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甲板机械和货物设备

系泊船舶的操作传统上需要出勤大量的甲板船员，由于潮汐和装卸货物的改变，保持足够的张力对系泊设备是非常重要的。安装恒张力系泊绞盘，它使保持张力的绳子可以随意上升和下降，并可提供可关联的控制设备，所以就可以取消持续出勤。下面这个系统专为两个人操作而设计的，大型集装箱船后甲板上可能有四个系泊绞车;每一根绳子都是自紧，用自己的绳筒工作，控件是重复的，并位于每个控件容器的一侧，能清楚地看到操作情况，系泊索直接从桶中放出，由码头上的起锚绳牵引。在系缆桩上安装好回路后，绞盘在松开后自动上紧，船就正确地系泊好了。前面的常见布置是两个类似的绞车加上用于在每个锚机上自动张紧的绳筒，完成系泊工作。

钢制舱口盖的引入不仅加快了舱盖的启闭操作，而且还减少了作业任务所需的人员数量。滚动和折叠盖可由拉线或液压操作，大型集装箱船舶的舱盖可由起重机整体吊起，目前已有无舱口盖的集装箱船舶在使用了。货物装卸也可以通过绞盘、井架或起重机进行，而一些齿轮式散货船有高架起重机安排在轨道上行驶，进行相应的作业。

大多数甲板机械在船航行的大部分时间里都是闲置的。在港口，货物设备使用一天或多天，但是用于锚泊和系泊的机器使用的时间非常有限。具有限制和间歇任务的甲板机械可设计额定功率在30分钟至1小时的驱动器。尽管长时间闲置，但是在恶劣的天气条件下，机器必须在需要时立即运转。机器运转时打开的冷却通风孔，正常航行时必须关闭。同时甲板机械最低限度的维护是非常重要的，虽然现在标准配备有油浴润滑齿轮和全封闭的轴承设备，但不能完全消除基本维护，应按计划进行常规检查和润滑。在许多情况下，远程或集中控制具有很大的优势，例如，在紧急情况下从桥上释放锚的设施；使用带有系泊绞车的船侧控制器；或者多绞盘回转井架系统所需的中央控制等。

油轮甲板上的机器用于锚泊和系泊，以及装卸舷梯和控制仓库的风扇和设备，过去电力普遍由蒸汽提供。而液压设备现在很常见，有时还带有用于舷梯的空气马达。安全电气设备意味着可以在适当的地方使用电动机驱动。液化气体运输船和产品或化学品运输船都具有类似的甲板机械装置，但是深井泵的驱动电机可以是增强安全类型的感应电机。干货船甲板机械安装有电动或液压驱动装置。

电动驱动

易受损坏的甲板区域内的电动机可以完全密封在密封外壳中，以防止进水。有些绞盘上有通风口，当电机在港口运行时必须打开通风口，直流电动机成本相对较高，而且需要定期的刷齿维护，但由于其在任何速度下都具有良好的转矩，所以仍被用于甲板机械。用接触开关电枢电阻控制直流电动机，在船舶电气供应少的的年代很常见。长期以来，沃德-伦纳德型系统被各种各样的系统取代，这些系统提供了更好、更积极的调节，特别是在控制降低负荷方面。沃德-伦纳德发电机通常由交流电机驱动调节。与交流电驱动器相比，直流电动机的一个重要特点是它的效率高，特别是运行速度在较低的工作范围。直流电动机是目前生产的唯一一种可在全转矩条件下连续失速运行的电动传动装置，该特性用于电机式自动系泊绞车。大多数直流电动机的全输出速度为500转/分钟，必要的情况下，在轻轨运行时，可达到这个速度的两到四倍。另一方面，起锚机电机的运转速度通常不会超过2:1，通常满载工作速度为1000转/分钟。直流电动机可以由静态晶闸管变换器控制，该变换器将交流电源转换为任意电枢转速所需的可变直流电压，如果要获得完全控制，这些转换器必须是一种能够控制整流和逆变的双电流(如图)。而交流感应电动机，无论是绕组转子或笼型都很常用。有了这些电动机，速度可以通过换极连接来改变，在绕制转子感应电动机的情况下，也可以通过改变转子电路中连接的外部电阻的阻值来改变速度。换极方法涉及同时在几条线路中切换电流，而这一方法需要使用多极接触器。换极速度控制方法提供了三种离散速度的选择，分别为0.65、0.325和0.1025 m/s，对应的是4、8和24极操作，绕线转子电机在提升负载时是非常灵活的，因为启动电阻可以重新引入转子电路，而负载变化会导致电机打滑，滑距给出了所运行速度之间的一个范围。与电阻控制的直流电动机一样，在检修负载时(即降低悬挂负载)的速度，控制其非常困难。与更灵活的直流电动机相比，这些缺点必须要用更低的成本来处理，尤其是笼式感应电动机。典型性能曲线如图所示，另一种形式的感应电动机的控制系统是基于转矩正比于电压平方的关系，控制器采用三相串联调节器的形式，在电机的每条供电线路上都有一个调节器。只有当闭环伺服控制系统与一个非常快速的动作调节器结合使用时，才能实现稳定的驱动系统，该调节器在设定速度下自动调整输出扭矩以适应负载需求。利用喷射制动技术可以控制检修负荷。采用这两种控制原理的组合系统可以为所有甲板机械提供完全的控制要求。如果驱动在通电时停止，电机将迅速加热，达到所述的交流驱动器工作电源的频率。甲板机械上的大多数交流电动机在60hz以上，与4极同步转速1800转/分钟相对应的最大转速运行，这些速度与直流电动机使用的最大速度相似，而且轴承和轴的细节往往是相同的。电机轴承通常是用润滑脂润滑的，但是，如果电机安装在油浴齿轮箱上，而且驱动端轴承对齿轮箱是打开的，则不需要润滑油润滑。

液压系统

液压系统提供了一种分配动力的方法，通过恒速恒向驱动(如交流电机)获得动力油压，可用于通过液压马达提供变速驱动装置的动力，液压动力广泛用于甲板机械和阀门的远程控制。液压回路的三个基本组成部分是:储存在储罐中的液压液、一个用来推动液体通过系统的泵和一个将运动液体的能量转换成工作旋转力或线性机械力的电机或气缸执行机构，而且一些系统需要阀门来控制液体的流量和压力。

液压油

水是最初的液压流体，现在仍然被用于重型工作，如操作门锁或移动桥梁。但水的缺点是，它促进生锈和其他形式的腐蚀，不是一个好的润滑剂，而且有一个有限的温度范围。液压油可以是纯矿物油或特殊添加剂油。添加剂增强了氧化稳定性、膜强度、防锈性、泡沫电阻、破乳性和抗磨性，使流体能够承受现代系统更高的工作温度和压力。降凝剂用于防止低温条件下的冻结。液压系统中使用的其他液体可能是合成材料或乳剂。乳剂已被用于诸如远动器之类的系统中，在这些系统中，力是由活塞施加和接收的。对于使用旋转泵和电机的系统，良好的润滑是必不可少的，因此首选机油是非常重要的，但是在以短期利益为标准的紧急情况下，任何稀油都可以用于系统中。

液压油变质

液压油基本上是矿物油，因为氧化作用，随着时间的推移其作用会慢慢退化。促进氧化的因素是在空气和金属接触，特别是铜的存在下，与油的加热和搅拌。氧化过程因过热而加速，也因腐蚀产物的污染或金属磨损颗粒的存在而加速。氧化产物，无论是可溶性的还是不溶性的，都会增加石油的粘度，导致污泥沉积。氧化倾向于促进乳液的形成与任何泄漏的水凝结。酸性氧化产物会引起系统的腐蚀。

油污染

水会使钢生锈，所以水必须排除在液压系统之外。锈蚀可以被分离，当带在电路周围时，会导致具有良好操作间隙的阀门受到干扰，并加速油的变质。海水可以通过甲板机械的轴封和系统冷却器进入，水库储罐向大气开放，其冷表面的凝结水是常见污染源。坦克的构造不应使冷壳板形成一面墙。安装了精密过滤器来清除这些和腐蚀颗粒，以及进入系统的砂砾或污垢。必须小心使用软管、漏斗和油罐，确保它们是干净的，但是金属磨损是不可避免的，细小的金属磨损颗粒可作为磨料而引起进一步的磨损，所有的颗粒都可能造成小通道堵塞或阀门堵塞。

系统和组件

泵和电机系统用于驱动甲板机械，如绞盘和卷筒，舱口盖通常采用泵和执行气缸构成。在运行一个或多个电机，所需的压力由一个或多个泵来提供，从而得到所需液体的体积。泵可分为两类:

1. 一定的速度运行时，有固定的输送量的;
2. 在给定的速度下，具有可变输送量的。

固定输送泵可以通过控制阀绕过其恒定的输出，直到需要或可以与要求的输出相匹配为止，方法是加入一个溢流/蓄能器，然后停止，启动，改变速度，或并联一个可变输送泵，可变排量泵的输出可控制在任意方向上，容积输出可从最大到零变化。

固定输送泵

变排量泵用于液压装置中，是作为调节泵的输出以适应工作需求的手段。舵机是通过改变泵的输出来直接控制方向的。自动行程控制也可用于调节输出。

定排量泵系统

液压舵机装有定容泵或固定输出泵，其控制阀结构简单，既可将泵的全部输出送至舵机，也可完全绕过泵的输出。当油被输送到齿轮上时，系统压力急剧上升。伍德沃德型液压机调速器的固定输出泵，提供给蓄能器，以维持系统压力，并为可能暂时超过泵容量的需求，储备运行用油。对于一般的液压系统，当泵输送一定数量的油时，液压马达的速度控制可以通过一个控制阀将所需的油输送到马达，然后通过旁路将剩余的油分流到泵的吸入口，泵的排出压力由负载决定。转速和旋转的方向由杠杆操作的平衡阀来控制。

单元电路

诺里奇设计液压系统的基本组成如图所示。这种情况下的泵是叶片式的，它由一个带有圆柱转子的略椭圆形壳体组成。后者具有径向槽，其中包含紧密配合的矩形叶片，这些叶片在离心力和油压的作用下被推出套管，当转子转动时，它与壳体之间的膨胀和收缩的间隙产生泵送作用。膨胀罐里有一层储油，供机械和磁性过滤器以及安全阀使用。液压马达也是叶片式的，叶片安装在一个圆柱形转子上，在一个包含两个压力室的壳体中工作，当电机需要发挥最大扭矩时，从泵中流出的油就直接进入两个腔室。该系统提供两个变速范围，是用于系泊绞车的自张紧系统，对于较轻的负载，操作杆被驱动，以将全部流量引导到其中一个压力室。用于液压装置的泵，如所述泵，以恒定速度运行，由电动机驱动或直接由原动机驱动，随着泵的运行，无论电机是否运行，系统中都有连续的油输送，当绞车不使用时，油只是通过操作阀，绕过液压马达，回到泵中。当液压马达处于空转状态时，油压可以忽略不计，从而将所需功率降至最低。【进出马达管道里的油总是朝着同一个方向流动】在电机控制下，反转流动方向来改变绞车的旋转。许多安装在甲板机械上的液压系统是“单元”式的，一个泵驱动一个电机，但是使用环形主系统有很大的优点，对于后一种类型的系统，一个中心位置的液压泵能够满足许多辅机的需要，这些辅机可以在不同负载下同时或交替工作。由中央抽水装置提供动力的设备不需要局限于甲板机械或某一种设备，因此该系统节省了相当大的资金成本。

变排量泵系统

液压操舵装置采用轴向活塞或径向活塞变量泵，是变排量泵系统的一个例子。泵本身控制液体的流动来移动活塞或叶片转向的装置，因此不需要操作控制阀。变排量泵由交流感应电机匀速驱动;本条例所称泵和电动机为动力装置，从动力装置流出的油量控制着舵机和舵的运动速度。一个小运动的遥控联动使泵的部分行程和齿轮慢慢地通过一个小的距离，当需要较大的方向舵运动时，遥控联动装置使泵全速前进，开始时，齿轮快速运动，使方向舵转向至所需的角度。随着方向舵的运动，猎取齿轮逐渐使泵的控制转向至中性，减小了泵的冲程，使运动速度降低。变排量系统可用于甲板机械，如卷扬机、绞盘和绞盘，也可用于货油泵。这种电路的动力单元是一个轴向活塞泵，带有斜盘控制，以保持系统中的恒压。为配合液压马达的需要，斜盘控制，伺服马达监控系统压力，并自动调整泵的输出以保持压力恒定，其油冷却采用常规海水循环管式换热器。

系统设计

在设备的制造和安装过程中，需要完整的系统设计和污染控制，以及将接头和管道的数量保持在最低限度，以减少泄漏的可能性。必要时候使用能够滤除特定大小颗粒的过滤器，使系统产生最少的污染粒子。而轴封必须防止机器漏油，而且无论工厂是在运转还是关闭，它们也必须防止污染。在启动泵，驱动电机之前，所有液压系统都必须确保泵或电机控制杆的联锁装置处于空挡位置，以避免无人机械的误操作。液压系统的过载保护是通过设置在超过额定满载压力30-50%之间的减压阀来实现的。

锚处理

起锚机的有效工作对船舶的安全至关重要。起锚机可预期完成下列工作:

1. 当起锚机松开与传动装置断开时，起锚机起锚制动器必须能够控制正在运行的锚和电缆。在此操作期间，电缆的平均速度在5到7米/秒之间。
2. 起锚机必须能够以规定的速度起吊一定重量的电缆。起锚机的这种满载能力各不相同，最高可达70吨，20至40吨之间的数据属于正常。通常情况下，荷载是一个锚的4到6倍。牵引速度至少为9米/分钟，最高可达15米/分钟。
3. 在电缆升降机处所获得的制动力至少等于电缆断裂强度的40%。

大多数锚处理设备都包含用于系泊的目的，并且轻轨速度需要0.75米/秒至1.0米/秒。使用的常规设备类型如下。

锚绞盘

这种设备，驱动机械位于甲板下方，水平安装电缆升降机，由竖井驱动，如图所示。在这个例子中，绞盘桶安装在电缆升降机的上方(没有显示)，绞盘桶安装在一个单独的轴上，而更大的设备(大于76毫米直径)通常只有电缆升降机。

吊起绞车

这种装置采用前向系泊绞车来驱动起锚机，从而减少了所需的原动机数量。左舷和右舷的装置通常是相互连接的，包括机械装置和动力装置，以便提供备用驱动装置，并在需要时利用起锚机上的两个绞盘的动力。

起锚机的控制

由于只有在间歇工作时才需要使用卷筒，所以传动装置在强度上有足够的强度余量，而非磨损余量。滑动离合器如图，可以安装在驱动电机和传动装置之间，以避免在电缆受到冲击载荷时(例如锚固)的惯性传递。起锚机通常从一个局部位置根据操作员需要来进行控制，起锚时，操作员自己在起锚机或船侧，以便他能看到起锚机的外壳，手动使用起锚机制动器，来控制电缆的运行速度，因此，从一个较远的位置控制起锚机的所有功能是可行的。弹簧采用缆索制动器，液压释放，为了辅助操作者，在释放过程中，缆索的运行速度和所付出的长度显示在远程位置。起锚机处于最易受风吹雨打的位置，因此维护要求应是绝对最低限度。通常情况下，一级传动装置是封闭的，飞溅润滑的维护仅限于套筒轴承的压力润滑。然而，由于锥齿轮或正齿轮的尺寸较大，以及需要紧抓装置，而由于这些齿轮通常是开式的，所以要使用开式齿轮化合物润滑。lt;

资料编号：[3301]