Inom hamnmaskineri,marina kranarspelar en avgörande roll som kärnutrustning för fartyg som utför lastning och lossning av last. Även kända som marinkranar eller borrtorn, installeras de främst på fartyg för att hantera olika typer av last och betraktas som den viktigaste däcksmaskineriet för fartygsproduktion. Dessa kranar har en kompakt struktur, ett attraktivt utseende, säkerhet, tillförlitlighet, energieffektivitet, miljövänlighet och utmärkt manövrerbarhet. Deras bommar finns i olika former, inklusiveraka bommar, teleskopbommarochfällbara bommaroch deras metoder för styrning av kraftkällor är olika, såsom manuell, elektrisk och elektrohydraulisk.
Marina kranar är specialutrustning som utför transportoperationer i marin miljö och utför viktiga uppgifter som lastöverföring mellan fartyg, offshore-försörjning samt utplacering och bärgning av undervattensutrustning. Den speciella marina tillämpningsmiljön innebär dock betydande utmaningar för kontrollen av marina kranar. Å ena sidan, i likhet med landbaserad underaktiverad kranutrustning, måste de kontrollera lastens svängning under transport för att säkerställa positioneringsnoggrannhet och transporteffektivitet. Å andra sidan, eftersom kranar är fixerade på rörliga plattformar som fartyg, kommer plattformens rörelse starkt att påverka lastens rörelse, och i många fall skiljer sig lastens lyft- och landningspunkter ofta från kranens egna. Under drift kommer både kranfartyget och det mottagande fartyget att tippa, rulla och häva på grund av havsvågor, vilket får lasten att svänga. Under lyftning och sänkning kan fartygets rörelse lätt få den lyfta lasten att kollidera med däcket igen, eller få lasten som har sänkts men ännu inte lossnat från kroken att hänga i luften igen, vilket hotar driftssäkerheten. Speciellt vid ammunitionstillförsel mellan fartyg kan sådan kopplad rörelse leda till allvarligare konsekvenser. Därför har styrningen av marinkranar väckt stor uppmärksamhet från militära och civila marintekniska sektorer världen över, och forskning om styrning av sådana ickelinjära, starkt kopplade underaktiverade system under speciella störningar är av stort teoretiskt värde och universell betydelse.
Styrningen av marinkranar fokuserar huvudsakligen på två aspekter: vertikal styrning för att minska påverkan av skrovrörelser och lateral anti-svängning för att undertrycka lastens svängning. För vertikal styrning är en vanlig metod att ansluta det mottagande fartyget genom den mekaniska strukturen påkranfartyg, känna av deras relativa rörelse och synkronisera förändringen i lyftlinans längd med det mottagande fartygets lyftrörelse, och därigenom kompensera för den relativa rörelsen mellan de två fartygen och fullborda lyftet och transporten av lasten. Denna metod har dock speciella krav på kranens mekaniska struktur och medför betydande begränsningar för lyftvikten.
Kompositions- och driftlägen
Komponentmässigt är ett borrtorn en traditionell lasthanteringsutrustning, bestående av ett borrtorn, en lastbom (eller lastmast), rigg och en vinsch (eller lastvinsch), etc. Trots att den har många rep och är besvärlig att använda har den använts i stor utsträckning på grund av sin enkla struktur, enkla tillverkning och låga kostnad. Det finns två sätt att lasta och lossa last med hjälp av ett borrtorn: enkelbomdrift och dubbelbomdrift.
Vid enkelbomdrift används ett borrtorn för att lasta och lossa last. Efter att lasten har lyfts dras i staglin för att lasten ska svänga med borrtornet till utombordaren eller luckan, sedan sänks lasten ner och borrtornet roteras tillbaka till sitt ursprungliga läge, vilket upprepar denna process. Varje gång måste borrtornet svängas med staglin, vilket resulterar i låg effektivitet och hög arbetsintensitet. Vid dubbelbomdrift används två borrtorn, ett placerat ovanför luckan och det andra utsträckt över utombordaren. Borrtornen är fixerade i ett visst arbetsläge med staglin, och lyftlinorna för de två borrtornen är anslutna till samma krok. Genom att dra tillbaka respektive släppa de två lyftlinorna kan last lossas från fartyget till kajen eller lastas från kajen till fartyget. Lastnings- och lossningseffektiviteten vid dubbelbomdrift är högre än vid enkelbomdrift, och arbetsintensiteten är också lägre.
Förbättrade borrtornsanordningar dök upp senare. Borrtornet med dubbelt bomlyft är en förbättrad maskin från den enkelbommanövrerade borrtornet, med endast lyftlinan och två uppsättningar vänster- och högerseparerade bomlyftar. Borrtornet styrs av en lyftvinsch och två bomlyftvinschar, vilket är enkelt att använda och har hög lastnings- och lossningseffektivitet. Abel-borrtornet är en förbättrad maskin från den dubbelbommanövrerade borrtornet, med en lyftvinsch, bomlyftar och linvinschar. Den kan snabbt positionera borrtornet i vilken position som helst med hjälp av vinscharna och kan även lyfta och sänka last vid fasta punkter inom borrtornets arbetsradie, vilket är ett viktigt steg mot fullständig automatisering av lastning och lossning.
Tillämpningar och strukturella egenskaper
Marina kranaranvänds ofta i bulkfartyg, containerfartyg, oljetankfartyg, multifunktionsfartyg etc. Såsomlastkranarpå bulkfartyg och containerfartyg, slangkranar på oljetankfartyg, ochdäckskranarpå flerfunktionsfartyg. Jämfört med landbaserade kranar installeras marinkranar på instabila fartyg. Under drift kommer fartyget att luta och svaja, och arbetsmiljön är hård och utsatt för erosion från havsvind och havsvatten; även när de inte är i drift måste de motstå yttre krafter som vind, snö, vågor, svajningar, hävningar och stötar under fartygets navigering.
De finns i olika strukturella former, inklusive svängbar bom, åkbar bom, vajerlyftande bom, cylinderlyftande bom, teleskopbom, fällbar bom, A-ramstyp och komposittyp; och det finns olika körmetoder, inklusive elektriska, elektrohydrauliska, elektropneumatiska, bensinmotordrivna (dieselmotordrivna) och manuella, etc. Ett typiskt exempel är den elektrohydrauliska marinkranen som används för lastning och lossning på bulkfartyg.
De bärande konstruktionerna hos marinkranar, såsom baspelaren, tornkroppen och jibben, är mestadels svetsade konstruktionsdelar gjorda av metallplåtar. Den nedre delen av baspelaren är svetsad till fartygets skrov för att bära kranens gravitationsbelastning, och den övre delen är utrustad med ett svänglager; tornkroppen är en stödkonstruktion, med sin nedre del ansluten till svänglagret och gångjärnsfäste till jibben, den övre delen har rörliga stålvajer av remskivor, interiören används som maskinrum och hytten är placerad framtill; jibben är en fackverksliknande konstruktion som används för att stödja tunga föremål.
De verkställande mekanismerna för marinkranar inkluderar lyftmekanismen, luffmekanismen och svängmekanismen. Lyftmekanismen utför lyftning genom att motorn driver trumman att rotera genom en reducer, vilket drar in och släpper stålvajern för att få kroken att röra sig upp och ner; luffmekanismen får bommen att rotera upp och ner runt den nedre gångjärnspunkten för att ändra vinkeln genom att motorn driver trumman att rotera genom en reducer, vilket drar in och släpper stålvajern, så att kroken kan luffa med olika amplituder; svängmekanismen får tornkroppen och bommen att rotera genom att motorn driver pinjongen att ingripa med det stora kugghjulet i svänglagret genom en reducer. Reducerarna i dessa tre mekanismer är alla utrustade med normalt stängda bromsar för att säkerställa normal drift av varje rörelse. Genom den koordinerade driften av de tre mekanismerna kan lasten lyftas och placeras i önskad position inom arbetsområdet.
Det elektriska systemet för körning och styrning består av olika styrkomponenter i den elektriska styrboxen för att bilda ett styrsystem, som manövreras och styrs via knappar och handtag på konsolen på båda sidor om hyttstolen; det hydrauliska systemet består av pumpar, motorer, ventilgrupper, rörledningar och deras tillbehör för att styra och driva vissa verkställande mekanismer. Dessutom är marinkranar också utrustade med hjälpanordningar såsom passager och ventilationsanordningar.
Klassificering och andra lastnings- och lossningsmaskiner
Båganordningarna på marinkranar kan delas in i lätta och tunga typer. De med en lyftkapacitet på mindre än 10 ton är lätta, och de med en lyftkapacitet på mer än 10 ton är tunga. Lyftkapaciteten bestäms av fartygets syfte. För vanliga torrlastfartyg är lyftkapaciteten för lätta borrtorn vid enkelbomdrift 3–5 ton och vid dubbelbomdrift 1,5–3 ton; för 10 000 tons torrlastfartyg kan lyftkapaciteten vid enkelbomdrift uppgå till 10 ton och vid dubbelbomdrift uppgå till 5 ton. Moderna multifunktionsfartyg behöver lasta och lossa containrar, så borrtornets lyftkapacitet måste kunna lyfta minst en 20-fots container (20 ton). Tunga borrtorn används för att lasta och lossa tung och stor last såsom stora maskiner och lok. Generellt installeras 1–2 tunga borrtorn på lastfartyg, med en lyftkapacitet på mestadels 10–60 ton, vissa 60–150 ton och några upp till 300 ton. Varje lastrum på ett torrlastfartyg är utrustat med två lätta borrtorn, och varje lastrum på ett stort torrlastfartyg är ofta utrustat med fyra.
Däckskranarär installerade på fartygets övre däck, med en kompakt struktur, vilket gör att fartyget kan utnyttja mer däcksyta och har liten påverkan på sikten från bryggan. De är enkla att använda, har hög lastnings- och lossningseffektivitet, är flexibla och kräver liten förberedelse före drift, så de används alltmer. Vanliga typer inkluderar fasta svängkranar, mobila svängkranar och portalkranar, med transmissionslägen för elektrisk transmission och elektrohydraulisk transmission.
Fasta svängkranarär de mest använda, som kan arbeta på vänster och höger sida ensamma eller parvis, med en lyftkapacitet på vanligtvis 3-5 ton. På flerfunktionsfartyg behöver en enda kran lyfta en 20-fots container, och en dubbelkran behöver lyfta en 40-fots container (30 ton), så deras lyftkapacitet kan nå 25-30 ton. Mobila svängkranar används när lastning och lossning kräver ett stort spann och det är önskvärt att kranbommen inte är för lång, med två typer: tvärgående och longitudinella längs fartyget. Portalkranar används ofta i helcontainerfartyg och pråmtransportörer, vanligtvis av fyrbenta eller C-typ. De har en utdragbar bom, en lyftbalk, en rörlig brygga och en hytt. Bryggans horisontella huvudbalk är högre än containrarna som är staplade på däck och är utrustad med en automatisk positioneringsanordning, som exakt kan placera containrarna i containergaller eller stapla dem på däck under lastning. Det finns fler portalkranar på pråmtransportörer än på containerfartyg, med en lyftkapacitet på upp till flera hundra ton.
Förutom marinkranar inkluderar andra lastnings- och lossningsmaskiner huvudsakligen hissar, telfrar och transportörer. Hissar rör sig vertikalt på fartyget längs styrskenor och används för att lyfta och sänka gods mellan däck. Till exempel använder roll-on/roll-off-fartyg ofta hissar för att ansluta olika däck för att transportera gods, inklusive sax- och kedjehissar, med en längd på 9-18,5 meter och en bredd på 3-5 meter. Vissa pråmtransportörer använder dem också för att lasta och lossa pråmar, men deras lyftkapacitet är mycket större än den på roll-on/roll-off-fartyg. Telfrar transporterar kontinuerligt gods i vertikal eller stor lutande riktning, och transportörer transporterar kontinuerligt gods i horisontell eller liten lutande riktning. Dessa två typer av maskiner används mestadels på självlossande fartyg eller fartyg som lastas och lossas genom sidodörrar.
Med sina mångsidiga strukturer, rika funktioner och egenskaper för att anpassa sig till olika scenarier har marinkranar blivit oumbärlig nyckelutrustning inom fartygsdrift. Med utvecklingen av fartygstransporter och marinteknik kommer de att fortsätta att utvecklas vad gäller effektivitet och intelligens, och kontinuerligt bidra till effektiv marin transport och drift.
Publiceringstid: 8 augusti 2025
