Корабельные лебедки

Оглавление

Введение 2
1. Швартовочные лебедки 3
2. Буксирные лебедки 5
3. Грузоподъемность лебедки 9
4. Якорные лебедки 15
Список использованных источников 17

Введение

Судовые вспомогательные механизмы и устройства являются важной частью судовой энергетической установки. Вспомогательным механизмам принадлежит значительная доля в общем комплексе механического оборудования судна. Ввиду большого количества вспомогательных механизмов на судах, на них приходится значительная доля трудоёмкости по техническому обслуживанию и ремонтных затрат. Они потребляют значительное количество энергии, топлива, масла. От надёжности работы некоторых вспомогательных механизмов (якорного и рулевого) непосредственно зависит живучесть, безопасность плавания и непотопляемость судов. В создании хороших санитарно-гигиенических и бытовых условий на судах морского флота, решающая роль принадлежит вспомогательным устройствам (холодильным, водоопреснительным и кондиционным).
Судовые вспомогательные механизмы должны быть надёжны, экономичны в работе, удобны в эксплуатации, устойчивы в работе на переменных режимах, должны иметь возможность плавного регулирования производительности и мощности, обладать ограниченными шумностью и вибрацией в работе, иметь малые габаритные размеры, массу, построечную стоимость.
Лебёдки - необходимое судовое оборудование, как для безопасности судна, так и для достижения эффективности автоматизации судовых работ: для работ на палубе, спуска якоря и рыболовецких сетей или только для якорных операций судна, буксировочных или поисковых операций.
Не все лебёдки одинаковы. Каждое судно имеет своё назначение, так и лебёдки на судне могут быть также спроектированы для специфического применения.
Лебедки являются одним из основных палубных механизмов. Во всех этих механизмах поступательное движение тягового органа преобразуется во вращательное движение барабана лебедки.
Швартовочные лебедкиШвартовные лебедки, или шпили (паровые, электрические или гидравлические) предназначены для подтягивания судна к пирсу после закрепления на нем швартовов. Для швартовных операций на баке обычно используют швартовные барабаны механизмов якорного устройства (шпиля или брашпиля) В средней части судна и в корме устанавливают специальные швартовные механизмы (на сухогрузных судах используют швартовные барабаны грузовых лебедок).[9]
Швартовные лебедки бывают простые и автоматические. Автоматические лебедки применяют на танкерах и судах для перевозки навалочных грузов, то есть судах, у которых во время погрузочно-разгрузотаых операций быстро изменяется осадка, что требует частых перешвартовок. При наличии автоматических швартовных лебедок стравливание или вбирание швартовов происходит автоматически, так как лебедка поддерживает постоянное натяжение швартовного троса. Для намотки и хранения швартовов служат вьюшки - барабаны с высокими бортиками, которые приводятся во вращение вручную: либо с помощью выступающего обода, либо от ручного зубчатого привода.
Чтобы предотвратить повреждения борта судна при швартовке к причалу, особенно при швартовке судов друг к другу в открытом море на волнении, на судах предусматривают кранцевое устройство.
Автоматические швартовные лебедки, используемые на современных морских и речных судах по принципу измерения натяжения (усилия) на швартовном канате можно разделить на две группы [6]:
системы с датчиком натяжения;
системы без датчиков натяжения.
Одна из групп применяемой на судне системы в целом определяет работу электропривода.
Общий вид швартовной лебедки показан на рис. 1.
Рис. 1 - Швартовная лебедка:
1 – электродвигатель, 2 – грузовой барабан, 3 – турачка, 4 – редуктор
Грузовой барабан 2 используется для поддержания заданного натяжения троса, турачка 3 используется при швартовке судна при поданных на кнехты канатах. Крутящий момент от приводного электродвигателя 1 передается через редуктор 5 к грузовому барабану и турачке.
При проведении швартовных операций система управления обеспечивает изменение скорости и направления движения троса.
Современные швартовные шпили и лебедки оборудованы системой автоматического поддержания заданного натяжения тросов. В случае изменения усилия натяжения швартовных тросов при изменении осадки судна либо под воздействием приливов и отливов система автоматического регулирования обеспечивает их стравливание или выбирание до восстановления заданного усилия натяжения.
Несмотря на то, что применение автоматических швартовных лебедок обеспечивает высокую степень механизации и автоматизации швартовных операций, их нельзя рекомендовать к установке на судах всех типов и назначений по следующим причинам. [6]
Автоматическая швартовная лебедка представляет собой довольно сложный и дорогостоящий механизм, требующий для размещения много места на палубе и квалифицированного ухода в эксплуатации.
Буксирные лебедкиБуксирное устройство, устанавливаемое на буксирных и спасательных судах, предназначено для буксировки несамоходных судов и плавсредств, а также самоходных судов, потерявших возможность двигаться своим ходом.
Выбор типа буксирного устройства зависит от назначения буксира и способа буксировки. При морских буксировках на длинном тросе применяют кильватерный способ; буксировку в порту и на рейде чаще выполняют лагом (борт о борт), а также в кильватер на коротком тросе (длиной до 100 м). Для буксировок по внутренним водным путям характерны как первые два способа, так и способ толкания, распространившийся после создания речных и озерных толкачей. Особым образом проводят буксировку во льдах: нос буксируемого судна вводят в углубление в корме буксира, надежно швартуют и в таком положении буксируют, судно. [2]
В состав буксирного устройства входят буксирная лебедка (устанавливаемая только на морских буксирах и буксирах внутреннего плавания), трос, гак, или направляющий блок, буксирная дуга, арки, буксирный клюз и ограничители буксирного троса.
Буксирная лебедка предназначена для регулирования в процессе буксировки длины и натяжения буксирного троса. Длину обычно изменяют только во время буксировки судов по внутренним водным путям; в условиях извилистого фарватера, при проходе быстрин, перекатов и других мест, когда приходится уменьшать расстояние между буксиром и судном. Натяжение троса необходимо регулировать только при морской буксировке в условиях волнения, когда трос попеременно то ослабляется, то чрезмерно натягивается.
Буксирная лебедка имеет барабан, позволяющий принимать до 300 м троса на речных судах и до 900 м - на морских. Различают буксирные лебедки простого действия - на буксирах внутреннего плавания - и автоматические — на морских буксирах. При буксировке речных и озерных судов трос с буксируемого судна направляют на барабан лебедки простого действия, заторможенный ленточным тормозом (при неожиданных рывках срабатывает амортизатор в составе ленточного тормоза и барабан лебедки проворачивается). Конструкция лебедки позволяет стравливать буксирный трос на ходу судна и стопорить барабан лебедки при неработающем приводе с помощью тормоза.
Возникающие на взволнованном море неоднократные рывки смягчаются специальным следящим автоматическим устройством , стравливающим трос при чрезмерном его натяжении и выбирающим его при появлении слабины. Во избежание спутывания троса на буксирных лебедках обязательно предусматривают тросоукладчик. [2]
Буксирные лебедки имеют электрический или, реже, паровой привод с тяговым усилием от 6 до 100 тс. Для подачи и выбирания буксирных тросов и выполнения швартовных операций на буксирах, не имеющих специальных лебедок, используют электрические лебедки или лебедки-вьюшки.
На рис. 2 приведена кинематическая схема автоматической буксирной лебедки ЛЭ38.
Рис. 2 - Кинематическая схема буксирной лебедки ЛЭ38
Приводной электродвигатель 9 соединен зубчатой муфтой 8 с ведущим валом редуктора 5. На противоположном консольном конце ведущего вала редуктора закреплен центробежный колодочный тормоз 7 для ограничения скорости электродвигателя. Грузовой вал 19 является ведомым валом редуктора. В средней его части на подшипниках качения насажен буксирный барабан 20, на котором закреплены ведущая коническая шестерня привода канатоукладчика и водило планетарной передачи. Планетарная передача 12 состоит из солнечной шестерни 15, закрепленной на грузовом валу, водила 18 стремя сателлитами 16 и корончатого колеса 17. Грузовой вал со стороны редуктора опирается на два подшипника качения, закрепленных в разъеме корпуса редуктора. Противоположный конец грузового вала уложен в разъемный подшипник скольжения стойки 13. Вал опирается на стойку через сидящую на нем ступицу корончатого колеса планетарной ступени 14. Планетарная передача, являющаяся последней понижающей ступенью силовой передачи лебедки, используется также для отключения буксирного барабана на время травления каната ходом судна. Отключение буксирного барабана от механизма лебедки достигается расслаблением фрикционной ленты пружинного датчика 21, который состоит из двух стальных стаканов с набором цилиндрических пружин сжатия и двух стальных полос, обшитых тормозной лентой, соединенных шарнирно между собой и с фундаментной рамой лебедки. Механизм затяжки тормозных лент — ручной, червячного типа. Затянутая на ободе корончатого колеса тормозная лента, опирающаяся на стаканы с пружинами, образует систему, работающую как пружинные весы, реагирующие на изменение тягового усилия в буксирном канате.
Командоаппарат натяжения 10, кулачковый вал которого шарнирно связан рычажным приводом через универсальную кулису с пружинным датчиком, с возрастанием усилия в буксирном канате выше заданного значения производит при автоматическом управлении включение электродвигателя на травление каната, а при уменьшении усилия — на выбирание.
Для поддержания установленной длины вытравленного буксирного каната при автоматической работе во время буксировки на лебедке установлен командоаппарат пути 23. Он обеспечивает также снижение скорости травления, подачу светового сигнала после стравливания 35 м буксирного каната и отключение электродвигателя лебедки при стравливании 50 м каната. Командоаппарат пути приводится в действие валиковым приводом 22 с коническим зубчатым колесом, входящим в зацепление с ведущей конической шестерней, закрепленной на буксирном барабане. Циферблат командоаппарата с делениями и стрелкой указывает длину вытравленного буксирного каната в метрах. Конструкция командоаппарата позволяет устанавливать кулачковый вал на нуль или отключать его от валикового привода.
Контроль длины вытравленного буксирного каната (независимо от способа управления лебедкой) осуществляется указателем 24, который механически связан с барабаном через муфту, закрепленную на консольном конце ведущего вала командоаппарата пути.
Для определения усилия, действующего в буксирном канате, лебедка имеет указатель тягового усилия 1 рычажного типа со стрелкой и шкалой, оттарированной в тоннах по третьему и пятому слою навивки каната на барабане.
Равномерная укладка буксирного каната на барабане осуществляется канатоукладчиком 2, который приводится валиковым приводом 4 с коническими и цилиндрическими зубчатыми колесами. При ручной укладке каната на барабане каретка канатоукладчика перемещается по своим направляющим вращением маховика 3.
Для проворачивания механизма лебедки вручную (например, для смазки узлов) предусмотрена съемная рукоятка 6, надеваемая на ведущий вал редуктора со стороны центробежного тормоза.
Для буксировки на застопоренном барабане (при выключенном электродвигателе) буксирный барабан ставят на стопор 11.
Грузоподъемные лебедки 
Грузовые лебедки применяются на большинстве сухогрузных судов и приводятся в работу паровой машиной, электро- и гидроприводами. Ручной привод применяется иногда в качестве запасного и может быть основным лишь у лебедок с малой грузоподъемностью.
Классификация судовых грузоподъемных механизмов [6]
Судовые грузоподъемные механизмы по ряду общих признаков классифицируются следующим образом:
по характеру выполняемых операций они подразделяются на:
грузовые лебедки и краны, предназначенные для переработки генеральных грузов, т.е. грузов, перевозимых в упаковке или таре, а также для переработки леса и сыпучих грузов;
лебедки и краны, предназначенные для специализированных операций – шлюпочные, буксирные, траловые и т.д.
по передаточному механизму различаются лебедки и краны с механическим и гидравлическими передачами;
по системе управления лебедки и краны делятся на грузоподъемные механизмы с контроллерным и релейно-контакторным управлением электроприводом, а также с управлением по системе Г – Д или посредством магнитных усилителей и статических преобразователей;
по роду тока различаются грузоподъемные механизмы с электроприводом постоянного и переменного тока.
 В зависимости от вида привода лебедки подразделяют следующим образом [4]:
с электрическим приводом;
с гидравлическим приводом.
Грузоподъемность лебедки  - одна из важных характеристик ее, показывающая, на подъем, какого груза по весу рассчитана лебедка. Неразрывно с грузоподъемностью лебедки задается и скорость подъема груза (в м/мин или м/сек).
В зависимости от веса поднимаемого груза лебедки выполняются одно-, двух- и трехскоростными. Подъем легкого груза производится со скоростью 0,5—1,5 м/сек, подъем среднего груза — 0,25—0,6 м/сек и подъем тяжелого груза — 0,12- 0,3 м/сек.
Отечественные пароприводные лебедки обозначаются условно ПЛ и ЛГСП, а электроприводные — ЛЭ с добавлением цифрового индекса.
Кинематическая схема лебедок ЛГСП-3/1,5 и ЛГСП-5/3 приведена на рис. 3. Цифровые индексы в марках лебедок показывают, что лебедки двухскоростные и могут поднимать соответственно груз 3 и 1,5 первая и 5 и 3 т вторая.
Рис.3 – Кинематическая схема лебедки ЛГСП:
1 - паровая машина; 2 - рукоятка сцепления:
3,6 - шестерня и колесо быстроходной передачи; 4 - эксцентрик; 5 -швартовная турачка; 7 - грузовой барабан; 8,9 - колесо и шестерня тихоходной передачи; 10 - полумуфта сцепления; 11- ножной привод ленточного тормоза
Лебедки пароприводные, паровой привод — двухцилиндровая машина, работающая с расширением пара. Паровые золотники плоские, привод их — кулиса Стефенсона. На коленчатом валу машины насажены свободно шестерни со своими кулачковыми полумуфтами и скользящие по валу на шпонке вторые кулачковые полумуфты. Перемещаются скользящие полумуфты вручную при помощи рычагового устройства.
Зубчатые колеса передач, грузовой барабан и швартовная турачка (слева или справа от барабана) насажены на грузовом валу жестко. Грузовой барабан оборудован ленточным тормозом с ножным рычажным приводом.
Пуск и управление работой лебедки производятся вручную при помощи пускового парового клапана. [2]
В указанном положении на рисунке грузовой барабан и его вал отключены и лебедка будет работать вхолостую. Для подъема тяжелого груза (вторая скорость) рукоятка сцепления отводится в правое положение и в работу включается тихоходная передача. Для подъема легкого груза включается быстроходная передача отводом рукоятки сцепления в крайнее левое положение. Швартовные операции производятся при одной включенной передаче.
Ленточный тормоз используется для затормаживания грузового барабана и удержания груза на весу при отключенной машине.
Отечественная электроприводная лебедка ЛЭ44 со скоростным электродвигателем приведена на рис. 4.
Рис. 4 - Грузовая лебедка ЛЭ44:
1 - электродвигатель; 2 - колодочный тормоз; 3 - соединительная зубчатая муфта; 4 - ведущий вал; 5 - ось; 6,7 - двухвенечный сателлит; 8 - грузовой барабан; 9 - вал-шестерня; 10,22 - роликоподшипники; 11 - швартовная турачка; 12 - крышка; 13,14 - гайка со стопором; 15 - ленточный тормоз; 16.17 - плавающие зубчатые венцы; 18 - зубчата коронка; 19 - ведущая шестерня; 20 – водило; 21 - стойка
Грузоподъемность лебедки 10 т при скорости поднимаемого груза 25 м/мин. Электродвигатель трехскоростной переменного тока мощностью 32/13/4,8 квт при соответственно 1420/425/200 об/мин.
Конструкция лебедки допускает раздельную работу грузового барабана и швартовной турачки. Для этого предусмотрено стопорное устройство, смонтированное в стойке лебедки. Основной узел стопорного устройства — винт или стопор, перемещаемый по оси при помощи ручного рукояточного переключателя. Винт оборудован штифтом, который перемещается по осевой направляющей и предотвращает проворачивание винта.
При производстве грузовых работ ленточный тормоз барабана растормаживается и стопорный винт отводится в крайнее правое положение. Головка винта входит в паз на ободе швартовной турачки и застопоривает ее. Крышка турачки соединена жестко с турачкой и валом-шестерней, который также застопоривается. Плавающие зубчатые венцы, связанные зацеплением с валом-шестерней, не имеют возможности проворачиваться при этом и остаются неподвижными. [4]
Пуск лебедки в работу производится включением электродвигателя. Одновременно поступает ток на электрический колодочный тормоз, растормаживающий вал двигателя. Двигатель соединен с ведущим валом лебедки зубчатой муфтой. Вращение двигателя передается сателлитам через ведущий вал и ведущую шестерню. Внутрь барабана запрессован и дополнительно застопорен зубчатый венец на ободе при помощи штифтов.
Сателлиты смонтированы на своем водиле и входят в зацепление левыми венцами с зубчатым венцом барабана, а правыми — с плавающими венцами. Поскольку плавающие венцы неподвижны, то сателлиты обегают вокруг них правыми венцами, а левыми заставляют вращаться зубчатый венец и грузовой барабан. Таким образом, осуществляется вращение грузового барабана. Переключением скоростного устройства двигателя регулируется скорость вращения грузового барабана и подъема груза.
При производстве швартовных операций ленточный тормоз грузового барабана затормаживается и швартовная турачка расстопоривается отводом стопорного винта влево. Теперь зубчатый венец грузового барабана будет неподвижным, а плавающие венцы подвижными. Сателлиты будут обегать своими левыми венцами вокруг неподвижного зубчатого венца, а правыми венцами — передавать вращение швартовной турачке через плавающие венцы на валшестерню.
Колодочный тормоз предохраняет лебедку от обратного проворачивания в случае обесточивания питания электродвигателя энергией.
Подшипники лебедки шариковые и роликовые, смазка их и зубчатых передач непрерывная в масляной ванне маслом, залитым внутрь грузового барабана. Для заливки и спуска масла из барабана предусмотрены специальные винтовые пробки.
Гидроприводные грузовые лебедки проще по устройству, чем паро- и электроприводные лебедки. Комбинированная гидроприводная лебедка приведена на рис. 5.
Рис. 5 - Гидроприводная грузовая лебедка:
1,7 - швартовные турачки; 2,6 - цепные звездочки; 3 - устройство для ручного привода; 4 - грузовой барабан; 5 - гидродвигатель
Лебедка предназначена для производства погрузочно-разгрузочных и швартовных работ и для подъема и опускания якоря. Подобными комбинированными лебедками оборудуются обычно небольшие морские суда.
При длительной работе гидроприводных лебедок рабочее масло нагревается, особенно в теплое время года, поэтому предусматривается охлаждение части или всего масла в самостоятельном маслоохладителе.
Гидроприводные лебедки находят все большее признание и производятся в США, Англии, Норвегии, Японии и других странах.
Перед работой грузовых лебедок грузовые стрелы вооружаются и фиксируются в одном определенном положении. Операция вооружения стрел трудоемкая и требует определенного промежутка времени. Фиксация стрел в одном положении неудобна тем, что лебедка может принимать груз только из одной точки трюма и опускать его тоже в одну точку. Дальнейшее размещение груза в трюме производится вручную и является трудоемкой и тяжелой работой.
Для устранения указанных недостатков грузовые устройства оборудуются топенантными ручными или электроприводными лебедками, позволяющими изменять вылет стрелы в процессе погрузочно-разгрузочных операций. Каждая стрела оборудуется своей топенантной лебедкой. Свое название лебедка получила оттого, что на барабан ее намотан топенантный трос, используемый для изменения вылета стрелы.
Якорные лебедкиЯкорная лебедка делится на три вида: гидравлические, ручные, а также лебедки с электрическим приводом. На огромных судах, которые имеют дорогостоящую гидравлическую систему, обслуживающую один или несколько силовых агрегатов - используют гидравлические лебедки.
При подъеме якоря для обеспечения максимального выигрыша в силе применяют ручные якорные лебедки. Самостоятельно поднять якорь и вытравить его на нужную глубину может лебедка с электрическим приводом.Данный механизм применяется на всех судах масса якоря, которых составляет более двадцати килограмм. Якорная лебедка должна отличатся долговечностью и высочайшей надежностью, так как в случае ее поломки, заменить, чем ни будь другим, лебедку не получится. Для того чтобы правильно выбрать и купить якорную лебедку, нужно знать какой механизм наиболее подойдет судну. [9]
Существует два вида данного механизма - с горизонтальным и вертикальным приводным валом (брашпиль и шпиль). Брашпиль не сложен в установке, его легко обслуживать, но он нуждается в защитном, прочном корпусе и занимает много места на палубе судна. Данное устройство можно установить ниже уровня палубы в особый ящик. [8]
Особой компактностью, а также низким профилем отличается такое устройство как шпиль. Все механизмы данного устройства скрываются под палубой, на поверхности остается лишь турачка и цепная звездочка. Шпиль значительно дешевле брашпиля, но весьма сложен в обслуживании.
На сегодняшний день практически девяносто шесть процентов судов имеют электрические лебедки, многие из которых имеют запасной (аварийный) ручной привод. 
Немаловажное значение имеет мощность якорной лебедки, которая зависит от водоизмещения и длины судна. Процесс выбора облегчаю специальные графики и таблицы, предоставленные производителями. На небольших катерах, лодках используют механизмы с одним комбинированным барабаном, которые имеют выемку под трос и ячейки под звенья. Данная лебедка способна отдавать и подбирать трос, так как охватывает лишь часть барабана.
Мощными электромоторами (от 400 до 3000 и более Ват) приводятся в действие электрические якорные лебедки. Как правило, их подключают к бортовой сети, которая в основном имеет двенадцать вольт, при этом потребляемый номинальный ток составляет от 33 до 250 ампер. Огромное значение для бесперебойной работы данного механизма имеет тщательный подбор и качественный монтаж проводов. В электропроводке должно быть минимальное количество соединений, винтовых колодок, а также она должна быть проложена кратчайшим путем. Независимо от конструкции, пульт электрической якорной лебедки, подключается только через пусковое рыле.
При установке на судно данных электрических механизмов необходимо применять специальные якорные цепи, назначение которых определяет сам производитель. Размеры звеньев цепи тщательно нормируются, исключая заклинивания в механизме. также чрезвычайно важен сам материал из которого изготовлена цепь, наиболее долговечными и удобными являются звенья из нержавеющей стали. [1]
Список использованных источников

Андреенков В.Г. Теория судна (конструкция корпуса судна, судовые устройства и системы): учеб. пособие / В.Г. Андреенков, А.В. Самохвалов; Новороссийская гос. морская акад. - 2-е изд. - Новороссийск: НГМА, 211. - 176 с.
Богословский А.П. Судовые электроприводы. Справочник / А.П. Богословский, Е.М.Певзнер, И.Р. Фрейдзон, А.Г.Яуре. 2-е изд., перераб. и доп. В 2-х т. Л.: Судостроение, 1983.
Быковский Ю.И., Шеинцев Е.А. Электрооборудование судов рыбной промышленности. Л., Судостроение, 1976.
Кацман Ф.М. Теория и устройство корабля: учебник для вузов / Ф.М. Кацман, Д.В. Дорогостайский. - СПб: Судостроение, 2009. - 279 с.
Марков А.П., Колязин Е.А., Евшин Ф.П. Эксплуатация электроприводов палубных механизмов. М., Транспорт, 1976.
Резчик Ю.И. Состояние и перспективы развития судовых устройств и их механизмов. Судостроение, 1977, №11, с.27-33.
Правила классификации и постройки морских судов: В 3-х т. Т.1: Морской Регистр Судоходства - М: Транспорт, 2005. - 428 с.
Справочник судового электротехника. В 3-х т. / Под ред. Г.И.Китаенко. Л., Судостроение, 1975.
Теория и устройство судов: метод. руководство по разработке курсового проекта "Расчет посадки, остойчивости и непотопляемости судна в процессе эксплуатации" / сост. Ю.И. Юдин, А.А. Соловьев. - Мурманск: МГАРФ, 213. - 36 с.
Харин В.М. и др. Судовые машины, установки, устройства и системы: учебник для высших морских учебных заведений. – Одесса: Феникс, 2010. – 646 с.
Чиликин М.Г. Общий курс электропривода. М. Л., Энергия, 1965.
Яуре А.Г., Покрас И.И., Белый В.А. Электроприводы палубных механизмов. Л., Судостроение, 1967.