В областта на пристанищните машини,морски крановеиграят ключова роля като основно оборудване за кораби, занимаващи се с товаро-разтоварни операции. Известни още като морски кранове или дерики, те се инсталират предимно на кораби за обработка на различни видове товари и се считат за най-важните палубни машини за корабостроителни операции. Тези кранове се отличават с компактна конструкция, привлекателен външен вид, безопасност, надеждност, енергийна ефективност, екологичност и отлична маневреност. Техните стрели се предлагат в различни форми, включителноправи рамена, телескопични стрелиисгъваеми рамена; и методите им за управление на захранването са разнообразни, като например ръчно, електрическо и електрохидравлично.
Морските кранове са специално оборудване, което извършва транспортни операции в морска среда, като поема важни задачи като прехвърляне на товари между кораби, снабдяване в открито море и разполагане и изваждане на подводно оборудване. Специалната морска среда обаче представлява значителни предизвикателства пред управлението на морските кранове. От една страна, подобно на наземното оборудване с недостатъчно задвижване, те трябва да контролират люлеенето на товара по време на транспортиране, за да осигурят точност на позициониране и ефективност на транспортиране; от друга страна, тъй като крановете са фиксирани на движещи се платформи като кораби, движението на платформата ще повлияе силно на движението на товара и в много случаи движението на точките за повдигане и кацане на товара често е различно от това на самия кран. По време на работа както корабът с кран, така и приемащият кораб ще се накланят, люлеят и издигат поради океанските вълни, което ще доведе до люлеене на товара. По време на повдигане и спускане движението на кораба може лесно да доведе до повторен сблъсък на повдигнатия товар с палубата или до увисване на товара, който е бил спуснат, но все още не е отделен от куката, отново във въздуха, застрашавайки безопасността на експлоатацията. Особено по време на снабдяване с боеприпаси между кораби, такова свързано движение може да доведе до по-сериозни последици. Следователно, управлението на морските кранове е привлякло широко внимание от военния и гражданския сектор на морското инженерство по целия свят, а изследването на управлението на такива нелинейни, силно свързани, недозадействани системи при специални смущения е от голяма теоретична стойност и универсално значение.
Управлението на морските кранове се фокусира главно върху два аспекта: вертикално управление за намаляване на въздействието от движението на корпуса и странично противолюлеене за потискане на люлеенето на товара. За вертикално управление често срещан метод е свързването на приемащия кораб чрез механичната структура на...кран кораб, усещат относителното им движение и синхронизират промяната в дължината на повдигащото въже с движението на теглене на приемащия кораб, като по този начин компенсират относителното движение между двата кораба и завършват повдигането и транспортирането на товара. Този метод обаче има специални изисквания към механичната структура на крана и налага значителни ограничения върху теглото на повдигане.
Състав и режими на работа
По отношение на компонентите, устройството за деррик е традиционно оборудване за обработка на товари, състоящо се от деррик, товарна стрела (или товарна мачта), такелаж и лебедка (или товарна лебедка) и др. Въпреки че има многобройни въжета и е тромаво за работа, то е широко използвано поради простата си структура, лекотата на производство и ниската цена. Има два режима на товарене и разтоварване на товари с помощта на устройството за деррик: работа с единична стрела и работа с двойна стрела.
При работа с единична стрела се използва една тележка за товарене и разтоварване на товар. След повдигане на товара, въжето за повдигане се издърпва, за да се завърти товарът заедно с тележката към външния двигател или люка, след което товарът се спуска и тележката се завърта обратно в първоначалното си положение, като този процес се повтаря. Всеки път тележката трябва да се завърта с въжето за повдигане, което води до ниска ефективност и висока интензивност на труда. При работа с двойна стрела се използват две тележки, едната разположена над люка, а другата е изпъната над външния двигател. Тележките са фиксирани в определено работно положение с въжета за повдигане, а повдигащите въжета на двете тележки са свързани към една и съща кука. Чрез съответно прибиране и освобождаване на двете повдигащи въжета, товарът може да бъде разтоварен от кораба до дока или натоварен от дока на кораба. Ефективността на товарене и разтоварване при работа с двойна стрела е по-висока от тази при работа с единична стрела, а интензивността на труда също е по-ниска.
По-късно се появиха подобрени устройства за повдигащи кули. Устройството за двойно повдигане на горна част е подобрено от устройството за повдигане с една стрела, като разполага само с повдигащо въже и два комплекта отделни повдигащи кули, отляво и отдясно. Кулата се управлява от една повдигаща лебедка и две повдигащи лебедки, което е лесно за работа и има висока ефективност на товарене и разтоварване. Устройството за повдигане Abel е подобрено от устройството за повдигане с две стрели, като включва повдигаща лебедка, повдигащи кули и лебедки с въжени обтяжки. То може бързо да позиционира кулата във всяка позиция с помощта на лебедките, а също така може да повдига и спуска товари във фиксирани точки в рамките на работния радиус на кулата, което е важна стъпка към пълна автоматизация на товаренето и разтоварването на товари.
Приложения и структурни характеристики
Морски крановесе използват широко в кораби за насипни товари, контейнеровози, петролни танкери, многоцелеви кораби и др., като напримертоварни крановена товарни кораби за насипни товари и контейнеровози, маркучи за кранове на петролни танкери ипалубни крановена многоцелеви кораби. В сравнение с наземните кранове, морските кранове се монтират на нестабилни кораби. По време на работа корабът ще се накланя и люлее, а работната среда е сурова, подложена на ерозия от морски вятър и морска вода; дори когато не работят, те трябва да издържат на външни сили като вятър, сняг, вълни, люлеене, повдигане и удар по време на навигацията на кораба.
Те се предлагат в различни структурни форми, включително тип с въртяща се стрела, подвижен тип, тип с повдигане с стоманено въже, тип с цилиндрично повдигане, тип с телескопична стрела, тип сгъваема стрела, тип А-образна рамка и композитен тип; и има различни методи на задвижване, включително електрически, електрохидравлични, електропневматични, задвижвани от бензинов (дизелов) двигател и ръчно задвижвани и др. Типичен пример е електрохидравличният морски кран, използван за товарене и разтоварване на товари на кораби за насипни товари.
Носещите конструкции на морските кранове, като например основната колона, корпусът на кулата и стрелата, са предимно заварени конструктивни части, изработени от метални стоманени плочи. Долната част на основната колона е заварена към корпуса на кораба, за да поеме гравитационното натоварване на крана, а горната част е снабдена с въртящ се лагер; корпусът на кулата е носеща конструкция, като долната ѝ част е свързана с въртящия се лагер и е шарнирно закрепена към стрелата, горната част има движещи се стоманени въжета от макари, вътрешността се използва като машинно помещение, а кабината е разположена отпред; стрелата е фермообразна конструкция, използвана за поддържане на тежки предмети.
Изпълнителните механизми на морските кранове включват повдигателен механизъм, механизъм за повдигане и механизъм за въртене. Подемният механизъм осъществява повдигане чрез двигател, задвижващ барабана да се върти чрез редуктор, прибирайки и освобождавайки стоманеното въже, за да се движи куката нагоре и надолу; механизмът за повдигане кара стрелата да се върти нагоре и надолу около долната точка на пантите, за да промени ъгъла чрез двигателя, задвижващ барабана да се върти чрез редуктор, прибирайки и освобождавайки стоманеното въже, така че куката да може да се повдига с различна амплитуда; механизмът за въртене кара тялото на кулата и стрелата да се въртят чрез двигателя, задвижващ зъбното колело да се зацепи с голямото зъбно колело на въртящия се лагер чрез редуктор. Редукторите на тези три механизма са оборудвани с нормално затворени спирачки, за да се осигури нормалната работа на всяко движение. Чрез координираната работа на трите механизма товарът може да бъде повдигнат и поставен в желаната позиция в рамките на работния диапазон.
Електрическата система за задвижване и управление е съставена от различни контролни компоненти в електрическата кутия за управление, за да образува система за управление, която се управлява и контролира чрез бутони и дръжки на конзолата от двете страни на седалката на кабината; хидравличната система е съставена от помпи, двигатели, клапанни групи, тръбопроводи и техните аксесоари за управление и задвижване на някои изпълнителни механизми. Освен това, морските кранове са оборудвани и с помощни устройства, като например проходи и вентилационни устройства.
Класификация и други машини за товарене и разтоварване
Дерик устройствата на морските кранове могат да бъдат разделени на леки и тежки. Тези с товароподемност по-малка от 10 тона са леки, а тези с товароподемност над 10 тона са тежки. Товароподемността се определя от предназначението на кораба. За кораби за общи сухи товари товароподемността на леките дерик кранове при работа с единична стрела е 3 - 5 тона, а при работа с двойна стрела е 1,5 - 3 тона; за 10 000-тонни кораби за сухи товари товароподемността при работа с единична стрела може да достигне 10 тона, а при работа с двойна стрела може да достигне 5 тона. Съвременните многоцелеви кораби трябва да товарят и разтоварват контейнери, така че товароподемността на дерика трябва да може да повдигне поне 20-футов контейнер (20 тона). Тежкотоварните дерик кранове се използват за товарене и разтоварване на тежки и големи товари, като например големи машини и локомотиви. Обикновено на товарните кораби се инсталират 1-2 тежкотоварни дерика, с товароподемност най-често 10-60 тона, някои 60-150 тона, а някои достигат до 300 тона. Всеки товарен трюм на общ сухотоварен кораб е оборудван с два лекотоварни дерика, а всеки товарен трюм на гигантски сухотоварен кораб често е оборудван с четири.
Палубни крановеМонтират се на горната палуба на кораба, с компактна конструкция, което позволява на кораба да използва повече палубна площ и оказва малко влияние върху видимостта от мостика. Те са лесни за работа, имат висока ефективност на товарене и разтоварване, гъвкави са и изискват малко подготовка преди работа, така че намират все по-широко приложение. Често срещани видове включват фиксирани въртящи се кранове, мобилни въртящи се кранове и портални кранове, с режими на предаване - електрическо и електрохидравлично предаване.
Фиксирани въртящи се крановеса най-широко използваните, които могат да работят от лявата и дясната страна самостоятелно или по двойки, с товароподемност обикновено 3-5 тона. На многоцелеви кораби един кран трябва да повдигне 20-футов контейнер, а двоен кран трябва да повдигне 40-футов контейнер (30 тона), така че товароподемността им може да достигне 25-30 тона. Мобилните въртящи се кранове се използват, когато товаренето и разтоварването на товари изисква голям обхват и е желателно стрелата на крана да не е твърде дълга, като се предлагат два вида: движещи се напречно и надлъжно по дължина на кораба. Порталните кранове се използват широко при контейнеровози и барженосци, обикновено с четири крака или тип C. Те имат разтегателна стрела, повдигаща се греда, подвижен мост и кабина. Хоризонталната основна греда на моста е по-висока от контейнерите, подредени на палубата, и е оборудвана с устройство за автоматично позициониране, което може точно да постави контейнерите в решетките на контейнерите или да ги подреди на палубата по време на товарене. На баржоносците има повече портални кранове, отколкото на контейнеровозите, с товароподемност до няколкостотин тона.
В допълнение към морските кранове, други машини за товарене и разтоварване включват главно асансьори, телфери и конвейери. Асансьорите се движат вертикално на кораба по направляващи релси, използвани за повдигане и спускане на стоки между палуби. Например, корабите тип „ро-ро-оф“ често използват асансьори, за да свързват различни палуби за транспортиране на стоки, включително ножични и верижни, с дължина от 9 до 18,5 метра и ширина от 3 до 5 метра. Някои превозвачи на баржи също ги използват за товарене и разтоварване на баржи, но тяхната товароподемност е много по-голяма от тази на корабите тип „ро-ро-оф“. Подемниците непрекъснато транспортират стоки във вертикална или голяма наклонена посока, а конвейерите непрекъснато транспортират стоки в хоризонтална или малка наклонена посока. Тези два вида машини се използват най-вече на саморазтоварващи се кораби или кораби, товарени и разтоварвани през странична врата.
С разнообразните си структури, богати функции и характеристики за адаптиране към различни сценарии, морските кранове са се превърнали в незаменимо ключово оборудване в корабните операции. С развитието на корабния транспорт и морското инженерство, те ще продължат да се развиват по отношение на ефективност и интелигентност, като непрекъснато допринасят за ефикасен морски транспорт и експлоатация.
Време на публикуване: 08.08.2025 г.
