У галузі портового машинобудування,морські кранивідіграють вирішальну роль як основне обладнання для суден, що займаються завантаженням та розвантаженням вантажів. Також відомі як морські крани або вишки, вони встановлюються переважно на суднах для обробки різних типів вантажів і вважаються найважливішим палубним обладнанням для суднобудівних операцій. Ці крани відрізняються компактною конструкцією, привабливим зовнішнім виглядом, безпекою, надійністю, енергоефективністю, екологічністю та чудовою маневреністю. Їхні стріли бувають різних форм, зокремапрямі стріли, телескопічні стріли, таскладні стріли; а їхні методи керування джерелом живлення різноманітні, такі як ручні, електричні та електрогідравлічні.
Морські крани – це спеціальне обладнання, яке виконує транспортні операції в морському середовищі, виконуючи важливі завдання, такі як перевантаження вантажів між суднами, постачання на шельфі, а також розгортання та підйом підводного обладнання. Однак, спеціальне морське середовище застосування створює значні труднощі для керування морськими кранами. З одного боку, подібно до наземного недокерованого кранового обладнання, їм необхідно контролювати коливання вантажу під час транспортування, щоб забезпечити точність позиціонування та ефективність транспортування; з іншого боку, оскільки крани закріплені на рухомих платформах, таких як судна, рух платформи сильно впливатиме на рух вантажу, і в багатьох випадках рух точок підйому та посадки вантажу часто відрізняється від руху самого крана. Під час роботи як кранове судно, так і судно, що приймає, будуть хитатися, качати та здійматися через океанські хвилі, що призводить до коливання вантажу. Під час підйому та опускання рух судна може легко призвести до повторного зіткнення піднятого вантажу з палубою або до того, що вантаж, який був опущений, але ще не відірваний від гака, знову зависне в повітрі, що загрожує безпеці експлуатації. Особливо під час постачання боєприпасів між суднами такий спільний рух може призвести до серйозніших наслідків. Таким чином, керування морськими кранами привернуло широку увагу військового та цивільного секторів морської інженерії в усьому світі, а дослідження керування такими нелінійними, сильно зв'язаними недоактивними системами за умов спеціальних збурень має велику теоретичну цінність та універсальне значення.
Керування морськими кранами в основному зосереджене на двох аспектах: вертикальне керування для зменшення впливу руху корпусу та поперечне протидіюче розгойдування для придушення коливань вантажу. Для вертикального керування поширеним методом є з'єднання судна-приймача через механічну конструкціюкранове судно, відчувають їх відносний рух та синхронізують зміну довжини підйомного каната з рухом підйому приймаючого судна, тим самим компенсуючи відносний рух між двома суднами та завершуючи підйом і транспортування вантажу. Однак цей метод має особливі вимоги до механічної конструкції крана та накладає значні обмеження на вагу підйому.
Композиція та режими роботи
Щодо компонентів, деррик-пристрій – це традиційне вантажно-розвантажувальне обладнання, що складається з деррика, вантажної стріли (або вантажної щогли), такелажу та лебідки (або вантажної лебідки) тощо. Незважаючи на наявність численних канатів та громіздкість в експлуатації, він широко використовується завдяки своїй простій конструкції, легкості виготовлення та низькій вартості. Існує два режими завантаження та розвантаження вантажів за допомогою деррик-пристрою: з однією стрілою та з двома стрілами.
Для завантаження та розвантаження вантажу в режимі однострілового вантажу використовується одна вишка. Після підйому вантажу розтяжний канат натягується, щоб вантаж разом з вишкою перемістився до підвісного борту або люка, потім вантаж опускається, а вишка повертається у вихідне положення, повторюючи цей процес. Щоразу вишку потрібно розгойдувати за допомогою розтяжного каната, що призводить до низької ефективності та високої трудомісткості. Для роботи з двостріловим вантажем використовуються дві вишки: одна розташована над люком, а інша висунута над підвісним бортом. Вишки фіксуються в певному робочому положенні за допомогою розтяжних канатів, а підйомні канати двох вишок з'єднані з одним гаком. Шляхом відповідного втягування та відпускання двох підйомних канатів вантаж можна розвантажувати з судна до доку або завантажувати з доку на судно. Ефективність завантаження та розвантаження при роботі з двостріловим вантажем вища, ніж при роботі з одностріловим вантажем, а трудомісткість також нижча.
Пізніше з'явилися вдосконалені вишкові пристрої. Подвійний вишковий підйомник є вдосконаленим порівняно з одностріловим вишковим пристроєм, який має лише підйомний канат та два комплекти окремих лівого та правого окремими вишковими підйомниками. Вишка керується однією підйомною лебідкою та двома лебідками для підйому вантажів, що робить її простою в експлуатації та забезпечує високу ефективність завантаження та розвантаження. Вишковий пристрій Abel є вдосконаленим порівняно з двостріловим вишковим пристроєм, який оснащений підйомною лебідкою, вишковими підйомниками та лебідками з відтяжками. Він може швидко розташувати вишку в будь-якому положенні за допомогою лебідок, а також може піднімати та опускати вантаж у фіксованих точках у межах робочого радіуса вишки, що є важливим кроком до повної автоматизації завантаження та розвантаження вантажів.
Застосування та структурні характеристики
Морські кранишироко використовуються на балкерах, контейнеровозах, нафтових танкерах, багатоцільових суднах тощо, таких яквантажні кранина суховантажах та контейнеровозах, шлангових кранах на нафтових танкерах, тапалубні кранина багатоцільових суднах. Порівняно з наземними кранами, морські крани встановлюються на нестабільних суднах. Під час роботи судно може нахилятися та хитатися, а робоче середовище є суворим, схильним до ерозії морським вітром та морською водою; навіть коли вони не працюють, вони повинні витримувати зовнішні сили, такі як вітер, сніг, хвилі, хитання, здіймання та удари під час навігації судна.
Вони бувають різних конструктивних форм, включаючи поворотний стріловий кран, пересувний кран, кран з тросовим підйомом, циліндричний кран, кран з телескопічною стрілою, кран зі складною стрілою, А-подібний рамний кран та композитний кран; існують різні способи приводу, включаючи електричний, електрогідравлічний, електропневматичний, з приводом від бензинового (дизельного) двигуна та ручний привод тощо. Типовим прикладом є електрогідравлічний морський кран, який використовується для завантаження та розвантаження вантажів на балкери.
Несучі конструкції морських кранів, такі як опорна колона, корпус вежі та стріла, здебільшого являють собою зварні конструктивні деталі, виготовлені з металевих сталевих листів. Нижня частина опорної колони приварена до корпусу судна для витримування навантаження крана, а верхня частина оснащена поворотним підшипником; корпус вежі є опорною конструкцією, нижня частина якої з'єднана з поворотним підшипником і шарнірно закріплена на стрілі, у верхній частині рухаються сталеві троси блоку поліспаста, внутрішня частина використовується як машинне відділення, а кабіна розташована спереду; стріла - це фермоподібна конструкція, яка використовується для підтримки важких предметів.
Виконавчі механізми морських кранів включають підйомний механізм, механізм підйому та поворотний механізм. Підйомний механізм здійснює підйом за допомогою двигуна, який приводить у рух барабан для обертання через редуктор, втягуючи та відпускаючи сталевий трос, щоб гак рухався вгору та вниз; механізм підйому змушує стрілу обертатися вгору та вниз навколо нижньої точки шарніра, щоб змінювати кут за допомогою двигуна, який приводить у рух барабан для обертання через редуктор, втягуючи та відпускаючи сталевий трос, щоб гак міг піднімати стрілу з різною амплітудою; поворотний механізм змушує корпус вежі та стрілу обертатися за допомогою двигуна, який приводить у рух шестерню для зачеплення з великою шестернею поворотного підшипника через редуктор. Редуктори цих трьох механізмів оснащені нормально замкнутими гальмами для забезпечення нормальної роботи кожного руху. Завдяки скоординованій роботі трьох механізмів вантаж можна підняти та розмістити в потрібному положенні в робочому діапазоні.
Електрична система керування та контролю складається з різних компонентів керування в електричному блоці керування, що утворює систему керування, яка керується та контролюється за допомогою кнопок та ручок на консолі з обох боків сидіння кабіни; гідравлічна система складається з насосів, двигунів, клапанних груп, трубопроводів та їхнього приладдя для керування та приводу деяких виконавчих механізмів. Крім того, морські крани також оснащені допоміжними пристроями, такими як проходи та вентиляційні пристрої.
Класифікація та інші вантажно-розвантажувальні машини
Вишки морських кранів можна розділити на легкі та важкі. Ті, що мають вантажопідйомність менше 10 тонн, є легкими, а ті, що мають вантажопідйомність понад 10 тонн, - важкими. Вантажопідйомність визначається призначенням судна. Для загальних суховантажних суден вантажопідйомність легких вишок в одностріловому режимі становить 3-5 тонн, а в двостріловому - 1,5-3 тонни; для 10 000-тонних суховантажних суден вантажопідйомність в одностріловому режимі може досягати 10 тонн, а в двостріловому - 5 тонн. Сучасним багатоцільовим суднам необхідно завантажувати та розвантажувати контейнери, тому вантажопідйомність вишки повинна бути щонайменше здатною підняти 20-футовий контейнер (20 тонн). Важкі вишки використовуються для завантаження та розвантаження важких та великогабаритних вантажів, таких як великогабаритні машини та локомотиви. Зазвичай на вантажних суднах встановлюється 1-2 важкі дерріки, вантажопідйомністю здебільшого 10-60 тонн, деякі 60-150 тонн, а деякі - до 300 тонн. Кожен вантажний трюм суховантажного судна оснащений двома легкими дерріками, а кожен вантажний трюм гігантського суховантажного судна часто оснащений чотирма.
Палубні краниВстановлюються на верхній палубі судна, мають компактну конструкцію, що дозволяє судну використовувати більше площі палуби та мало впливає на видимість з містка. Вони прості в експлуатації, мають високу ефективність завантаження та розвантаження, є гнучкими та потребують незначної підготовки перед експлуатацією, тому вони знаходять все більш широке застосування. До поширених типів належать стаціонарні поворотні крани, мобільні поворотні крани та козлові крани з електричною та електрогідравлічною передачами.
Фіксовані поворотні краниє найбільш широко використовуваними, вони можуть працювати з лівого та правого боків окремо або парами, з вантажопідйомністю зазвичай 3-5 тонн. На багатоцільових суднах один кран повинен підняти 20-футовий контейнер, а подвійний кран повинен підняти 40-футовий контейнер (30 тонн), тому їхня вантажопідйомність може досягати 25-30 тонн. Мобільні поворотні крани використовуються, коли для завантаження та розвантаження вантажів потрібен великий проліт, і бажано, щоб стріла крана не була занадто довгою, і бувають двох типів: поперечно та поздовжньо вздовж судна. Козлові крани широко використовуються на повних контейнеровозах та баржевозах, зазвичай чотириногих або C-подібного типу. Вони мають висувну стрілу, підйомну балку, рухомий міст та кабіну. Горизонтальна головна балка мосту розташована вище за контейнери, що штабелюються на палубі, та оснащена пристроєм автоматичного позиціонування, який може точно розміщувати контейнери в контейнерних решітках або складати їх на палубі під час завантаження. На баржевозах більше козлових кранів, ніж на контейнеровозах, вантажопідйомність яких досягає кількох сотень тонн.
Окрім морських кранів, інші вантажно-розвантажувальні механізми включають переважно ліфти, підйомники та конвеєри. Ліфти рухаються вертикально на судні вздовж напрямних рейок, що використовуються для підйому та опускання вантажів між палубами. Наприклад, судна типу «рол-он-рол-оф» часто використовують ліфти для з'єднання різних палуб для транспортування вантажів, включаючи ліфти ножичного та ланцюгового типу, довжиною 9-18,5 метрів та шириною 3-5 метрів. Деякі баржевози також використовують їх для завантаження та розвантаження барж, але їхня вантажопідйомність набагато більша, ніж у суден типу «рол-он-рол-оф». Підйомники безперервно транспортують вантажі у вертикальному або великому похилому напрямку, а конвеєри безперервно транспортують вантажі в горизонтальному або малому похилому напрямку. Ці два типи механізмів здебільшого використовуються на суднах, що саморозвантажуються, або на суднах, що завантажуються та розвантажуються через бічні двері.
Завдяки різноманітним конструкціям, багатим функціям та характеристикам адаптації до різних сценаріїв, морські крани стали незамінним ключовим обладнанням у суднових операціях. З розвитком суднового транспорту та морської техніки вони продовжуватимуть розвиватися з точки зору ефективності та інтелекту, постійно сприяючи ефективному морському транспортуванню та експлуатації.
Час публікації: 08 серпня 2025 р.
