Im Bereich der Hafenmaschinen,SchiffskräneSie spielen eine entscheidende Rolle als Kernausrüstung für Schiffe, die mit dem Be- und Entladen von Fracht beschäftigt sind. Auch als Schiffskräne oder Derrickkräne bekannt, werden sie hauptsächlich auf Schiffen installiert, um verschiedene Arten von Fracht umzuschlagen, und gelten als die wichtigsten Deckmaschinen für die Schiffsproduktion. Diese Kräne zeichnen sich durch eine kompakte Bauweise, ein ansprechendes Aussehen, Sicherheit, Zuverlässigkeit, Energieeffizienz, Umweltfreundlichkeit und hervorragende Manövrierfähigkeit aus. Ihre Ausleger gibt es in verschiedenen Ausführungen, daruntergerade Ausleger, Teleskopausleger, UndKlappausleger; und ihre Energiequellensteuerungsmethoden sind vielfältig, wie z. B. manuell, elektrisch und elektrohydraulisch.
Schiffskrane sind Spezialgeräte für Transportvorgänge im maritimen Umfeld. Sie übernehmen wichtige Aufgaben wie den Güterumschlag zwischen Schiffen, die Versorgung von Offshore-Anlagen sowie den Einsatz und die Bergung von Unterwassergeräten. Die besonderen Bedingungen auf See stellen jedoch erhebliche Herausforderungen an die Steuerung von Schiffskranen. Einerseits müssen sie, ähnlich wie landbasierte, unteraktuatorische Krane, das Pendeln der Last während des Transports kontrollieren, um Positioniergenauigkeit und Transporteffizienz zu gewährleisten. Andererseits beeinflussen die Bewegungen der Plattform, da die Krane auf beweglichen Plattformen wie Schiffen montiert sind, die Bewegung der Last stark. Oftmals weichen die Bewegungen der Hebe- und Senkpunkte der Last von denen des Krans selbst ab. Während des Betriebs unterliegen sowohl das Kranschiff als auch das aufnehmende Schiff den Meereswellen, wodurch die Last pendelt. Beim Heben und Senken kann die Schiffsbewegung leicht dazu führen, dass die gehobene Last erneut mit dem Deck kollidiert oder dass eine bereits abgesenkte, aber noch nicht vom Haken gelöste Last wieder in der Luft hängt, was die Betriebssicherheit gefährdet. Insbesondere bei der Munitionsversorgung zwischen Schiffen können solche gekoppelten Bewegungen schwerwiegende Folgen haben. Daher hat die Steuerung von Schiffskranen weltweit in der militärischen und zivilen Schiffstechnik große Aufmerksamkeit erregt, und die Erforschung der Steuerung solcher nichtlinearer, stark gekoppelter, unteraktuierter Systeme unter speziellen Störungen ist von hohem theoretischem Wert und universeller Bedeutung.
Die Steuerung von Schiffskranen konzentriert sich im Wesentlichen auf zwei Aspekte: die vertikale Steuerung zur Reduzierung der Auswirkungen von Rumpfbewegungen und die seitliche Stabilisierung zur Unterdrückung von Lastpendelbewegungen. Für die vertikale Steuerung ist eine gängige Methode die Anbindung des aufnehmenden Schiffs über die mechanische Struktur des Krans.KranschiffSie erfassen die relative Bewegung der Schiffe und synchronisieren die Längenänderung des Hebeseils mit der Hubbewegung des aufnehmenden Schiffs. Dadurch gleichen sie die relative Bewegung zwischen den beiden Schiffen aus und können die Last heben und transportieren. Dieses Verfahren stellt jedoch besondere Anforderungen an die mechanische Konstruktion des Krans und schränkt das Hubgewicht erheblich ein.
Zusammensetzung und Betriebsarten
Der Derrickkran ist ein traditionelles Lastumschlaggerät, bestehend aus dem Derrick selbst, einem Lastausleger (oder Lastmast), Takelage und einer Winde (oder Lastwinde) usw. Trotz der zahlreichen Seile und der mitunter umständlichen Bedienung ist er aufgrund seiner einfachen Konstruktion, der leichten Herstellung und der geringen Kosten weit verbreitet. Es gibt zwei Arten des Be- und Entladens mit dem Derrickkran: den Betrieb mit einem Ausleger und den Betrieb mit zwei Auslegern.
Beim Einarm-Kranbetrieb wird ein Kran zum Be- und Entladen von Ladung verwendet. Nach dem Anheben der Ladung wird das Abspannseil gezogen, um die Ladung mit dem Kran nach außen oder zur Luke zu schwenken. Anschließend wird die Ladung abgelassen und der Kran in seine Ausgangsposition zurückgedreht. Dieser Vorgang wird wiederholt. Da der Kran jedes Mal mit dem Abspannseil geschwenkt werden muss, ist die Effizienz gering und der Arbeitsaufwand hoch. Beim Zweiarm-Kranbetrieb werden zwei Krane eingesetzt: einer oberhalb der Luke und der andere über die Luke hinaus. Die Krane werden mit Abspannseilen in einer bestimmten Arbeitsposition fixiert, und die Hubseile beider Krane sind an einem gemeinsamen Haken befestigt. Durch das abwechselnde Ein- und Ausfahren der beiden Hubseile kann Ladung vom Schiff zum Dock entladen oder vom Dock auf das Schiff verladen werden. Der Zweiarm-Kranbetrieb ist effizienter beim Be- und Entladen als der Einarm-Kranbetrieb und reduziert gleichzeitig den Arbeitsaufwand.
Später wurden verbesserte Derrick-Geräte entwickelt. Der Doppel-Topplift-Derrick ist eine Weiterentwicklung des Einarm-Derricks und verfügt nur noch über ein Hubseil und zwei separate Topplift-Einheiten (links und rechts). Er wird von einer Hubwinde und zwei Topplift-Winden gesteuert, was die Bedienung vereinfacht und eine hohe Be- und Entladeeffizienz ermöglicht. Der Abel-Derrick ist eine Weiterentwicklung des Doppel-Derricks und ist mit einer Hubwinde, Topplift-Einheiten und Abspannseilwinden ausgestattet. Mithilfe der Winden kann er schnell in jede beliebige Position gebracht werden und Lasten an festen Punkten innerhalb seines Arbeitsbereichs heben und senken. Dies ist ein wichtiger Schritt hin zur vollständigen Automatisierung des Be- und Entladens.
Anwendungen und strukturelle Eigenschaften
Schiffskränewerden häufig in Massengutfrachtern, Containerschiffen, Öltankern, Mehrzweckschiffen usw. eingesetzt. Zum BeispielLastkräneauf Massengutfrachtern und Containerschiffen, Schlauchkräne auf Öltankern undDeckkräneAuf Mehrzweckschiffen. Im Vergleich zu landgestützten Kränen werden Schiffskräne auf instabilen Schiffen installiert. Während des Betriebs neigt und schwankt das Schiff, und die Arbeitsumgebung ist rau; sie sind der Erosion durch Seewind und Meerwasser ausgesetzt; auch im Ruhezustand müssen sie äußeren Kräften wie Wind, Schnee, Wellen, Schwanken, Stampfen und Stößen während der Schiffsfahrt standhalten.
Sie sind in verschiedenen Bauformen erhältlich, darunter Auslegerkrane mit Schwenkausleger, Fahrkrane, Seilzugkrane, Zylinderzugkrane, Teleskopauslegerkrane, Klappauslegerkrane, A-Rahmen-Krane und Verbundkrane. Es gibt verschiedene Antriebsarten, darunter elektrische, elektrohydraulische, elektropneumatische, benzin- (diesel-)motorbetriebene und manuelle Antriebe. Ein typisches Beispiel ist der elektrohydraulische Schiffskran, der zum Be- und Entladen von Massengutfrachtern eingesetzt wird.
Die tragenden Strukturen von Schiffskranen, wie Fußsäule, Turmkörper und Ausleger, bestehen größtenteils aus geschweißten Stahlblechen. Der untere Teil der Fußsäule ist mit dem Schiffsrumpf verschweißt und trägt die Last des Krans. Der obere Teil ist mit einem Drehlager ausgestattet. Der Turmkörper ist eine Tragkonstruktion, deren unterer Teil mit dem Drehlager verbunden und am Ausleger angelenkt ist. Im oberen Teil bewegen sich Seilzüge aus Stahldraht. Der Innenraum dient als Maschinenraum, die Kabine befindet sich vorne. Der Ausleger ist eine Fachwerkkonstruktion zur Aufnahme schwerer Lasten.
Die Antriebsmechanismen von Schiffskranen umfassen den Hubmechanismus, den Auslegermechanismus und den Drehmechanismus. Der Hubmechanismus hebt die Last, indem der Motor über ein Reduziergetriebe die Trommel dreht und das Stahlseil ein- und ausfährt, wodurch sich der Haken auf und ab bewegt. Der Auslegermechanismus lässt den Ausleger um den unteren Drehpunkt auf und ab schwenken und so den Winkel verändern. Der Drehmechanismus dreht den Kranturm und den Ausleger, indem der Motor über ein Reduziergetriebe das Ritzel mit dem großen Zahnrad des Drehkranzlagers verbindet. Alle drei Mechanismen sind mit Schließerbremsen ausgestattet, um den ordnungsgemäßen Betrieb der einzelnen Bewegungen zu gewährleisten. Durch das koordinierte Zusammenwirken dieser drei Mechanismen kann die Last innerhalb des Arbeitsbereichs gehoben und an der gewünschten Position platziert werden.
Das elektrische Antriebs- und Steuerungssystem besteht aus verschiedenen Steuerkomponenten im Schaltschrank und wird über Tasten und Griffe an der Konsole beidseitig des Fahrersitzes bedient. Das Hydrauliksystem umfasst Pumpen, Motoren, Ventilgruppen, Rohrleitungen und Zubehör zur Steuerung und zum Antrieb verschiedener Mechanismen. Darüber hinaus sind Schiffskrane mit Hilfseinrichtungen wie Kanälen und Belüftungsanlagen ausgestattet.
Klassifizierungs- und sonstige Be- und Entlademaschinen
Die Krane von Schiffen lassen sich in leichte und schwere Ausführungen unterteilen. Krane mit einer Tragfähigkeit von unter 10 Tonnen gelten als leicht, solche mit über 10 Tonnen als schwer. Die Tragfähigkeit richtet sich nach dem Einsatzzweck des Schiffes. Bei allgemeinen Trockenfrachtschiffen beträgt die Tragfähigkeit leichter Krane im Einarmbetrieb 3–5 Tonnen und im Zweiarmbetrieb 1,5–3 Tonnen. Bei 10.000-Tonnen-Trockenfrachtschiffen kann die Tragfähigkeit im Einarmbetrieb bis zu 10 Tonnen und im Zweiarmbetrieb bis zu 5 Tonnen erreichen. Moderne Mehrzweckschiffe müssen Container be- und entladen, daher muss die Tragfähigkeit des Krans mindestens einen 20-Fuß-Container (20 Tonnen) heben können. Schwerlastkrane werden zum Be- und Entladen schwerer und sperriger Güter wie großer Maschinen und Lokomotiven eingesetzt. Im Allgemeinen sind auf Frachtschiffen ein bis zwei Schwerlast-Ladekräne installiert, deren Hebekapazität meist zwischen 10 und 60 Tonnen, teilweise zwischen 60 und 150 Tonnen und vereinzelt bis zu 300 Tonnen liegt. Jeder Laderaum eines Standard-Trockenfrachtschiffs ist mit zwei Leichtlast-Ladekränen ausgestattet, und jeder Laderaum eines großen Trockenfrachtschiffs verfügt oft über vier.
DeckkräneSie werden auf dem Oberdeck des Schiffes installiert und zeichnen sich durch ihre kompakte Bauweise aus, wodurch mehr Deckfläche genutzt werden kann und die Sicht von der Brücke kaum beeinträchtigt wird. Sie sind einfach zu bedienen, bieten eine hohe Be- und Entladeleistung, sind flexibel einsetzbar und erfordern nur geringe Vorbereitungsarbeiten, weshalb sie immer häufiger verwendet werden. Zu den gängigen Typen gehören stationäre und mobile Drehkrane sowie Portalkrane mit elektrischer und elektrohydraulischer Kraftübertragung.
Feststehende SchwenkkraneDoppelkrane sind die am weitesten verbreiteten Krane. Sie können einzeln oder paarweise an der linken und rechten Schiffsseite eingesetzt werden und haben in der Regel eine Tragfähigkeit von 3 bis 5 Tonnen. Auf Mehrzweckschiffen muss ein Einzelkran einen 20-Fuß-Container heben, während ein Doppelkran einen 40-Fuß-Container (30 Tonnen) heben muss. Ihre Tragfähigkeit kann somit 25 bis 30 Tonnen erreichen. Mobile Schwenkkrane kommen zum Einsatz, wenn beim Be- und Entladen große Spannweiten erforderlich sind und der Kranausleger nicht zu lang sein soll. Es gibt zwei Ausführungen: quer und längs des Schiffes. Portalkrane sind auf Containerschiffen und Binnenschiffen weit verbreitet und werden üblicherweise als Vierbein- oder C-Krane eingesetzt. Sie bestehen aus einem ausfahrbaren Ausleger, einem Hubbalken, einer beweglichen Brücke und einer Kabine. Der horizontale Hauptträger der Brücke ist höher als die auf dem Deck gestapelten Container und mit einer automatischen Positioniervorrichtung ausgestattet. Diese positioniert die Container präzise in den Containergittern oder stapelt sie während des Beladens auf dem Deck. Auf Binnenschiffen gibt es mehr Portalkräne als auf Containerschiffen, mit einer Hebekapazität von bis zu mehreren hundert Tonnen.
Neben Schiffskränen zählen Aufzüge, Hebezeuge und Förderbänder zu den wichtigsten Be- und Entlademaschinen. Aufzüge bewegen sich vertikal entlang von Führungsschienen an Bord und dienen dem Heben und Senken von Gütern zwischen den Decks. Beispielsweise nutzen RoRo-Schiffe häufig Aufzüge, um verschiedene Decks für den Gütertransport zu verbinden. Dabei kommen Scheren- und Kettenaufzüge mit einer Länge von 9 bis 18,5 Metern und einer Breite von 3 bis 5 Metern zum Einsatz. Auch einige Binnenschiffe verwenden Aufzüge zum Be- und Entladen von Binnenschiffen, deren Hubkraft jedoch deutlich höher ist als die von RoRo-Schiffen. Hebezeuge transportieren Güter kontinuierlich vertikal oder stark geneigt, während Förderbänder Güter kontinuierlich horizontal oder flach geneigt befördern. Diese beiden Maschinentypen werden hauptsächlich auf Schiffen mit Selbstentladung oder auf Schiffen mit Seitentürbe- und -entladung eingesetzt.
Dank ihrer vielfältigen Bauweisen, umfangreichen Funktionen und ihrer Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Einsatzszenarien sind Schiffskrane zu unverzichtbaren Schlüsselgeräten im Schiffsbetrieb geworden. Mit der Weiterentwicklung des Schiffsverkehrs und des Schiffsbaus werden sie hinsichtlich Effizienz und Intelligenz kontinuierlich verbessert und so einen wesentlichen Beitrag zu einem effizienten Schiffsverkehr und -betrieb leisten.
Veröffentlichungsdatum: 08.08.2025
