散貨船貨艙清洗設備設計研究

宋曉暖

（青島泰戈菲斯海洋裝備股份公司，山東青島266109）

0 引言

SOLAS中對散貨船的定義是：散貨船系指在貨物處所中通常建有單層甲板、頂邊艙和底邊艙，且主要用于運輸散裝干貨的船舶，包括礦砂船和兼裝船等船型[1]。

各種散貨船雖載重噸位和尺度有所不同，但貨艙區域的基本結構形式都大同小異，即由雙層底、底邊水艙、橫骨架式的舷側、頂邊水艙、有或無底墩和頂墩的槽形主橫壁及縱壁或橫骨架形式的艙口間甲板組成[2]，散貨船貨艙一般深度少則8 m左右，最大超過20 m。卸貨后再次裝載前，通常需要對貨艙清洗，現有大型散貨船貨艙高處清潔的做法一般有如下幾種方法或者相類似方法：1）艙底高壓水槍沖洗；2）艙底搭建腳手架法；3）采用人員登直梯法。采用此類清洗方式，一般清洗效率較低、危險性較高。特別是剛裝完煤炭貨艙高處留下的痕跡，馬上又要裝載谷物類清潔貨物，單單靠洗艙水是不能夠輕易洗掉污跡，這就得爬上高梯，用長竿刮板邊刷洗邊沖水，方可洗去污跡。這就增加了工作難度，降低了效率，還增加了工作的危險性[3]。

散貨船貨艙一般型式如圖1所示。

圖1 散貨船貨艙一般型式示意圖

1 清洗設備簡介

散貨船的發展經歷了噸位和排水體積由小到大的過程。例如，為了裝載更多的貨物，貨艙區越來越大，艏部和機艙區越來越小，型深和吃水不斷加大，貨艙的數量越來越多，艏艉線型變化越來越大[4]。因此導致現在的貨艙清洗量越來越大，清洗難度越來越高，針對現有散貨船貨艙清洗方式方法存在的弊端，設計一款散貨船貨艙清洗設備，總體主要包括鋼絲繩軌道及夾緊/吸附裝置、軌道平臺、清洗管路、供水管、配套牽引裝置及其他輔助結構等，能夠實現貨艙低成本、方便、高效、安全、可靠的清洗作業。

利用夾緊/吸附裝置將鋼絲繩兩端固定在貨艙艙口邊沿并拉緊，布置形成鋼絲繩軌道，一般距離貨艙壁1 m左右；軌道平臺搭載有清洗管路，在配套的牽引裝置的牽引下沿著鋼絲繩軌道運行，為了進一步提高穩定性，在下方也增加軌道平臺和鋼絲繩；清洗管道頂端連接船上供水管提供水源，通過高壓噴嘴噴水清洗貨艙壁。在清洗完成一側貨艙壁后，拆下夾緊/吸附裝置和鋼絲繩軌道轉移到下一個清洗貨艙壁重新夾緊組裝，開始新的貨艙壁的清洗工作，直到清洗完成全部貨艙壁的清洗工作。

清洗設備清洗運行示意圖如圖2、圖3所示。

圖2 清洗設備運行俯視圖示意圖

2 主要指標參數

圖3 清洗設備運行主視圖示意圖

清洗設備主要指標參數如表1所示。

表1 清洗設備主要指標參數

3 總體結構組成

清洗設備總體結構簡單、緊湊，其拆裝、使用方便，具有自動、高效、便捷、安全等清洗優點，主要由不銹鋼鋼絲繩、夾緊/吸附裝置、軌道平臺、清洗管路、供水管、絞車及其他輔助結構等組成，軌道平臺通過滑輪吊掛在鋼絲繩軌道上，清洗管位于軌道平臺正中間，平臺之間通過鋼絲繩連接，清洗管路側面布置高壓噴嘴，朝向清洗艙壁一側。使用時可以依靠簡單吊具和部分人力快速組裝使用，清洗完成后同樣可以方便快速地拆卸，并且拆卸后占地面積小、儲存方便。

清洗設備總體組成結構示意圖如圖4所示。

圖4 清洗設備總體結構示意圖

4 總體結構設計

4.1 鋼絲繩及夾緊/吸附裝置

鋼絲繩及夾緊/吸附裝置組成軌道平臺的運行軌道，制造材料均是不銹鋼材料。采用4根規格型號為18×7、結構為18×19+IWS、直徑約為φ14 mm的鋼絲繩，并利用鋼絲繩兩端的夾緊/磁吸裝置夾緊在艙口四周邊緣上和艙壁底部，拉緊架空連接在艙口和底部的鋼絲繩使其形成具有一定剛度的運行軌道。同時每一根鋼絲繩兩端的夾緊/吸附裝置都能獨立調節拉緊力和高度，方便在清洗設備運行過程中根據需要調整拉緊力和運行高度，使清洗工作更加快捷高效。

夾緊/吸附裝置優先考慮磁力吸盤/磁性起重器，原因是其使用便捷、安全可靠，并且是標準成熟產品。

4.2 軌道平臺

軌道平臺采用60×60規格鋁型材及其配件組裝成框架結構,上部平臺整體尺寸為1 m×1 m，下部平臺整體尺寸0.5 m×0.5 m，具有結構簡單、牢固可靠、質量輕便、成本低等特點，分別安裝8個直徑約為φ112 mm、高度約為130 mm的不銹鋼鋼絲繩滑輪；框架周邊安裝有吊環，用于連接鋼絲繩吊掛；在運行方向的前后部安裝有掛鉤，利用鋼絲繩與牽引裝置相連，從而提供動力并運行在鋼絲繩組成的軌道上，同時平臺其上預留清洗管路安裝結構及其他附屬結構。

圖5 磁力吸盤/磁性起重器

軌道平臺結構示意圖如圖6所示。

圖6 軌道平臺結構示意圖

4.3 軌道平臺間鋼絲繩

上部和下部軌道平臺之間通過6根規格型號為18×7、結構為18×19+IWS、直徑約為φ10 mm的長度可以調節的鋼絲繩連接，軌道平臺與清洗管路的法蘭連接起到固定清洗管路的作用，整體跟隨軌道平臺在水平方向上沿著艙壁移動，從而實現清洗管路貼近艙壁清洗作業。

4.4 清洗管路

清洗管路是清洗設備的清洗部件，主要由高壓扇形噴嘴、DN63 mm×5.8 mm S5系列PPR管（耐壓≤1.25 MPa）及配套管件等組成。整根清洗管路采用分段設計，總長度可以根據清洗貨艙的高度通過增加、減少分段進行調整，每個分段長度為0.5 m，分段之間通過螺紋、閥門連接，垂直平臺運行方向安裝高壓扇形噴嘴，因此管路上有兩排方向相反的噴嘴，既可以方便快速轉移到下一個清洗艙壁，也可以更加穩定；管路上、下部通過封頭、法蘭連接在軌道平臺上，以提高穩定性；頂部通過連接閥連接供水管。

目前清洗管路只設計了1根，但是可以根據實際清洗效果的好壞，增加多根平行布置的清洗管路，從而增大噴水覆蓋面積，加大沖刷力度，提高清洗效果；同時由于主清洗管路是分段設計，可以在主管路周向上增加分支清洗管路，針對難以清洗的角落提高清洗效果。

清洗管路的分段設計既能夠滿足不同貨艙高度清洗的需要，又能方便快捷地組裝和拆卸，如果有某一個分段損壞或者故障也可以快速更換，兼顧了實用性和便利性。

圖7 清洗管路結構示意圖

清洗管路結構示意圖如圖7所示。

4.5 配套牽引裝置

牽引裝置鋼絲繩連接上部軌道平臺為整個清洗設備提供行走動力，采用成熟的電動鋼絲繩絞車，既可以滿足使用要求，又可以降低開發成本。如果有降低成本或者用電安全等方面的考慮，可以改為手動絞車操作。

5 結語

船舶在航行中可能經過高鹽、高溫、潮濕的炎熱環境，也可能經過低溫、干燥的寒冷環境，清洗設備工作過程中始終處于接觸水的環境中，并且儲存過程中也可能處于潮濕環境。雖然為了防止腐蝕而使用了防銹鋁型材、不銹鋼材料和帶膠皮不銹鋼鋼絲繩，但是為了提高防腐效果、增加使用壽命，建議使用完后通淡水清洗管路和全面清洗整體結構，并且晾干、關鍵部位涂油脂后儲存；同時制定維護保養計劃，按計劃定期維護保養，從而保證裝置使用性能和使用壽命。