ГРУЗОЗАХВАТНОЕ УСТРОЙСТВО КОНТЕЙНЕРНОГО КРАНА

Полезная модель относится к средствам перегрузки контейнеров с помощью кранов с грузозахватными устройствами-спредерами, а именно, к причальным перегружателям, используемым для подъема и опускания контейнеров, выгружаемых с причала на судно и обратно.
Одним из важных условий безопасной транспортировки контейнеров в условиях морской качки является их установка на палубе судна по вертикальным направляющим,  с помощью которых контейнеры удерживаются в вертикальном положении во время всего морского перехода. Если плоскость контейнера не совпадает с плоскостью палубы (трюма) судна, то при погрузке возникают трудности позиционирования контейнера относительно направляющих. Такая ситуация может возникнуть при крене или дифференте судна. В этом случае согласование поверхностей судна и контейнера производится возвращением судна в горизонтальное положение путем заполнения соответствующих балластных танков, что требует временных и энергетических затрат и, как следствие, увеличивает цикл погрузочных работ с потерей экономической эффективности. Цель предлагаемой полезной модели является согласование плоскостей контейнера и палубы судна во время загрузки судна без выравнивания положения последней. Это, в свою очередь, позволит автоматизировать процесс перегрузки контейнеров и сократить время погрузочных работ.
Из уровня техники известна система (US 2005281644 А1, МПК B66C 13/085, опубл.22.12.2005) Container crane, and method of determining and correcting a misalignment between a load-carrying frame and a transport vehicle.), позволяющая корректировать положение перегружаемого контейнера относительно установочной платформы, имеющей наклон в горизонтальной плоскости. Система состоит из камер, расположенных на кране, и активных инфракрасных световых излучателей, установленных на грузозахватном устройстве. Наклон контейнера корректируется с помощью подъемного барабана с канатами в соответствии с вычисляемыми компьютером данными о высоте и продольном наклоне опускаемого контейнера относительно поверхности складирования. При этом движение контейнера оптимально замедляется вниз непосредственно перед тем, как его нижняя поверхность коснется платформы.
Недостатком системы является неточность оценки продольного наклона контейнера путем измерения рассинхронизации подъемных барабанов из-за возможности растяжения подъемных канатов и смещения центра тяжести груза в контейнере. Кроме того большое количество и сложность камер и излучателей, устанавливаемых на грузоподъемном устройстве, снижает надёжность устройства и повышает стоимость оборудования.
Среди аналогов наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является грузозахватное устройство контейнерного крана по RU № 2559838, МПК B66C 13/08,  опубл.10.08.2015, содержащее отражатели, лазерный датчик расстояний и наклона и компьютер. Отражатели выполнены из металлического листа и покрашены в светлый цвет, имеют треугольную или клиновидную форму и расположены на грузозахватном устройстве. Датчик установлен на кране и выполнен с возможностью измерения расстояния (R) и направления (а) от крана до отражателей. Компьютер выполнен с возможностью хранения в своей памяти данных об относительных положениях и формах отражателей и определения горизонтального положения и перекоса грузозахватного устройства на основе данных об относительных положениях и пространственных формах отражателей, а также измеренных расстояний (R) и направлений (a) от крана до отражателей.
Недостатком прототипа является то, что лазерные датчики расположены на кране, а не на грузозахватном устройстве, и это не позволяет определить наклон грузозахватного устройства с контейнером относительно палубы судна.
Заявляемое изобретение позволяет при наведении грузозахватного устройства на палубу судна определить отклонение плоскости палубы относительно контейнера (горизонтальной плоскости), и согласовать эти плоскости путем поворота грузозахватного устройства до необходимого положения.
Для решения указанной проблемы используется следующая совокупность существенных признаков: грузозахватное устройство контейнерного крана, включающее лазерные датчики расстояний от грузозахватного устройства, выполненного в виде  спредера до палубы судна и датчик наклона, считывающий отклонение плоскости спредера относительно горизонта,  управляющее устройство с блоком обработки данных и исполнительные механизмы, при этом упомянутые лазерные датчики расстояний расположены по углам рамы грузозахватного устройства, а датчик угла наклона установлен на раме грузозахватного устройства параллельно ее плоскости, при этом выходы датчиков соединены с блоком обработки данных устройства управления, выход которого соединен с исполнительными механизмами. При этом исполнительные механизмы выполнены в виде гидроцилиндров, расположенных на контейнерном кране и шарнирно соединенных с рамой грузозахватного устройства.
Сущность полезной модели заключается в том, что в процессе погрузки контейнеров на судно производится автоматическое согласование плоскостей контейнера и палубы судна без изменения положения последней. Результат достигается за счет определения величины наклона одной плоскости относительно другой и поворота спредера, до тех пор, пока контейнер не займет положение, параллельное плоскости судна. Это обеспечит установку контейнеров на палубе судна по вертикальным направляющим,  с помощью которых контейнеры удерживаются в вертикальном положении во время всего морского перехода.
–
Сопоставление предлагаемой полезной модели и прототипа показало, что поставленная задача согласование плоскости контейнера с плоскостью палубы судна при опускании груза, путем поворота грузозахватного устройства решается в результате новой совокупности признаков, что доказывает соответствие предлагаемого технического решения критерию патентоспособности «новизна».
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, где:
на фиг.1 – приведено схематическое изображение грузозахватного устройства;
на фиг.2 – схема работы устройства.
Предлагаемое грузозахватное устройство контейнерного крана, выполненное в виде спредера оснащено (фиг.1) датчиками расстояния 1, установленными по углам рамы 2 грузозахватного устройства (спредера), датчиком угла наклона 3 , установленным на раме 2 спредера параллельно ее плоскости, управляющим устройством 4 с блоком обработки данных и исполнительными механизмами 5, установленными между колонной6и рамой2спредера. Места стыковки исполнительного механизма 5 с колонной 6 и рамой 2 спредера выполнены в виде шарнирного соединения. Датчики расстояния 1 представляют собой времяпролетные лазерные датчики; датчик наклона3 - 3-x осевой МЭМС акселерометр; управляющее устройство 4 с блоком обработки данных   -  32- битный микроконтроллер STM32F407VGT6                                                                                                                     (ST Microelectronics) на базе ядра Cortex-M4 (максимальная частота тактирования 168МГц); исполнительный механизм выполнен в виде гидроцилиндров, имеющих шарнирное сочленение с рамой 2спредера и колонной 6 .
Предлагаемое устройство работает следующим образом (фиг.2):
При погрузке контейнера на палубу судна лазерные датчики 1 измеряют расстояние между плоскостью рамы 2 спредера и плоскостью палубы судна и передают информацию в блок обработки данных управляющего устройства 4.  Блок обработки данных производит вычисление угла наклона плоскости судна относительно плоскости спредера и на основе этих вычислений, управляющее устройство 4 посылает сигнал необходимой длительности и полярности на исполнительный механизм 5. Сам же исполнительный механизм 5реагирует на управляющий сигнал изменением положения рамы спредера. Изменение положения происходит до момента, пока плоскость контейнера не станет параллельной плоскости судна. При параллельности плоскостей лазерные датчики1выполняют следящую функцию. Так, при возникновении отклонения происходит корректирование положения плоскости контейнера.  При необходимости выставить плоскость контейнера «в горизонт» данные об угле наклона с датчика 3 передаются в блок обработки данных устройства 4. В этом случае изменение положения рамы 2 спредера происходит до тех пор, пока угол наклона не станет равным нулю.
Описанное устройство разработано специалистами кафедры «Технологии, эксплуатации и автоматизации работы портов» ФГБОУ ВО «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О.Макарова» в процессе научных исследований. Полезная модель была смоделирована и апробирована в условиях функционирования транспортно-логистического центра. Проведенные испытания устройства дали положительный результат, подтвердивший возможность его использования для транспортировки грузов в морских портах и контейнерных терминалах. Изложенное позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели критерию «промышленная применимость».