Nel campo dei macchinari portuali,gru marineSvolgono un ruolo cruciale come attrezzature di base per le navi impegnate nelle operazioni di carico e scarico merci. Conosciute anche come gru marine o derrick, sono installate principalmente sulle navi per movimentare vari tipi di carico e sono considerate i macchinari di coperta più importanti per le operazioni di produzione navale. Queste gru presentano una struttura compatta, un aspetto accattivante, sicurezza, affidabilità, efficienza energetica, rispetto dell'ambiente ed eccellente manovrabilità. I loro bracci sono disponibili in varie forme, tra cuibracci dritti, bracci telescopici, Ebracci pieghevoli; e i loro metodi di controllo della fonte di alimentazione sono diversi, ad esempio manuale, elettrico ed elettroidraulico.
Le gru marine sono attrezzature speciali che eseguono operazioni di trasporto in ambiente marino, svolgendo compiti importanti come il trasferimento di merci tra navi, l'approvvigionamento offshore e l'installazione e il recupero di attrezzature per operazioni subacquee. Tuttavia, lo speciale ambiente di applicazione marino pone sfide significative al controllo delle gru marine. Da un lato, analogamente alle attrezzature per gru sottoattuate terrestri, devono controllare l'oscillazione del carico durante il trasporto per garantire la precisione di posizionamento e l'efficienza del trasporto; dall'altro, poiché le gru sono fissate su piattaforme mobili come le navi, il movimento della piattaforma influisce notevolmente sul movimento del carico e, in molti casi, il movimento dei punti di sollevamento e sbarco del carico è spesso diverso da quello della gru stessa. Durante il funzionamento, sia la nave gru che la nave ricevente subiscono beccheggi, rollii e sussulti a causa delle onde oceaniche, causando l'oscillazione del carico. Durante il sollevamento e l'abbassamento, il movimento della nave può facilmente causare una nuova collisione del carico sollevato con il ponte, oppure far sì che il carico abbassato ma non ancora staccato dal gancio rimanga nuovamente sospeso in aria, minacciando la sicurezza operativa. Soprattutto durante il rifornimento di munizioni tra navi, questo movimento accoppiato può portare a conseguenze più gravi. Pertanto, il controllo delle gru marine ha attirato l'attenzione diffusa dei settori dell'ingegneria navale militare e civile in tutto il mondo, e la ricerca sul controllo di questi sistemi non lineari, fortemente accoppiati e sottoattuati in condizioni di perturbazione particolari è di grande valore teorico e di importanza universale.
Il controllo delle gru marine si concentra principalmente su due aspetti: il controllo verticale per ridurre l'impatto del movimento dello scafo e l'anti-oscillazione laterale per sopprimere l'oscillazione del carico. Per il controllo verticale, un metodo comune è quello di collegare la nave ricevente tramite la struttura meccanica della gru.nave gru, rilevano il loro movimento relativo e sincronizzano la variazione della lunghezza della fune di sollevamento con il movimento di sollevamento della nave ricevente, compensando così il movimento relativo tra le due navi e completando il sollevamento e il trasporto del carico. Tuttavia, questo metodo presenta requisiti specifici per la struttura meccanica della gru e impone restrizioni significative al peso sollevabile.
Composizione e modalità operative
In termini di componenti, il derrick è un'attrezzatura tradizionale per la movimentazione delle merci, composta da un derrick, un braccio di carico (o albero di carico), sartiame e un argano (o verricello di carico), ecc. Nonostante la presenza di numerose funi e la sua macchinosità di utilizzo, è stato ampiamente utilizzato grazie alla sua struttura semplice, alla facilità di fabbricazione e al basso costo. Esistono due modalità di carico e scarico delle merci utilizzando il derrick: a braccio singolo e a doppio braccio.
L'operazione a braccio singolo utilizza una gru per caricare e scaricare il carico. Dopo aver sollevato il carico, il tirante viene tirato per far oscillare il carico con la gru verso il fuoribordo o il portello, quindi il carico viene abbassato e la gru viene ruotata nella sua posizione originale, ripetendo questo processo. Ogni volta, la gru deve essere ruotata con il tirante, con conseguente bassa efficienza e alta intensità di manodopera. L'operazione a doppio braccio utilizza due gru, una posizionata sopra il portello e l'altra estesa sopra il fuoribordo. Le gru sono fissate in una determinata posizione di lavoro con tiranti e le funi di sollevamento delle due gru sono collegate allo stesso gancio. Ritraendo e rilasciando rispettivamente le due funi di sollevamento, il carico può essere scaricato dalla nave al molo o caricato dal molo alla nave. L'efficienza di carico e scarico dell'operazione a doppio braccio è superiore a quella dell'operazione a braccio singolo e anche l'intensità di manodopera è inferiore.
Successivamente sono stati introdotti dispositivi derrick migliorati. Il dispositivo derrick a doppio sollevamento è un'evoluzione del dispositivo derrick a braccio singolo, con la sola fune di sollevamento e due set di sollevatori di sommità separati, uno a destra e uno a sinistra. Il derrick è controllato da un argano di sollevamento e due argani di sollevamento di sommità, il che lo rende facile da usare e garantisce un'elevata efficienza di carico e scarico. Il dispositivo derrick Abel è un'evoluzione del dispositivo derrick a doppio braccio, con un argano di sollevamento, sollevatori di sommità e argani per tiranti. Può posizionare rapidamente il derrick in qualsiasi posizione con l'ausilio dei verricelli e può anche sollevare e abbassare il carico in punti fissi all'interno del raggio di azione del derrick, il che rappresenta un passo importante verso la completa automazione del carico e dello scarico.
Applicazioni e caratteristiche strutturali
Gru marinesono ampiamente utilizzati nelle navi portarinfuse, nelle navi portacontainer, nelle petroliere, nelle navi multiuso, ecc. Comegru da caricosu navi portarinfuse e portacontainer, gru a manichetta su petroliere egru di copertaSu navi multiuso. Rispetto alle gru terrestri, le gru marine sono installate su navi instabili. Durante il funzionamento, la nave si inclina e oscilla, e l'ambiente di lavoro è ostile, soggetto all'erosione del vento e dell'acqua di mare; anche quando non sono in funzione, devono resistere a forze esterne come vento, neve, onde, oscillazioni, sollevamenti e urti durante la navigazione.
Sono disponibili in varie forme strutturali, tra cui il tipo a braccio girevole, il tipo mobile, il tipo a fune metallica, il tipo a cilindro, il tipo a braccio telescopico, il tipo a braccio pieghevole, il tipo a telaio ad A e il tipo composito; e sono disponibili vari metodi di azionamento, tra cui elettrico, elettroidraulico, elettropneumatico, a benzina (diesel) e manuale, ecc. Un esempio tipico è la gru marina elettroidraulica utilizzata per il carico e lo scarico di merci su navi portarinfuse.
Le strutture portanti delle gru marine, come la colonna di base, il corpo della torre e il braccio, sono per lo più elementi strutturali saldati realizzati in piastre di acciaio. La parte inferiore della colonna di base è saldata allo scafo della nave per sopportare il carico di gravità della gru, mentre la parte superiore è dotata di un cuscinetto di rotazione; il corpo della torre è una struttura portante, con la parte inferiore collegata al cuscinetto di rotazione e incernierata al braccio, la parte superiore è dotata di funi di acciaio a carrucola mobili, l'interno è utilizzato come sala macchine e la cabina è situata nella parte anteriore; il braccio è una struttura a traliccio utilizzata per sostenere oggetti pesanti.
I meccanismi esecutivi delle gru marine includono il meccanismo di sollevamento, il meccanismo di brandeggio e il meccanismo di rotazione. Il meccanismo di sollevamento realizza il sollevamento tramite il motore che aziona la rotazione del tamburo tramite un riduttore, ritraendo e rilasciando la fune d'acciaio per far muovere il gancio verso l'alto e verso il basso; il meccanismo di brandeggio fa ruotare il braccio attorno al punto di cerniera inferiore per modificarne l'angolo tramite il motore che aziona la rotazione del tamburo tramite un riduttore, ritraendo e rilasciando la fune d'acciaio, in modo che il gancio possa brandeggiare a diverse ampiezze; il meccanismo di rotazione fa ruotare il corpo della torre e il braccio tramite il motore che aziona il pignone per ingranare con l'ingranaggio grande del cuscinetto di rotazione tramite un riduttore. I riduttori di questi tre meccanismi sono tutti dotati di freni normalmente chiusi per garantire il normale funzionamento di ogni movimento. Grazie al funzionamento coordinato dei tre meccanismi, il carico può essere sollevato e posizionato nella posizione richiesta all'interno del campo di lavoro.
L'impianto elettrico di azionamento e controllo è composto da vari componenti di controllo nella centralina elettrica, che formano un sistema di controllo, azionato e controllato tramite pulsanti e manopole sulla console su entrambi i lati del sedile della cabina; l'impianto idraulico è composto da pompe, motori, gruppi valvola, tubazioni e relativi accessori per il controllo e l'azionamento di alcuni meccanismi esecutivi. Inoltre, le gru marine sono dotate di dispositivi ausiliari come passaggi e dispositivi di ventilazione.
Classificazione e altri macchinari di carico e scarico
I dispositivi derrick delle gru marine possono essere suddivisi in leggeri e pesanti. Quelli con una capacità di sollevamento inferiore a 10 tonnellate sono leggeri, mentre quelli con una capacità di sollevamento superiore a 10 tonnellate sono pesanti. La capacità di sollevamento è determinata dallo scopo della nave. Per le navi da carico secco generico, la capacità di sollevamento dei derrick leggeri in modalità a braccio singolo è di 3-5 tonnellate, e in modalità a doppio braccio è di 1,5-3 tonnellate; per le navi da carico secco da 10.000 tonnellate, la capacità di sollevamento in modalità a braccio singolo può raggiungere le 10 tonnellate, e in modalità a doppio braccio può raggiungere le 5 tonnellate. Le moderne navi multiuso devono caricare e scaricare container, quindi la capacità di sollevamento del derrick deve essere almeno in grado di sollevare un container da 20 piedi (20 tonnellate). I derrick pesanti vengono utilizzati per caricare e scaricare carichi pesanti e di grandi dimensioni, come macchinari e locomotive di grandi dimensioni. Generalmente, sulle navi cargo vengono installate da 1 a 2 gru per carichi pesanti, con una capacità di sollevamento di 10-60 tonnellate, alcune di 60-150 tonnellate e alcune fino a 300 tonnellate. Ogni stiva di una nave da carico secco generico è dotata di due gru per carichi leggeri, mentre ogni stiva di una nave da carico secco gigante ne è spesso dotata di quattro.
Gru di copertaSono installate sul ponte superiore della nave, con una struttura compatta che consente alla nave di utilizzare più superficie di ponte e ha un impatto minimo sulla visibilità dal ponte. Sono facili da usare, hanno un'elevata efficienza di carico e scarico, sono flessibili e richiedono poca preparazione prima dell'uso, per questo sono sempre più diffuse. Le tipologie più comuni includono gru a rotazione fissa, gru a rotazione mobile e gru a portale, con modalità di trasmissione elettrica ed elettroidraulica.
Gru a rotazione fissaSono le più utilizzate e possono operare sui lati sinistro e destro, da sole o in coppia, con una capacità di sollevamento generalmente di 3-5 tonnellate. Sulle navi multiuso, una gru singola deve sollevare un container da 20 piedi, mentre una gru doppia deve sollevare un container da 40 piedi (30 tonnellate), quindi la loro capacità di sollevamento può raggiungere le 25-30 tonnellate. Le gru a braccio girevole mobili vengono utilizzate quando il carico e lo scarico delle merci richiedono un'ampia campata e si desidera che il braccio della gru non sia troppo lungo, e sono di due tipi: trasversali e longitudinali lungo la nave. Le gru a portale sono ampiamente utilizzate sulle navi portacontainer e sulle chiatte, solitamente a quattro gambe o di tipo C. Sono dotate di un braccio estensibile, una trave di sollevamento, un ponte mobile e una cabina. La trave principale orizzontale del ponte è più alta dei container impilati sul ponte ed è dotata di un dispositivo di posizionamento automatico, che può posizionare con precisione i container nelle griglie portacontainer o impilarli sul ponte durante il carico. Le chiatte sono dotate di più gru a portale rispetto alle navi portacontainer, con una capacità di sollevamento che può arrivare a diverse centinaia di tonnellate.
Oltre alle gru marine, altri macchinari di carico e scarico includono principalmente elevatori, paranchi e nastri trasportatori. Gli elevatori si muovono verticalmente sulla nave lungo rotaie guida, utilizzati per sollevare e abbassare le merci tra i ponti. Ad esempio, le navi roll-on/roll-off utilizzano spesso elevatori per collegare vari ponti per il trasporto merci, inclusi quelli a forbice e a catena, con una lunghezza di 9-18,5 metri e una larghezza di 3-5 metri. Anche alcune navi porta-chiatte li utilizzano per caricare e scaricare le chiatte, ma la loro capacità di sollevamento è molto maggiore rispetto a quella delle navi roll-on/roll-off. Gli elevatori trasportano continuamente le merci in direzione verticale o con forte inclinazione, mentre i nastri trasportatori trasportano continuamente le merci in direzione orizzontale o con piccola pendenza. Questi due tipi di macchinari sono utilizzati principalmente su navi con scarico automatico o su navi caricate e scaricate tramite porta laterale.
Grazie alle loro diverse strutture, alle molteplici funzioni e alla capacità di adattarsi a diversi scenari, le gru marine sono diventate attrezzature chiave indispensabili per le operazioni navali. Con lo sviluppo del trasporto navale e dell'ingegneria navale, continueranno a progredire in termini di efficienza e intelligenza, contribuendo costantemente all'efficienza del trasporto e delle operazioni marittime.
Data di pubblicazione: 08-08-2025
