Technische Universiteit Delft
Faculteit Werktuigbouwkunde, Maritieme Techniek en Technische Materiaalwetenschappen Transporttechnologie
J.C. Bruijn Ontwerp van een spreader geschikt voor het behandelen van twee 40' containers. Doctoraalopdracht, Rapport 2002.TT.5667, Sectie Transporttechniek en Logistieke Techniek.
Door de steeds toenemende vraag naar transport zullen de containerschepen steeds groter worden. Om deze grotere schepen in de havens te kunnen behandelen, zal de overslagcapaciteit van een terminal omhoog moeten. Een van de manieren om dit te doen is het behandelen van twee 40' containers in één kraanbeweging. Het doel van dit onderzoek is een ontwerp te maken van een spreader geschikt voor twee 40' containers.
Uit onderzoek blijkt dat een spreader geschikt voor het behandelen van twee 40' containers, met als speciale eigenschap dat deze ook één 40' container in een cel kan oppakken, niet mogelijk is als het headblock niet aangepast wordt.
Om het massaverschil tussen de containers op te vangen wordt het headblock in tweeën gedeeld (split-headblock). Elk gedeelte van het headblock pakt één spreader op en is hiermee dus in staat twee 40' containers te behandelen. De twee delen zijn met elkaar verbonden door een verbindingsarm. Samenvatting
Door de steeds toenemende globalisering en welvaart van de wereld zal de transportbehoefte steeds verder toenemen. Hierdoor zal waarschijnlijk het volume van het containervervoer de komende 10-15 jaar verdubbelen [Working in tandem, Cargo Systems, april 2001]. Om de transportkosten te minimaliseren zal de capaciteit van de containerschepen toenemen. De verwachting is dat de capaciteit van een containerschip met een factor twee tot drie vergroot zal worden. Het credo "tijd is geld" geldt zeker ook in de transportsector; de ligtijd van deze schepen in de haven kan dus niet omhoog. De overslagcapaciteit van de containerterminal moet dus flink omhoog. Twee mogelijkheden om een schip sneller te laden en te lossen zijn: de inzet van meer containerkranen per schip of het vergroten van de capaciteit van de containerkraan.
In dit rapport wordt een manier behandeld om de capaciteit van een kraan te vergroten, namelijk door in één kraanbeweging twee containers te behandelen. Momenteel worden 20' containers (containers met een lengte van ongeveer 6 meter) vaak in twin-lift behandeld. Dit houdt in dat in één beweging twee 20' containers behandeld worden. De vraag is of dit ook mogelijk is voor 40' containers.
De containers zullen naast elkaar, met de lange kant tegen elkaar aan, behandeld worden. Om de container op de kade te kunnen afvoeren moeten ze 1,5 meter uit elkaar neergezet worden, op een schip is de tussenruimte tussen de containers 0 tot 1 meter. In het onderzoek is aangenomen dat het massaverschil tussen twee containers maximaal 16 ton is. Verder moet de spreader zowel twee containers (dubbel gebruik) als één container (enkel gebruik) kunnen behandelen.
Als gevolg van het massaverschil kan de spreader scheef gaan hangen. Om het scheefhangen te voorkomen, wordt eerst gekeken of het mogelijk is een constructie te maken, waarbij het headblock intact wordt gelaten. Uit dit onderzoek blijkt dat het niet mogelijk is een ontwerp te maken dat aan de randvoorwaarden voldoet. Als het headblock over de lengteas in tweeën wordt gedeeld (split-headblock) krijgen de twee containers elk hun eigen headblock en zijn de problemen van het massaverschil op een eenvoudige manier opgelost.
In enkel gebruik staan de delen van het headblock tegen elkaar aan en is deze gekoppeld aan een standaard spreader (figuur 1, punt 0). Om te wisselen van enkel- naar dubbelgebruik worden de volgende stappen doorlopen:
1. spreader wordt losgekoppeld van het headblock; 2. het headblock wordt uit elkaar geduwd;
3. de spreaders worden in de middelste verbinding opgepakt; 4. de double-twin is gereed voor dubbel gebruik.
Figuur 1. Principe van de double-twin.
Twee armen zorgen voor de controle over de twee helften van het split-headblock. De bediening van de armen gebeurt door een hydraulische cilinder. De armen scharnieren om hun middenpunt. Aan één uiteinde van de arm wordt een bollager bevestigd. Om ook containers op te kunnen pakken die verschoven ten opzichte van elkaar staan worden verschillende mogelijkheden bekeken om deze beweging mogelijk te maken:
schuifmechanisme.
flexibiliteit van de verbinding. torsie van één van de twee armdelen. twee bollagers.
een rubberen lager.
Om het ontwerp eenvoudig en degelijk te maken is gekozen voor de laatste oplossing, waarbij in het midden van de arm een rubberen lager aangebracht. Het rubberen lager bestaat uit een bollager, met hierom twee rubberen ringen die voor de terugstelkracht zorgen. Door deze terugstelkracht staan de containers tijdens de vlucht naast elkaar staan, zodat deze ook naast elkaar kunnen worden neergezet op een schip of op de kade. De verbinding tussen het headblock en de spreader bestaat uit een versterkte twistlock, de elektrische verbinding ontstaat door een 'automatische' stekker, speciaal geschikt voor headblock-spreader gebruik. De totale massa van de double-twin is ongeveer 6 ton.
Door gebruik te maken van standaard spreaders zijn de investeringskosten vrij laag. Alleen de ophanging van de spreader en het headblock zullen opnieuw gefabriceerd worden. Doordat een huidig headblock een relatief eenvoudig product is, zal de kapitaalsvernietiging, die ontstaat door het vernieuwen van het headblock, gering zijn.
Een ander groot voordeel van het gebruik van twee, identieke, spreader is, dat tijdens een storing bij één van de spreader altijd in enkel gebruik doorgewerkt kan worden met de andere spreader. Het headblock wordt dan ook zo uitgevoerd dat een mechanische koppeling tussen de twee helften mogelijk is, zodat ook bij een storing van de besturing van het headblock de spreader altijd in enkel gebruik kan werken.
Het ontwerp van de double-twin is in figuur 2 te zien.
Figuur 2. Double twin Rapporten studenten Transporttechniek en Logistieke Techniek
