，船舶靠泊碼頭，船員將一根系在粗纜繩上的末端有個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，把繩結套上，由船舶將后面的纜繩慢慢繃緊，從而使得船舶平穩不會漂走。這種方式完全依靠人力，不僅費時費力，而且隨著纜繩越來越粗重，人力難以實現大型船舶的系纜，并且在拉纜過程中還存在很大的安全隱患。采用電動拉纜樁系纜時，此裝置為一種安裝固定在碼頭面的電動拉纜樁，但仍需通過人力將纜繩按特定方式套入纜樁后進行電動拉纜，并且還需要安裝電機、液壓泵等一套電氣液壓系統，結構復雜，故障率高，碼頭的改造成本也非常高昂，應用得不到廣泛推廣。

本文設計一種全新的系纜輔助裝置，在無須增設電氣液壓系統設施的前提下，對人工系纜作業工藝進行改進，以在實際應用中以達到節省人力、減輕工人勞動強度、提高企業安全生產系數和生產效率的目的。

一、系纜方案設計

（一）總體設計思想

采用一套安裝在托運車上的輔助拉纜裝置代替人工拉纜，同時無須增設專門的電動拉纜樁，托運車機動靈活，可在整個碼頭岸線按需輔助拉纜。

（二）具體方案

碼頭調度負責指揮系纜作業的全過程，并負責組織協調各方面的工作，作業前告知船方，系纜工作聽從碼頭人員指揮。

船方、帶纜工負責系纜的具體操作：

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

（2）碼頭負責船舶系纜的具體操作，對系纜的全過程進行現場監控。

（3）帶纜工與托運車司機負責船舶系纜的具體操作，對系纜的全過程進行現場監控。

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

（5）碼頭調度、帶纜工應與船員做好溝通和協調，確保船舶搬運過程的順利、安全實施。

（6）船員把纜繩的引繩拋向岸邊，由系纜工將引繩套入托運車后座，指揮駕駛員移動托運車，向陸側方向牽引引繩，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，必須有專人監護，熟練工帶著新手干活，并且熟練工要占多數。

（9）同一個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級以下風力，普通船舶應有首尾各4+2的數量;巴拿馬型應有首尾各5+2的數量;如系浮筒則應有相應的首纜和尾纜數量，巴拿馬型應為7根，并且可能的情況下首部要拋錨。（調整船位用海吊掛帶。）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級以上風力，由船方決定加纜的數量和種類，并決定是否通知拖輪備車待命。

二、系纜操作工藝設計

系纜工藝流程如下：

輔助人員現場環境確認→托運車入場→系纜人員將纜繩頭套入拉纜裝置→托運車拉纜→駕駛人員脫纜→系纜人員系纜

注意事項：

（1）當纜繩收緊時，帶纜人員應遠離正在絞緊的纜繩，防止斷纜。

（2）所有系纜人員在作業過程中禁止站在琵笆頭及引纜纏繞的范圍內。

（3）碼頭調度、帶纜工、船方要隨時監督帶纜工帶纜位置是否正確，站位是否得當。

（4）碼頭調度、帶纜工應與船員做好溝通和協調，確保船舶搬運過程的順利、安全實施。發現有不安全行為應立即制止。

三、輔助拉纜裝置設計

為達成自動拖纜作業的目的，我們設計出了一種可固定于托運車尾部的拉纜裝置，該工具將基座固定于托運車車廂上，在基座上設有鉤架組件，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，鉤柄底部設有連接桿，連接桿底部設有操控桿，操控桿末端延伸設有手柄，手柄控制鉤架組件開合;通過設置鉤子、鉤柄、連接桿、操控桿，通過手柄帶動連接桿，連接桿帶動鉤柄，通過鉤子、鉤柄互相咬合的陰角和陽角，實現鉤子的開合，從而完成纜繩的固定和脫離，完成纜繩的自動托運，提高了作業效率，同時設計有纜繩受力后緊急釋放的功能，保證了作業時人員和設備的安全，不需要人工拖拽和轉移，降低人工成本的投入，提高了經濟效益。

該港口船舶拉纜裝置包括：托運車以及固定于托運車車廂后的基座1，基座1上設有鉤架組件裝置（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底部設有連接桿5，連接桿5底部設有操控桿6，操控桿6末端延伸設有手柄7，手柄7控制鉤架組件開合。

鉤子3與基座1呈30°設置，鉤子3為曲面結構的三角體，鉤子3頭部設有第一固定孔8，鉤子3頭部內側向外延伸設有陽角31。

鉤架組件裝置采用類似棘輪裝置的設計，只能朝一個方向轉動，另一個方向受力會卡緊。鉤柄4為四棱柱結構，鉤柄4頭部上表面為曲面41，該曲面41和鉤子3頭部內側曲面互補設置，鉤柄4頭部外側設有陰角42，陰角42和陽角31互相咬合設置。當套于鉤頭3的纜繩受力時，因結構特點所致，鉤頭3無法向上外翻，故纜繩可牢牢固定于鉤頭3上，通過托運車可將纜繩拉上岸邊。

使用時，將基座1通過螺栓固定于托運車車廂尾部的表面，手柄7延伸至駕駛員操控區一側，拖纜時，將托運車開至岸邊處，將纜繩琵琶頭套于鉤子3頭部底端，由于鉤子3傾斜30°設置于基座1上，同時由于其陰陽咬合的棘輪機構特點，因此纜繩被牢固固定，啟動托運車，在托運車的托運下，纜繩被拉出至岸邊安全距離，完成拖纜工作，隨即停下托運車，駕駛員在操作區將手柄7向上操作，此時操控桿6向上頂起，設置于操控桿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，同時設置在連接桿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被帶動向外側翻動，固定于鉤子3上的纜繩滑落，實現自動拖纜的作業，此時將手柄7向下搬動至起始位置，鉤子3回至固定位置，為下一次纜繩托運做準備。同時在拉纜過程中，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，保證人員和設備安全。

四、經濟效益分析

在人工系纜時，必須有專人監護，熟練工帶著新手干活，并且熟練工要占多數。作業時至少兩人一組。具體系纜人員數量規定如下：

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

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

五、實踐驗證

該輔助拉纜裝置——一種用于纜繩托運工具，已獲得實用新型專利。此種半自動拉纜裝置在實際使用中，不僅能到到節約人力，提高經濟效益，同時還規避了人工拉纜可能出現的人員落水、被纜繩拉傷的安全隱患，具有廣泛的社會應用價值，可推廣到各港口集裝箱及散雜貨碼頭使用。

參考文獻：

[1]聞邦椿.機械設計手冊[M].第5版.北京：機械工業出版社，2010.

[2]濮良貴，紀名剛.機械設計[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.