Technische Universiteit Delft
Faculteit Werktuigbouwkunde, Maritieme Techniek en Technische Materiaalwetenschappen Transporttechnologie
S.J.S. Feitsma Automatisering van een Jumbo Container Crane (JCC).
Literatuuropdracht/scriptie, Rapport 98.3.TT.5095, Sectie Transporttechniek en Logistieke Techniek.
Voor de behandeling van zogenaamde Jumbo Container Vessels (JCV's), die een verwachte capaciteit van 8.000 tot 10.000 TEL) hebben, wordt een nieuw type containerkraan ontwikkeld, de Jumbo Container Crane (JCC). De ontwikkeling van deze nieuwe kraan vindt plaats binnen het FAMAS project waarin onder andere Siemens Nederland N.V, Nelcon B.V., ECT en de Technische Universiteit Delft participeren.
De JCC moet voorzien worden van een besturingssysteem dat een vrijwel geheel geautomatiseerde kraancyclus mogelijk maakt. Slechts enkele handelingen zullen nog handmatig plaatsvinden. Siemens zal dit besturingssysteem ontwikkelen en leveren.
Tijdens het verplaatsen van containers tussen het schip en de kade treedt altijd slingering van de last aan de hijskabels op. Zonder deze slingering is de benodigde versnelling van de last niet te realiseren met hijskabels. Tijdens positioneren van de last boven het schip of de kade dient de last echter nagenoeg stil te hangen om een snelle positionering mogelijk te maken. Dit rapport geeft een overzicht van bestaande technieken en systemen die het mogelijk maken een last beheerst en gecontroleerd te verplaatsen.
Een uitgangspunt binnen het FAMAS project is dat bij de ontwikkeling van de JCC wordt uitgegaan van de bestaande container kadekraan nummer 46 (Quay Crane 46 of QC46) op de Delta Dedicated East (DDE) terminal van ECT op de Maasvlakte. Daarom is een functionele beschrijving (FB) opgesteld van de kraancyclus van QC46 en de hierin toegepaste technieken en automatiseringssystemen. Aan de hand van deze FB is een FB van de JCC opgesteld. Hierbij is geen rekening gehouden met bijzondere handelingen tijdens de kraancyclus. In de FB wordt de werking van het passieve
skewcontrolsysteem toegelicht dat in het najaar op de DDE wordt geïmplementeerd.
Diverse passieve en actieve antiswaycontrolsystemen zijn op een rij gezet en onderling vergeleken. Passieve systemen zijn vaak gecompliceerde constructies die bestaan uit additionele equipement als antiswaykabels en hydraulische dempers en hierdoor extra kosten en onderhoud met zich meebrengen. De meeste actieve systemen maken gebruik van de hijskabels om de last te positioneren en vergen minder of geen additionele equipement. De meeste actieve systemen gebruiken dezelfde invoerparameters, te weten de horizontale uitwijking van de spreader ten opzichte van de kat en de hijskabellengte.
De slingering in katrijdrichting is met behulp van swaycontrolsystemen goed te beheersen. Een groot probleem bij lastbeheersing in de containeroverslag vormt de skewbeweging van een container. Mitsubishi Heavy Industries heeft als eerste een actief skewcontrolsysteem ontwikkeld. Het systeem regelt de skewslingering van een container door de hijskabelschijven op de kat te verplaatsen en zo een moment op de container uit te oefenen. Het systeem gaat uit van een hijskabellengte tussen spreader en kat van 5 meter. Een gevolg hiervan is dat met dit systeem vierkant gehesen wordt.
Een overzicht van alle toegepaste onderdelen in een kraanbesturingssysteem geeft inzicht in de werking en besturing van een containerkraan. Uitgaande van een functionele specificatie (FS) van de QC46 is een functionele specificatie van de JCC opgesteld. Gekeken is welke aanpassingen nodig en/of gewenst zijn in de JCC.
De conclusie is dat nog niet alle benodigde kennis voor de automatisering van de JCC voorhanden is. Siemens bezit de kennis om de basis van het kraanbesturingssysteem van de JCC te leveren. Deze basis bestaat uit de drives, de omvormers en het databussysteem. Bij de uitbreiding van het besturingsysteem van de QC46 treden nog een aantal problemen op. De positionering boven de kade is nog niet opgelost. Siemens is met de ontwikkeling van een passief skewcontrolsysteem bezig dat dit moet oplossen. Voor automatische positionering boven het schip is een actief skewcontrolsysteem nodig. Siemens heeft nog geen mechanisme dat de skewbeweging kan controleren. Mitsubishi Heavy Industries heeft al wel een systeem met een
skewmechanisme ontwikkeld. Het systeem vereist echter dat er vierkant wordt gehesen.
Er is behoefte aan een mechanisme waarmee de skewbeweging van een container beheerst kan worden. Onderzoek naar de oorzaken van het skewen wordt aanbevolen. Ook de mogelijke invloed op de skewbeweging van de doorhang en de rek van de hijskabels dient onderzocht te worden. Bij de vakgroep Transporttechniek van de Technische Universiteit te Delft hebben eenvoudige experimenten aangetoond dat verschillen in hijskabellengten een grote invloed hebben op de skewbeweging. Verder onderzoek naar deze mogelijkheid is zeer aan te bevelen.
Rapporten studenten Transporttechniek en Logistieke Techniek
