УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЙДОВОЙ ЗАГРУЗКИ ИЛИ РАЗГРУЗКИ СУДОВ
SHIP OFFSHORE LOADING AND UNLOADING DEVICE

Изобретение относится к устройству для рейдовой загрузки или разгрузки судов.
Тогда, когда требуется высокая производительность при скоростном грузообороте, загрузке и разгрузке судов придается особое значение. Для минимизации расходов желательно минимально возможное стояночное время, которое достигается лишь при высоких скоростях перевалки (перегрузки) сыпучих грузов.
Чтобы добиться желательной рентабельности или ее повышения, созданы грузовые суда большой грузоподъемности, имеющие соответствующие размеры. Иногда глубина воды в местах стоянки судов в портах оказывается недостаточной для осадки этих судов, или вблизи залежей сыпучего материала не находится никакого порта, в результате чего в качестве альтернативы выступает прием и отправка грузов на рейде. Однако рейдовая погрузка на судно предполагает наличие на некотором расстоянии от берега причала для судов и соответствующей несущей конструкции для транспортировочного средства. В прошлом для этого поблизости от берега для судов создавались причальные пирсы, выполненные из массивных бетонных платформ, по которым мог передвигаться рельсовый или пневмоколесный транспорт. Обычно эти массивные бетонные платформы держались на свайных основаниях.
Описываемые рейдовые установки имеют тот недостаток, что они как в конструктивном плане, так и в плане их изготовления, относительно дороги, тем более что работы по бетонированию в основном приходится проводить на месте, т.е. на рейде. Дорого обходится и большое количество необходимых свайных оснований.
Задачей данного изобретения является создание устройства для рейдовой загрузки и разгрузки судов, устраняющего вышеуказанные недостатки.
Эта задача решается с помощью устройства по п.1, имеющего стальной мост, устанавливаемый на головных элементах (преимущественно бетонных головках) малого количества отдельных свайных оснований и на котором с возможностью продольного перемещения располагается один или несколько судовых загрузчиков или судовых разгрузчиков. При этом каждое свайное основание включает в себя группу из нескольких отдельных соответствующим образом установленных свай, забитых в морское дно и верхние концы которых соединяются над водой с помощью головного элемента, например, из бетона. Стальной мост преимущественно выполняется в виде многопролетной балки с большими пролетами, в частности решетчатой конструкции. Стальной мост, даже если он выполнен в виде сплошной конструкции или коробчатой балки, дает определенные экономические преимущества. Стальной мост с легкостью может быть целиком или по частям перенесен на место и собран там в мост с большими пролетами. Этот мост равным образом служит пирсом для причаливания судов и несущей конструкцией как для перемещаемого по ним в продольном направлении судового загрузчика и/или разгрузчика, так и для ленточного конвейера, располагающегося по всей длине моста. При одинаковой грузоподъемности стальные мосты из многопролетных балок, например, в виде изогнутых балок с большим расстоянием между верхним и нижним поясами, т.е. в виде балок с большой высотой, могут быть сооружены значительно легче и со значительно большей площадью опоры, чем бетонные или железобетонные мосты. Поэтому здесь может быть сокращено также количество свайных оснований, благодаря чему достигается дальнейшее сокращение расходов. Стальной мост может быть выполнен таким образом, чтобы его верхний пояс относительно уровня воды без особых затрат устанавливался выше, чем у массивных бетонных конструкций, так чтобы портал судового загрузчика или разгрузчика судов с соответствующей стрелой выполнялся небольшим по высоте. Это опять же выгодно с точки зрения уменьшения ветровой нагрузки на колеса.
В принципе на таком мосту может быть установлен как судовой загрузчик, так и судовой разгрузчик, однако в дальнейшем подробно описывается лишь судовой загрузчик. Судовой загрузчик, в частности, может быть координатным устройством со стрелой, образуемой самой по себе жесткой, прямой горизонтальной балкой, движущейся в направлении, поперечном продольной оси загружаемого судна и своему собственному подкрановому пути, и к тому же располагающейся, по крайней мере, на своей верхней и нижней стороне между опорными роликами. Название «координатное устройство» объясняется тем, что головка стрелы (разгрузочная головка) в результате продольного перемещения судового загрузчика по стальному мосту движется в одном направлении, а в другом, в данном случае по перпендикулярной координате, перемещается за счет выдвижения или задвижения стрелы. Таким образом головка стрелы может достать до любой точки над всеми открытыми грузовыми люками судна.
Предпочтительно, чтобы стрела имела движущийся в продольном направлении, т.е. перемещаемый или поворачиваемый, противовес, который, в частности, мог бы опираться на ролики или колеса, установленные на общем валу, и который с помощью шестерней различного диаметра, входящих соответственно в зацепление с зубчатыми рейками или цевочными зубьями, мог бы двигаться в направлении, противоположном движению стрелы. Отношение диаметров шестерней определяет путь взаимного перемещения противовеса по отношению к траектории движения стрелы, так что при выдвижении стрелы в соответствующей пропорции в противоположном направлении выдвигается противовес. Наряду с описываемым решением для механического принудительного привода за счет шестерней и зубчатой рейки или тому подобного средства, надежно работающего в морских условиях, противовес может перемещаться и с помощью дополнительных электрических, гидравлических, пневматических или других механических средств, которые, правда, в таком случае из-за необходимости отдельного контроля, управления и наличия в них приводных элементов требуют по сравнению с механической принудительной связью дополнительных расходов.
Далее предпочтительно, чтобы стрела судового загрузчика имела на своем переднем свободном конце вертикально поднимаемый загрузочный лоток, преимущественно состоящий из верхнего спускного желоба, телескопической спускной трубы и направляющей рамки, которая далее преимущественно размещена внутри пилона. Для нижнего конца телескопической спускной трубы могут быть еще дополнительно предусмотрены штивующие устройства. Пилон оборудован подъемными устройствами, с помощью которых загрузочный лоток и направляющая рамка могут быть подняты или убраны вверх с тем, чтобы загрузочный лоток мог достичь такого положения, в котором он мог бы горизонтально перемещаться над краями грузового люка судна для того, чтобы, скажем, переместить загрузочный лоток от одного грузового трюма к другому. Для этого направляющая рамка выполнена с возможностью подъема и опускания внутри пилона, причем загрузочный лоток во время подъема направляющей рамки должен убираться телескопически и поэлементно - один элемент в другой. Вместо телескопической, состоящей из цилиндрических элементов спускной трубы могут быть также установлены воронкообразные элементы, телескопически располагаемые по прямой или каскадно один над другим.
Далее верхний опускной желоб преимущественно имеет воронкообразный приемный участок, кожух, внутренние направляющие и отражающие устройства, а также отверстие для боковой загрузки перемещаемого материала, который транспортируется по стреле, преимущественно, с помощью ленточного конвейера. Этот ленточный конвейер может иметь на верхнем конце сбрасывающий барабан, изымаемый или убираемый из области верхнего спускного желоба. Уже упомянутые направляющие и отражающие устройства являются сменными, быстроизнашивающимися деталями с прямым или изогнутым контуром.
В качестве судового загрузчика в плане альтернативы может быть также использован загрузчик, верхняя часть которого вместе со стрелой по горизонтали поворачивается вокруг вертикальной оси. При этом головка стрелы описывает дугу окружности, причем - при соответствующем вылете стрелы - в сочетании с продольным перемещением судового загрузчика также можно достичь любой точки над любым грузовым люком судна.
Предпочтительно выполнять стрелу в виде стрелы с шарнирно сочлененными плечами, поворачивающейся вокруг горизонтальной оси, расположенной в области борта судна, который обращен к судовому загрузчику. Эта форма исполнения допускает большой наклон переднего плеча стрелы, так что установленный там лоток может опускаться глубоко в трюм судна, причем высота падения загружаемого материала может быть сведена до минимума. Нежелательного повреждения фракций в случае кускового транспортируемого материала в результате, помимо всего прочего, большой высоты падения как и сильного пылеобразования в случае порошкообразных сыпучих материалов можно тем самым в существенной мере избежать. Для предотвращения чересчур сильного изгиба имеющегося здесь ленточного конвейера в переходной области между двумя шарнирно сочлененными между собой плечами стрелы для ленточного конвейера в области горизонтальной оси поворота предусмотрена опора за счет дуги ленточной трассы, состоящей из нескольких отдельных сегментов, двигающихся, вращающихся и перемещающихся друг относительно друга. В отличие от известных, например, из DE 10002018 C2, сложных в изготовлении, громоздких и дорогостоящих пружинных дуг с помощью подвижных элементов можно создавать экономически и конструктивно целесообразную направляющую для конвейерной ленты, позволяющую избегать недопустимо больших радиусов кривизны.
Загрузочный лоток, расположенный на конце состоящей из шарнирно сочлененных плеч стрелы, внизу на выходном конце может быть снабжен штивочным устройством для бокового смещения (отклонения) загружаемого материала с тем, чтобы добиться получения в значительной степени ровной поверхности загружаемого материала в грузовом трюме судна и тем самым оптимальной степени его заполнения сыпучим материалом. В частности, оптимальная штивка на судне делает возможной минимизацию опасности смещения загруженного материала при больших волнениях моря.
В частности, лоток может также направляться или удерживаться в вертикальном направлении с помощью параллелограммной тяги.
Для подачи загружаемого материала к судовому погрузчику служат береговой ленточный конвейер, пирсовый ленточный конвейер и тележка с петлевым разгрузочным устройством, с которой сыпучий материал передается на судовой погрузчик или на установленный на нем ленточный конвейер. Тележка с петлевым разгрузочным устройством может быть встроена в судовой загрузчик.
Головные элементы свайных оснований являются бетонными или стальными в зависимости от конструкции свайных оснований и необходимости учитывать воздействие возникающих сил, в том числе грузоподъемность.
В общем, с помощью устройства согласно изобретению реализуется особенно экономически выгодное решение для погрузчика при загрузке или разгрузке судна. Это - в отличие от уровня техники для такого рода устройств - достигается за счет:
- облегченной конструкции и экономичного изготовления мостов на месте,
- простоты конструкции судового загрузчика и небольшого вылета стрелы по сравнению с обычными на рейде радиальными погрузчиками с грузовыми тележками,
- отказа от оснований и верхнего строения для - необходимых в случае обычных радиальных погрузчиков - отдельных причалов для судов и радиального подкранового пути, отдельной мостовой поворотной опоры, конвейерных распределительных станций для сдвоенных погрузчиков, подъездных и пешеходных мостиков, соединяющих пирс, радиальный подкрановый путь, распределительную станцию и т.п.
Другие преимущества и примеры осуществления данного изобретения поясняются ниже на основании чертежей, на которых представлено:
фиг.1-3 - принципиальная схема устройства согласно изобретению, в различных видах, соответственно,
фиг.4 - принципиальная схема опоры трассы для конвейерной ленты на участке изгиба конвейерной ленты,
фиг.5 - принципиальный вид направляющей параллелограммной тяги для загрузочного лотка,
фиг.6 - принципиальная схема горизонтально перемещаемой стрелы с вертикально поднимаемым загрузочным лотком,
фиг.6а-6с - детальные виды головной части загрузочного лотка,
фиг.7 - вид в соответствии с фиг.6 с поднятым загрузочным лотком,
фиг.8 и 9 - различные виды привода шестерня/зубчатая рейка для горизонтально перемещаемой стрелы соответственно,
фиг.10а-10b - принципиальные схемы различных деталей лотка,
фиг.11 - принципиальная схема пилона на головке стрелы для приема загрузочного лотка с направляющей рамкой,
фиг.12а - принципиальная схема телескопического загрузочного лотка с направляющей рамкой,
фиг.12b - нижняя часть фиг.12а, вид сбоку.
В принципе известно, что стоимость мощного устройства для загрузки или разгрузки судов на рейде определяется не одним только устройством для загрузки-разгрузки судов, а зачастую в гораздо большей степени сооружаемыми на месте постройками. Сюда относятся, в частности, вытянутый причал для судов с его найтовыми устройствами и кранцами, основание, верхнее строение и подкрановый путь для перегружающего устройства, в случае согласно уровню техники, в числе прочего, известных радиальных погрузчиках - основание и верхнее строение поворотной опоры для этого перегружающего устройства, а также возможные при сдвоенном конструктивном выполнении мостовых погрузчиков с поворотным ковшом - основание и верхнее строение для отдельно расположенной между ними распределительной станции для передачи сыпучего материала от прибывающего главного доставщика к обоим погрузчикам, а также основание и верхнее строение платформы для стоянки и технического обслуживания и для соединительных подкрановых путей или путей пробега (путей обслуживания и подвоза) между распределительной станцией, платформой для стоянки и технического обслуживания и причалами для судов. Цель данного изобретения состоит в том, чтобы создать устройство для загрузки судов на рейде, которое могло бы быть сооружено при минимальных технических затратах и стоило бы дешевле.
Как видно из фиг.1-3, устройство для загрузки судов на рейде состоит из стального моста 1, установленного на бетонных головках 3 отдельных свайных оснований 2. На этом стальном мосту 1 с возможностью перемещения вдоль рельсового подкранового пути 4 установлен судовой загрузчик 5. Судовой загрузчик 5 выполнен с низким порталом 6 или 23 (см. фиг.3 или 9), что возможно, поскольку верхний пояс стального моста 1 может быть установлен относительно высоко над поверхностью воды 31. Благодаря такой «заниженной конструкции» дополнительные ветровые нагрузки на колеса оказываются незначительными. Для полноты картины на чертежах изображены береговой ленточный конвейер 32, пирсовый ленточный конвейер 33 и тележка 34 с петлевым разгрузочным устройством, с помощью которой насыпной материал подается на судовой погрузчик 5.
Стрела, обозначенная на фиг.2 позицией 35, может быть выполнена по-разному, причем, однако, должно постоянно обеспечиваться такое положение, чтобы стрела 35 - с определенным безопасным расстоянием до края люка - доставала до любой точки над грузовым люком 36 судна 37 или в самом этом люке 36. Далее из фиг.3 можно также понять, что между главными мостовыми балками 7 над верхним поясом мостовой фермы или под ним установлена проезжая платформа 8 для технического обслуживания и транспортировки.
Судовой загрузчик, представленный на фиг.3, имеет горизонтально поворачиваемую вокруг вертикальной оси 5b верхнюю конструкцию 5а со стрелой, выполненной в виде шарнирно сочлененной стрелы 9, выполненной с возможностью качания относительно горизонтальной оси 9а. Чтобы с учетом допустимых краевых напряжений в ленте выдерживать максимально возможные значения радиуса кривизны, которые претерпеваются лентой 9b все области над осью 9а, дуга 10 конвейерной трассы смонтирована в соответствии с фиг.4 из заднего неподвижного сегмента 11, переднего шарнирно установленного сегмента 12 и среднего сегмента 13. Все сегменты 11, 12 и 13 сами по себе являются жесткими, причем изображенный на фиг.4 левый конец сегмента 12 закреплен на стреле 9 с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси 12а, в то время как другой конец в обращенной к стреле области сегмента 11 установлен как с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси 12b, так и с возможностью перемещения почти что по касательной к имеющемуся там опорному контуру сегмента 11. Сегмент 13 своим первым концом закреплен на сегменте 12 с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси 13а, а своим другим концом - в обращенной к стреле 9 области так же, как с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси 13b, так и с возможностью перемещения, примерно следуя контуру сегмента 11. Опора, выбранная в соответствии с фиг.4, по сравнению с пружинящими элементами, выполненными за одно целое, как это известно, например, из DE 10002018 A1, имеет то преимущество, что она при длине, необходимой для достаточно большого радиуса изгиба, проще в изготовлении и значительно дешевле.
На фиг.5 в увеличенном виде изображена направляющая на основе параллелограммной тяги 15, которая независимо от вертикального угла поворота (угла качания) стрелы 9 вертикально удерживает загрузочный лоток 14. Горизонтальная ось 9а, относительно которой стрела может качаться, проходит между вертикальной плоскостью, образуемой бортом 37а судна и вертикальной плоскостью части стального моста 1, обращенной к судну. Это расположение оси качания допускает, в частности, при незагруженном или мало загруженном судне большой наклон стрелы 9, благодаря чему обеспечивается глубокое погружение загрузочного лотка 14 в грузовой трюм судна.
Вариант осуществления изобретения, изображенный на фиг.6-8, представляет собой судовой загрузчик 5, имеющий стрелу 16 с ленточным конвейером 16а, перемещающуюся горизонтально и поперек пути передвижения загрузчика 5 и продольной оси судна. Уравновешивание центра тяжести стрелы 16, перемещаемой горизонтально вдоль своей продольной оси, достигается с помощью противовеса 17, установленного на стреле 16 с возможностью перемещения (а при необходимости и поворота).
Вариант осуществления изобретения, представленный на фиг.8 и 9, изображает две установленные на одном общем валу 21 шестерни 19, 20, входящие в зацепление с зубчатыми рейками 24 и 25. Зубчатая рейка 24 закреплена на стреле 16, зубчатая рейка 25 - на противовесе 17. Противовес 17 опирается на ролики 18. Общий вал 21 (во избежание заклинивания) преимущественно располагается на качающемся рычаге 22, шарнирно закрепленном на портале 23. Путь перемещения противовеса 17 относительно пути передвижения стрелы 16 определяется отношением диаметров обеих шестерней 19, 20. При этом противовес 17 перемещается в противоположном направлении относительно стрелы 16.
Стрела 16 имеет на своем обращенном к судну конце поднимаемый или соответственно «убираемый» вверх загрузочный лоток, состоящий из верхнего спускного желоба 26, телескопической спускной трубы 27 (снабженной штивочным устройством 27а), а также из направляющей рамки 28 для уборки загрузочного лотка. Направляющая рамка 28 движется внутри пилона 29. Чтобы загрузочному лотку из положения, изображенного на фиг.6, попасть в позицию, представленную на фиг.7, необходимо освободить путь подъема в голове стрелы 16, где находится сбрасывающий барабан 30 ленточного конвейера 16а, перемещаемый согласно фиг.6а, 6b или 6с с помощью подвижной рамки 40 назад (фиг.6а) или поворачиваемый с помощью поворотной рамки 41 вбок или вверх, или, альтернативно, установлен неподвижно, причем задняя нижняя часть 42 лотка, принимая во внимание выступающие края убираемого лотка, выполнена отдельно от передней части 43 в стационарном или, как показано, откидном варианте.
Вместо телескопической спускной трубы 27 могут быть также применены подвешенные на цепях или лентах воронки 38, смещаемые друг в друга (по принципу воронка в воронку), или каскадно расположенные лоточные воронки 39.
На фиг.11 показано, что как стрела 16, так и пилон 29, служащий вместе с подъемным устройством 29а для уборки загрузочного лотка, могут быть выполнены, например, в виде сплошной конструкции с решетчатыми поперечинами (возможна, а в некоторых случаях даже целесообразна, и чисто решетчатая конструкция).
На фиг.12а изображены пилон 29 и загрузочный лоток по фиг.6, на виде с торцевой стороны (слева). Здесь схематически показаны штивочное устройство 27, его крепление на нижней части (обечайке) телескопической спускной трубы 27, в свою очередь, закрепленной на направляющей рамке 28; верхний спускной желоб 26 и направляющая опора 28а направляющей рамки 28 в пилоне 29. Далее изображено подъемное устройство 29а с подъемными тросами 29b, соединенными с направляющей рамкой 28.
На фиг.12b изображена нижняя часть фиг.12а, на виде сбоку.