В области портового оборудования,морские краныОни играют решающую роль в качестве основного оборудования для судов, занимающихся погрузкой и разгрузкой грузов. Известные также как морские краны или деррики, они устанавливаются на судах в основном для обработки различных видов грузов и считаются наиболее важным палубным оборудованием для судостроительных операций. Эти краны отличаются компактной конструкцией, привлекательным внешним видом, безопасностью, надежностью, энергоэффективностью, экологичностью и отличной маневренностью. Их стрелы бывают различных форм, включаяпрямые стрелы, телескопические штанги, искладные стрелыКроме того, существуют различные методы управления источниками питания, такие как ручные, электрические и электрогидравлические.
Морские краны — это специальное оборудование, выполняющее транспортные операции в морской среде, осуществляя важные задачи, такие как перегрузка грузов между судами, снабжение морских платформ, а также развертывание и подъем подводного оборудования. Однако специфическая морская среда применения создает значительные проблемы для управления морскими кранами. С одной стороны, подобно наземным кранам с неуправляемым приводом, они должны контролировать раскачивание груза во время транспортировки для обеспечения точности позиционирования и эффективности транспортировки; с другой стороны, поскольку краны закреплены на движущихся платформах, таких как суда, движение платформы сильно влияет на движение груза, и во многих случаях движение точек подъема и опускания груза часто отличается от движения самого крана. Во время работы как крановое судно, так и принимающее судно будут крениться, раскачиваться и вилять из-за океанских волн, вызывая раскачивание груза. Во время подъема и опускания движение судна может легко привести к повторному столкновению поднятого груза с палубой или к тому, что опущенный, но еще не отсоединенный от крюка груз снова повиснет в воздухе, угрожая безопасности эксплуатации. Особенно во время снабжения боеприпасами между кораблями, такие взаимосвязанные движения могут привести к более серьезным последствиям. Поэтому управление морскими кранами привлекло широкое внимание военных и гражданских морских инженерных отраслей по всему миру, а исследование управления такими нелинейными, сильно связанными недоуправляемыми системами при особых возмущениях имеет большую теоретическую ценность и универсальное значение.
Управление морскими кранами в основном сосредоточено на двух аспектах: вертикальном управлении для уменьшения влияния колебаний корпуса и боковом противодействии раскачиванию груза. Для вертикального управления распространенным методом является соединение с принимающим судном посредством механической конструкции крана.крановое судноЭтот метод позволяет отслеживать их относительное движение и синхронизировать изменение длины подъемного троса с вертикальными перемещениями принимающего судна, компенсируя тем самым относительное движение между двумя судами и завершая подъем и транспортировку груза. Однако данный метод предъявляет особые требования к механической конструкции крана и накладывает существенные ограничения на грузоподъемность.
Состав и режимы работы
С точки зрения компонентов, деррик представляет собой традиционное погрузочно-разгрузочное оборудование, состоящее из деррика, грузовой стрелы (или грузовой мачты), такелажа и лебедки (или грузовой лебедки) и т. д. Несмотря на наличие множества канатов и сложность в эксплуатации, он широко используется благодаря своей простой конструкции, легкости изготовления и низкой стоимости. Существует два режима погрузки и разгрузки грузов с помощью деррика: работа с одной стрелой и работа с двумя стрелами.
При одностреловом способе погрузки и разгрузки используется одна вышка. После подъема груза оттяжки натягиваются, чтобы груз вместе с вышкой переместился к борту или люку, затем груз опускается, и вышка поворачивается обратно в исходное положение, повторяя этот процесс. Каждый раз вышку необходимо перемещать вместе с оттяжками, что приводит к низкой эффективности и высокой трудоемкости. При двухстреловом способе используются две вышки: одна расположена над люком, а другая выступает над бортом. Вышки фиксируются в определенном рабочем положении с помощью оттяжек, а подъемные тросы обеих вышек соединены с одним крюком. Путем натяжения и отпускания двух подъемных тросов груз можно выгружать с судна на причал или загружать с причала на судно. Эффективность погрузки и разгрузки при двухстреловом способе выше, чем при одностреловом, а трудоемкость также ниже.
Усовершенствованные буровые установки появились позже. Буровая установка с двойной верхней подъемной лебедкой является усовершенствованной версией буровой установки с одинарной стрелой и имеет только подъемный трос и два комплекта левых и правых отдельных верхних подъемных устройств. Управление буровой установкой осуществляется одной подъемной лебедкой и двумя лебедками для верхних подъемных устройств, что упрощает эксплуатацию и обеспечивает высокую эффективность погрузки и разгрузки. Буровая установка Abel является усовершенствованной версией буровой установки с двойной стрелой и включает в себя подъемную лебедку, верхние подъемные устройства и лебедки для оттяжек. Она позволяет быстро устанавливать буровую установку в любом положении с помощью лебедок, а также поднимать и опускать груз в фиксированных точках в пределах рабочего радиуса буровой установки, что является важным шагом на пути к полной автоматизации погрузки и разгрузки грузов.
Области применения и структурные характеристики
Морские краныШироко используются на балкерах, контейнеровозах, нефтяных танкерах, многоцелевых судах и т. д. Например:грузовые кранына балкерах и контейнеровозах, шланговых кранах на нефтяных танкерах ипалубные кранына многоцелевых судах. По сравнению с наземными кранами, морские краны устанавливаются на неустойчивых судах. Во время работы судно будет крениться и качаться, а условия труда будут суровыми, подверженными воздействию морского ветра и морской воды; даже в нерабочем состоянии они должны выдерживать внешние воздействия, такие как ветер, снег, волны, качание, качка и удары во время навигации судна.
Они бывают различных конструктивных форм, включая поворотные стрелы, передвижные стрелы, стрелы с тросовым приводом, стрелы с цилиндрическим приводом, телескопические стрелы, складные стрелы, А-образные рамы и композитные конструкции; и существуют различные способы привода, включая электрический, электрогидравлический, электропневматический, с бензиновым (дизельным) двигателем и ручной и т. д. Типичным примером является электрогидравлический морской кран, используемый для погрузки и разгрузки грузов на балкерах.
Несущие конструкции морских кранов, такие как опорная колонна, корпус башни и стрела, в основном представляют собой сварные конструкционные элементы из металлических стальных пластин. Нижняя часть опорной колонны приварена к корпусу судна для восприятия гравитационной нагрузки крана, а верхняя часть оснащена поворотным подшипником; корпус башни является несущей конструкцией, нижняя часть которой соединена с поворотным подшипником и шарнирно закреплена на стреле, верхняя часть имеет шкивы с тросами, перемещающимися внутри; внутреннее пространство используется как машинное отделение, а кабина расположена в передней части; стрела представляет собой ферменную конструкцию, используемую для поддержки тяжелых предметов.
Исполнительные механизмы морских кранов включают в себя подъемный механизм, механизм изменения стрелы и механизм поворота. Подъемный механизм осуществляет подъем груза с помощью двигателя, вращающего барабан через редуктор, втягивания и отпускания стального троса, что приводит к перемещению крюка вверх и вниз; механизм изменения стрелы обеспечивает вращение стрелы вверх и вниз вокруг нижней шарнирной точки для изменения угла наклона с помощью двигателя, вращающего барабан через редуктор, втягивания и отпускания стального троса, что позволяет крюку изменять угол наклона; механизм поворота обеспечивает вращение корпуса башни и стрелы с помощью двигателя, вращающего шестерню, которая входит в зацепление с большой шестерней поворотного подшипника через редуктор. Все три редуктора оснащены нормально замкнутыми тормозами для обеспечения нормальной работы каждого движения. Благодаря скоординированной работе всех трех механизмов груз может быть поднят и установлен в требуемом положении в пределах рабочего диапазона.
Электрическая система привода и управления состоит из различных управляющих компонентов в блоке управления, образующих систему управления, которая управляется кнопками и рукоятками на консоли по обеим сторонам сиденья кабины; гидравлическая система состоит из насосов, двигателей, клапанных групп, трубопроводов и их принадлежностей для управления и привода некоторых исполнительных механизмов. Кроме того, морские краны также оснащены вспомогательными устройствами, такими как проходы и вентиляционные устройства.
Классификационное и другое погрузочно-разгрузочное оборудование
Подъемные устройства морских кранов можно разделить на легкие и тяжелые. К легким относятся краны с грузоподъемностью менее 10 тонн, а к тяжелым — краны с грузоподъемностью более 10 тонн. Грузоподъемность определяется назначением судна. Для сухогрузов общего назначения грузоподъемность легких кранов при работе с одной стрелой составляет 3–5 тонн, а при работе с двумя стрелами — 1,5–3 тонны; для сухогрузов водоизмещением 10 000 тонн грузоподъемность при работе с одной стрелой может достигать 10 тонн, а при работе с двумя стрелами — 5 тонн. Современные многоцелевые суда должны загружать и разгружать контейнеры, поэтому грузоподъемность крана должна быть не менее 20-футового контейнера (20 тонн). Тяжелые краны используются для погрузки и разгрузки тяжелых и крупногабаритных грузов, таких как крупногабаритная техника и локомотивы. Как правило, на грузовых судах устанавливается 1-2 тяжелых подъемных крана с грузоподъемностью в основном 10-60 тонн, иногда 60-150 тонн, а в редких случаях до 300 тонн. Каждый грузовой трюм сухогруза общего назначения оборудован двумя легкими подъемными кранами, а каждый грузовой трюм гигантского сухогруза часто оборудован четырьмя.
Палубные краныОни устанавливаются на верхней палубе судна, имеют компактную конструкцию, что позволяет использовать большую площадь палубы и практически не влияет на обзор с мостика. Они просты в эксплуатации, обладают высокой эффективностью погрузки и разгрузки, универсальны и требуют минимальной подготовки перед началом работы, поэтому их использование становится все более распространенным. К распространенным типам относятся стационарные поворотные краны, мобильные поворотные краны и козловые краны, с электрическим и электрогидравлическим приводом.
Поворотные краны с неподвижным креплениемНаиболее распространены козловые краны, которые могут работать поодиночке или парами с левой и правой стороны, с грузоподъемностью, как правило, 3-5 тонн. На многоцелевых судах один кран должен поднять 20-футовый контейнер, а двойной кран — 40-футовый контейнер (30 тонн), поэтому их грузоподъемность может достигать 25-30 тонн. Мобильные поворотные краны используются, когда погрузка и разгрузка груза требует большого пролета и желательно, чтобы стрела крана не была слишком длинной; они бывают двух типов: поперечные и продольные, перемещающиеся вдоль судна. Козловые краны широко используются на контейнеровозах и баржах-перевозчиках, обычно четырехножного или С-образного типа. Они имеют выдвижную стрелу, подъемную балку, подвижный мостик и кабину. Горизонтальная главная балка мостика расположена выше контейнеров, уложенных на палубу, и оснащена автоматическим позиционирующим устройством, которое может точно размещать контейнеры в контейнерных ячейках или укладывать их на палубу во время погрузки. На баржах-перевозчиках козловых кранов больше, чем на контейнеровозах, и их грузоподъемность достигает нескольких сотен тонн.
Помимо морских кранов, к другим погрузочно-разгрузочным механизмам относятся в основном лифты, подъемники и конвейеры. Лифты перемещаются вертикально по судну вдоль направляющих рельсов и используются для подъема и опускания грузов между палубами. Например, на судах типа «ролл-он/ролл-офф» часто используются лифты для соединения различных палуб с целью транспортировки грузов, включая ножничные и цепные, длиной от 9 до 18,5 метров и шириной от 3 до 5 метров. Некоторые баржевозы также используют их для погрузки и разгрузки барж, но их грузоподъемность значительно выше, чем у судов типа «ролл-он/ролл-офф». Подъемники непрерывно перемещают грузы в вертикальном или наклонном направлении, а конвейеры непрерывно перемещают грузы в горизонтальном или наклонном направлении. Эти два типа механизмов в основном используются на саморазгружающихся судах или судах, погрузка и разгрузка которых осуществляется через боковые двери.
Благодаря разнообразию конструкций, богатому функционалу и способности адаптироваться к различным сценариям, морские краны стали незаменимым ключевым оборудованием в судоходстве. С развитием судоходства и морской техники они будут продолжать совершенствоваться в плане эффективности и интеллектуальности, постоянно способствуя эффективной морской транспортировке и эксплуатации.
Дата публикации: 08.08.2025
