КОНВЕЙЕРНЫЙ КРАН: Новый тип подъемного крана

  Автор    17 Октябрь, 2014

Конвейерный контейнерный портовый кранТехническое описание
Перевозка грузов, в том числе морским транспортом, имеет тенденцию к увеличению контейнерных перевозок, т.к. стандартное крепление и геометрическая форма контейнеров позволяет быстро раскреплять груз на транспорте и в большом количестве, особенно на морских судах. Для погрузки и разгрузки контейнеров на контейнеровозных судах часто используются судовые подъемные краны. Однако такие краны имеют ограниченную зону действия, разгрузку приходится производить на пирс вблизи борта судна, после чего с этими контейнерами производятся дополнительные перевалочные операции. Кроме того, судовые краны создают проблемы по остойчивости судов, особенно при завершении разгрузки, когда вынос груза далеко за габарит судна требует одновременно закачивать воду в балластные цистерны противоположного борта, т.е. судно должно быть оснащено весьма вместительными балластными цистернами. В итоге судно без судовых контейнерных кранов, по сравнению с судном такого же водоизмещения с кранами, может иметь существенно большую вместимость. Поэтому портовые контейнерные терминалы сейчас все больше оснащаются специальными кранами, например, козлового типа с весьма протяженным мостом, либо мобильными типа НМК или НМС (см. статью в журнале «Подъемно-транспортное дело» №3-2007г., стр.8-17). Но такие краны обладают недостатком в скорости погрузо-разгрузочных работ. Для повышения производительности предлагается новый тип подъемных кранов, которые можно назвать конвейерными (патент на изобретение №2424177).
 Портовый кран
     В упрощенном варианте (см. рис.1) на опоре 1 крана, выполненной в виде портала, установлен мост 4 с возможностью ограниченного поворота вокруг вертикальной оси. Опора перемещается по рельсовому пути на ходовых тележках 3. На мосту установлены две грузовые тележки 5.1 и 5.2 с возможностью перемещения вдоль него. Грузовые тележки помимо механизмов перемещения вдоль моста снабжены грузоподъемными лебедками 6.1 и 6.2, обеспечивающими подъем-опускание траверс, к которым, например посредством быстро-размыкающего механизма, поочередно крепятся грузозахватные приспособления (спредеры) 7.1, 7.2 и т.д. Для передачи спредеров с грузом 9.1, 9.2 .. вдоль моста от одной грузовой тележки к другой, и обратно без груза, имеется механизм перемещения 8 (конвейер).
 Контейнерный кран
     В другом исполнении (см. рис.2) кран имеет две портальные опоры 1 и 2, перемещаю-щиеся по рельсовым путям независимо друг от друга с помощью ходовых тележек 3.1, 3.2. При этом мост 4 помимо ограниченного поворота на опорах имеет возможность продольного смещения. В остальном конструкция крана с двумя грузовыми тележками и конвейером для передачи спредеров от одной грузовой тележки к другой – аналогична первому варианту.
     Процесс перемещения грузов (контейнеров) осуществляется следующим образом. Используя перемещение крана, поворот моста и перемещение грузовой тележки вдоль моста, грузовую тележку 5.1 устанавливают над перемещаемым грузом. Лебедка 6.1 опускает траверсу со спредером 7.1 на груз и после его захвата поднимает вверх. Затем этот спредер с грузом устанавливается на направляющие для перемещения к тележке 5.2, после чего соединение спредера с траверсой лебедки размыкается. Далее этот спредер (в положении 7.2) с грузом при помощи конвейера 8 транспортируется вдоль моста к грузовой тележке 5.2, которую располагают над местом установки груза, а в это же время освободившаяся грузовая тележка 5.1 с другим спредером может производить захват и подъем следующего груза. Опускание груза с помощью грузовой тележки 5.2 производится в порядке обратном подъему. После установки груза  в заданном месте освободившийся спредер передается обратно к грузовой тележке 5.1 для подъема и перемещения очередного груза с помощью второй ветви того же конвейера. Имея несколько спредеров (7.1, 7.2 и т.д.) кран может одновременно производить подъем, транспортировку и опускание нескольких грузов (9.1, 9.2, 9.3 соответственно). Направление перемещения грузов (от тележки 5.1 к тележке 5.2 или обратно) может меняться в зависимости от выполнения погрузочных или разгрузочных операций.
     Разумеется, что спредеры не должны иметь канатной связи с грузовой тележкой. Спредер в такой конструкции должен быть выполнен в виде жесткой плоской рамы с элементами для соединения с контейнерами. Канатные блоки будут располагаться на другой раме (траверсе), соединяемой со спредером посредством выдвижных пальцев. Соответственно траверса с канатными блоками будет связана с грузовой тележкой постоянно без размыкания. Все приводы для спредера, включая поворот головок захвата контейнеров, будут располагаться на траверсе, а на спредере – только исполнительные органы. Аналогично с помощью выдвижных пальцев спредер может крепиться на транспортирующем устройстве конвейера. Надежность закрепления контейнера в спредере, а также надежность установки спредера в транспортирующем устройстве (фиксирующие пальцы выдвинулись и вошли в гнезда конвейера), - определяются специальными датчиками, без сигналов которых подъем контейнера, а также расцепление спредера с лебедкой, производиться не будут, что обеспечит предотвращение падения грузов.
     Для управления краном на его грузовых тележках над местами погрузки и выгрузки грузов устанавливаются видеокамеры. Еще две видеокамеры для корректировки совмещения спредеров с захватываемыми контейнерами устанавливаются на траверсах лебедок 6.1 и 6.2. Оператор по изображению на мониторе с помощью курсорной рамки выбирает захватываемый груз (также оператор учитывает сигналы вспомогательных рабочих, производящих скрепление и раскрепление контейнеров). Угловая ориентация спредера задается угловым расположением курсорной рамки. Выбранная и зафиксированная оператором позиция курсора запоминается компьютером и автоматически отслеживается при любых перемещениях крана. Аналогично на изображении с другой видеокамеры оператор обозначает курсорной рамкой место установки контейнера. По заданным расположениям мест загрузки и выгрузки компьютер отрабатывает необходимое перемещение каждой из ходовых и грузовых тележек, а также угол поворота спредеров. Высота опускания спредера определяется лазерным датчиком. В целом работа по перемещению грузов после указания мест загрузки и выгрузки будет производиться автома-тически по заданной программе, но оператор, отслеживая ситуацию на мониторе, имеет возможность вмешаться в процесс и, например, подкорректировать точность совмещения спредера с контейнером, либо предпринять иные действия.
 
Сравнительный анализ
     Для выявления преимуществ предлагаемого крана в сопоставлении с обычным контейнер-ным краном козлового типа сравним их циклы. При равных скоростях подъема-опускания грузов, а также равных скоростях перемещений, более высокая производительность предлагаемого крана обеспечивается прежде всего за счет того, что длительность цикла будет определяться только временем опускания спредера, захватом контейнера и подъемом спредера с контейнером + несколько секунд на передачу спредера с контейнером на транспортер и несколько секунд на корректировку расположения грузовой тележки для работы со следующим контейнером.    В прототипе же помимо опускания спредера, захвата контейнера и подъема, – в состав цикла будут входить: перемещение грузовой тележки с контейнером вдоль моста + перемещение крана + опускание спредера с контейнером, разгрузка, подъем спредера + возврат крана и грузовой тележки для операций со следующим контейнером. Причем в предлагаемом варианте между ориентацией моста для взятия одного контейнера и ориентацией для взятия следующего потребуется лишь весьма небольшая корректировка расположения, занимающая несколько секунд при весьма невысоких скоростях. А с учетом запоминания бортовым компьютером позиционирования спредера при работе с предыдущим контейнером, он весьма точно определит позиционирование для работы со следующим контейнером. Оператору возможно останется лишь чуть-чуть подкорректировать это позиционирование, в обычном же кране на наведение спредера и захват контейнера уходит довольно много времени
     Аналогичным образом сравним цикл кранов НМК либо НМС (представленных в журнале ПТД №3-2007г. в статье на стр.8-17) с предлагаемым краном в упрощенном варианте по рис.1 (т.к. этот вариант имеет сопоставимую зону действия). Производительность кранов НМК (НМС) определяется циклом, включающим как минимум: опускание спредера, грузозахват, подъем спредера, поворот башни, опускание спредера, освобождение груза, подъем спредера, обратный поворот башни, т.е. также имеется значительно больше операций, что соответственно займет как минимум в 3 раза больше времени при прочих равных условиях. Можно также отметить, что для точности позиционирования спредера, влияющей на время проведения грузозахвата, более выгодна подвеска спредера на большем количестве удаленных друг от друга канатов (оптимально – четырех). Однако справедливости ради стоит заметить и то, что общая масса предлагаемого крана будет очевидно больше массы кранов НМК или НМС, но для уменьшения давления на грунт более выгодна опора на рельсовый путь.
В перспективе процесс еще в большей степени может быть автоматизирован, например, решением задачи самонаведения спредера на контейнер по специальным меткам; введением штрихкода с адресом назначения для автоматической сортировки контейнеров при разгрузке судов и т.п.
 
Внедрение.
Все узлы предлагаемого крана тщательно продуманы, часть из них может быть заявлена в качестве дополнительных изобретений. Для внедрения такого крана было бы целесообразно вначале изготовить макет, отработать на нем систему управления, после чего продемонстрировать действующий макет потенциальным заказчикам, и для конкретного заказчика с конкретной планировкой портового контейнерного терминала спроектировать и изготовить опытный образец крана с последующими испытаниями, предъявлением надзорным органам и т.п.  Однако имеющиеся в регионе краностроительные предприятия НИОКРом (научно-исследовательскими и опытно-конструкторскими работами) не занимаются, а потенциальные заказчики разумеется не рискнут переводить портовые контейнерные терминалы на новую систему не убедившись хотя бы на макете в ее работоспособности и эффективности. Остается искать средства на создание макета с отработкой системы управления.

Оставить сообщение вы можете в комментариях после каждой статьи, либо прислать по адресу: mail

Прочитано 2589 раз Последнее изменение Суббота, 21 Январь 2017 10:12

Оставить комментарий