بارگیری کشتی: چیست، کشتی ها چگونه بارگیری می شوند و انواع آن

بارگذار کشتی چیست - عملکرد و اجزای اصلی

الف ship loader is a materials handling machine purpose-built to transfer bulk solids from a terminal's land-side storage and conveyor infrastructure onto a ship at the rated throughput of the terminal. The machine must accommodate the geometry of the vessel — hold length, hold width, hatch opening size, and the change in vessel freeboard (deck height above waterline) as the ship is progressively loaded and sinks lower — all while maintaining continuous material flow.

اجزای اصلی یک لودر کشتی استاندارد عبارتند از:

نحوه بارگیری کشتی های باری - فرآیند بارگیری کشتی

بارگیری یک کشتی باری فله یک عملیات دقیق توالی است که توان عملیاتی را در برابر پایداری کشتی، تنش ساختاری و زمان بندر متعادل می کند. توالی بارگیری برای یک کشتی فله‌بر Capesize که سنگ آهن را حمل می‌کند، فرآیند را در یک زمینه تجاری واقعی نشان می‌دهد:

• بررسی ورود کشتی و پیش بارگیری: قبل از شروع بارگیری، کشتی تحت یک بررسی قبل از بارگیری قرار می گیرد - اندازه گیری های کشش، تریم و فهرست ثبت می شوند و با طرح بارگیری مقایسه می شوند. انبارهای محموله از نظر بقایای محموله قبلی که می تواند بار جدید را آلوده کند، بازرسی می شود. ترتیب بارگیری کشتی (که ابتدا باید پر شود و به چه ترتیبی باید پر شود) بین افسر ارشد کشتی، فرمانده بارگیری ترمینال و نماینده کشتی توافق می شود.
• موقعیت لودر کشتی: لودر کشتی در امتداد مسیر ریلی خود حرکت می کند تا با اولین دریچه تعیین شده هماهنگ شود. بوم می‌چرخد و می‌چرخد تا لوله بارگیری را روی دهانه دریچه متمرکز کند. لوله تلسکوپی به داخل نگهدارنده به داخل امتداد می یابد 1-3 متر از سطح شمع . موقعیت شروع معمولاً یک نگهدارنده رو به جلو یا عقب است تا نگهدارنده میانی کشتی، برای شروع توزیع وزن صحیح برای پایداری در هنگام بارگیری.
• افزایش نرخ بارگیری: تغذیه مواد با نرخ کاهش یافته شروع می شود در حالی که اپراتور تراز را تأیید می کند، بررسی می کند که ناودان آزاد است و نگهدارنده خالی است و ارتباط با کشتی برقرار می کند. نرخ بارگذاری تا توان عملیاتی کامل افزایش می یابد - معمولاً 5000-15000 تن در ساعت در پایانه های سنگ معدن مدرن - هنگامی که همه سیستم ها به درستی کار می کنند.
• پیرایش: الفs the pile in the hold builds, the operator periodically slews the boom and repositions the loading chute to spread the cargo evenly across the hold floor. Untrimmed cargo creates a peaked pile that reduces hold utilisation and can shift during the voyage, creating list. Trimming is performed during loading pauses or by continuous slow slewing while maintaining material flow.
• توالی هچ به دریچه: هنگامی که یک نگهدارنده به تناژ جزئی یا کامل برنامه ریزی شده خود می رسد، بارگیری متوقف می شود، ناودان بلند شده و جمع می شود و دستگاه به دریچه بعدی حرکت می کند. توالی بارگیری برای حفظ پایداری کشتی (با بارگذاری متقارن در مورد خط مرکزی) و حفظ تنش بدنه در محدوده ساختاری کشتی طراحی شده است - فراتر از محدودیت‌های فرورفتگی یا افتادگی در هنگام بارگیری می‌تواند به طور دائم به کیل کشتی آسیب برساند.
• بررسی و تکمیل پیش نویس نهایی: هنگامی که تمام انبارها در تناژ هدف قرار دارند، لودر ایمن می شود، بارکش در شش نقطه (پیش، عقب، بندر میانی کشتی و سمت راست) مجددا اندازه گیری می شود و مقدار نهایی محموله از بررسی پیش نویس محاسبه می شود. این رقم وزن محموله تایید شده رسمی برای اهداف بارنامه و پرداخت بار است.

انواع بارگیر کشتی و کاربرد آنها

لودرهای کشتی بر اساس تحرک، پیکربندی ساختاری و نوع محموله ای که حمل می کنند طبقه بندی می شوند. انتخاب نوع صحیح با توجه به نیازهای خروجی ترمینال، هندسه اسکله، محدوده اندازه کشتی، و ویژگی های مواد فله ای که بارگیری می شود، هدایت می شود.

لودر کشتی چرخان سوار بر ریل بر پایانه های صادرات فله با توان بالا تسلط دارد زیرا طیف کاملی از حرکات مورد نیاز برای سرویس دهی هر دریچه روی هر کشتی در داخل پنجره اسکله را ترکیب می کند - حرکت در امتداد اسکله، چرخش در عرض دهانه دریچه، حرکت کردن برای مطابقت با تخته آزاد در حال تغییر کشتی - در عین حال حفظ استحکام بالای ساختاری مورد نیاز برای عملیات مستمر بالا. بزرگ‌ترین ماشین‌ها از این نوع، مانند آنهایی که در بنادر سنگ آهن پیلبارا در استرالیای غربی، بارگیری می‌کنند. 16000 تن در ساعت و می تواند یک کشتی 180000 DWT را در کمتر از 14 ساعت بارگیری کند.

نحوه بارگیری کشتی - الزامات کلیدی مهندسی و عملیاتی

بارگیری صحیح یک کشتی باری فله مستلزم مدیریت چهار محدودیت فنی همزمان است که همگی با یکدیگر در تنش هستند: به حداکثر رساندن توان عملیاتی، حفظ ثبات کشتی، کنترل کیفیت محموله و مدیریت انطباق با محیط زیست. شکست در هر یک از چهار می‌تواند منجر به آسیب کشتی، آلودگی محموله، تحریم‌های مقامات بندری یا توقیف کشتی شود.

• مدیریت پایداری در حین بارگذاری: الفs cargo is added to the holds, the vessel's metacentric height (GM) and trim change continuously. A loading sequence that places all weight in the forward holds first creates severe hogging stress on the hull girder, potentially exceeding the structural limits defined in the vessel's loading manual. Every bulk carrier specifies maximum permissible bending moments and shear forces at each frame station — the loading master must calculate these at each loading stage and adjust the sequence to keep calculated stresses within limits. Modern terminal management systems automate these calculations in real time as tonnage accumulates.
• همگام سازی نوار نقاله و فیدر: نوار نقاله بوم لودر کشتی با سرعت و عرض ثابت تسمه کار می کند - ظرفیت توان عملیاتی آن توسط سطح مقطع مواد روی تسمه تعیین می شود. نرخ تغذیه از سیستم نوار نقاله اصلی ترمینال باید با ظرفیت لودر مطابقت داشته باشد. تغذیه کم باعث خالی شدن بوم می شود و زمان بارگیری را تلف می کند. تغذیه بیش از حد مواد را می ریزد یا لودر را مجبور به توقف می کند و باعث وقفه های برنامه ریزی نشده ای می شود که در زمان بندر قابل توجهی انباشته می شوند. در پایانه های خودکار، لودسل روی نوار نقاله و توزین های تسمه در نقطه تغذیه لودر، نرخ تغذیه را در داخل نگه می دارند. ± 2 درصد از هدف به طور مداوم
• انطباق با محدودیت پیش نویس: هر اسکله دارای حداکثر پیش نویس مجاز اعلام شده است - عمیق ترین چیزی که کشتی می تواند در هنگام بارگیری کامل در آن بندر در آب بنشیند. این پیش نویس با عمق کانال، هر گونه پنجره جزر و مدی و حاشیه های ایمنی اداره بندر تعیین می شود. استاد بارگیری باید پیش نویس بارگیری شده نهایی را دقیقاً محاسبه کند و اطمینان حاصل کند که کشتی بارگیری شده از کشش عملیاتی اسکله تجاوز نمی کند. یک خطای 10 سانتی متر پیش نویس بیش از حداکثر مجاز می تواند کشتی را در کانال اسکله زمین گیر کند و باعث تاخیر ساعت ها یا روزها شود.
• رطوبت و جریان پذیری مواد: محموله های فله خاصی - سنگ معدن نیکل، ریزه سنگ آهن، زغال سنگ با رطوبت بالا - در معرض خطر مایع شدن هستند. اگر میزان رطوبت از حد مجاز رطوبت قابل حمل محموله (TML) بیشتر شود، محموله می تواند در طول سفر مانند یک مایع رفتار کند و باعث جابجایی محموله فاجعه بار و واژگونی کشتی شود. کد بین‌المللی محموله‌های فله جامد دریایی (IMSBC) نیاز به آزمایش رطوبت قبل از شروع بارگیری دارد و اگر رطوبت از TML بیشتر شود، باید از بارگیری خودداری شود. این یک محدودیت عملیاتی است که بر تصمیم بارگیری مستقل از قابلیت مکانیکی ترمینال تأثیر می گذارد.

معیارهای انتخاب لودر کشتی برای پروژه های ترمینال جدید

مشخص کردن الف لودر کشتی برای یک پروژه ترمینال جدید نیازمند ترجمه الزامات عملیات تجاری به مشخصات مکانیکی و ساختاری است. پارامترهای زیر مشخصات ماشین را مشخص می کنند:

• ظرفیت توان عملیاتی طراحی (t/h): ظرفیت اسمی نامی باید به گونه‌ای باشد که با در دسترس بودن عملیاتی واقع‌بینانه، هدف خروجی سالانه پایانه را برآورده کند. هدف گیری ترمینال 10 میلیون تن در سال با یک سال کاری 300 روزه و 18 ساعت بارگیری موثر در روز، به توان عملیاتی پایدار تقریباً 1850 تن در ساعت با استفاده 100 درصد نیاز دارد - اما با در نظر گرفتن زمان تعویض کشتی، تأخیرهای آب و هوا و پنجره های تعمیر و نگهداری، ظرفیت نامی دستگاه باید در 1.3-1.5× نرخ پایدار ، ظرفیت طراحی 2400-2800 تن در ساعت را در این مثال ارائه می دهد.
• محدوده کشتی (DWT): دستگاه باید طیف کاملی از اندازه‌های کشتی را که از اسکله استفاده می‌کنند، در خود جای دهد - از کوچک‌ترین کشتی ساحلی تا بزرگترین کشتی‌ای که اسکله می‌تواند بپذیرد. رگ های بزرگتر دارای نگهدارنده های عمیق تری هستند (عمق نگهداری معمولاً 12-18 متر روی کشتی های Capesize ) دریچه‌های وسیع‌تر و تغییر بیشتر تخته آزاد در حین بارگیری، به لوله‌های تلسکوپی طولانی‌تر، قوس‌های چرخشی گسترده‌تر و برد لوف بیشتر نسبت به ماشین‌هایی که به کشتی‌های کوچکتر خدمت می‌کنند، نیاز دارند.
• بارگیری اسکله (kN/m²): بارهای استاتیکی و دینامیکی که توسط لودر کشتی بر سازه اسکله تحمیل می شود باید در حد ظرفیت سازه اسکله باشد. وزن خود ماشین، وزن محموله روی بوم، و بارهای دینامیکی ناشی از سفر، چرخاندن و لوف کردن، همگی نقش دارند. طرح های جدید اسکله را می توان برای لودر بهینه کرد. بهسازی یک لودر بزرگ بر روی یک اسکله موجود اغلب به تقویت سازه ای نیاز دارد که هزینه بیشتری نسبت به خود لودر دارد.
• خواص بار: چگالی ظاهری، اندازه ذرات، محدوده محتوای رطوبت، سایندگی (اندازه گیری شده با شاخص سایش باند)، و زاویه قرارگیری، همگی بر عرض تسمه نقاله، سرعت تسمه، هندسه ناودان و انتخاب آستر سایش تأثیر می گذارند. یک لودر سنگ آهن برای جابجایی مواد با چگالی ظاهری 2.0-2.4 تن در متر مکعب به یک تسمه عریض‌تر و قاب ساختاری سنگین‌تر نسبت به مواد جابجایی باردر دانه در 0.7 تا 0.8 تن بر متر مکعب برای کارکرد جرمی یکسان نیاز دارد.
• الزامات زیست محیطی: مجوزهای زیست محیطی اداره بندر حداکثر میزان انتشار گرد و غبار مجاز را در نقطه بارگیری مشخص می کند. برای دستیابی به انطباق ممکن است نیاز به نوار نقاله های محصور، لوله های تلسکوپی مهر و موم شده با محفظه گرد و غبار پارچه ای، سیستم های مهار اسپری آب، یا بارش الکترواستاتیکی در دریچه اگزوز محفظه ناودان بارگیری باشد. این سیستم ها هزینه سرمایه ای را اضافه می کنند و به مقررات دسترسی به تعمیر و نگهداری در طراحی ماشین نیاز دارند.

معیارهای عملکرد لودر کشتی در پایانه های عمده فله

تجارت جهانی کالاهای فله در تعداد کمی از پایانه‌های با حجم بالا متمرکز است که معیارهای عملکرد لودر کشتی استاندارد این صنعت را تعریف می‌کنند. این معیارها به طور عمومی از طریق آمار پورت گزارش می شوند و نقاط مرجع مفیدی برای طراحی ترمینال جدید هستند: