ในสาขาเครื่องจักรท่าเรือเครนทางทะเลเครนยกสินค้ามีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในฐานะอุปกรณ์หลักสำหรับเรือที่ใช้ในการขนถ่ายสินค้า โดยส่วนใหญ่ติดตั้งบนเรือเพื่อจัดการสินค้าประเภทต่างๆ และถือเป็นเครื่องจักรบนดาดฟ้าเรือที่สำคัญที่สุดสำหรับการดำเนินงานผลิตบนเรือ เครนเหล่านี้มีโครงสร้างที่กะทัดรัด รูปลักษณ์ที่สวยงาม ความปลอดภัย ความน่าเชื่อถือ ประหยัดพลังงาน เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และคล่องตัวเป็นเลิศ แขนเครนมีหลายรูปแบบ ได้แก่...บูมตรง, แขนยืดหดได้, และบูมพับได้และวิธีการควบคุมแหล่งพลังงานของพวกมันก็มีความหลากหลาย เช่น แบบใช้มือ แบบไฟฟ้า และแบบไฟฟ้าไฮดรอลิก
เครนทางทะเลเป็นอุปกรณ์พิเศษที่ใช้ในการขนส่งในสภาพแวดล้อมทางทะเล โดยทำหน้าที่สำคัญ เช่น การขนถ่ายสินค้าระหว่างเรือ การจัดหาอุปกรณ์นอกชายฝั่ง และการติดตั้งและเก็บกู้เครื่องมือปฏิบัติการใต้น้ำ อย่างไรก็ตาม สภาพแวดล้อมการใช้งานทางทะเลที่เฉพาะเจาะจงนั้นก่อให้เกิดความท้าทายอย่างมากต่อการควบคุมเครนทางทะเล ในด้านหนึ่ง เช่นเดียวกับอุปกรณ์เครนแบบขับเคลื่อนไม่สมบูรณ์บนบก เครนทางทะเลจำเป็นต้องควบคุมการแกว่งของน้ำหนักบรรทุกระหว่างการขนส่งเพื่อให้มั่นใจในความแม่นยำในการวางตำแหน่งและประสิทธิภาพในการขนส่ง ในอีกด้านหนึ่ง เนื่องจากเครนติดตั้งอยู่บนแพลตฟอร์มที่เคลื่อนที่ได้ เช่น เรือ การเคลื่อนที่ของแพลตฟอร์มจะส่งผลกระทบอย่างมากต่อการเคลื่อนที่ของน้ำหนักบรรทุก และในหลายกรณี การเคลื่อนที่ของจุดยกและจุดลงของน้ำหนักบรรทุกมักจะแตกต่างจากการเคลื่อนที่ของเครนเอง ระหว่างการปฏิบัติงาน ทั้งเรือเครนและเรือรับน้ำหนักจะโยกไปมาเนื่องจากคลื่นในมหาสมุทร ทำให้น้ำหนักบรรทุกแกว่ง ระหว่างการยกและลดระดับ การเคลื่อนที่ของเรืออาจทำให้น้ำหนักบรรทุกที่ยกขึ้นชนกับดาดฟ้าอีกครั้ง หรือทำให้น้ำหนักบรรทุกที่ลดลงแล้วแต่ยังไม่หลุดจากตะขอห้อยอยู่ในอากาศอีกครั้ง ซึ่งเป็นอันตรายต่อความปลอดภัยในการปฏิบัติงาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างการลำเลียงกระสุนระหว่างเรือ การเคลื่อนไหวที่เชื่อมโยงกันเช่นนี้อาจนำไปสู่ผลลัพธ์ที่ร้ายแรงยิ่งขึ้น ดังนั้น การควบคุมเครนทางทะเลจึงได้รับความสนใจอย่างกว้างขวางจากภาคส่วนวิศวกรรมทางทะเลทั้งทางทหารและพลเรือนทั่วโลก และการวิจัยเกี่ยวกับการควบคุมระบบที่ไม่เป็นเชิงเส้น มีการเชื่อมโยงกันอย่างมาก และมีตัวกระตุ้นไม่ครบถ้วน ภายใต้การรบกวนพิเศษนั้น มีคุณค่าทางทฤษฎีและความสำคัญในระดับสากลอย่างยิ่ง
การควบคุมเครนเรือส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่สองด้านหลักๆ คือ การควบคุมในแนวดิ่งเพื่อลดผลกระทบจากการเคลื่อนไหวของตัวเรือ และการป้องกันการแกว่งในแนวด้านข้างเพื่อลดการแกว่งของน้ำหนักบรรทุก สำหรับการควบคุมในแนวดิ่ง วิธีที่ใช้กันทั่วไปคือการเชื่อมต่อกับเรือรับน้ำหนักผ่านโครงสร้างทางกลของเครนเรือเครนโดยจะตรวจจับการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของเรือทั้งสองลำ และปรับความยาวของเชือกยกให้สอดคล้องกับการเคลื่อนที่ขึ้นลงของเรือรับน้ำหนัก เพื่อชดเชยการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ระหว่างเรือทั้งสองลำ และทำการยกและขนส่งสินค้าให้สำเร็จ อย่างไรก็ตาม วิธีนี้มีข้อกำหนดพิเศษสำหรับโครงสร้างทางกลของเครน และมีข้อจำกัดอย่างมากเกี่ยวกับน้ำหนักยก
องค์ประกอบและโหมดการทำงาน
ในแง่ของส่วนประกอบ อุปกรณ์เครนยกสินค้าเป็นอุปกรณ์ขนถ่ายสินค้าแบบดั้งเดิม ประกอบด้วยเครน เสาเครน (หรือเสาสินค้า) เชือก และเครื่องกว้าน (หรือเครื่องกว้านสินค้า) เป็นต้น แม้จะมีเชือกจำนวนมากและใช้งานค่อนข้างยุ่งยาก แต่ก็มีการใช้งานอย่างแพร่หลายเนื่องจากโครงสร้างที่เรียบง่าย ผลิตง่าย และต้นทุนต่ำ มีโหมดการขนถ่ายสินค้าสองโหมดโดยใช้เครนยกสินค้า ได้แก่ การทำงานแบบเสาเดี่ยวและการทำงานแบบเสาคู่
การทำงานแบบเครนเดี่ยวใช้เครนเพียงตัวเดียวในการขนถ่ายสินค้า หลังจากยกสินค้าขึ้นแล้ว จะดึงเชือกยึดเพื่อให้สินค้าแกว่งไปพร้อมกับเครนไปยังด้านนอกเรือหรือช่องเปิด จากนั้นจึงลดสินค้าลง และหมุนเครนกลับไปยังตำแหน่งเดิม ทำซ้ำกระบวนการนี้ไปเรื่อยๆ ทุกครั้งที่ต้องแกว่งเครนด้วยเชือกยึด ทำให้ประสิทธิภาพต่ำและใช้แรงงานมาก การทำงานแบบเครนคู่ใช้เครนสองตัว ตัวหนึ่งอยู่เหนือช่องเปิด และอีกตัวยื่นออกไปด้านนอกเรือ เครนทั้งสองยึดอยู่ในตำแหน่งการทำงานที่กำหนดด้วยเชือกยึด และเชือกยกของเครนทั้งสองเชื่อมต่อกับขอเกี่ยวเดียวกัน โดยการดึงและปล่อยเชือกยกทั้งสองตามลำดับ สามารถขนถ่ายสินค้าจากเรือไปยังท่าเทียบเรือ หรือขนถ่ายจากท่าเทียบเรือขึ้นเรือได้ ประสิทธิภาพในการขนถ่ายสินค้าของการทำงานแบบเครนคู่สูงกว่าการทำงานแบบเครนเดี่ยว และความหนักของแรงงานก็ต่ำกว่าด้วย
ต่อมาได้มีการพัฒนาอุปกรณ์เครนยกแบบต่างๆ ขึ้นมา เครนยกแบบสองแขนยก (double-topping lift derrick device) ได้รับการพัฒนามาจากเครนยกแบบแขนเดี่ยว (single-boom operated derrick device) โดยมีเพียงเชือกยกและชุดยกสองชุดแยกกันทางด้านซ้ายและขวา เครนถูกควบคุมด้วยวินช์ยกหนึ่งตัวและวินช์ยกสองตัว ซึ่งใช้งานง่ายและมีประสิทธิภาพสูงในการขนถ่าย ส่วนเครนยกแบบอาเบล (Abel derrick device) ได้รับการพัฒนามาจากเครนยกแบบแขนคู่ โดยมีวินช์ยก ชุดยก และวินช์เชือกยึด สามารถเคลื่อนย้ายเครนไปยังตำแหน่งใดก็ได้อย่างรวดเร็วด้วยความช่วยเหลือของวินช์ และยังสามารถยกและลดน้ำหนักบรรทุก ณ จุดคงที่ภายในรัศมีการทำงานของเครน ซึ่งเป็นก้าวสำคัญสู่การทำงานอัตโนมัติอย่างเต็มรูปแบบในการขนถ่ายสินค้า
การใช้งานและลักษณะโครงสร้าง
เครนสำหรับงานทางทะเลมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในเรือบรรทุกสินค้าเทกอง เรือคอนเทนเนอร์ เรือบรรทุกน้ำมัน เรืออเนกประสงค์ ฯลฯ เช่นเครนยกสินค้าบนเรือบรรทุกสินค้าเทกองและเรือคอนเทนเนอร์ เครนยกสายยางบนเรือบรรทุกน้ำมัน และเครนยกของบนดาดฟ้าเรือบนเรืออเนกประสงค์ เมื่อเปรียบเทียบกับเครนบนบก เครนเรือจะติดตั้งบนเรือที่ไม่มั่นคง ในระหว่างการใช้งาน เรือจะเอียงและแกว่งไปมา และสภาพแวดล้อมในการทำงานก็รุนแรง เสี่ยงต่อการกัดเซาะจากลมทะเลและน้ำทะเล แม้ในขณะที่ไม่ได้ใช้งาน เครนก็ต้องทนต่อแรงภายนอก เช่น ลม หิมะ คลื่น การแกว่ง การขึ้นลง และแรงกระแทกในระหว่างการเดินเรือ
เครนยกสินค้ามีโครงสร้างหลายรูปแบบ เช่น แบบหมุนแขน แบบเคลื่อนที่ แบบใช้เชือกลวด แบบใช้กระบอกไฮดรอลิก แบบแขนยืดหดได้ แบบแขนพับได้ แบบโครง A และแบบผสม และมีวิธีการขับเคลื่อนหลากหลาย เช่น ไฟฟ้า ไฟฟ้าไฮดรอลิก ไฟฟ้านิวแมติก เครื่องยนต์เบนซิน (ดีเซล) และแบบใช้แรงคน เป็นต้น ตัวอย่างทั่วไปคือเครนยกสินค้าทางทะเลแบบไฟฟ้าไฮดรอลิกที่ใช้ในการขนถ่ายสินค้าบนเรือบรรทุกสินค้าเทกอง
โครงสร้างรับน้ำหนักของเครนเรือ เช่น เสาฐาน ตัวหอ และแขนเครน ส่วนใหญ่เป็นชิ้นส่วนโครงสร้างเชื่อมที่ทำจากแผ่นเหล็ก ส่วนล่างของเสาฐานเชื่อมติดกับตัวเรือเพื่อรับน้ำหนักของเครน ส่วนบนติดตั้งตลับลูกปืนหมุน ตัวหอเป็นโครงสร้างรองรับ โดยส่วนล่างเชื่อมต่อกับตลับลูกปืนหมุนและยึดติดกับแขนเครน ส่วนบนมีรอกและเชือกลวดเหล็กสำหรับเคลื่อนที่ ภายในใช้เป็นห้องเครื่อง และห้องควบคุมอยู่ด้านหน้า แขนเครนเป็นโครงสร้างคล้ายโครงถักใช้สำหรับรองรับวัตถุหนัก
กลไกการทำงานของเครนเรือประกอบด้วยกลไกการยก กลไกการปรับมุมบูม และกลไกการหมุน กลไกการยกทำหน้าที่ยกโดยใช้มอเตอร์ขับเคลื่อนดรัมให้หมุนผ่านตัวลดเกียร์ ดึงและปล่อยเชือกลวดเหล็กเพื่อให้ขอเกี่ยวเคลื่อนที่ขึ้นลง กลไกการปรับมุมบูมทำให้บูมหมุนขึ้นลงรอบจุดหมุนด้านล่างเพื่อเปลี่ยนมุมโดยใช้มอเตอร์ขับเคลื่อนดรัมให้หมุนผ่านตัวลดเกียร์ ดึงและปล่อยเชือกลวดเหล็กเพื่อให้ขอเกี่ยวสามารถปรับมุมบูมได้หลายระดับ กลไกการหมุนทำให้ตัวเสาและบูมหมุนโดยใช้มอเตอร์ขับเคลื่อนเฟืองเล็กให้ขบกับเฟืองใหญ่ของแบริ่งหมุนผ่านตัวลดเกียร์ ตัวลดเกียร์ของกลไกทั้งสามนี้ติดตั้งเบรกแบบปิดปกติเพื่อให้มั่นใจได้ว่าการเคลื่อนไหวแต่ละครั้งทำงานได้อย่างปกติ ด้วยการทำงานประสานกันของกลไกทั้งสามนี้ ทำให้สามารถยกและวางสิ่งของในตำแหน่งที่ต้องการภายในช่วงการทำงานได้
ระบบไฟฟ้าสำหรับขับเคลื่อนและควบคุมประกอบด้วยส่วนประกอบควบคุมต่างๆ ในกล่องควบคุมไฟฟ้าเพื่อสร้างระบบควบคุม ซึ่งใช้งานและควบคุมผ่านปุ่มและคันโยกบนแผงควบคุมทั้งสองด้านของที่นั่งคนขับ ระบบไฮดรอลิกประกอบด้วยปั๊ม มอเตอร์ ชุดวาล์ว ท่อ และอุปกรณ์เสริมต่างๆ เพื่อควบคุมและขับเคลื่อนกลไกการทำงานบางอย่าง นอกจากนี้ เครนเรือยังติดตั้งอุปกรณ์เสริม เช่น ทางเดินและอุปกรณ์ระบายอากาศอีกด้วย
เครื่องจักรคัดแยกและเครื่องจักรขนถ่ายอื่นๆ
อุปกรณ์เครนยกของบนเรือสามารถแบ่งออกเป็นประเภทใช้งานเบาและใช้งานหนัก เครนที่มีกำลังยกน้อยกว่า 10 ตันจัดเป็นประเภทใช้งานเบา และเครนที่มีกำลังยกมากกว่า 10 ตันจัดเป็นประเภทใช้งานหนัก กำลังยกจะถูกกำหนดโดยวัตถุประสงค์ของเรือ สำหรับเรือบรรทุกสินค้าแห้งทั่วไป กำลังยกของเครนใช้งานเบาในการใช้งานแบบแขนเดี่ยวอยู่ที่ 3-5 ตัน และในการใช้งานแบบแขนคู่จะอยู่ที่ 1.5-3 ตัน สำหรับเรือบรรทุกสินค้าแห้งขนาด 10,000 ตัน กำลังยกในการใช้งานแบบแขนเดี่ยวสามารถสูงถึง 10 ตัน และในการใช้งานแบบแขนคู่สามารถสูงถึง 5 ตัน เรืออเนกประสงค์สมัยใหม่จำเป็นต้องขนถ่ายตู้คอนเทนเนอร์ ดังนั้นกำลังยกของเครนต้องสามารถยกตู้คอนเทนเนอร์ขนาด 20 ฟุต (20 ตัน) ได้เป็นอย่างน้อย เครนใช้งานหนักใช้สำหรับขนถ่ายสินค้าขนาดใหญ่และหนัก เช่น เครื่องจักรขนาดใหญ่และหัวรถจักร โดยทั่วไป เรือบรรทุกสินค้าจะติดตั้งเครนยกของหนัก 1-2 ตัว ซึ่งมีกำลังยกส่วนใหญ่อยู่ที่ 10-60 ตัน บางลำอาจยกได้ 60-150 ตัน และบางลำอาจยกได้ถึง 300 ตัน ส่วนเรือบรรทุกสินค้าแห้งทั่วไปแต่ละระวางจะติดตั้งเครนยกของเบา 2 ตัว และเรือบรรทุกสินค้าแห้งขนาดใหญ่พิเศษมักจะติดตั้งเครนยกของเบาถึง 4 ตัวในแต่ละระวาง
เครนยกของบนดาดฟ้าเรือเครนยกของแบบหมุนได้ติดตั้งอยู่บนดาดฟ้าชั้นบนของเรือ มีโครงสร้างที่กะทัดรัด ช่วยให้เรือใช้พื้นที่ดาดฟ้าได้มากขึ้น และส่งผลกระทบต่อทัศนวิสัยจากสะพานเดินเรือน้อยมาก ใช้งานง่าย มีประสิทธิภาพในการขนถ่ายสูง มีความยืดหยุ่น และต้องการการเตรียมการก่อนใช้งานน้อย จึงมีการใช้งานอย่างแพร่หลายมากขึ้น ประเภทที่พบได้ทั่วไป ได้แก่ เครนหมุนแบบติดตั้งอยู่กับที่ เครนหมุนแบบเคลื่อนที่ได้ และเครนแบบโครงสร้างคาน โดยมีระบบส่งกำลังแบบไฟฟ้าและระบบส่งกำลังแบบไฟฟ้าไฮดรอลิก
เครนหมุนคงที่เครนแบบเดี่ยวเป็นเครนที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด สามารถทำงานได้ทั้งด้านซ้ายและด้านขวา โดยทำงานเดี่ยวหรือเป็นคู่ มีกำลังยกโดยทั่วไป 3-5 ตัน บนเรืออเนกประสงค์ เครนเดี่ยวต้องยกตู้คอนเทนเนอร์ขนาด 20 ฟุต และเครนคู่ต้องยกตู้คอนเทนเนอร์ขนาด 40 ฟุต (30 ตัน) ดังนั้นกำลังยกจึงสามารถสูงถึง 25-30 ตัน เครนหมุนเคลื่อนที่ได้ใช้เมื่อการขนถ่ายสินค้าต้องการช่วงกว้าง และต้องการให้แขนเครนไม่ยาวเกินไป โดยมีสองประเภทคือ เคลื่อนที่ตามขวางและตามยาวของเรือ เครนแบบโครงสร้างใช้กันอย่างแพร่หลายในเรือบรรทุกตู้คอนเทนเนอร์และเรือบรรทุกสินค้า โดยปกติจะเป็นแบบสี่ขาหรือแบบตัว C ประกอบด้วยแขนที่ยืดหดได้ คานยก สะพานที่เคลื่อนที่ได้ และห้องควบคุม คานหลักแนวนอนของสะพานจะสูงกว่าตู้คอนเทนเนอร์ที่วางซ้อนกันบนดาดฟ้า และติดตั้งอุปกรณ์กำหนดตำแหน่งอัตโนมัติ ซึ่งสามารถวางตู้คอนเทนเนอร์ในตะแกรงตู้คอนเทนเนอร์หรือวางซ้อนกันบนดาดฟ้าได้อย่างแม่นยำในระหว่างการขนถ่าย เรือบรรทุกสินค้าแบบลำเลียงมีเครนยกของมากกว่าเรือขนส่งตู้คอนเทนเนอร์ โดยมีกำลังยกได้สูงสุดถึงหลายร้อยตัน
นอกจากเครนยกของบนเรือแล้ว เครื่องจักรขนถ่ายสินค้าอื่นๆ ส่วนใหญ่ยังรวมถึงลิฟต์ รอก และสายพานลำเลียง ลิฟต์เคลื่อนที่ในแนวดิ่งบนเรือตามรางนำทาง ใช้สำหรับยกและลดระดับสินค้าขึ้นลงระหว่างดาดฟ้า ตัวอย่างเช่น เรือขนส่งสินค้าแบบโรลออน/โรลออฟ มักใช้ลิฟต์เชื่อมต่อดาดฟ้าต่างๆ เพื่อขนส่งสินค้า ซึ่งรวมถึงลิฟต์แบบกรรไกรและแบบโซ่ ที่มีความยาว 9-18.5 เมตร และความกว้าง 3-5 เมตร เรือบรรทุกสินค้าบางลำก็ใช้ลิฟต์ในการขนถ่ายสินค้าจากเรือบรรทุกสินค้าเช่นกัน แต่กำลังยกของเรือประเภทนี้จะมากกว่าเรือโรลออน/โรลออฟมาก รอกจะขนส่งสินค้าอย่างต่อเนื่องในแนวดิ่งหรือแนวเอียงมาก และสายพานลำเลียงจะขนส่งสินค้าอย่างต่อเนื่องในแนวนอนหรือแนวเอียงเล็กน้อย เครื่องจักรทั้งสองประเภทนี้ส่วนใหญ่ใช้ในเรือขนถ่ายสินค้าด้วยตนเองหรือเรือที่ขนถ่ายสินค้าผ่านประตูข้าง
ด้วยโครงสร้างที่หลากหลาย ฟังก์ชันการทำงานที่ครบครัน และคุณลักษณะที่สามารถปรับตัวให้เข้ากับสถานการณ์ต่างๆ ได้ เครนสำหรับเรือจึงกลายเป็นอุปกรณ์สำคัญที่ขาดไม่ได้ในการปฏิบัติงานบนเรือ และด้วยการพัฒนาด้านการขนส่งทางเรือและวิศวกรรมทางทะเล เครนเหล่านี้จะยังคงพัฒนาต่อไปในด้านประสิทธิภาพและความชาญฉลาด ซึ่งจะช่วยส่งเสริมการขนส่งและการปฏิบัติงานทางทะเลอย่างมีประสิทธิภาพอย่างต่อเนื่อง
วันที่โพสต์: 8 สิงหาคม 2568
