СУДОВОЙ КРАН  С СИСТЕМОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ

При погрузке/разгрузке на пирс/в трюм/на палубу  судна или перемещении грузов с судна на судно с использованием судовых кранов существует проблема обеспечения сохранности хрупких грузов при волнении моря. Даже при волнении моря 2-3 балла дополнительное перемещение груза из-за качки может составлять около 1 м по вертикали и до 2 м по горизонтали.

Cуществуют хрупкие грузы, которые необходимо разгрузить при неблагоприятных погодных условиях. Например, к ним можно отнести боезапас  для подводной лодки или надводного корабля, отправляемых на боевую службу или дежурство при неблагоприятных  погодных условиях. Подобные грузы и задачи их безударной погрузки/разгрузки существуют и в других отраслях, связанных  с перемещением грузов по морю.

Для решения этой проблемы нашими специалистами разработан опытный образец системы стабилизации судового крана Palfinger PSM1800-16m, обеспечивающей автоматическую стабилизацию погрузки/разгрузки хрупких грузов для судовых кранов при волнении моря 2-3 балла. Данная разработка защищена патентом «Судовой кран с системой стабилизации». Летом 2013 года опытный образец системы стабилизации судового крана будет установлен на судовом кране большого транспортного судна проекта 550М “Яуза”.

Основными составляющими системы стабилизации являются набор оригинальных беспроводных/проводных датчиков, предназначенных для измерения параметров движения груза, и вычислительный модуль, осуществляющий выработку управляющих воздействий для исполнительных механизмов судового крана (рис. 1). Также возможна установка датчика на палубе второго судна или на пирсе.

Рисунок 1. Общий вид системы стабилизации судового крана с местами расположения её составляющих частей

Предназначением системы стабилизации судового крана является значительное снижение (полное гашение) вертикальных  колебаний груза и снижение горизонтальных колебаний груза относительно земли (пирса) в условиях морской качки для обеспечения безударной погрузки-выгрузки хрупких, бьющихся грузов при волнении моря. Её опытный образец изготовлен во влагозащитном и ударопрочном исполнении.

Конструктивно система представляет собой установленный на палубе судна кран  с исполнительными механизмами,  стрелой и гаком для подвески груза,  имеющий в своем составе пульт управления с вычислительным модулем с дисплеем для отображения информации,  содержащим блок цифровой передачи данных, блок управления исполнительными механизмами крана и модуль стабилизации, На гаке установлен датчик —  трехосевой акселерометр для считывания параметров движения груза в пространстве по всем трем осям и инклинометр для определения угла наклона груза, на конце стрелы  — датчик  трех осевой инклинометр для считывания данных угла наклона стрелы и трех осевой акселерометр для считывания параметров движения и отслеживания смещения гака относительно конца стрелы, а на палубе (в кабине крана) – датчик трехосевой инклинометр для считывания данных наклона судна относительно горизонта и трехосевой акселерометр для считывания параметров качки судна. Передача данных датчиков к вычислительному модулю осуществляется  по беспроводному и/или проводному интерфейсам.

По результатам измерений датчиков автоматически формируются управляющие воздействия на управляющие механизмы крана, которые компенсируют влияние качки на процесс  погрузки-разгрузки грузов.

На рис. 2  представлена укрупненная схема системы стабилизации в сочетании с беспроводной системой управления краном.

Рис.2 Укрупненная схема системы стабилизации в сочетании с беспроводной системой управления краном

На датчиках предусмотрена светодиодная индикация режимов работы.

Антенна, установленная на датчиках, скрыта в  их влагозащищенных и ударопрочных  корпусах.

На ЖК дисплее вычислительного модуля отображается режимы работы системы стабилизации :

- разгрузка. Активный 1 (стабилизация по трем осям) при подъеме груза из трюма,

- разгрузка Активный 2 (стабилизация по вертикальной оси) при погрузке груза на пирс,

- погрузка. Активный 1 (стабилизация по трем осям) при погрузке груза в трюм,

- погрузка. Активный 2 (стабилизация по вертикальной оси) при погрузке груза в трюм,

- калибровочный (для настройки и поверки системы стабилизации),

а также состояние датчиков, служебное и пользовательское меню.

При этом на дисплее отображаются скорости перемещения груза по трем координатам в различных режимах и активность соответствующих датчиков.

Применение  разработанной системы стабилизации, установленной на судовом кране, обеспечивает стабилизацию вертикальной составляющей перемещения груза до 90% — при волнении моря до 3 баллов. Также обеспечивается значительное снижение горизонтальных перемещений груза в направлении, перпендикулярном стреле крана – до 30-40%.

КРАНОВАЯ СИСТЕМА ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ГРУЗОВ

            Дальнейшим развитием разработки “Судовой кран с системой стабилизации” является также запатентованная разработка “Крановая система перемещения грузов”. Разработанная система относится к конструкциям  судовых грузоподъемных кранов с автоматическими системами управления, устанавливаемых на палубах кораблей, и может применяться при погрузке-выгрузке грузов в условиях качки с одного судна на другое.

Данная задача актуальна при перегрузке грузов с судна на судно непосредственно в море, без захода в порт, при волнении моря до 3 баллов. Предложенная система позволяет, в частности, сэкономить на расходах, связанных с лоцманской проводкой и стоянкой в порту. Кроме того, с помощью разработанной крановой системы обеспечивается задача снабжения надводных кораблей и подводных лодок непосредственно в море с плавбаз и транспортов — при волнении моря до 3 баллов. По своей сути, крановая система перемещения грузов представляет собой судовой кран с системой стабилизации (его описание приведено выше) и датчик, устанавливаемый на другом судне (тоже разработан). В настоящее время имеются опытные образцы обеих систем с комплектом технической документации. Проработан вопрос серийного изготовления данных систем.

.Предназначением крановой системы перемещения грузов является снижение или полное гашение вертикальных и горизонтальных колебаний груза относительно палуб кораблей, с одного из которого груз перемещается на другой, в условиях морской качки для обеспечения безударной погрузки-разгрузки хрупких, бьющихся грузов с судна на судно при волнении моря до 2-3 баллов.

Поставленная задача решается крановой системой перемещения грузов, представляющей собой два судна, на палубе одного из которых установлен   кран  с исполнительными механизмами,  стрелой и гаком для подвески груза,  имеющий установленный в кабине  пульт управления с вычислительным модулем с ЖК дисплеем для отображения информации,  содержащем блок цифровой передачи данных, блок управления исполнительными механизмами крана и модуль стабилизации. На гаке  крана установлен датчик   — трехосевой акселерометр для считывания параметров движения груза в пространстве по всем трем осям и инклинометр для определения угла наклона груза, на конце стрелы  — датчик  трехосевой инклинометр для считывания данных угла наклона стрелы,  на палубе – датчик  трех осевой инклинометр для считывания данных наклона корабля относительно горизонта. Передача данных от  датчиков к вычислительному модулю осуществляется  по беспроводному интерфейсу, а на палубе или в

трюме другого судна установлен датчик  трехосевой инклинометр для считывания данных наклона судна относительно горизонта. Передача данных от этого датчика к вычислительному модулю крана осуществляется  по беспроводному интерфейсу

По результатам измерений датчиков, установленных на каждом судне и на кране, формируются управляющие воздействия на управляющие механизмы крана, которые компенсируют влияние качки на процесс  погрузки-выгрузки грузов.

Антенна, установленная на датчиках, скрыта в  его влагозащищенном и ударопрочном  корпусе.

Применение предложенной системы дает высокие показатели при стабилизации вертикальных  и горизонтальных (в направлении, перпендикулярном стреле крана) перемещений груза, обеспечивая стабилизацию до 80%.

ПЕРСПЕКТИВЫ ПРЕДЛОЖЕННЫХ РАЗРАБОТОК:

В настоящее время в мире ежегодно изготавливается несколько сотен судовых кранов разной грузоподъёмности. На рынке работают несколько десятков известных мировых производителей судовых кранов. Разработанные системы могут поставляться в качестве опций к их кранам и по стоимости составят несколько процентов от общей стоимости крана.