满足国际规范要求的引航员梯卷车的设计研究

杨社建 顾文捷 胡方珍 陈 诚

（1.江苏姜堰船舶舾装件有限公司 泰州225510；2.泰州口岸船舶有限公司 泰州225321；3.中国船舶重工集团公司第七〇四研究所 上海200031）

引 言

引航员梯卷车（以下简称卷车）是引航员梯配套使用的专用操作装置，对于大中型和超大型船舶而言是必不可少的引航员登乘配套设施。为确保引航员的人身安全，国际海事组织（简称IMO）相关规范对卷车规定了具体要求。为便于更好地应用实施，本文依据IMO Res.A.1045（27）“引航员登离船装置建议案”［1］和IMO MSC.1/Circ.1375 “关于SOLAS公约第V/23条的统一解释”［2］等相关规范文件对卷车结构、性能、试验和标记等要求，进行较全面的梳理研究，便于进一步规范卷车的设计、制造和试验，同时也为正在制订的引航员梯卷车国际标准提供参考依据。

1 卷车简介

卷车是与引航员梯配套使用的专用操作装置，是引航员登离船装置的一部分。卷车除满足引航员梯的收放功能外，还具有存贮功能，应能容纳整个引航员梯，其安放位置应不影响人员行走或操作。

根据船型和使用配套要求的不同，卷车一般可分为固定式和带轨道移动式两种结构类型（见图1和图2）。［3］卷车操作可通过手动或动力源驱动实现。

图1 固定式卷车

图2 带轨道移动式卷车

卷车主要由卷筒装置、支架及轨道（如有）、机械驱动装置等部件组成，同时须设有引航员梯、扶手索、安全索的绑扎固定点，以及卷车的下降锁定、行走锁定（带轨道）和相关安全操作装置等。［4］

2 有关卷车设计的国际规范及标准

涉及卷车设计要求的国际规范，主要包括IMO MSC.1/Circ.1375 “关于SOLAS 第V/23的统一解释”和IMO Resolution A.1045（27）“引航员登离船装置建议案”。目前有关卷车设计的国际标准还未公布，国内已制定了相关的船舶行业标准CB/T 3737-2013《引航员梯卷车》［3］。上述规范和标准需关注以下两方面要求：关于不同使用情况以及关于卷车机械系固要求。

根据船型大小，引航员安全登离船存在两种使用情况：一种是海平面至登船处或离船处的距离不超过9 m；另一种是海平面至登船处或离船处的距离超过9 m。

MSC.1/Circ.1375通函中要求：当引航员登离船装置的主要配套设施引航员梯的长度超过9 m时，应将舷梯或其他同样安全方便的装置与引航员梯一起组合使用，供引航员登船或离船。而A.1045（27）决议进一步明确用于连接引航员梯的舷梯应具有足够长度，其倾斜角度不超过45°；对于吃水范围大的船舶，可设几处引航员梯悬挂位置。

由此可见：用于连接引航员梯的卷车，在引航员登、离船垂直距离不超过9 m时，可设计为固定式；对于距离超过9 m时，可设计为能多处使用的带轨道移动式。

在SOLAS 第V/23的统一解释中提及要求“应在每舷均装有这种设备，除非该设备能够转移以供任一舷使用。”即卷车将会有出绳方向要求，以及ISO 799-1：2019［5］标准的引航员梯对卷车会有结构影响。其他国际规范或国际标准暂无相关规定。

IMO.MSC.大会A.（1045）27决议通过的《引航员登离船装置建议案》，规定了卷车收放和存贮的引航员梯的构造，并对卷车的机械系固有明确要求，主要涉及卷车的机械结构、操作或驱动、安全装置与锁紧保护等方面。

现结合IMO国际规范和相关标准要求，从结构设计、性能设计、试验要求、标记要求等方面对引航员梯卷车的设计进行具体研究分析。

3 卷车设计的研究

3.1 结构设计

3.1.1 结构型式

对于中小型船舶和特殊船舶，因引航员梯只需满足某一固定位置使用，因此卷车设计为固定式，见上页图1。对于大型和超大型船舶，其配套的引水员梯与引航员舷梯组合使用时，下端平台需高出海平面至少5 m［1］，卷车要满足多个位置的搭配使用，因此卷车设计为带有固定轨道的移动式，见上页图2。

固定式卷车固定安装在某一定点使用位置；带轨道移动式卷车安装在使用位置区域内的固定轨道内，可移动操作以满足几处引航员梯悬挂位置的使用要求。

卷车设计需考虑卷车的出绳方向。因IMO规范要求应设有能使引航员从船舶的任一舷安全登船和离船的装置，故卷车可分为左舷机和右舷机。为方便船上安装和卷车的操作，卷车减速器或卷筒机械驱动装置一般安装在卷车靠船尾方向。当观察者位于减速器或卷筒机械驱动装置一侧的端部，另一侧为卷筒，引航员梯出绳方向处于卷筒上方的右侧（舷侧方向），则此卷车称为右机卷车（见图3）。观察者位于减速器或卷筒驱动装置一侧的端部，另一侧为卷筒，引航员梯出绳方向处于卷筒上方的左侧，则此卷车称为左机卷车。

图3 右机卷车示意

3.1.2 卷筒设计

卷筒作为卷车的主要部件，用于卷绕和存贮引航员梯，考虑到引航员梯的止扭踏板长度至少为1 800 mm［1，5］，卷筒应能方便引航员梯卷绕在卷筒上而不至于损坏引航员梯的止扭踏板，因此卷筒的长度正常设计为2 000 mm，如上页图1所示。［3］

卷筒应能承受引航员梯的质量，须满足一定负载要求，其卷筒卷轴一般选用直径为100～180 mm左右具有足够强度和刚性的管形结构件。卷筒两侧档板直径可根据实船确定尺寸，对于大型和超大型船舶，甲板面使用区域较为宽敞，引航员梯级数最多可达36级［5］，即最大长度约12 m，其卷筒最大直径正常为1 500 mm；对于中小型船舶，甲板面使用区域较小，考虑不影响人员通道，其两侧档板直径会设计的较小，约为250～500 mm。

为便于连接引航员梯，卷筒轴上应对称设有连接引航员梯的固定结构。此外对于配套使用的安全绳（如有）和扶手绳；如甲板上无相关固定设计，则在卷筒轴上也应设有可连接安全绳（如有）和扶手绳的固定结构（如连接眼板等）。

3.1.3 支架设计

支架为卷筒的支撑结构，位于卷筒的两侧，上端设计有便于卷筒转动的支承。

固定式卷车，其支架底端直接焊接固定于船上（主）甲板、船舷开口处或船体结构舱壁上。

带轨道移动式卷车，其两侧支架底端由适当宽度的固定框型底座相连接，并在固定底座前、后两端设有滚轮，以便卷车在轨道内平顺移动。

根据规范要求“引航员梯卷车可以手动操作［1］”，为便于卷车和引航员梯的手动操作，支架的高度应方便人手操作。

对于固定式卷车，支架可根据船上实际情况设计成具有较高的高度，但需考虑设置可便于手动操作的设施；对于移动式卷车，支架高度在不影响引航员梯存放的情况下可尽量低一些。

3.1.4 轨道设计

带轨道移动式卷车，其轨道一般设计为分开的两槽型结构，以方便卷车在轨道内移动。

（1）长度设计

对于吃水范围大的船舶，因设有多处引航员梯悬挂位置，因此卷车的轨道长度需满足卷车在轨道内移动至悬挂位置的要求。

（2）高度设计

轨道的高度需考虑到卷车安装在轨道上后，整体高度不能影响卷车的应急手动操作。此外，还应考虑到卷车轨道的安装形式，包括单独布置形式和与舷梯装置组合布置形式。

当采用单独布置形式时，在不影响卷车手动操作和卷车在轨道内移动时，轨道高度可尽量低。对矿砂船以及散货船等货舱舱盖侧开的大型和超大型船舶，因受侧移舱盖高度限制，轨道高度在卷车装配后不应影响舱盖侧向开启（参见图4）。［6］

图4 舱盖侧开的移动型式卷车布置

当采用与舷梯装置组合布置形式（主要适用于大型和超大型油轮）时，配套舷梯为水平收藏结构，舷梯移动吊架处沿舷梯下端方向的收藏位置与卷车轨道部分重叠，此时卷车轨道兼作了舷梯收藏搁架装置。舷梯收藏状态时，舷梯处于轨道的正上方，轨道的高度近似于舷梯搁架的高度，轨道上应考虑舷梯收藏时的绑扎设施，参见图5。

图5 卷车轨道与舷梯装置组合起结构

由于这种布置形式的卷车安装后的高度较高，因此还需注意增加便于卷车应急手动操作的辅助登高设计。

（3）宽度设计

轨道的宽度与其组合的卷车底座相匹配，保证卷车移动时的稳定可靠和引航员梯的正常收放使用。

对于采用与舷梯装置组合布置形式的卷车，因舷梯收藏时搁置于卷车轨道上方，因此卷车轨道宽度还应考虑到舷梯的宽度，轨道净宽度一般不小于600 mm。

3.1.5 驱动装置

（1）卷车的收放功能

卷车应设计一种机械驱动装置，即通过变速装置、卷筒轴来驱动卷车卷筒转动，从而实现收放引航员梯的功能。卷车可以手动操作，也可以使用电动、液压或气动等动力源驱动方式。［1］

根据IMO规范要求，手动操作的卷车应设有刹车或其他合适的装置以控制引航员梯下降，并能在引航员梯下降到位时将卷车锁定［1］。动力源驱动的卷车也应有应急手动操作功能。

变速装置适用于固定式卷车和带轨道移动式卷车，可采用自锁的蜗轮蜗杆（或同类型机构）作为锁紧机构。

（2）带轨道移动式卷车的移动功能

对于带轨道移动式卷车应具有移动行走功能，卷车在轨道内的移动可设计为单独手动移动操作，也可设计为动力源驱动的移动操作。由动力源驱动的卷车，其移动功能同时也应具有应急手动操作功能。

单独手动移动通过人力推动，机构简单，主要适用于各类大中型船舶的简易配置。动力源驱动移动由动力源驱动传动机构或机械变速装置实现移动功能。

（3）操作或驱动设计

卷车卷筒由机械装置驱动，并通过手动操作或动力源带动实现卷车的收放功能。无论是固定式卷车，还是带轨道移动式卷车，在没有动力源的情况下均要能方便地进行手动操作，卷车上应设有标记清晰的控制杆或手柄，控制杆或手柄可锁在空档位置。［1］

（4）润滑和密封等要求

卷车各轴承表面及相对滑动或转动部件应提供有效的润滑设计，以保证卷车在运转时润滑良好。

机械变速装置内部用于润滑、防滴漏等功能的密封件和卷车上所有结构件都应是无石棉材质。［7］

3.1.6 安全装置

所有卷车应设有防止因机械故障或人为失误而导致误操作的措施［1］，即要求卷车须设有操作保护措施和锁紧保护措施等。

（1）操作保护措施

当卷车发生机械故障时，应急保护措施能立即阻止卷车转动，使卷车处于安全停止状态。动力源驱动的卷车可将应急手摇柄与动力源设计为联锁控制，以防误操作。对于电动驱动的卷车，还可另外设计一个急停按钮进行断电保护。

卷车人为误操作包括卷车正反转误操作、卷车手动与动力源误操作和卷车收放与移动误操作等，这些误操作可通过设计停止限位、增加醒目提示标记和设置联锁操作等措施来避免。

IMO规范要求以电力、液压或气动方式带动的引航员梯绞车应设有安全装置，该装置能切断绞车的动力源从而将绞车锁定在位［1］，即锁定在收、放状态或移动位置。在具体设计中，电动驱动的卷车可将电源按钮设计成常按通电、松开断电的方式；气动或液压源驱动的卷车，可通过设置自动复位操作手柄来实现，即操作手柄时卷车动作，松开时手柄自动复位停止动作。

（2）锁紧保护措施

当卷车处于收放或移动工作状态时，为防止卷车转动或移动，可通过以下措施来实现：设计一种自锁的蜗轮蜗杆（或同类型机构）、棘轮棘爪等机构作为锁紧机构，或对气动马达设计一个自动复位锁紧机构，或通过在卷车上或轨道上设计锁销锁定和机械绑扎装置等，如上页图4和图5所示。

上述措施也能满足IMO规范规定的手动操作的卷车应设有刹车或其他合适的装置控制引航员梯下降且一旦引航员梯下降到位可将卷车锁定在位［1］的要求。

3.2 性能设计

IMO规范要求引航员梯应能系固在卷车以外的强力点上［1］，卷车主要用作引航员梯的收放或存贮功能，不需单独支撑引航员梯，但应能承受引航员梯的质量。

为保证卷车使用时的安全可靠，参照现行CB/T 3727-2013标准和类似甲板机械舷梯绞车ISO 7364 ∶ 2016E［8］标准，并结合卷车的实船使用经验，建议对卷车性能参数作设计规定。卷车性能参数主要包括卷筒负载、支持负载和试验负载等要求。

3.2.1 卷筒负载

卷筒负载是指在任一速度下，当卷车以卷筒单层绳索收进空梯时，在卷筒出绳处的最大绳索张力，也可称作工作负载或最大设计负载。［3］

卷车工作时只需承受引航员梯的质量。根据ISO 799-1 ∶ 2019规定，引航员梯最长约12 m。考虑到船东有特殊要求的超长设计，包括辅助索等附件，卷车承受最大质量不超过1.5 kN。按CB/T 3727-2013标准，同样设计规定卷筒负载为1.5 kN。

3.2.2 支持负载

卷车的支持负载是指静止状态下，卷车在卷筒最里层，即单层出绳处所能承受的最大绳索张力。卷车的支持负载按2倍卷筒负载设计，即支持负载为 3 kN。［3］

3.2.3 试验负载

为提高卷车设计的安全性，参照CB/T 3727-2013标准，在静载状态下进行负载试验，试验负载为1.5倍支持负载。按CB/T 3727-2013标准设计、制造的产品质量一直较稳定，并被船东所接受，故试验负载的取值较合理可靠。

3.2.4 其他要求

基于以上负载设计规定，并参照类似产品的设计要求，卷车的性能要求还应包括以下几个方面：

（1） 动力源驱动的卷车应有一定的起升速度，一般不小于 0.05 m/s［8］；

（2）卷车应能以1.5倍卷筒负载连续进行2 min的超载起升操作而不会损坏；

（3） 卷车在上升或下降的过程中，进行紧急停车试验，应能立即可靠停车；

（4）卷车在收放或移动到位时，应能可靠锁紧保护而不引起卷车转动或移动；

（5） 卷车不能单独支撑引航员梯，应将引航员梯系固在卷车以外的强力点［1］（见图6）。

图6 引航员梯在卷车以外的强力点系固示意图

3.3 试验要求

卷车应进行整机试验，包括动力源、卷筒、机械驱动装置，以及卷车转动和移动的安全锁紧装置等。参照CB/T 3727-2013标准规定的要求进行下述试验，试验结果应记录在质量证明书中。

3.3.1 运转试验

试验时引航员梯卷车应进行持续空载运转15 min，同时倒车、正车各操作3次；检查卷车操作应正常。

3.3.2 卷筒负载试验（工厂试验）

（1）试验时在卷筒上用绳索吊放等效的负载，启动卷车放出绳索约2～5 m，停留15 min，卸载后卷车不应出现损坏。

（2）在卷筒上用绳索吊放1.5倍卷筒负载，启动卷车吊起负载，连续进行2 min吊放，而不引起卷车损坏。

（3）在卷筒用绳索吊放1.5倍卷筒负载上升或下降试验的过程中，紧急停车一次，卷车应能立即可靠停车。

试验过程的检查项目包括：油液密封情况、输入电流、电压或工作压力或液压流量、公称速度、不正常的噪声、控制制动器的操纵情况。

3.3.3 1.5倍支持负载下的静载负载试验（工厂试验）

卷车在1.5倍支持负载下作静载负载试验。在此负载下，制动器应使卷筒保持在停止状态。

3.3.4 船上试验及检查

卷车应作为整个引航员梯设施的一部分与引航员梯一起进行试验，其卷车至少应单独进行以下试验：

（1）引航员梯收放试验

试验时将卷车上的引航员梯全部放出，然后操作卷车再将引航员梯收回到卷车卷筒上，试验检查收、放引航员梯需顺畅，储存方便牢固，刹车安全可靠。将引航员梯下放和收起，至少应有两次；同时检查卷车防转动锁紧保护安全可靠。

（2）移动试验

卷车在静止状态下手动或动力源驱动，使卷车在轨道内往返三次，平移移动过程应顺畅；同时检查卷车移动限位的锁紧保护安全可靠。

（3）负载试验

整个卷车应按1.5倍支持负载做静载负载试验，在此负载下，制动器应使卷筒保持在停止状态。

3.4 标记要求

参照IMO规范对相关产品的设计要求，并结合CB/T 3727-2013标准部分的标志内容，在卷车上应至少标记以下三方面内容：

（1）安全操作规程或注意事项；

（2）卷筒出绳方向指示；

（3）包含如下信息的铭牌：

① 产品名称；

② 制造厂名称和商标标志；

③ 型号、标准号等；

④ 卷筒负载与支持负载；

⑤ 液压、气动或电动马达功率和速度；

⑥ 出厂编号；

⑦ 引航员梯卷车制造年份；

⑧ 如可能，需有认可的海事安全主管机关的标识，以及该主管机关要求的任何认可标记；

⑨ 若由某一公认的机构代表海事主管机关，则应提供该机构的标识或产品船检部门印记。

4 结 语

国际船舶市场不断向大型化、超大型化和智能化方向发展，引航员梯卷车已成为很多大型和超大型船舶的标配。IMO规范对卷车早已提出一定的规范要求，我国也制定了相应的船舶行业标准，但目前还没有该产品统一的国际标准。本文针对有关卷车的国际规范要求，从卷车的结构、性能、试验和标记要求等几个方面进行较具体的分析研究，将有利于规范卷车的设计、建造和验收；同时也能为正在新制订的卷车国际标准提供一定参考。