اختيار بكرة التوجيه لرسو السفن: حمولة التشغيل الآمنة وزاوية الأسطول

دليل البكرات هو أداة ربط على متن السفينة تُوجّه الحبل عبر تغيير الاتجاه على بكرات دوارة بدلاً من سطح ثابت. يعتمد الاختيار على عاملين: حمولة التشغيل الآمنة التي يمكن أن يتحملها الموضع، ونطاق زوايا الدوران التي يمكن أن يتحرك فيها الحبل. تحدد معايير مثل ISO وJIS وDIN وCB الشكل الهندسي ونوع المادة وحمولة التشغيل الآمنة القصوى. لا يحدد أي منها الحمولة التي يمكن أن يتحملها سطح معين. تجعل إرشادات المنظمة البحرية الدولية تاريخ بناء الهيكل هو المحدد لمجموعة القواعد التي تنطبق، وتستمر ميزة الدوران فقط أثناء دوران المحامل.

ما يفعله دليل البكرة على سطح الإرساء

يوجد دليل بكرات بين جانب السفينة والونش أو مربط الحبال هذا الجزء يثبت الحبل، ولا يُستخدم إلا عند انحناءة حادة كافية تجعل السطح الثابت يحتك بالحبل. تحوّل البكرات الاحتكاك الانزلاقي إلى احتكاك دحرجي. يُضيف الاحتكاك الانزلاقي حرارة موضعية إلى الاحتكاك. وتعتمد أهمية هذه الحرارة على مادة الحبل، وبنيته، وشدّه، ومدة تحرك الحبل تحت الحمل. لهذا السبب... مواصفات حبل الإرساء ينتمي إلى القرار المناسب.

تُحدد المنظمة البحرية الدولية الحدود في موضع قد يُوقع المشترين في خطأ. فبموجب التعميم رقم 1175 الصادر عن مجلس السلامة البحرية (MSC.1/Circ.1175)، تشمل تجهيزات السفينة أعمدة الربط، والمثبتات، وبكرات التوجيه، وبكرات القاعدة، والمثبتات. وأي لحام أو مسمار أو أي أداة تثبيت أخرى تربط التجهيزات بهيكل السفينة الداعم تُعد جزءًا من التجهيزات. وهيكل السفينة الداعم هو الجزء من السفينة الذي يتلقى القوى المؤثرة عليه مباشرةً. ويُعتبر لحام المقعد جزءًا من التجهيزات.

تتناول هذه المقالة تركيب المرساة في موضع واحد. أما عدد المواضع التي تحتاجها السفينة ومواقعها، فيندرج ضمن تصميم ترتيبات الإرساء وفقًا للتعميم MSC.1/Circ.1619، وهو مراجعة هندسية منفصلة.

لماذا يمكن أن يصبح البكرة العالقة خطراً جسيماً على تآكل الحبل؟

قد يُسبب البكرة العالقة احتكاكًا انزلاقيًا أقسى من القطعة الثابتة التي حلت محلها، وذلك تبعًا لقطر البكرة وحالة سطحها ومسار الحبل داخل الإطار. ويعتمد هذا المنطق على عوامل هندسية، وهو مشروط. فالمثبت المغلق يُشكل نصف قطر متصل واحد مُصمم خصيصًا للحبل. أما دليل البكرة فيُوزع نفس الدوران على بكرات ذات أقطار فردية أصغر، تفصل بينها فجوات عند نقاط التقاء أطراف البكرات بالإطار.

أثناء دوران البكرات، لا يؤثر نصف القطر الأصغر على الأداء، لأن الحبل لا ينزلق عليه. عند تعطل المحمل، قد ينزلق الحبل على نصف قطر أضيق مما كان يوفره المثبت، وكذلك على وصلات البكرات. يعتمد تحديد ما إذا كان ذلك أسوأ على مقارنة نصفي القطر في كل حالة. فبكرة كبيرة ملساء عالقة قد تتفوق على فتحة مثبت صغيرة أو متآكلة. إن الآلية التي تجعل دليل البكرة أكثر سلاسة أثناء التشغيل هي نفسها التي تجعل عطلها أكثر حدة.

في المراسي ذات نطاق المد والجزر الواسع، حيث يبقى الحمل على المرفأ في اتجاه واحد، عادةً ما يكون المحور وحجرة المحمل من أوائل الأجزاء التي تحتاج إلى إعادة فحص. لا يُكمل البكرة دورة كاملة في هذه الحالة، لذا يتحمل قوس المحمل نفسه كل دورة تحميل. يتطلب معيار ISO 13742:2020 تشحيم جميع الأجزاء الدوارة. هذا شرط تصنيعي، ويصبح الحفاظ على تشحيمها في مكان يصعب الوصول إليه بمسدس التشحيم مسؤولية المالك. لذا، حدد التركيب وخطة الصيانة معًا.

أنواع بكرات التوجيه: ما يحدده الرقم القياسي وما يتركه مفتوحًا

يتم تنظيم معايير بكرات التوجيه حسب الهندسة والمادة، لذلك يحدد رقم قياسي الشكل والحجم الاسمي ودرجة الفولاذ مع ترك توافق الحبل وزاوية الأسطول وحمل التشغيل الآمن المثبت للمشروع.

تنبيهان بخصوص العمود الأخير. تُستخدم تسميات DIN تحت مسميات تجارية لا تتطابق دائمًا مع المسميات الرسمية، لذا يُرجى التحقق من مرجع DIN في كتالوج DIN وليس من صفحة المورّد. تُحدد المواصفات القياسية أيضًا متطلبات المواد. تُحدد المواصفة ISO 13742:2020 إطارًا ولوحة أسطوانية بنقطة خضوع لا تقل عن 235 نيوتن/مم²، وترتفع إلى 315 نيوتن/مم² للأحجام الاسمية 400A و400B و400C. المحاور مصنوعة من الفولاذ الكربوني بحد أدنى 345 نيوتن/مم²، والبطانات من النحاس الأصفر أو البرونز أو ما يعادلهما. أي عرض سعر يُشير إلى هذه المواصفة القياسية يُعد التزامًا بهذه الأرقام سواءً كررها أم لا.

يُعدّ فحص جانب الحبل إجراءً حديثًا نسبيًا مقارنةً بعادات معظم المشترين. تنصّ المواصفة القياسية ISO 13742:2020 §7.3 على ضرورة مراعاة نسبة قطر التلامس (D) للوصلة وقطر الحبل (d) عند اختيار التركيبات والحبال، وذلك للحدّ من فقدان قوة الانحناء. ويضيف البند §7.4 أن قوة شدّ الحبل قد تنخفض مع نصف قطر الانحناء، بما يتوافق مع إرشادات الشركة المصنّعة للحبل. لم يكن أيٌّ من هذين البندين موجودًا في إصدار عام 2012. وتُشير قائمة التغييرات في الإصدار الثاني إلى أن البند §7.3 يُعدّ إضافةً جديدةً للإرشادات الفنية.

عند قراءة التواريخ معًا، تكون النتيجة غير مريحة. كان تركيبٌ مُصمَّمٌ وفقًا لرسومات عام ٢٠١٢ متوافقًا تمامًا دون أن يتحقق أحدٌ من تأثير النسبة على الحبل، لأن المعيار لم يطلب ذلك. عند تطبيق هذا المقاس على حبل صناعي، أكثر سُمكًا من حبل سلكي بنفس القوة وأقل تحملاً للانحناءات الضيقة، يكون الاختيار متوافقًا دون تدقيق في آنٍ واحد. احسب نسبة القطر (D/d) من المقاس الاسمي المحدد مقابل الحبل المحدد، ثم قارنها بإرشادات الشركة المصنعة للحبل بشأن فقدان الانحناء. لن تُعطيك القيم القصوى لنطاق المقاسات في المعيار الإجابة.

المتغيران اللذان يجب التأكد منهما أولاً: حمولة التشغيل الآمنة المركبة وزاوية ميل السفينة

يجب تحديد حمولة التشغيل الآمنة وزاوية الأسطول قبل تحديد عدد البكرات أو نوع المادة أو الفئة القياسية، لأن أيًا منهما قد يُبطل اختيارًا صحيحًا نظريًا. يتم تثبيت كليهما بمجرد لحام المقعد، بينما تظل باقي الإعدادات قابلة للتعديل ضمن المواصفات.

تُستخدم أربعة مصطلحات بشكل متبادل. لكنها ليست قابلة للتبادل.

تتخذ سلسلة القواعد منحىً غير متوقع. تنص الفقرة 4.6.1 من التعميم MSC.1/Circ.1175 على أن حمولة التشغيل الآمنة (SWL)، لأغراض التحديد، تساوي الحد الأدنى لحمل كسر خط الإرساء المصمم للسفينة. وتنص الفقرة 4.3.1.1 على أن الحد الأدنى لحمل التصميم على هياكل دعم الهيكل يساوي 1.15 ضعف القيمة نفسها. وتسمح الفقرة 4.4.1 باختيار التجهيزات من معيار صناعي معتمد من قبل الإدارة، على الأقل بناءً على هذا الأساس. وتضيف المنظمة الدولية للمقاييس (ISO) شروطًا على حمولة التشغيل الآمنة الفعلية المحمولة على متن السفينة. يجب أن تأخذ هذه الحمولة في الحسبان الأساسات والتقوية أسفل سطح السفينة، ويجب تحديدها على مخطط القطر والإرساء. ويجب ألا تتجاوز أبدًا حمولة التشغيل الآمنة المحددة في المعيار.

لذا، فإن أساس التصميم ثابتٌ في هيكل السفينة، وليس في الحبل المستخدم حاليًا. تركيب حبال أقوى لا يزيد من قدرة التثبيت، بل ينقل نقطة الضعف المقصودة من الحبل إلى دليل الحبل والهيكل أسفله. شراء حبل جديد لا يُغيّر أساس دليل الحبل.

زاوية الأسطول هي البوابة الثانية، وقد ذكرتها المنظمة البحرية الدولية صراحةً. يجب أن تحدد خطة ترتيبات القطر والإرساء، لكل وصلة، زاوية الأسطول القصوى: وهي زاوية تغير اتجاه الحبل عند الوصلة. هذه الزاوية متغيرة تبعًا للحمل، والسبب في ذلك حسابي. عندما ينعطف الحبل، يساوي حمل التصميم على الوصلة محصلة أحمال التصميم المؤثرة على الحبل، بحد أقصى ضعف حمل التصميم على الحبل. بالنسبة لشد متساوٍ T في كلا الفرعين وتغير في الاتجاه Δ، تكون هذه المحصلة هي R = 2T · sin(Δ/2):

إن إعادة توجيه شد خطي مقداره 100 طن بزاوية 90 درجة لا يضع 100 طن على دليل الحبل. بل يضع حوالي 141 طنًا، قبل أن يصل عامل الهيكل المذكور في البند 4.3.1.1 إلى الهيكل الداعم.

إنّ الحدّ المزدوج في الشكل الدائري يستحقّ قراءة متأنية، لأنه ليس هامش أمان مُقَرَّبًا. تصل الدالة 2 · sin(Δ/2) إلى 2 فقط عند Δ = 180°، حيث يسحب كلا الضلعين في نفس الاتجاه، ويتحمّل التركيب كلا الشدّين في خط مستقيم. يُمثّل سقف IMO الهندسة المكتوبة كقاعدة. المصمم الذي يتعامل معه كهامش يكون قد أساء فهم الحدّ الأقصى الرياضي على أنه وسادة.

يترتب على ذلك نتيجتان. قد يؤدي اختيار وصلة مخصصة فقط لخط التحميل إلى نمط تلامس مختلف للبكرات في الصابورة، لذا تحقق من النطاق الأفقي والرأسي الكامل وفقًا لهندسة الشركة المصنعة وزوايا الأسطول المسموح بها. كما تنطبق أحكام حمولة التشغيل الآمنة (SWL) في الخطة على وصلة واحدة فقط. حبل الإرساء. الموضع الذي قد يرى اثنين يقع خارج الرقم المحدد.

يُحدد تاريخ البناء مجموعة القواعد المطبقة. ينطبق التعميم MSC.1/Circ.1175/Rev.2، المُعتمد في 28 أغسطس 2025، على السفن التي بُنيت في 1 يناير 2028 أو بعده. أما التعميم Rev.1 فيُغطي السفن التي بُنيت في 1 يناير 2024 أو بعده، ولكن قبل 1 يناير 2028. بينما لا يزال التعميم الأصلي يُغطي السفن التي بُنيت في 1 يناير 2007 أو بعده، ولكن قبل 1 يناير 2024. ثلاث نوافذ، وليس اثنتين. إن تحديد تركيبات مُعينة في نافذة خاطئة يُعد مشكلة توثيقية قبل أن يكون مشكلة هندسية.

متى يظل الخيار المغلق هو الإجابة الصحيحة

يظلّ استخدام دعامة مغلقة الخيار الأمثل عندما يكون مسار الحبل في اتجاه واحد، ويكون الحمل ثابتًا إلى حد كبير، وفترات الفحص طويلة، لأنّ ميزة الدوران لا تُستغلّ إلا أثناء صيانة المحامل. على متن بارجة داخلية، أو قارب عمل راسي في مرسى ثابت، أو أي موقع يُثبّت فيه الحبل مرة واحدة ويُترك دون تغيير، تكفي دعامة مغلقة مرنة. إنّ توفير الاحتكاك الذي تُوفّره البكرات لا يُعوّض تكاليف الصيانة التي تتطلّبها.

لا يكفي وجود سلك ثابت لجعل دعامة التثبيت مقبولة بحد ذاتها. لا يزال يتعين التحقق من نصف قطر التلامس وحالة السطح وتوافق القطر مع الخط المحدد وفقًا للفقرة 7.3 من المعيار المطبق، ويظل تحليل ترتيب التثبيت هو الفيصل.

الخط الفاصل هو الديناميكيات، وليس حجم السفينة. فمدى المد والجزر، والتعرض للأمواج، والتعديل المتكرر تحت الشد، والحبل الصناعي، كلها عوامل تدفع نحو البكرات. أما مسار الحمل الثابت بزاوية ثابتة فيدفع نحو نقطة التثبيت. وفي المواضع الواقعة بين هذين الوصفين، تبرز أهمية الترتيب العام.

تسري التزامات الصيانة بالتوازي في كلا الاتجاهين. يغطي التعميم MSC.1/Circ.1620 فحص وصيانة معدات الإرساء، بما في ذلك الحبال، وينطبق على السفن القائمة والجديدة على حد سواء. اختيار البكرات يعني قبول هذا الالتزام في موضع محدد. أما اختيار دعامة التثبيت فيؤدي إلى خفضها دون إزالتها.

من أين تبدأ عملية شراء بكرات التوجيه؟

يُحدد إجابتان معظم مواصفات دليل البكرة: حمولة التشغيل الآمنة التي يمكن أن يتحملها الموضع بعد مراعاة الأساسات والتقوية أسفل سطح السفينة، ونطاق زاوية الدوران الكامل الذي سيغطيه الحبل هناك. ويتم تحديد العائلة القياسية وعدد البكرات بمجرد تحديد هاتين الإجابتين.

عندما يتم نقل بيانات حمولة التشغيل الآمنة للطاولة من المواصفات القياسية إلى طلب شراء دون فحص الجزء السفلي، فنادراً ما يظهر العطل لاحقاً في التركيب. يظهر العطل على شكل تشوه في هيكل سطح الطاولة حول المقعد، ويتم إصلاحه بتقوية موضعية بينما يُعاد الجزء المعيب إلى الرف.

أحضر هذه المدخلات التسعة إلى الاستفسار:

1. نوع السفينة وحجمها وتاريخ بنائها - تحدد عتبات 2007 / 2024 / 2028 إرشادات المنظمة البحرية الدولية التي تنطبق
2. حبل الإرساء قيد الاستخدام: المادة، والبنية، والقطر، وقوة الشد عند نقطة الربط (LDBF)، أو قوة الشد القصوى عند نقطة الربط (MBL _SD) إذا تم حسابها.
3. زوايا الأسطول عند الموضع، أفقية ورأسية، دنيا وعليا خلال نطاق المد والجزر والتحميل
4. الحد الأقصى المطلوب للحمل الآمن، وما إذا تم تقييم الأساسات وتقوية أسفل السطح أم لا تزال بحاجة إلى فحص
5. العائلة القياسية والإصدار الذي يعمل عليه الفناء أو المالك، بالإضافة إلى الحجم الاسمي إذا كان ثابتًا
6. واجهة التثبيت: مقعد ملحوم، أو قاعدة مثبتة بمسامير، أو مدمجة في الحاجز، مع سمك لوحة السطح
7. هيئة التصنيف، وما هي الشهادة أو الموافقة المحددة المطلوبة
8. معالجة الأسطح والحماية من التآكل بما يتناسب مع مجال العمل
9. مخطط عام أو مخطط رسو يوضح الموقع

مع هؤلاء التسعة، يبدأ الحوار من المواصفات بدلاً من الكتالوج. Zhonghaihang Shipping Supply نعتمد في عملنا على مخطط الإرساء وبيانات الحبل قبل تقديم عرض الأسعار، وفي حالة عدم إجراء فحص أسفل سطح السفينة، فإننا نذكر ذلك قبل وضع قيمة SWL على الصفحة.