No campo da maquinaria portuaria,grúas mariñasdesempeñan un papel crucial como equipamento básico para os buques que se dedican a operacións de carga e descarga de mercadorías. Tamén coñecidas como grúas mariñas ou torres de perforación, instálanse principalmente en buques para manipular varios tipos de carga e considéranse a maquinaria de cuberta máis importante para as operacións de produción de buques. Estas grúas presentan unha estrutura compacta, un aspecto atractivo, seguridade, fiabilidade, eficiencia enerxética, respecto polo medio ambiente e excelente manobrabilidade. As súas plumas veñen en diversas formas, incluíndobrazos rectos, brazos telescópicos, ebrazos plegablese os seus métodos de control da fonte de enerxía son diversos, como manuais, eléctricos e electrohidráulicos.
As grúas mariñas son equipos especiais que realizan operacións de transporte no medio mariño, realizando tarefas importantes como a transferencia de carga entre barcos, o fornecemento no mar e o despregamento e a recuperación de equipos de operación subacuática. Non obstante, o entorno especial de aplicación mariña supón desafíos significativos para o control das grúas mariñas. Por unha banda, de xeito similar aos equipos de grúa subaccionados en terra, necesitan controlar a oscilación da carga durante o transporte para garantir a precisión do posicionamento e a eficiencia do transporte; por outra banda, dado que as grúas están fixadas en plataformas móbiles como os barcos, o movemento da plataforma afectará fortemente o movemento da carga e, en moitos casos, o movemento dos puntos de elevación e aterraxe da carga adoita ser diferente ao da propia grúa. Durante a operación, tanto o barco grúa como o barco receptor inclináranse, balancearanse e levantaranse debido ás ondas do océano, facendo que a carga se balancee. Durante a elevación e o baixaxe, o movemento do barco pode facer que a carga levantada volva chocar contra a cuberta ou que a carga que se baixou pero aínda non se separou do gancho volva colgar no aire, ameazando a seguridade operativa. Especialmente durante o fornecemento de munición entre barcos, este movemento acoplado pode levar a consecuencias máis graves. Polo tanto, o control de grúas mariñas atraeu unha ampla atención dos sectores da enxeñaría mariña militar e civil en todo o mundo, e a investigación do control destes sistemas subaccionados non lineais e fortemente acoplados baixo perturbacións especiais ten un gran valor teórico e unha importancia universal.
O control das grúas mariñas céntrase principalmente en dous aspectos: o control vertical para reducir o impacto do movemento do casco e o antibalanceo lateral para suprimir a oscilación da carga. Para o control vertical, un método común é conectar o buque receptor a través da estrutura mecánica dobarco grúa, detectan o seu movemento relativo e sincronizan o cambio na lonxitude da corda de elevación co movemento de elevación do buque receptor, compensando así o movemento relativo entre os dous buques e completando a elevación e o transporte da carga. Non obstante, este método ten requisitos especiais para a estrutura mecánica da grúa e impón restricións significativas sobre o peso de elevación.
Composición e modos de operación
En canto aos compoñentes, a torre de perforación é un equipo tradicional de manipulación de carga, que consta dunha torre de perforación, unha pluma de carga (ou mastro de carga), aparellos e un guincho (ou guincho de carga), etc. A pesar de ter numerosas cordas e ser incómodo de operar, utilizouse amplamente debido á súa estrutura sinxela, facilidade de fabricación e baixo custo. Existen dous modos de carga e descarga de carga usando a torre de perforación: funcionamento con pluma única e funcionamento con pluma dobre.
A operación con pluma única usa unha torre de carga para cargar e descargar a mercadoría. Despois de levantar a carga, tírase do cable de suxeición para que a carga se balancee coa torre de carga cara ao exterior ou á escotilla, logo báixase a carga e a torre de carga xira de volta á súa posición orixinal, repetindo este proceso. Cada vez, é necesario balancear a torre de carga co cable de suxeición, o que resulta nunha baixa eficiencia e unha alta intensidade de traballo. A operación con pluma dobre usa dúas torres de carga, unha colocada enriba da escotilla e a outra estendida sobre o exterior. As torres de carga están fixadas nunha determinada posición de traballo con cables de suxeición e os cables de izado das dúas torres de carga están conectados ao mesmo gancho. Ao retraer e soltar respectivamente os dous cables de izado, a carga pódese descargar do barco ao peirao ou cargar do peirao no barco. A eficiencia de carga e descarga da operación con pluma dobre é maior que a da operación con pluma única e a intensidade de traballo tamén é menor.
Máis tarde xurdiron dispositivos mellorados para a torre de carga. O dispositivo de torre de carga de dobre elevador de cuberta é unha mellora respecto ao dispositivo de torre de carga dunha soa pluma, cun só cable de izado e dous conxuntos de elevadores de cuberta separados para a esquerda e a dereita. A torre de carga está controlada por un guincho de izado e dous guinchos de elevación de cuberta, o que é fácil de operar e ten unha alta eficiencia de carga e descarga. O dispositivo de torre de carga Abel é unha mellora respecto ao dispositivo de torre de carga de dobre pluma, cun guincho de izado, elevadores de cuberta e guinchos de cable de suxeición. Pode colocar rapidamente a torre de carga en calquera posición coa axuda dos guinchos e tamén pode levantar e baixar a carga en puntos fixos dentro do radio de traballo da torre de carga, o que supón un paso importante cara á automatización total da carga e descarga de carga.
Aplicacións e características estruturais
Grúas mariñasúsanse amplamente en graneleros, buques portacontedores, petroleiros, buques polivalentes, etc. Tales comogrúas de cargaen graneleros e buques portacontedores, grúas de mangueira en petroleiros egrúas de cubertaen buques polivalentes. En comparación coas grúas terrestres, as grúas mariñas instálanse en buques inestables. Durante o funcionamento, o barco inclínase e oscila, e o ambiente de traballo é duro, suxeito á erosión polo vento mariño e a auga do mar; mesmo cando non están en funcionamento, deben soportar forzas externas como vento, neve, ondas, oscilación, ondulación e impactos durante a navegación do barco.
Vén en diversas formas estruturais, incluíndo o tipo de brazo giratorio, o tipo de viaxe, o tipo de abatible con cable de aceiro, o tipo de abatible con cilindro, o tipo de pluma telescópica, o tipo de pluma plegable, o tipo de bastidor en A e o tipo composto; e existen varios métodos de accionamento, incluíndo eléctricos, electrohidráulicos, electropneumáticos, accionados por motor de gasolina (diésel) e accionados manuais, etc. Un exemplo típico é a grúa mariña electrohidráulica utilizada para a carga e descarga de mercadorías en graneleros.
As estruturas portantes das grúas mariñas, como a columna base, o corpo da torre e a pluma, son na súa maioría pezas estruturais soldadas feitas de placas de aceiro metálico. A parte inferior da columna base está soldada ao casco do barco para soportar a carga gravitacional da grúa, e a parte superior está equipada cun rodamento de xiro; o corpo da torre é unha estrutura de soporte, coa súa parte inferior conectada ao rodamento de xiro e articulada á pluma, a parte superior ten cables de aceiro de bloque de poleas que se moven, o interior utilízase como sala de máquinas e a cabina está situada na parte dianteira; a pluma é unha estrutura tipo celosía que se usa para soportar obxectos pesados.
Os mecanismos executivos das grúas mariñas inclúen o mecanismo de elevación, o mecanismo de abatible e o mecanismo de xiro. O mecanismo de elevación realiza a elevación mediante o motor que acciona o tambor para xirar a través dun redutor, retraendo e liberando o cable de aceiro para facer que o gancho se mova cara arriba e cara abaixo; o mecanismo de abatible fai que a pluma xire cara arriba e cara abaixo arredor do punto de articulación inferior para cambiar o ángulo mediante o motor que acciona o tambor para xirar a través dun redutor, retraendo e liberando o cable de aceiro, de xeito que o gancho poida abatible a diferentes amplitudes; o mecanismo de xiro fai que o corpo da torre e a pluma xiren mediante o motor que acciona o piñón para engranar coa engrenaxe grande do rodamento de xiro a través dun redutor. Os redutores destes tres mecanismos están equipados con freos normalmente pechados para garantir o funcionamento normal de cada movemento. Mediante o funcionamento coordinado dos tres mecanismos, a carga pódese levantar e colocar na posición requirida dentro do rango de traballo.
O sistema eléctrico de accionamento e control está composto por varios compoñentes de control na caixa de control eléctrico para formar un sistema de control, que se opera e controla mediante botóns e manivelas na consola a ambos os dous lados do asento da cabina; o sistema hidráulico está composto por bombas, motores, grupos de válvulas, tubaxes e os seus accesorios para controlar e accionar algúns mecanismos executivos. Ademais, as grúas mariñas tamén están equipadas con dispositivos auxiliares como pasaxes e dispositivos de ventilación.
Clasificación e outras máquinas de carga e descarga
Os dispositivos de torre de carga das grúas mariñas pódense dividir en tipos lixeiros e pesados. Aqueles cunha capacidade de elevación de menos de 10 toneladas son lixeiros e os que teñen unha capacidade de elevación de máis de 10 toneladas son pesados. A capacidade de elevación está determinada pola finalidade do buque. Para os buques de carga seca xerais, a capacidade de elevación das torres de carga lixeiras en funcionamento con brazo único é de 3 a 5 toneladas e en funcionamento con brazo dobre é de 1,5 a 3 toneladas; para os buques de carga seca de 10.000 toneladas, a capacidade de elevación en funcionamento con brazo único pode chegar ás 10 toneladas e en funcionamento con brazo dobre pode chegar ás 5 toneladas. Os buques multiusos modernos necesitan cargar e descargar contedores, polo que a capacidade de elevación da torre de carga debe ser capaz de levantar polo menos un contedor de 20 pés (20 toneladas). As torres de carga pesadas utilízanse para cargar e descargar cargas pesadas e grandes, como maquinaria grande e locomotoras. Xeralmente, nos buques de carga instálanse de 1 a 2 torres de carga pesadas, cunha capacidade de elevación principalmente de 10 a 60 toneladas, algunhas de 60 a 150 toneladas e algunhas de ata 300 toneladas. Cada bodega de carga dun buque de carga seca xeral está equipada con dúas torres de carga lixeiras, e cada bodega de carga dun buque de carga seca xigante adoita estar equipada con catro.
Grúas de cubertainstálanse na cuberta superior do barco, cunha estrutura compacta, o que permite que o barco utilice máis área de cuberta e ten pouco impacto na visibilidade desde a ponte. Son fáciles de operar, teñen unha alta eficiencia de carga e descarga, son flexibles e requiren pouca preparación antes da operación, polo que se usan cada vez máis. Os tipos comúns inclúen grúas xiratorias fixas, grúas xiratorias móbiles e grúas pórtico, con modos de transmisión de transmisión eléctrica e transmisión electrohidráulica.
Grúas fixas de xiroson as máis empregadas, que poden funcionar nos lados esquerdo e dereito soas ou en parellas, cunha capacidade de elevación xeralmente de 3 a 5 toneladas. Nos buques multiusos, unha soa grúa necesita levantar un contedor de 20 pés e unha grúa dobre necesita levantar un contedor de 40 pés (30 toneladas), polo que a súa capacidade de elevación pode chegar ás 25-30 toneladas. As grúas móbiles de xiro úsanse cando a carga e descarga de mercadorías require unha gran envergadura e se desexa que a pluma da grúa non sexa demasiado longa, con dous tipos: que se moven transversalmente e lonxitudinalmente ao longo do barco. As grúas pórtico úsanse amplamente en buques portacontedores completos e transportistas de barcazas, xeralmente de catro patas ou tipo C. Teñen unha pluma extensible, unha viga de elevación, unha ponte móbil e unha cabina. A viga principal horizontal da ponte é máis alta que os contedores apilados na cuberta e está equipada cun dispositivo de posicionamento automático, que pode colocar con precisión os contedores nas grellas de contedores ou apilalos na cuberta durante a carga. Hai máis grúas pórtico nos portaembarcacións que nos buques portacontedores, cunha capacidade de elevación de ata varios centos de toneladas.
Ademais das grúas mariñas, outras máquinas de carga e descarga inclúen principalmente elevadores, polipastos e transportadores. Os elevadores móvense verticalmente no barco ao longo de carrís guía, que se utilizan para elevar e baixar mercadorías entre as cubertas. Por exemplo, os buques de carga rodada adoitan usar elevadores para conectar varias cubertas para transportar mercadorías, incluídos os de tesoira e os de cadea, cunha lonxitude de 9 a 18,5 metros e unha anchura de 3 a 5 metros. Algúns transportistas de barcazas tamén os usan para cargar e descargar barcazas, pero a súa capacidade de elevación é moito maior que a dos buques de carga rodada. Os polipastos transportan mercadorías continuamente na dirección vertical ou con gran inclinación, e os transportadores transportan mercadorías continuamente na dirección horizontal ou con pequena pendente. Estes dous tipos de maquinaria úsanse principalmente en buques de autodescarga ou en buques cargados e descargados a través dunha porta lateral.
Coas súas diversas estruturas, ricas funcións e características de adaptación a diferentes escenarios, as grúas mariñas convertéronse en equipos clave indispensables nas operacións dos buques. Co desenvolvemento do transporte marítimo e a enxeñaría mariña, seguirán avanzando en termos de eficiencia e intelixencia, contribuíndo continuamente á eficiencia do transporte e a operación marítima.
Data de publicación: 08-08-2025
