گلگیر دریایی چیست؟ انواع، کاربردها و راهنمای انتخاب

A گلگیر دریایی یک است دستگاه بافر محافظ نصب شده بین کشتی و اسکله، اسکله، اسکله یا کشتی دیگر برای جذب انرژی جنبشی تماس در حین پهلوگیری، پهلوگیری و عملیات کشتی به کشتی. با جذب و اتلاف انرژی ضربه، گلگیرهای دریایی از آسیب ساختاری به بدنه کشتی و زیرساخت بندر جلوگیری می کنند - آسیبی که می تواند صدها هزار دلار برای هر حادثه هزینه داشته باشد و کشتی ها را برای هفته ها از خدمت خارج کند.

گلگیرهای دریایی لوازم جانبی اختیاری نیستند. آنها سیستم های ایمنی مهندسی شده هستند و انتخاب صحیح، نصب و نگهداری آنها توسط استانداردهای بین المللی از جمله کنترل می شود دستورالعمل PIANC (انجمن دائمی بین المللی کنگره های ناوبری). و مشخصات اداره بندر در سراسر جهان. چه محافظت از یک اسکله تفریحی دریایی یا جذب انرژی پهلوگیری از یک سوپرتانکر 300000 DWT ، سیستم گلگیر مناسب برای عملیات ایمن و کارآمد بندر ضروری است.

چگونه گلگیرهای دریایی کار می کنند: جذب انرژی و نیروی واکنش

هنگامی که یک کشتی به اسکله نزدیک می شود، انرژی جنبشی متناسب با جرم و سرعت خود را حمل می کند. حتی با سرعت پایین پهلوگیری 0.1 تا 0.3 متر در ثانیه یک کشتی 100000 تنی معمولی کشتی های بزرگ، حامل انرژی جنبشی عظیمی است که باید بدون آسیب رساندن به بدنه یا ساختار اسکله جذب شود.

گلگیر دریایی این انرژی را از طریق تغییر شکل الاستیک جذب می کند - تحت نیروی تماس کشتی فشرده می شود و انرژی جنبشی را به انرژی کرنشی ذخیره شده در مواد گلگیر تبدیل می کند، سپس با استراحت کشتی آن را به تدریج آزاد می کند. دو پارامتر عملکرد حیاتی هر کدام گلگیر کشتی عبارتند از:

• جذب انرژی (EA): کل انرژی جنبشی گلگیر می تواند در انحراف نامی جذب کند که بر حسب کیلونیوتون متر (kNm) یا تن متر اندازه گیری می شود. این باید برابر یا بیشتر از انرژی پهلوگیری محاسبه شده برای کشتی و اسکله خاص باشد.
• نیروی واکنش (RF): نیرویی که گلگیر در طول فشرده سازی به بدنه کشتی و ساختار اسکله وارد می کند، با واحد کیلونیوتن (kN) اندازه گیری می شود. این باید در محدوده فشار بدنه مجاز کشتی و ظرفیت ساختاری اسکله باقی بماند.

نسبت جذب انرژی به نیروی واکنش - گاهی اوقات به عنوان بیان می شود نسبت انرژی به واکنش (E/R) - یک معیار کلیدی کارایی است. سیستم های گلگیر با کارایی بالا به نسبت E/R دست می یابند 35 تا 50 کیلو نیوتن متر در هر 100 کیلو نیوتن نیروی واکنش ، به حداقل رساندن بار بدنه و سازه در حالی که حداکثر انرژی را جذب می کند.

انواع اصلی گلگیرهای دریایی و کاربردهای آنها

گلگیرهای دریایی در ده‌ها پیکربندی ساخته می‌شوند تا با طیف وسیعی از اندازه‌های کشتی، شرایط پهلوگیری و انواع زیرساخت‌هایی که در عملیات بندری جهانی با آن مواجه می‌شوند، مناسب باشند. موارد زیر پرکاربردترین انواع آن هستند.

گلگیرهای سلولی

گلگیرهای سلولی گلگیرهای لاستیکی توخالی استوانه ای با ساختار سلول باز هستند که تحت بار به صورت محوری فشرده می شوند. ارائه می دهند جذب انرژی بالا با نیروی واکنش کم ، آنها را به یکی از محبوب ترین انتخاب ها برای اسکله های تجاری متوسط تا بزرگ تبدیل می کند. گلگیرهای سلولی در قطرهای موجود هستند 300 میلی متر تا 2500 میلی متر و معمولاً به یک پانل فولادی که بار را در سرتاسر سطح اسکله توزیع می کند، پیچ می شوند. آنها در طیف وسیعی از زوایای نزدیک عملکرد خوبی دارند و معمولاً در پایانه‌های کانتینری، اسکله‌های بار فله و تأسیسات Ro-ro استفاده می‌شوند.

گلگیرهای مخروطی (نوع SCN / SCK)

گلگیرهای مخروطی از یک عنصر لاستیکی مخروطی کوتاه استفاده می کنند که تحت بار محوری فشرده می شود. آنها به خاطر خود مشهور هستند نیروی واکنش بسیار کم نسبت به جذب انرژی با برخی از گریدها به نسبت تراکم تا 70 درصد انحراف دست می یابند. این باعث می‌شود که گلگیرهای مخروطی به انتخابی مطلوب تبدیل شوند پایانه های LNG، سکوهای نفت و گاز، و اسکله های بزرگ نفتکش جایی که محدودیت فشار بدنه سخت است. گلگیرهای مخروطی استاندارد از SCN300 تا SCN3000 با جذب انرژی از 10 کیلو نیوتن متر تا بیش از 4000 کیلو نیوتن متر در هر واحد متغیر است.

گلگیرهای استوانه ای

گلگیرهای لاستیکی استوانه ای لوله های لاستیکی توپر یا توخالی هستند که به صورت افقی بر روی دیوارهای اسکله نصب می شوند یا به عنوان گلگیرهای آویزان روی کشتی ها استفاده می شوند. آنها از جمله هستند قدیمی ترین و مقرون به صرفه ترین انواع گلگیر ، به طور گسترده در بنادر تجاری کوچکتر، بندرهای ماهیگیری و پایانه های کشتی استفاده می شود. گلگیرهای استوانه ای به سادگی نصب می شوند، نیاز به حداقل تعمیر و نگهداری دارند و در قطرهای موجود می باشند 100 میلی متر تا 1000 میلی متر . محدودیت اصلی آنها نیروی واکنش بالاتر نسبت به جذب انرژی در مقایسه با انواع سلولی یا مخروطی است.

گلگیرهای قوسی (D-Fenders)

گلگیرهای قوسی که به دلیل شکل مقطعی آنها D-Fender نیز نامیده می شوند، پروفیل های لاستیکی اکسترود شده هستند که مستقیماً به دیوارهای اسکله یا لوله های کشتی پیچ می شوند. آنها جمع و جور، کم حاشیه و مخصوصا مناسب هستند اسکله های کوچک صنایع دستی، اسکله قایق های کاری، دیوارهای قفل، و تاسیسات آبراه داخلی . گلگیرهای D در ارتفاع 50 تا 400 میلی متر در دسترس هستند و اغلب در مسیرهای پیوسته در امتداد اسکله نصب می شوند. آنها جذب انرژی متوسطی را برای عروق کوچک تا متوسط ​​فراهم می کنند.

گلگیرهای پر شده با فوم (گلگیرهای فوم پنوماتیک)

گلگیرهای پر شده از فوم شامل یک هسته فوم پلی اتیلن سلول بسته است که در یک پوسته بیرونی نایلونی با پوشش پلی اورتان یا پوسته پلی اورتان جامد قرار گرفته است. بر خلاف گلگیرهای پنوماتیکی، آنها حتی اگر پوست بیرونی سوراخ شده باشد، نمی تواند باد کند و عملکرد ثابتی را حفظ کند . آنها به طور گسترده ای استفاده می شوند عملیات انتقال کشتی به کشتی (STS) ، پهلوگیری در دریا و به عنوان گلگیرهای شناور در اسکله های آشکار. اندازه های استاندارد از 500 میلی متر × 1000 میلی متر تا 3300 میلی متر × 6500 میلی متر با جذب انرژی تا 2000 کیلو نیوتن متر است.

گلگیرهای بادی (نوع یوکوهاما)

گلگیرهای پنوماتیکی که به طور تجاری به گلگیرهای یوکوهاما معروف هستند، گلگیرهای لاستیکی بادی هستند که با هوای فشرده پر شده اند. آنها نوع گلگیر غالب برای انتقال محموله از کشتی به کشتی، عملیات روشنایی دریایی، و تکمیل نیروی دریایی در دریا (RAS) . مزیت اصلی آنها فشار بسیار کم بدنه است - معمولا زیر 25 کیلونیوتن بر متر مربع - ایمن کردن آنها برای استفاده در برابر هر بدنه کشتی. اندازه های استاندارد در ISO 17357 از 500 میلی متر × 1000 میلی متر تا 3300 میلی متر × 6500 میلی متر است. آنها باید به طور منظم از نظر فشار و وضعیت پوست بررسی شوند.

گلگیرهای کمانشی (گلگیرهای پا)

گلگیرهای کمانش از عناصر پایه لاستیکی توخالی استفاده می کنند که تحت فشار به صورت جانبی کمانش می کنند و یک ویژگی متمایز ارائه می دهند. نیروی واکنش تقریباً ثابت در یک محدوده انحراف گسترده . این باعث می شود که آنها به ویژه در اسکله هایی با تغییرات جزر و مدی قابل توجهی که زاویه نزدیک و ارتفاع تماس به طور قابل توجهی تغییر می کنند ارزشمند است. آنها معمولا در استفاده می شوند اسکله های موج شکن، پایانه های کشتی، و اسکله های محدوده جزر و مد در بنادر با تغییرات جزر و مدی بیش از 4 متر .

مقایسه انواع گلگیرهای اصلی دریایی در یک نگاه

مواد مورد استفاده در تولید گلگیر دریایی

عملکرد و طول عمر گلگیر کشتی به شدت به کیفیت و فرمول مواد تشکیل دهنده آن بستگی دارد. گلگیرهای دریایی باید در برابر اشعه ماوراء بنفش، غوطه ور شدن در آب شور، تخریب لایه ازن، نوسانات گسترده دما و دوچرخه سواری مکانیکی مداوم مقاومت کنند - اغلب برای عمر مفید 20 تا 30 سال با حداقل تعمیر و نگهداری

ترکیبات لاستیکی

لاستیک طبیعی (NR) و ترکیبات لاستیک مصنوعی - عمدتاً لاستیک استایرن- بوتادین (SBR) و ترکیبات - عنصر ساختاری اولیه اکثر گلگیرهای لاستیکی جامد را تشکیل می دهند. لاستیک گلگیر دریایی با کیفیت باید الزامات خصوصیات فیزیکی مورد نیاز را برآورده کند، با مشخصات بین المللی پیشرو که نیاز به موارد زیر دارد:

• استحکام کششی: حداقل 15 مگاپاسکال (ترکیب درجه PIANC G3)
• ازدیاد طول در هنگام شکست: حداقل 350%
• سختی: 60 ± 5 Shore A برای اکثر گریدهای استاندارد گلگیر
• مجموعه فشرده سازی: حداکثر 25% پس از 22 ساعت در دمای 70 درجه سانتی گراد
• مقاومت در برابر سایش: حداکثر افت 1.5 سانتی متر در هر تست DIN 53516

پنل های رو به رو UHMW-PE

پانل های رو به رو پلی اتیلن با وزن مولکولی فوق العاده بالا (UHMW-PE) روی صفحه تماس سیستم های سلول، مخروط و گلگیر پانل نصب می شوند تا اصطکاک بین بدنه کشتی و گلگیر را کاهش دهند. با پایین آوردن ضریب اصطکاک از 0.6-0.7 (لاستیک روی فولاد) تا 0.15-0.25 (UHMW-PE در فولاد) ، پانل های روبرو به طور چشمگیری نیروهای زاویه ای و برشی منتقل شده به ساختار گلگیر و اسکله را کاهش می دهند. آنها همچنین از لاستیک در برابر سایش مستقیم بدنه کشتی محافظت می کنند.

سیستم های اسکلت و لنگر فولادی

قاب‌های فولادی سازه، میله‌های پشتی و مجموعه‌های پیچ لنگر، نیروهای واکنش گلگیر را به ساختار اسکله منتقل می‌کنند. فولاد درجه دریایی با گالوانیزه گرم با استاندارد ISO 1461 یا سیستم های پوشش اپوکسی دریایی معادل آن استاندارد برای تمام اجزای فولادی غوطه ور و منطقه پاشش آب برای مقاومت در برابر خوردگی تهاجمی محیط دریایی است.

چگونه گلگیر دریایی مناسب را برای برنامه خود انتخاب کنید

انتخاب گلگیر یک فرآیند مهندسی است که توسط دستورالعمل PIANC 2002 برای طراحی سیستم های گلگیر هدایت می شود. یک روش انتخاب سیستماتیک تضمین می کند که گلگیر انتخابی می تواند بدترین سناریوی پهلوگیری را انجام دهد در حالی که در محدوده ساختاری اسکله و بدنه کشتی باقی می ماند.

مرحله 1 - محاسبه انرژی پهلوگیری

انرژی غیر طبیعی پهلوگیری (E _n ) با استفاده از فرمول محاسبه می شود: E _n = 0.5 × M _D × V _B ² × سی _m × سی _e × سی _s × سی _c ، جایی که م _D جرم جابجا شده رگ، V است _B سرعت پهلوگیری است و فاکتورهای C جرم اضافه شده، خروج از مرکز، نرمی و پیکربندی اسکله را به حساب می آورند. برای یک پهلوگیری تانکر 50000 DWT با سرعت 0.15 متر بر ثانیه در یک اسکله باز، انرژی اسکله محاسبه شده معمولاً در محدوده ای قرار می گیرد 400 تا 800 کیلو نیوتن متر .

مرحله 2 - فشار مجاز بدنه را تعیین کنید

انواع مختلف کشتی دارای محدودیت های مقاومت بدنه متفاوتی هستند که حداکثر فشار مجاز واکنش گلگیر را کنترل می کند. استفاده از گلگیر با نیروی واکنش بسیار بالا می تواند به بدنه کشتی آسیب برساند یا باعث ایجاد مسئولیت برای اپراتور بندر شود. فشارهای مجاز معمولی بدنه عبارتند از:

• تانکرهای بزرگ و فله بر: 200-400 کیلونیوتن بر متر مربع
• ظروف کانتینری: 150-300 کیلونیوتن بر متر مربع
• کشتی ها و کشتی های مسافربری: 100-200 کیلونیوتن بر متر مربع
• شناورهای دریایی و نظامی: 50-150 کیلونیوتن بر متر مربع (ناوهای جنگی بدنه نازک به ویژه حساس هستند)
• صنایع دستی و قایق های تفریحی کوچک: زیر 50 کیلو نیوتن بر متر مربع

مرحله 3 - محدوده جزر و مد و تغییرات فری کشتی را ارزیابی کنید

محدوده تماس عمودی بین کشتی و گلگیر با سطح جزر و مد و شرایط بارگیری کشتی تغییر می کند. اسکله با دامنه جزر و مد بیش از 3 تا 4 متر معمولاً به چند ارتفاع گلگیر، پانل‌های گلگیر عمودی دراز یا گلگیرهایی از نوع کمانش نیاز دارند که عملکرد را در محدوده ارتفاع تماس وسیعی حفظ کنند.

مرحله 4 - عوامل محیطی و عملیاتی را در نظر بگیرید

• محدوده دما: عملکرد گلگیر لاستیکی با دما تغییر می کند - جذب انرژی کاهش می یابد تا 30٪ در -20 درجه سانتیگراد در مقایسه با دمای استاندارد تست 23 درجه سانتیگراد. محیط های عملیاتی قطب شمال یا گرمسیری نیاز به مشخصات دمایی تصحیح شده دارند.
• پهلوگیری زاویه ای: کشتی ها به ندرت کاملاً موازی پهلو می گیرند. گلگیرها باید از نظر عملکرد تحت فشار زاویه ای ارزیابی شوند تا 10 درجه طولی و 5 درجه عرضی زوایای نزدیک شدن
• فرکانس کشتی و چرخش: اسکله های فرکانس بالا مانند پایانه های کشتی و اسکله کشتی های کروز به گلگیرهایی با مقاومت در برابر خستگی عالی و زمان بازیابی سریع بین چرخه های پهلوگیری نیاز دارند.
• دسترسی به تعمیر و نگهداری: سازه‌ها یا اسکله‌های دورافتاده در مناطق بندری محدود ممکن است به انواع گلگیرهایی نیاز داشته باشند که نیازی به بازرسی منظم ندارند - بیشتر از طرح‌های پنوماتیکی که با فوم پر شده‌اند.

استانداردهای گلگیر دریایی و گواهینامه کیفیت

کیفیت گلگیرهای دریایی بین تولیدکنندگان به طور قابل توجهی متفاوت است و گلگیرهای نامرغوب خطرات ایمنی و مالی جدی دارند. مشخص‌کننده‌ها باید مطابق با استانداردهای بین‌المللی شناخته‌شده و اصرار بر تست پذیرش کارخانه شخص ثالث (FAT) برای قراردادهای تامین گلگیر اصلی داشته باشند.

• دستورالعمل PIANC 2002: مرجع بین المللی اولیه برای طراحی سیستم گلگیر که محاسبه انرژی، انتخاب گلگیر و الزامات مواد را پوشش می دهد. اکثر مقامات بزرگ بندر در سراسر جهان در مشخصات خود به PIANC 2002 اشاره می کنند.
• ISO 17357: استاندارد بین المللی برای گلگیرهای لاستیکی پنوماتیک شناور، مشخص کننده درجه های عملکرد (درجه I و درجه II)، ابعاد و روش های آزمایش برای گلگیرهای نوع یوکوهاما.
• BS EN ISO 9001: گواهینامه سیستم مدیریت کیفیت - یک نیاز پایه برای تولیدکنندگان جدی گلگیر، نه تضمین عملکرد به خودی خود.
• تست پذیرش کارخانه (FAT): آزمایش فشرده سازی در مقیاس کامل نمونه های گلگیر نماینده با استفاده از تجهیزات تست کالیبره شده، با نتایج تایید شده توسط یک بازرس شخص ثالث مستقل. داده های چربی باید تأیید کند که جذب انرژی مطابق با مشخصات داخل است تحمل ± 10٪ .
• آزمایش ترکیب لاستیکی: آزمایش‌های خصوصیات فیزیکی (کشش، سختی، ازدیاد طول، مجموعه فشرده‌سازی، سایش) بر روی نمونه‌های لاستیکی گرفته‌شده از گلگیرهای نهایی - نه فقط از پلاک‌های آزمایش دسته‌ای - برای تأیید کیفیت ترکیب در سراسر محصول انجام شد.

بازرسی و نگهداری سیستم های گلگیر کشتی

یک سیستم گلگیر دریایی که به درستی نگهداری شود باید عمر مفیدی داشته باشد 20 تا 25 سال برای گلگیرهای لاستیکی جامد و 10 تا 15 سال برای گلگیرهای پنوماتیکی عدم توجه به تعمیر و نگهداری معمولاً عمر سرویس را 40 تا 60 درصد کاهش می دهد و خطر خرابی ناگهانی در حین سرویس را در طول یک عملیات اسکندری بحرانی افزایش می دهد.

چک لیست بازرسی روتین

1. تمام عناصر لاستیکی را از نظر ترک‌خوردگی سطحی، بریدگی‌های عمیق یا تکه‌های پاره‌شده از بدنه گلگیر به‌صورت چشمی بازبینی کنید - ترک‌خوردگی سطحی پیری طبیعی است، اما ترک‌ها عمیق‌تر از 5 میلی متر نشان می دهد که گلگیر به پایان عمر نزدیک می شود.
2. پانل های رو به رو UHMW-PE را برای سایش بیش از حد، ترک خوردگی یا بخش های از دست رفته بررسی کنید - پانل رو به رو که در زیر پوشیده شده است ضخامت 30 میلیمتر برای جلوگیری از تماس مستقیم لاستیکی با بدنه باید تعویض شود.
3. تمام پیچ‌های لنگر، میله‌های پشتی و قاب‌های فولادی را از نظر خوردگی، اتصالات شل یا ترک‌خوردگی ساختاری بازرسی کنید - به نواحی جوش و ناحیه پاشش بالای خط آب توجه ویژه‌ای داشته باشید.
4. برای گلگیرهای پنوماتیک، فشار داخلی را در برابر فشار باد نامی سازنده بررسی کنید - یک افت بیش از 10% زیر فشار نامی نشان دهنده نشتی است که نیاز به بررسی فوری دارد.
5. وضعیت گلگیر را با عکس ثبت کنید و گزارش نگهداری گلگیر را حفظ کنید - فواصل بازرسی از 6 ماه برای اسکله های پرتردد و سالانه برای تاسیسات کم تردد توصیه می شوند.

زمان تعویض گلگیرهای دریایی

تعویض گلگیر باید در مواقعی که میزان فشرده سازی بیش از حد باشد در نظر گرفته شود 20-25٪ از ارتفاع اصلی (نشان دهنده تغییر شکل دائمی کاهش ظرفیت جذب انرژی)، زمانی که سختی لاستیک بالاتر رفته است 75 Shore A به دلیل پیری و اکسیداسیون، یا زمانی که آسیب ساختاری به سیستم های لنگر نمی تواند از نظر اقتصادی تعمیر شود. جایگزینی پیشگیرانه بر اساس برنامه ریزی شده - به جای جایگزینی واکنشی پس از شکست - همیشه با در نظر گرفتن بسیج تعمیرات اضطراری و مسئولیت آسیب احتمالی کشتی، هزینه کمتری دارد.

روندهای نوظهور در فناوری گلگیر دریایی

صنعت گلگیرهای دریایی به اندازه کشتی‌های بزرگتر، شرایط بندری سخت‌تر و تمرکز فزاینده بر پایداری و داده‌های عملیاتی با چندین پیشرفت فن‌آوری قابل توجه پاسخ می‌دهد.

• سیستم های نظارت بر گلگیر هوشمند: سلول‌های بار تعبیه‌شده، کرنش سنج‌ها و فرستنده‌های داده بی‌سیم امکان نظارت بر نیروی فشرده‌سازی و انرژی گلگیر را در طول هر رویداد پهلوگیری در زمان واقعی فراهم می‌کنند. سیستم‌های تولیدکنندگانی مانند Trelleborg و Shibata داده‌های پهلوگیری را جمع‌آوری می‌کنند که می‌تواند عملیات بندر را بهینه کند و قبل از آسیب به گلگیر یا زیرساخت، هشدار اولیه در مورد رویدادهای غیرعادی پهلوگیری را ارائه دهد.
• نمرات لاستیک با عملکرد فوق العاده بالا: فرمولاسیون لاستیکی پیشرفته با جذب انرژی 30 تا 40 درصد بالاتر از نمرات استاندارد در انحراف معادل به گلگیرهای کمتر یا کوچکتر اجازه می دهد تا از همان کشتی محافظت کنند - بارهای ساختاری اسکله و هزینه های نصب را کاهش می دهد.
• مواد بازیافتی و پایدار: چندین تولیدکننده در حال توسعه محصولات گلگیر هستند که حاوی محتوای لاستیک بازیافتی یا پلیمرهای زیستی هستند تا ردپای محیطی تولید گلگیر را کاهش دهند و به الزامات پایداری اداره بندر پاسخ دهند.
• سیستم های گلگیر بزرگتر برای کشتی های بزرگ: رشد از کشتی های کانتینری 24000 TEU و حامل های LNG Q-Max باعث توسعه گلگیرهای مخروطی با اندازه بیش از SCN3000 با جذب انرژی تک واحدی بالای 5000 کیلونیوتن متر شده است - سطوح عملکردی غیرقابل تصور در مهندسی گلگیر فقط دو دهه پیش.