معرفی و کاربرد شیپ لودر

شیپ لودر یا نوار نقاله بارگیری کشتی، یکی از مهم‌ترین تجهیزات در بنادر و اسکله‌هاست که وظیفه‌ی آن انتقال و بارگیری مواد فله به داخل کشتی، بارج یا لنج میباشد. این دستگاه به‌عنوان بخشی از سیستم حمل‌ونقل مواد فله (Bulk Handling System)، عملیات بارگیری را با سرعت، ایمنی و دقت بسیار بالا انجام می‌دهد.

در عملیات بندری، سرعت بارگیری کشتی اهمیت زیادی دارد. هر ساعت تأخیر در بارگیری، برای خطوط حمل‌ونقل و شرکت‌های صادراتی هزینه‌  قابل‌توجهی دارد. به همین دلیل، استفاده از شیپ لودرهای مدرن با طراحی اصولی، نه‌تنها بهره‌وری را افزایش می‌دهد بلکه هزینه‌های توقف کشتی (Demurrage) را به حداقل می‌رساند.

شرکت اتراکو با تجربه‌ی چندین ساله در طراحی و ساخت انواع نوار نقاله‌های صنعتی، مدل‌های مختلف شیپ لودر را برای کاربردهای مختلف طراحی و تولید می‌کند. این دستگاه‌ها متناسب با نوع بار، ظرفیت بندر و شرایط اسکله، از پایه طراحی و بهینه‌سازی می‌شوند تا راندمان و طول عمر بالایی داشته باشند.

شیپ لودر چیست و چگونه کار می‌کند؟

شیپ لودر دستگاهی است متشکل از چند بخش اصلی شامل:

بوم 

سیستم نقاله داخلی 

سیستم تغذیه و تخلیه 

 سازه‌ی اصلی

این اجزا با همکاری یکدیگر مواد فله را از محل ذخیره یا نوار نقاله‌ی پیش‌تغذیه (Feeding Conveyor) دریافت کرده و از طریق تسمه یا شوت، به درون محفظه‌های بار کشتی منتقل می‌کنند.

فرآیند کاری و عملکرد شیپ لودر به این صورت است که:

1. مواد فله از طریق فیدر به ورودی شیپ لودر می‌رسد.

2. تسمه‌ی اصلی (یا زنجیر نقاله) آن‌ها را به سمت خروجی بوم انتقال می‌دهد.

3. در انتهای بوم، شوت تخلیه (غالباً تلسکوپی و قابل چرخش ۳۶۰ درجه) مواد را در نقاط مختلف محفظه‌ی کشتی تخلیه می‌کند.

4. ارتفاع و زاویه‌ی بوم قابل تنظیم است تا با تغییر سطح کشتی در زمان بارگیری سازگار باشد.

انواع مختلف شیپ لودر از نظر ساختار، قابلیت حرکتی، بوم (boom)، نوع تغذیه مواد، مخصوص استفاده در شرایط خاص و موارد کنترل گرد و غبار، عبارتند از:

شیپ لودرایستاده یا ثابت (Stationary Shiploader)

دستگاه روی اسکله ثابت است؛ بوم ثابت یا دارای حرکت محدود.

از مزایای شیپ لودر ثابت میتوان به ساختار ساده‌تر، هزینه اولیه کمتر و نگهداری آسان‌تر اشاره کرد

از معایب آن میتوان به این که کشتی ممکن است جابه‌جا شود و برای دسترسی به قسمت‌های مختلف آن، زمان و نیروی کار بیشتر نیاز است وانعطاف پذیری کمتری نسبت به سایر شیپ لودرها دارد

شیپ لودر متحرک یا قابل جابه‌جایی (Mobile Shiploader)

شامل مدل‌های روی چرخ یا ریل که قابلیت حرکت در کنار کشتی را دارند و دارای بوم قابل تغییر موقعیت هستند

از مزایای شیپ لودر متحرک میتوان به انعطاف بالا، نیاز کمتر به حرکت کشتی، مناسب برای چند باس فرکانس بارگیری متفاوت. اشاره کرد                  

از معایب شیپ لودر متحرک نسبت به شیپ لودر ثابت میتوان از هزینه بیشتر (خرید + نگهداری)، نیاز به زیرساخت مناسب (مثل ریل و ریل گذاری کانوایر یا فضای حرکت شیپ لودر) نام برد

شیپ لودرمتحرک با بوم تلسکوپی

شیپ لودر با بوم قابل امتداد جهت پوشش عرض کشتی یکی از انواع شیپ لودر میباشد که  بوم شیپ لودر ممکن است هم افزایش طول و هم تغییر ارتفاع داشته باشد که این مورد بستگی به درخوسات خریدار و متناسب با شرایط بارگیری کشتی و نوع مواد قابل انتقال دارد

از مزایای این نوع شیپ لودر میتوان به پوشش بیشتر مخازن کشتی بارگیری، بدون نیاز به حرکت زیاد کانوایر یا نوار نقاله یا کشتی و کاهش زمان جابه‌جایی نام برد

از معایب آن میتوان به مکانیسم پیچیده‌تر و هزینه نگهداری بیشتر اشاره کرد

شیپ لودرمتحرک روی ریل

دستگاه بر روی مسیر ریلی کنار اسکله حرکت می‌کند.

از مزایای شیپ لودر متحرک ریلی  میتوان به امکان پوشش کل عرض اسکله و کشتی بدون نیاز به حرکت کشتی اشاره کرد همچنین این نوع از شیپ لودر  نسبتاً پایدارتر از مدل روی چرخ در شرایط خاص میباشد

از معایب  شیپ لودر ریلی میتوان به نیاز به زیرساخت ریل و زمان و هزینه نصب بالا و تعمیرات ریل و چرخ‌ها اشاره نمود

شیپ لودر متحرک روی چرخ

دستگاه بر روی چرخ حرکت می‌کند و می‌تواند از محل به محل برود.

بیشترین انعطاف در موقعیت‌دهی؛ مناسب برای بنادری که نقطه‌های بارگیری متعدد دارند.

نیاز به فضای باز؛ هزینه نگهداری سیستم حرکتی چرخ‌ها و سیستم فرمان؛ احتمال حرکت نامناسب در شرایط زمینی نامناسب.

اجزاء وقطعات شیپ لودر

ستون مرکزی یا سازه اصلی شیپ لودر

 پایه اصلی دستگاه که وزن کل ساختار (بوم، سیستم انتقال مواد، سیستم حرکت) را تحمل می‌کند. مواد ساخت آن باید بسیار مقاوم باشند (فولاد سنگین با مقاومت بالا به خستگی، خوردگی، فشار). ثابت بودن یا قابلیت چرخش ستون اهمیت دارد (در مدل‌هایی که امکان slewing دارند).

بوم شیپ لودر

بازوی قابل حرکت یا ثابت که تسمه نقاله یا شوت انتقال مواد بر روی آن نصب می‌شود. وظایف: رساندن مواد به عمق کشتی، تقسیم بار به تمام محفظه‌های بار (holds)، تطبیق ارتفاع و موقعیت بوم با وضعیت کشتی (تغییر ارتفاع به دلیل جزر و مد یا افزایش بار داخل کشتی). انواع بوم ممکن است ثابت، لافتینگ (luffing = بالا و پایین شدن)، تلسکوپی، slewing (چرخش)، و شوت قابل تنظیم باشند.

سیستم حمل و نقل مواد یا نوار نقاله شیپ لودر

قسمت تسمه نقاله‌ای که مواد را از محل تغذیه (انبار، کامیون، نقاله قبلی) به بوم و سپس به کشتی انتقال می‌دهد. ممکن است تسمه باشد یا در بعضی موارد پیچ، نقاله های هوا، انواع بسته یا محصور برای کنترل گرد و غبار.

سیستم حرکت شیپ لودر

بسته به نوع، ممکن است شامل چرخ‌ها، ریل‌ها، سیستم فرمان All-wheel یا سیستم‌های حرکت (شبیه چرخش، رانِش، رِیدیس یا کرالل modes) باشد.

سیستم کنترل برق و فرمان شیپ لودر

شامل تابلوهای برق، موتورهای درایو، اینورترها، سنسورها، PLC ، رابط کاربری (HMI)، سیستم‌های کنترل بار و جریان مواد، سنسورهای موقعیت بوم و ارتفاع، حسگرهای کنترل سرعت و بار.

سیستم شوت یا یا تخلیه انتهای شیپ لودر

مسیر انتقال موادی که از تسمه بیرون می‌آید به داخل کشتی. ممکن است ثابت، تلسکوپی، یا با قابلیت کنترل گرد و غبار باشد. شوت باید طراحی مناسبی داشته باشد تا پاشش مواد کاهش یابد و توزیع یکنواخت در محفظه‌های بارکشتی انجام شود.

سیستم مکانیکی و توان شیپ رلودر

موتورهای اصلی برای به حرکت درآوردن تسمه، بلند کردن بوم، حرکت افقی و عمودی، چرخش بوم. گیربکس‌ها، سیستم‌های هیدرولیک یا الکترو-مکانیکی، یاتاقان‌ها، اتصالات چرخشی (slew bearings).

ساختار پشتیبان و ساختمان شیپ لودر

اعضای سازه‌ای مثل تیرها، ستون‌ها و قاب‌ها که بوم، تسمه، موتور و دستگاه را حمایت می‌کنند؛ باید مقاومت در مقابل فشار، خمش، لرزش و بار دینامیکی داشته باشند. همچنین اتصالات با کیفیت بالا.

سیستم ایمنی و محافظتی

محافظ‌های فیزیکی، سوئیچ‌های اضطراری، محدودکننده‌های حرکت، سنسورهای پارگی تسمه ، کنترل‌های گرد و غبار، پوشش‌ها برای جلوگیری از پراکندگی مواد، سیستم روشنایی مناسب، دسترسی برای تعمیر، تجهیزات محافظ شخصی برای اپراتورها.

سیستم کنترل گرد و غبار شیپ لودر 

برای مواد پودری یا دانه‌ای که تولید گرد و غبار می‌کنند؛ ممکن است شامل شوت‌های تلسکوپی با پوشش، هود، سیستم مکش یا فیلترهای هوا باشد.

 سیستم اندازه‌گیری جریان مواد و کنترل وزن

برای کنترل مقدار بارگیری، ثبت تناژ، برقراری توازن در هزینه‌ها و ارسال، جلوگیری از بارگیری بیش از حد یا نامتناسب کشتی

خرید یا فروش شیپ لودر یا شرایط خرید شیپ لودر

ظرفیت بارگیری

میزان تن در ساعت که شیپ لودر قادر است بارگیری کند. باید با حجم کل عملیات بنادر هماهنگ باشد. اگر ظرفیت زیاد است ولی دستگاه کم‌بهره باشد، افزایش هزینه‌ها را به همراه دارد. منابع انگلیسی، معمولاً این مقدار را با توجه به اندازه کشتی‌ها، نوع مواد و سرعت انتقال بررسی می‌کنند.

ابعاد بوم و شعاع دسترسی

طول بوم، زوایای چرخش یا حرکت آن باید طوری باشد که کل عرض محفظه‌های بار کشتی را پوشش دهد بدون اینکه نیاز به حرکت‌های زیاد دستگاه یا کشتی باشد. اگر بوم تلسکوپی یا قابل حرکت است، این ظرفیت باید بررسی شود.

ارتفاع قابل تنظیم 

به‌ویژه برای بنادر با موج جزر و مد زیاد یا کشتی‌هایی که پس از بارگیری عمق آنها افزایش می‌یابد، ارتفاع بوم باید قابل تنظیم باشد.

موقعیت و زیرساخت فونداسیون / محل نصب

آیا دستگاه نیاز به ریل دارد؟ فضای حرکت دارد؟ توان برق به چه میزان لازم است؟ دسترسی به تعمیر و خدمات دارد؟ شرایط مکان (سکو، اسکله) به چه صورت است (بتنی بودن، توان بدنه اسکله تحمل بار را دارد؟)

نوع مواد

دانسیته، رطوبت، اندازه دانه‌ها، شکنندگی، حساسیت به گرد و غبار؛ آیا نیاز به پوشش ویژه داخلی، کاهش خوردگی یا مقاومت شیمیایی دارد؟ مثلاً سنگ آهک، زغال سنگ، کود ممکن است خواص متفاوتی داشته باشند.

 کنترل گرد و غبار و حفاظت محیطی

مقررات زیست محیطی محلی/کشوری؛ نیاز به فیلترها، پوشش ها، شوت های تلسکوپی و هود برای جلوگیری از انتشار گرد و غبار؛ امکانات نگهداری این سیستم‌ها.

هزینه خرید و استفاده از شیپ لودر

هزینه خرید اولیه + نصب + زیرساخت + بهره‌برداری (سوخت/برق)، تعمیرات، قطعات یدکی، نیروی انسانی. ممکن است دستگاه کم‌قیمت اولیه اما هزینه بهره‌برداری و تعمیرات سنگینی داشته باشد.

 کیفیت ساخت و مارک / تأمین‌کننده معتبر

 شرکت‌های معروف بین‌المللی معمولاً تضمین بهتری برای قطعات، خدمات پس از فروش و پشتیبانی فنی دارند. تأمین قطعات یدکی، آموزش اپراتور، دفتر خدمات.

امنیت و استانداردها

 استانداردهای بین‌المللی و داخلی، استانداردهای برق و حفاظت محیطی). استاندارهای استفاده شده در طراحی و ساخت شیپ لودر.

 زمان تحویل و نصب

 زمان ساخت، حمل و نصب، تنظیمات محلی و راه‌اندازی. باید در قرارداد مشخص باشد.

پشتیبانی فنی و خدمات پس از فروش

آیا تولیدکننده خدمات محلی یا نماینده دارد؟ آیا امکان تأمین قطعات یدکی سریع وجود دارد؟ آیا اپراتور آموزش دیده؟

تعمیرات شیپ لودر

 تعمیرات و نگهداری از جنبه‌های بسیار مهم شیپ لودر است؛ زیرا خرابی‌ها می‌توانند منجر به توقف عملیات بنادر و هزینه زیاد شوند. در ادامه نکات مهم تعمیرات:

برنامه نگهداری پیشگیرانه

 بازرسی دوره‌ای اجزای مکانیکی: یاتاقان‌ها، بلبرینگ‌ها، تسمه‌ها، چرخ‌ها یا ریل‌ها، مفاصل بوم، اتصالات جوش شده.

 روانکاری منظم قطعات متحرک مانند گیربکس‌ها، زنجیرها، مفاصل و سیستم‌های حرکت چرخ‌ها.

کنترل پیچ و مهره‌ها و اتصالات جوشی برای ترک یا شل شدگی.

بازرسی تسمه نقاله

بررسی سایش، پارگی، دل‌بُرها، ترک‌ها، پیچ‌خوردگی یا برگشتی مسیر تسمه.

تنظیم تنش تسمه (belt tensioning) به‌موقع تا از لغزش یا افت تسمه جلوگیری شود.

تعویض رولرها و غلتک‌ها که عملکرد روان تسمه را تضمین می‌کنند.

نگهداری سیستم کنترل گرد و غبار

نظافت فیلترها، هودها، پوشش‌ها، کانال‌ها و شوت‌ها.

بررسی سیستم مکش یا فن‌ها برای عملکرد مناسب و عدم انسداد.

سیستم کنترل الکتریکی و نرم‌افزاری

 چک کردن کابل‌ها، اتصالات، تابلوهای برق، سیستم PLC و حسگرها.

 تست سیستم‌های ایمنی (سوئیچ اضطراری، محدود کننده‌های حرکت بوم، حسگرهای موقعیت).

به‌روزرسانی نرم‌افزارها در صورت وجود بهبود عملکرد یا رفع اشکالات.

تعمیرات بدنه و ساختار

بررسی خوردگی (به ویژه در محیط دریایی: نمک، رطوبت) و انجام رنگ‌آمیزی حفاظتی یا پوشش ضدخوردگی.

تعمیر جوش‌ها، تقویت نقاط آسیب دیده، بررسی خستگی مصالح.

تعمیرات سیستم حرکت

اگر دستگاه روی ریل است: بررسی و روانکاری ریل‌ها، قرقره‌ها، سیستم چرخش.

اگر روی چرخ است: بررسی لاستیک‌ها یا تایرها، سیستم فرمان، موتور حرکت.

کنترل و تعویض قطعات فرسوده

شناسایی قطعاتی که فرسایش زیاد دارند (مانند رولرها، یاتاقان‌ها، تسمه‌ها، شوت‌ها) و تعویض به موقع برای جلوگیری از خرابی بزرگتر.

ثبت و مستندسازی تعمیرات

نگه داشتن سوابق تعمیر و نگهداری، زمان خرابی‌ها، قطعات تعویض شده، تنظیمات انجام شده، هزینه‌ها. این کار کمک می‌کند به بهینه‌سازی تعمیرات آتی و تصمیم‌گیری بهتر.

افزایش راندمان 

شیپ لودرها اگر به خوبی طراحی شوند و نگهداری مناسب داشته باشند، می‌توانند راندمان عملیات بارگیری را به‌مراتب افزایش دهند. در این بخش روش‌ها و عوامل مؤثر:

کنترل خودکار بارگیری

استفاده از حسگرها برای تشخیص موقعیت محفظه کشتی ، فاصله بوم از سطح مواد، کنترل جریان مواد؛ این موارد باعث می‌شوند مقدار بارگیری یکنواخت‌تر شود، توزیع بار بهتر باشد و از خالی ماندن یا بارگیری بیش از حد جلوگیری شود. طبق منابع، استفاده از این سیستم‌ها می‌تواند راندمان را تا حدود ۳۰٪ افزایش دهد و کار اپراتورها را حدود ۴۰٪ کاهش دهد.

بهینه‌سازی بوم و پوشش داینامیکی آن

طراحی مناسب بوم که حرکت‌های لازم (slewing, luffing, telescoping) را داشته باشد به صورتی که بوم بتواند محفظه‌های مختلف کشتی را بدون نیاز به حرکت کشتی یا دستگاه فراوان پوشش دهد؛ این امر زمان بارگیری را کاهش می‌دهد.

کاهش زمان‌های غیر مفید

تعمیرات پیشگیرانه، دسترسی آسان به قطعات یدکی، سیستم‌های کنترل خرابی سریع. همچنین طراحی‌هایی که امکان تعویض سریع قطعه داشته باشند.

پوشش مناسب و کنترل گرد و غبار

کاهش هدررفت مواد و جلوگیری از افت کیفیت مواد (مثلاً رطوبت یا آلودگی). این امر مخصوصاً در مواد حساس اهمیت دارد.

استفاده از قطعات با کیفیت بالا

تسمه مناسب با مقاومت زیاد، رولرهای روان، یاتاقان‌ها با استاندارد مناسب، قطعات فولادی مقاوم در برابر خوردگی، سیستم برقی با کنترل دقیق.

بهینه‌سازی مسیر تغذیه مواد

کاهش تعداد انتقال مواد داخلی، انتخاب مسیر کوتاه‌تر و مستقیم‌تر از منبع مواد به شیپ لودر؛ استفاده از نقاله‌های اولیه و برج‌های انتقال (transfer towers) مناسب.

سیستم‌های هوش مصنوعی یا تحلیل داده‌ها برای پیش‌بینی خرابی

ثبت داده‌ها از موتور، جریان بار، لرزش، دما و استفاده از تحلیل‌ها برای تشخیص پیش‌زمان نیاز به تعمیر، قبل از وقوع خرابی کامل.

بهبود مصرف انرژی

انتخاب موتورهای با بهره بالا؛ کاهش اتلاف در تسمه و یاتاقان‌ها؛ استفاده از اینورترها یا سیستم‌هایی که امکان تغییر سرعت دارند؛ طراحی به طوری که نیروی لازم برای حرکت بوم و تسمه در کمترین حد ممکن باشد.

قطعات یدکی

برای حفظ عملکرد و کاهش توقف‌ها، قطعات یدکی مهمی وجود دارند که باید موجود یا قابل تأمین باشند:

 تسمه نقاله (Belt) مناسب با عرض، ضخامت، قدرت تحمل کشش مناسب، مقاومت در برابر سایش یا شرایط خاص محیطی.

 رولرها / غلتک‌ها (Idlers / Rollers) — شامل رولرهای فوقانی، تحتانی، آنهایی که تحمل جهت منحنی یا زاویه را دارند.

 یاتاقان‌ها (Bearings) برای رولرها، مفاصل بوم، سیستم slewing و چرخش.

 موتورها و گیربکس‌ها (Drive motors, Hoisting motors, Slewing motors, Gearboxes)

 قطعات سیستم حرکت: شفت‌ها، چرخ‌ها، ریل‌ها، چرخ‌دنده‌ها و سیستم فرمان

 شوت‌ها / پوشش‌ها / هودها / درزبندها برای کنترل گرد و غبار

 قطعات الکتریکی: تابلو برق، کابل‌ها، سنسورها، PLC، HMI، فیوزها و کلیدها

 قطعات سیستم ایمنی: سوئیچ اضطراری، محدودکننده‌های حرکت، حسگر پارگی تسمه (belt rip switch)

 رنگ‌ها یا پوشش‌های ضد خوردگی برای ساختار فلزی

 قطعات سرویس‌های روانکاری: گریس، واشرها، مهره و پیچ‌های مناسب با مقاومت در برابر ارتعاش و بار دینامیکی

 نتیجه‌گیری

شیپ لودرها جزء حیاتی در سیستم حمل و نقل مواد فله در بنادر هستند. طراحی مناسب، انتخاب نوع درست، نگهداری منظم، استفاده از قطعات با کیفیت و پیاده‌سازی فناوری‌های نوین می‌تواند مزایای زیادی به همراه داشته باشد:

 کاهش زمان توقف کشتی و افزایش سرعت بارگیری

 کاهش هدررفت مواد و کاهش هزینه‌ها

 بهبود ایمنی محیط کار و تاثیرات زیست‌محیطی کمتر

 افزایش بازدهی و بهره‌وری کل عملیات بندری