Lastbeheersing in de Jumbo Container Crane (JCC). Toepassing van een actief skewmechanisme (summary)

Technische Universiteit Delft

Faculteit Werktuigbouwkunde, Maritieme Techniek en Technische Materiaalwetenschappen Transporttechnologie

S.J.S. Feitsma Lastbeheersing in de Jumbo Container Crane (JCC). Toepassing van een actief skewmechanisme. Doctoraalopdracht, Rapport 99.3.TT.5141, Sectie Transporttechniek en Logistieke Techniek.

Omdat er steeds grotere containerschepen worden gemaakt, is er vraag naar containerkranen met een grotere overslagcapaciteit. Een mogelijkheid om de overslagcapaciteit van een containerkraan te vergroten is het verkorten van de kraancyclustijd. Door automatisering van de kraancyclus is een efficienter gebruik van de kraan mogelijk en is vergroting van de capaciteit te realiseren.

Een operationeel probleem, dat optreedt tijdens een kraancyclus, is de skewslingering, een laagfrequente slingering van de container om een verticale as. Doordat hiervoor geen voorziening in de kraan aanwezig is, kan de kraanmeester deze slingering niet beïnvloeden en is automatisering van de lastbeheersing en van de kraancyclus nog niet mogelijk.

In opdracht van Siemens Nederland is onderzocht wat de oorzaken zijn van het ontstaan van de skewslingering en of deze beheerst kan worden door bijvoorbeeld een voorziening op de kat aan te brengen die de slingering kan voorkomen of actief kan regelen.

Met behulp van het multibodypakket ADAMS zijn drie modellen van een containerkraan gemaakt waarmee onderzoek is gedaan naar de skewslingering. In het eerste model is een container gemodelleerd, hangend aan de kat met vier hijskabels. Dit model is uitgebreid met katrijdkabels en een katrijdmotor in het tweede model. In het laatste model worden hijskabels en kabelschijven aangebracht door de gehele klap, en luchtwrijving en wrijving tussen de kat en klap. De modellen 1 en 2 zijn door het ontbreken van hijskabels in de klap geschikt voor het onderzoeken van het gedrag van een kraan met een machinekat. Model 3 is specifiek gemaakt voor het onderzoeken van een kraan waarin de hijskabels doorgeschoren zijn.

De modellen zijn gevalideerd aan de hand van experimenten met kraan 46 op de Delta Dedicated East terminal (DDE) op de Maasvlakte en kraan 11 op de Home terminal van ECT te Rotterdam. In eerste instantie kwamen de resultaten van de modellen niet overeen met de experimenten. Dit komt waarschijnlijk doordat de stijfheidverlagende invloed van doorhang van kabels verwaarloosd is, want bij verlaging van de stijfheid van de hijskabels gaven de modellen dezelfde resultaten.

Met de modellen is een parameteranalyse uitgevoerd om inzicht te krijgen in de oorzaken van het ontstaan van de skewslingering. Uit het onderzoek is gebleken dat door verplaatsing van het massamiddelpunt van de lading de lengte van de afhangende kabels niet gelijk is. De container hangt scheef en hierdoor onstaat een koppeling tussen de slingering in katrijdrichting (sway) en de skewslingering. Om te voorkomen dat met de slingering in katrijdrichting tegelijkertijd een skewslingering ontstaat, moet de container worden recht gehangen, voordat katbewegingen worden ingezet.

Door met een regelaar de posities van de ophangpunten van de hijskabels op de kat actief te verplaatsen, kan een anti-skew moment op de container worden overgebracht dat de skewslingering tegenwerkt. Met behulp van een PID-regelaar is het mogelijk de skews lingering binnen de tolerantiegrenzen te houden.

Het recht hangen van de container voorkomt dat de skewslingering ontstaat en toepassing van een anti-skew voorziening maakt het mogelijk om skewslingeringen ontstaan door botsingen en windvlagen weg te regelen.

Rapporten studenten Transporttechniek en Logistieke Techniek