ما هو درابزين يوكوهاما؟

واقي من نوع يوكوهاما، أو بالأحرى واقي عائم حاجز مطاطي هوائي, هو حاجز بحري مملوء بالهواء يمتص طاقة الرسو والتثبيت بين السفينة والرصيف، أو بين سفينتين أثناء عمليات النقل بينهما. يُستخدم هذا المصطلح بشكل عام في هذا المجال، لذا فإن فهم معناه وآليات أدائه أهم بالنسبة للمشتري من مجرد التسمية. تتناول هذه المقالة ماهية الحاجز، وكيفية عمله، ومقارنته بالحواجز الصلبة والرغوية، وكيفية تحديد حجمه والتحقق من أدائه. لا تتناول المقالة تصميم حبال التثبيت، أو الأحمال الهيكلية للرصيف، أو تجهيزات التركيب؛ إذ يعتمد كل منها على الرصيف المحدد، ويجب تصميمه هندسيًا بشكل منفصل.

ما هو واقي الطين من نوع يوكوهاما؟

يصف كل من واقي الصدمات من نوع يوكوهاما وواقي الصدمات المطاطي الهوائي العائم نفس التصميم المملوء بالهواء، والذي يعتمد أداؤه على الضغط الداخلي والحجم بدلاً من جسم مطاطي صلب. وقد طورت شركة يوكوهاما للمطاط اليابانية هذا النوع لأول مرة، و تاريخ مصدات يوكوهاما يتتبع هذا البحث انتشار الاسم من تلك النقطة إلى الاستخدام العام. يُستخدم المصطلح على نطاق واسع في مناقشات الشراء، لكن الاسم الدقيق من الناحية الفنية هو مصد مطاطي هوائي عائم أو مصد هوائي من نوع يوكوهاما. من الناحية الفنية، يوكوهاما هو أيضًا اسم شركة وعلامة تجارية، لذا ينبغي على المشتري التأكد من الشركة المصنعة الفعلية ووثائق ISO بدلاً من استنتاج المنشأ من الملصق.

الخطأ الأكثر شيوعًا الذي يمكن تجنبه في عمليات الشراء هو التعامل مع مصدات يوكوهاما كمنتج واحد ثابت بدلًا من تصنيفها حسب الحجم والضغط. فعند افتراض الضغط الأولي (P50 مقابل P80) بدلًا من مطابقته مع طاقة الرسو، قد تصل المصدات مُعَلَّمة بشكل صحيح، ومع ذلك قد لا تكون مناسبة للرصيف. يُجيب هذا التصنيف على سؤال شائع، ولكنه يترك مسألة تحديد الحجم مفتوحة، وهي مسألة تعتمد على السفينة والرصيف.

كيف يعمل واقي الطين من يوكوهاما: بنية مملوءة بالهواء وامتصاص الطاقة

يمتص واقي الصدمات من نوع يوكوهاما الصدمات عن طريق ضغط الهواء المحصور داخل جسم مطاطي متعدد الطبقات، لذا فإن الطاقة التي يمكنه امتصاصها تعتمد بشكل مباشر على قطره وطوله وضغطه الداخلي الأولي. يتكون الجسم من طبقة مطاطية داخلية تحبس الهواء، وطبقة أو أكثر من الطبقات المدعمة بحبال صناعية لتحمل الحمل، وطبقة مطاطية خارجية مقاومة للتآكل، وكلها ملحومة معًا. تُغلق حواف طرفية كل جانب وتحمل صمام النفخ. وفقًا للمعيار ISO 17357-1:2014، يجب أن تحتوي واقيات الصدمات التي يبلغ قطرها 2500 مم فأكثر على صمام أمان لتفريغ الضغط الزائد في حالة الضغط الزائد العرضي؛ ويمكن أن تحتوي واقيات الصدمات الأصغر حجمًا على صمام أمان إذا لزم الأمر.

بما أن الوسط العامل هو الهواء، فإن المصد ينحرف ويتشكل وفقًا لهيكل السفينة عند انضغاطه، موزعًا الحمل بحيث يبقى ضغط الهيكل وقوة رد الفعل منخفضين نسبيًا. والهدف هو الحفاظ على ضغط منخفض ومتساوٍ على الهيكل، لحماية الهياكل ذات الصفائح الرقيقة ورصيف الميناء على حد سواء. وتُعد زاوية الاصطدام هي العامل الحاسم في حالة التلامس بين السفن، حيث تلتقي سفينتان بشكل مائل. يحتفظ الجسم الهوائي بمعظم قدرته على امتصاص الطاقة تحت ضغط مائل، والذي يُشار إليه عادةً حتى حوالي 15 درجة، بينما يفقد الجسم الصلب كفاءته مع ازدياد الزاوية، وقد يتصرف ككتلة صلبة تحت الحمل الزائد.

المتغير الذي يجب تأكيده هو تصنيف الضغط الأولي، والصحيح ضغط واقي الطين من يوكوهاما يتم اختيار الضغط المناسب للرصيف بدلاً من افتراضه. يناسب ضغط P50 (50 كيلو باسكال) الأرصفة القياسية، بينما يناسب ضغط P80 (80 كيلو باسكال) الأرصفة ذات الطاقة العالية مثل ناقلات النفط الكبيرة، ولكن P80 ليس مجرد ترقية. فبالنسبة لنفس الحجم الاسمي، يزيد من امتصاص الطاقة وقوة رد الفعل وضغط الهيكل، لذا يجب التحقق من سعة هيكل الرصيف وضغط الهيكل المسموح به للسفينة معًا قبل اختياره. قد يؤدي اختيار الضغط الأعلى افتراضيًا إلى زيادة القوة المؤثرة على الهيكل أكثر مما صُمم الهيكل لتحمله.

نقاط تفوق واقيات الطين من يوكوهاما على واقيات الطين الصلبة والإسفنجية

تُعدّ مصدات يوكوهاما مناسبة للسفن الكبيرة وللتلامس المائل بين السفن بشكل أفضل من المصدات الصلبة أو المصنوعة من الرغوة، ولكن مدى ملاءمتها يعتمد على حجم المصد، والميزانية، وسهولة الوصول للصيانة في الموقع. تتميز هذه المصدات بانخفاض ضغط الهيكل وتوزيعه المتساوي، وقدرتها على الطفو الذاتي، وإمكانية تفريغها من الهواء ونقلها. أما نقطة ضعفها الرئيسية فهي الهواء نفسه: فإذا تضررت الطبقة المطاطية الخارجية، ينكمش المصد ويفقد وظيفته، لذا فهو يحتاج إلى فحوصات دورية للضغط، على عكس المصدات الرغوية المغلقة.

هذه اتجاهات عامة، وليست قواعد ثابتة، والكامل الفرق بين واقيات الطين الهوائية والرغوية يعتمد الأمر على المهمة الموكلة إلى المرسى. بالنسبة للمصدات الصغيرة، غالبًا ما يؤدي استخدام الرغوة أداءً مماثلاً ويتجنب الحاجة إلى صيانة الضغط، مما يقلل الفارق في التكلفة. أما بالنسبة للمصدات الكبيرة وعمليات النقل بين السفن، فعادةً ما يتفوق التصميم الهوائي من حيث التكلفة وملاءمته لهيكل السفينة؛ وتشير المقارنات الصناعية عادةً إلى أن وحدة الرغوة المكافئة قد تكلف أضعافًا مضاعفة في الأحجام الكبيرة. يجب تحديد الخيار الأنسب بناءً على حجم السفينة، ومدى تعرضها للعوامل الجوية، وسهولة الوصول إليها للتفتيش، وليس بناءً على سطر واحد في ورقة المواصفات.

الحجم والضغط: مطابقة واقيات يوكوهاما مع السفينة والرصيف

إن اختيار مصد من نوع يوكوهاما يعتمد على مطابقة قطره وطوله وضغطه الأولي مع إزاحة السفينة وسرعة رسوها ومدى تعرض الرصيف. أحجام واقيات الطين من يوكوهاما تتراوح أقطار المصدات من حوالي 0.5 متر إلى حوالي 4.5 متر، وأطوالها من حوالي 9 أمتار، وذلك حسب الشركة المصنعة والمعيار المطبق. يحدد معيار ISO 17357-1 أحجام المصدات بناءً على امتصاص الطاقة المضمون، والذي يعتمد في جوهره على كتلة السفينة وسرعة اقترابها، لذا فإن سرعة الرسو، وليس القطر وحده، هي العامل الحاسم في الاختيار. المتغيرات التي تحكم عملية الاختيار هي:

• القطر والطول — حدد الطاقة التي يمكن أن يمتصها المصد؛ فالسفن الأكبر حجماً وطاقة الاقتراب الأعلى تتطلب أجساماً أكبر.
• الضغط الأولي (P50 مقابل P80) — تمت مطابقتها مع طاقة الرسو وتم التحقق منها مقابل قوة رد الفعل وضغط الهيكل، ولم يتم اختيارها كترقية افتراضية.
• سرعة الرسو وزاوية التلامس — السرعة عند أول اتصال هي المحرك الرئيسي لطاقة الالتحام؛ الاتصال المائل يفضل الجسم الهوائي المتوافق.
• حد ضغط الهيكل وقوة رد الفعل المسموح بها — يحدد هيكل الرصيف وهيكل السفينة الحدود العليا التي يجب أن يبقى المصد ضمنها.
• نوع التركيب — نوع الشبكة (سلسلة، أو سلك، أو شبكة ألياف) للمواقع الثابتة، أو نوع الحمالة لسهولة التعامل وإعادة النشر المتكررة.
• نطاق المد والجزر والتعرض — إن التغيرات الواسعة في مستوى المياه والتعرض المفتوح يفضلان التصميم العائم ذاتي التكيف.

عمليًا، تبدأ عملية الاختيار من مدخلات طاقة الرسو هذه، ثم تُقارن الأحجام المرشحة. ويُحسم قرار اختيار P50 مقابل P80 بفحص قوة رد الفعل وضغط الهيكل مقابل الرصيف، وليس باعتبار الضغط الأعلى أفضل. ولأن طاقة الرسو تختلف باختلاف كل سفينة ورصيف، يجب التحقق من الحجم والضغط النهائيين من خلال حساب طاقة الرسو، بدلًا من الاعتماد على بيانات مشروع سابق. ولتقديم عروض أسعار المشاريع، تُؤكد شركة Zhonghaihang الحجم والضغط ونوع التركيبات ووثائق ISO معًا، بدلًا من الاعتماد على القطر فقط في التسعير.

التحقق من المطابقة: معيار ISO 17357 وما يجب التحقق منه عند التسليم

يعتمد امتثال مصدات يوكوهاما على معيار ISO 17357-1:2014، وهو المعيار الحالي لمصدات المطاط الهوائية العائمة عالية الضغط، والذي يحدد متطلبات التصنيع والاختبار والوسم التي يجب على المشتري التأكد منها قبل بدء استخدام المصد. ولا يزال هذا المعيار ساريًا؛ فقد تمت مراجعته واعتماده في عام 2024، وهو يمثل الجزء الخاص بالضغط العالي من مجموعة مكونة من جزأين، بينما يغطي الجزء الثاني مصدات الضغط المنخفض. ويحدد هذا المعيار خصائص طبقة المطاط، واختبارات ضغط الهواء والضغط الهيدروستاتيكي، والوسوم التي يجب أن يحملها كل مصد. وتوفر إرشادات PIANC لأنظمة المصدات سياقًا أوسع لطاقة الرسو وقوة رد الفعل عند اختيار المصد. وينبغي التحقق من أي إشارات إلى معايير أو سنوات أخرى، والتي تُعد مصدرًا شائعًا للالتباس في قوائم المنتجات، بالرجوع إلى نص ISO الحالي بدلًا من الاعتماد عليها بشكل مباشر.

عند التسليم، عادةً ما تكون وصلات الأطراف ومقعد الصمام أول ما يجب إعادة فحصه، لأن الطي أثناء الشحن والتداول قد يُخلّ بالختم قبل أن يلامس المصد الماء. فحص سريع عند الاستلام أسرع من تشخيص عطل في المصد بعد تركيبه.

• مطابقة ISO 17357-1:2014، مع وضع علامة على المعيار والسنة على جسم الرفرف.
• شهادات فحص أو اختبار النماذج الأولية والتجارية، بما في ذلك سجلات اختبار ضغط الهواء والاختبار الهيدروستاتيكي.
• تم التحقق من الحجم الاسمي المحدد، وتصنيف الضغط P50/P80، والرقم التسلسلي، ومطابقته مع الطلب.
• ضبط صمام الأمان عندما يكون القطر 2500 مم أو أكثر.
• تركيبات النهاية، ومقعد الصمام، والأغلال، والمفاصل الدوارة، وحالة شبكة السلسلة أو الإطار.
• تقييم من قبل هيئة تصنيف رئيسية حيثما يتطلب المشروع ذلك.

ما يعنيه مصطلح "متوافق" عملياً لا يزال يعتمد على الواجب، لذا من الأفضل قراءة الشهادة جنباً إلى جنب مع شروط الإرساء التي سيعمل فيها المصد.

الاستخدامات البحرية الشائعة لمصدات يوكوهاما

تُستخدم مصدات من نوع يوكوهاما في جميع مواقع التلامس بين السفن أثناء الحركة: في عمليات نقل البضائع بين السفن، وفي أرصفة الموانئ، وحول المنشآت البحرية والعائمة، حيث يُحدد الحجم والضغط المناسبان بناءً على نوع السفينة وظروف تعرضها للضغط. في عمليات نقل البضائع بين السفن، تعمل هذه المصدات على إبقاء هيكلي سفينتين متحركتين متباعدتين أثناء نقل البضائع، حيث تتولى قوى الطفو والتوافق معالجة التلامس المائل. أما في أرصفة السفن التجارية، وسفن النفط والغاز، وسفن الغاز الطبيعي المسال، فإنها تحمي كلاً من هيكل السفينة والرصيف أثناء الرسو والتثبيت. وفي المنصات البحرية والأحواض العائمة، تعمل هذه المصدات على تخفيف الاحتكاك الناتج عن عمليات الإمداد ونقل الطاقم في المياه المفتوحة. والقاسم المشترك بين جميع هذه التطبيقات هو أن نوع التطبيق هو الذي يحدد ظروف التعرض للضغط، وظروف التعرض هي التي تحدد الحجم والضغط، وليس العكس.

الخاتمة

يعتمد اختيار مصدات من نوع يوكوهاما على ثلاثة متغيرات: الحجم، والضغط الأولي، ونوع التركيب، وكلها مرتبطة بالسفينة والمرسى وليس باسم المنتج. مسألة التسمية سهلة، أما مسألة الحجم، وخاصةً الاختيار بين P50 وP80، فهي التي تحدد مصير معظم الخيارات.

في شركة Zhonghaihang، نصمم ونبني مصدات هوائية وفقًا لمتغيرات المشروع، ونعتبر فحص طاقة الرسو ووثائق معيار ISO 17357 جزءًا أساسيًا من المواصفات، وليس مجرد إضافة لاحقة. ومن واقع خبرتنا، نادرًا ما تكون المصدات التي تُسبب مشاكل هي تلك التي تتعطل أثناء الخدمة؛ بل هي تلك التي تم تحديد مواصفاتها دون التأكد من سرعة الرسو وزاوية التلامس وحدود ضغط الهيكل مقارنةً بالرصيف الفعلي. وعندما تعتمد قيمة ما على الرصيف، نؤكدها على مستوى المشروع بدلًا من الاعتماد على قيمة من مشروع آخر.

إذا كنت بصدد تحديد مواصفات مصدات لرصيف أو لعملية نقل بين السفن، فإن الخطوة التالية المفيدة هي جمع بيانات عن حجم السفينة، وسرعة الرسو عند أول ملامسة، وزاوية التلامس، ونطاق المد والجزر. أرسل إلينا هذه البيانات وسنقوم بمراجعة الحجم والضغط وفقًا لظروف الرسو لديك والمعايير المطبقة.