En l'àmbit de la maquinària portuària,grues marinestenen un paper crucial com a equip bàsic per als vaixells que es dediquen a les operacions de càrrega i descàrrega de mercaderies. També conegudes com a grues marines o derricks, s'instal·len principalment als vaixells per manipular diversos tipus de càrrega i es consideren la maquinària de coberta més important per a les operacions de producció de vaixells. Aquestes grues presenten una estructura compacta, un aspecte atractiu, seguretat, fiabilitat, eficiència energètica, respecte al medi ambient i una excel·lent maniobrabilitat. Les seves plomes vénen en diverses formes, incloent-hibraços rectes, braços telescòpics, ibraços plegablesi els seus mètodes de control de la font d'energia són diversos, com ara manuals, elèctrics i electrohidràulics.
Les grues marines són equips especials que realitzen operacions de transport en el medi marí, duent a terme tasques importants com la transferència de càrrega entre vaixells, el subministrament a alta mar i el desplegament i la recuperació d'equips d'operació subaquàtica. Tanmateix, l'entorn especial d'aplicació marina planteja reptes importants per al control de les grues marines. D'una banda, de manera similar als equips de grua subaccionats terrestres, necessiten controlar l'oscil·lació de la càrrega durant el transport per garantir la precisió del posicionament i l'eficiència del transport; d'altra banda, com que les grues estan fixades en plataformes mòbils com ara vaixells, el moviment de la plataforma afectarà fortament el moviment de la càrrega i, en molts casos, el moviment dels punts d'elevació i aterratge de la càrrega sovint és diferent del de la grua mateixa. Durant el funcionament, tant el vaixell grua com el vaixell receptor s'inclinaran, balancejaran i aixecaran a causa de les onades de l'oceà, fent que la càrrega es balancegi. Durant l'elevació i el descens, el moviment del vaixell pot fer que la càrrega aixecada torni a xocar amb la coberta o que la càrrega que s'ha baixat però encara no s'ha desprès del ganxo torni a quedar suspesa a l'aire, amenaçant la seguretat operativa. Especialment durant el subministrament de municions entre vaixells, aquest moviment acoblat pot tenir conseqüències més greus. Per tant, el control de grues marines ha atret una àmplia atenció dels sectors de l'enginyeria marina militar i civil a tot el món, i la investigació del control d'aquests sistemes subaccionats no lineals, fortament acoblats, sota pertorbacions especials té un gran valor teòric i una importància universal.
El control de les grues marines se centra principalment en dos aspectes: el control vertical per reduir l'impacte del moviment del buc i l'antibalanceig lateral per suprimir l'oscil·lació de la càrrega. Per al control vertical, un mètode comú és connectar el vaixell receptor a través de l'estructura mecànica delvaixell grua, detecten el seu moviment relatiu i sincronitzen el canvi de longitud de la corda d'elevació amb el moviment d'aixecament del vaixell receptor, compensant així el moviment relatiu entre els dos vaixells i completant l'elevació i el transport de la càrrega. Tanmateix, aquest mètode té requisits especials per a l'estructura mecànica de la grua i imposa restriccions significatives al pes d'elevació.
Composició i modes d'operació
Pel que fa als components, la torre de càrrega és un equip tradicional de manipulació de càrrega, que consisteix en una torre de càrrega, una ploma de càrrega (o pal de càrrega), aparells i un cabrestant (o cabrestant de càrrega), etc. Tot i tenir nombroses cordes i ser feixuc d'operar, s'ha utilitzat àmpliament a causa de la seva estructura senzilla, facilitat de fabricació i baix cost. Hi ha dues maneres de càrrega i descàrrega de càrrega mitjançant la torre de càrrega: funcionament amb una sola ploma i funcionament amb doble ploma.
L'operació amb una sola ploma utilitza una torre de perforació per carregar i descarregar la càrrega. Després d'aixecar la càrrega, es tira del cable de subjecció per fer que la càrrega es balancegi amb la torre de perforació cap al forabord o la escotilla, després es baixa la càrrega i la torre de perforació es gira de nou a la seva posició original, repetint aquest procés. Cada vegada, cal balancejar la torre de perforació amb el cable de subjecció, cosa que resulta en una baixa eficiència i una alta intensitat de treball. L'operació amb doble ploma utilitza dues torres de perforació, una situada per sobre de la escotilla i l'altra estesa per sobre del forabord. Les torres de perforació es fixen en una determinada posició de treball amb cables de subjecció, i els cables d'elevació de les dues torres de perforació estan connectats al mateix ganxo. En retreure i alliberar respectivament els dos cables d'elevació, la càrrega es pot descarregar del vaixell al moll o carregar-la del moll al vaixell. L'eficiència de càrrega i descàrrega de l'operació amb doble ploma és superior a la de l'operació amb una sola ploma, i la intensitat de treball també és menor.
Més tard van sorgir dispositius de torre de grua millorats. El dispositiu de torre de grua de doble elevador és una millora respecte al dispositiu de torre de grua operat per una sola ploma, amb només el cable d'elevació i dos conjunts d'elevadors de càrrega separats a l'esquerra i a la dreta. La torre de grua està controlada per un cabrestant d'elevació i dos cabrestants d'elevació de càrrega, que són fàcils d'operar i tenen una alta eficiència de càrrega i descàrrega. El dispositiu de torre de grua Abel és una millora respecte al dispositiu de torre de grua operat per una ploma única, amb un cabrestant d'elevació, elevadors de càrrega i cabrestants de cable de subjecció. Pot posicionar ràpidament la torre de grua en qualsevol posició amb l'ajuda dels cabrestants i també pot aixecar i baixar la càrrega en punts fixos dins del radi de treball de la torre de grua, la qual cosa és un pas important cap a l'automatització completa de la càrrega i descàrrega de la càrrega.
Aplicacions i característiques estructurals
Grues mariness'utilitzen àmpliament en vaixells de càrrega a granel, vaixells portacontenidors, petroliers, vaixells polivalents, etc. Com aragrues de càrregaen vaixells de càrrega a granel i vaixells portacontenidors, grues de mànega en petroliers igrues de cobertaen vaixells multiusos. En comparació amb les grues terrestres, les grues marines s'instal·len en vaixells inestables. Durant el funcionament, el vaixell s'inclinarà i es balancejarà, i l'entorn de treball és dur, subjecte a l'erosió pel vent marí i l'aigua de mar; fins i tot quan no estan en funcionament, han de suportar forces externes com el vent, la neu, les onades, el balanceig, l'aixecament i l'impacte durant la navegació del vaixell.
Vénen en diverses formes estructurals, incloent-hi el tipus de gir de ploma, el tipus de desplaçament, el tipus de cable metàl·lic abatible, el tipus de cilindre abatible, el tipus de braç telescòpic, el tipus de braç plegable, el tipus de bastidor en A i el tipus compost; i hi ha diversos mètodes d'accionament, com ara elèctrics, electrohidràulics, electropneumàtics, accionats per motor de gasolina (dièsel) i accionats manualment, etc. Un exemple típic és la grua marina electrohidràulica que s'utilitza per a la càrrega i descàrrega de mercaderies en vaixells a granel.
Les estructures portants de les grues marines, com ara la columna base, el cos de la torre i la ploma, són majoritàriament peces estructurals soldades fetes de plaques d'acer metàl·lic. La part inferior de la columna base està soldada al buc del vaixell per suportar la càrrega de gravetat de la grua, i la part superior està equipada amb un rodament de gir; el cos de la torre és una estructura de suport, amb la seva part inferior connectada al rodament de gir i articulada a la ploma, la part superior té cables de filferro d'acer de bloc de politges que es mouen, l'interior s'utilitza com a sala de màquines i la cabina està situada a la part davantera; la ploma és una estructura semblant a una gelosia que s'utilitza per suportar objectes pesats.
Els mecanismes executius de les grues marines inclouen el mecanisme d'elevació, el mecanisme d'abatible i el mecanisme de gir. El mecanisme d'elevació realitza l'elevació mitjançant el motor que acciona el tambor per girar a través d'un reductor, retreient i alliberant el cable d'acer per fer que el ganxo es mogui amunt i avall; el mecanisme d'abatible fa que la ploma giri amunt i avall al voltant del punt de frontissa inferior per canviar l'angle mitjançant el motor que acciona el tambor per girar a través d'un reductor, retreient i alliberant el cable d'acer, de manera que el ganxo es pot abatible a diferents amplituds; el mecanisme de gir fa que el cos de la torre i la ploma girin mitjançant el motor que acciona el pinyó per engranar amb l'engranatge gran del coixinet de gir a través d'un reductor. Els reductors d'aquests tres mecanismes estan equipats amb frens normalment tancats per garantir el funcionament normal de cada moviment. Mitjançant el funcionament coordinat dels tres mecanismes, la càrrega es pot aixecar i col·locar a la posició requerida dins del rang de treball.
El sistema elèctric de conducció i control està compost per diversos components de control a la caixa de control elèctrica per formar un sistema de control, que s'opera i es controla mitjançant botons i manetes a la consola a banda i banda del seient de la cabina; el sistema hidràulic està compost per bombes, motors, grups de vàlvules, canonades i els seus accessoris per controlar i impulsar alguns mecanismes executius. A més, les grues marines també estan equipades amb dispositius auxiliars com ara passatges i dispositius de ventilació.
Classificació i altres maquinàries de càrrega i descàrrega
Les grues marines es poden dividir en tipus lleugers i pesants. Els que tenen una capacitat d'elevació inferior a 10 tones són lleugers, i els que tenen una capacitat d'elevació superior a 10 tones són pesants. La capacitat d'elevació està determinada per la finalitat del vaixell. Per als vaixells de càrrega seca general, la capacitat d'elevació de les grues lleugeres en funcionament amb una sola braçada és de 3 a 5 tones, i en funcionament amb doble braçada és d'1,5 a 3 tones; per als vaixells de càrrega seca de 10.000 tones, la capacitat d'elevació en funcionament amb una sola braçada pot arribar a les 10 tones, i en funcionament amb doble braçada pot arribar a les 5 tones. Els vaixells multiusos moderns necessiten carregar i descarregar contenidors, de manera que la capacitat d'elevació de la grua ha de ser capaç d'aixecar com a mínim un contenidor de 20 peus (20 tones). Les grues pesants s'utilitzen per carregar i descarregar càrregues pesades i grans, com ara maquinària gran i locomotores. Generalment, als vaixells de càrrega s'instal·len 1 o 2 torres de càrrega pesades, amb una capacitat d'elevació principalment de 10 a 60 tones, algunes de 60 a 150 tones i algunes de fins a 300 tones. Cada bodega d'un vaixell de càrrega seca general està equipada amb dues torres de càrrega lleugeres, i cada bodega d'un vaixell de càrrega seca gegant sovint n'està equipada amb quatre.
Grues de cobertas'instal·len a la coberta superior del vaixell, amb una estructura compacta, cosa que permet al vaixell utilitzar més superfície de coberta i té poc impacte en la visibilitat des del pont. Són fàcils d'operar, tenen una alta eficiència de càrrega i descàrrega, són flexibles i requereixen poca preparació abans de l'operació, per la qual cosa s'utilitzen cada cop més. Els tipus comuns inclouen grues giratòries fixes, grues giratòries mòbils i grues pòrtic, amb modes de transmissió de transmissió elèctrica i transmissió electrohidràulica.
Grues giratòries fixessón les més utilitzades, que poden operar als costats esquerre i dret soles o en parelles, amb una capacitat d'elevació generalment de 3 a 5 tones. En vaixells multiusos, una sola grua ha d'aixecar un contenidor de 20 peus, i una grua doble ha d'aixecar un contenidor de 40 peus (30 tones), de manera que la seva capacitat d'elevació pot arribar a les 25-30 tones. Les grues mòbils giratòries s'utilitzen quan la càrrega i descàrrega de mercaderies requereix una gran envergadura i es desitja que la ploma de la grua no sigui massa llarga, amb dos tipus: que es mouen transversalment i longitudinalment al llarg del vaixell. Les grues pòrtic s'utilitzen àmpliament en vaixells portacontenidors complets i vaixells portabarges, generalment de quatre potes o tipus C. Tenen una ploma extensible, una biga d'elevació, un pont mòbil i una cabina. La biga principal horitzontal del pont és més alta que els contenidors apilats a la coberta i està equipada amb un dispositiu de posicionament automàtic, que pot col·locar amb precisió els contenidors a les reixes de contenidors o apilar-los a la coberta durant la càrrega. Hi ha més grues pòrtic en vaixells portacontenidors que en vaixells portacontenidors, amb una capacitat d'elevació de fins a diversos centenars de tones.
A més de les grues marines, altres maquinàries de càrrega i descàrrega inclouen principalment elevadors, polipasts i transportadors. Els elevadors es mouen verticalment al vaixell al llarg de rails de guia, que s'utilitzen per aixecar i baixar mercaderies entre cobertes. Per exemple, els vaixells de càrrega i descàrrega sovint utilitzen elevadors per connectar diverses cobertes per transportar mercaderies, inclosos els de tipus tisora i els de cadena, amb una longitud de 9 a 18,5 metres i una amplada de 3 a 5 metres. Alguns transportadors de barcasses també els utilitzen per carregar i descarregar barcasses, però la seva capacitat d'elevació és molt més gran que la dels vaixells de càrrega i descàrrega. Els polipasts transporten contínuament mercaderies en direcció vertical o amb gran inclinació, i els transportadors transporten contínuament mercaderies en direcció horitzontal o amb petit pendent. Aquests dos tipus de maquinària s'utilitzen principalment en vaixells d'autodescàrrega o en vaixells carregats i descarregats a través de la porta lateral.
Amb les seves diverses estructures, riques funcions i característiques d'adaptació a diferents escenaris, les grues marines s'han convertit en equips clau indispensables en les operacions navals. Amb el desenvolupament del transport naval i l'enginyeria marina, continuaran avançant en termes d'eficiència i intel·ligència, contribuint contínuament a un transport i operació marítims eficients.
Data de publicació: 08-08-2025
