معرفی بارج جرثقیل دار
اصطلاح کرین بارج (Crane Barge) از دو کلمه کرین و بارج تشکیل شده است. بنابراین، می توان به خوبی درک کرد که بارج جرثقیل دار، کشتی های تخصصی با یک جرثقیل یا یک سیستم جرثقیل متصل به عرشه آن ها هستند که برای عملیات بارگیری، تخلیه و بلند کردن استفاده می شود. در حال حاضر، در حالی که چندین کشتی باری دارای جرثقیل های عرشه هستند، یک بارج جرثقیل دار، کشتی ای است که فقط به عملیات جرثقیل سنگین اختصاص دارد و برای هیچ هدف دیگری استفاده نمی شود. آن ها عمدتاً خودکششی هستند و توانایی ورود به دریاهای آزاد را دارند.
بارج جرثقیل دار چه کاربردی دارد؟
یک بارج جرثقیل دار را می توان به عنوان یک سیستم بالابر شناور برای عملیات در حمل دریایی شبیه به آن هایی که برای کارهای ساختمانی روی زمین استفاده می شود، در نظر گرفت. مفهوم بارج جرثقیل دار جدید نیست و به اوایل قرن چهاردهم باز می گردد زیرا عملیات بلند کردن برای ساخت و ساز در دریا برای قرن ها وجود داشته است. بارج جرثقیل را می توان برای طیف گسترده ای از فعالیت ها کاربرد دارد، مانند:
- انواع فعالیت های مربوط به ساخت و ساز، نصب و تعمیرات دریایی.
- عملیات در رودخانه ها و کانال ها. ستون سازی یکی از کارهای رایجی است که در حاشیه رودخانه ها و مسیل ها صورت می گیرد که شامل راندن مواد پرکننده معروف به ستون یا پایه برای نگهداری و تقویت ساحل است. عملیات دیگر شامل نصب مواد محافظ بانک مانند نیکوسپن و همچنین ساخت خاکریز است.
- انجام عملیات لایروبی در آبراهه ها.
- نصب لوله کشی، کابل کشی و سایر تاسیسات زیرزمینی یا زیر آب.
- برچیدن سازه های غیر نظامی در سواحل، رودخانه ها یا در آب های کم عمق نزدیک به ساحل.
- عملیات نجات کشتی های زمینگیر، آسیب دیده یا غرق شده.
انواع بارج جرثقیل دار
برای تمام اهداف عملی، یک بارج جرثقیل دار، شکل بدنه ساده ای دارد و دارای یک سکوی عرشه باز است که جرثقیل یا جرثقیل ها روی آن سوار می شوند. از نقطه نظر طراحی، بارج های جرثقیل دار دارای انواع و پیکربندی های زیر هستند:
- جرثقیل های ساده: این جرثقیل ها به شکل بدنه مسطح هستند که یک یا چند جرثقیل بالابر ساده نصب شده اند. پیکربندی های بزرگتر می توانند بار فله های بین 1000 تا 2000 تن یا گاهی اوقات بیشتر را بلند کنند. این جرثقیل ها می توانند ثابت یا چرخان باشند.
- Derrick Barges: آن ها بر روی یک سیستم جرثقیل کاملاً چرخشی کار می کنند که قادر است ضریب بسیار بالایی از بارها را بلند کند. این ها عمدتاً برای ساخت و ساز و تعمیرات دریایی استفاده می شوند. بارج های کوچکتر دارای ظرفیت بالابری 50 تا 500 تن هستند در حالی که بارج های بزرگتر می توانند بیش از 1000 تا 1500 تن ظرفیت داشته باشند. سازه های مدرن بارج های Derrick ظرفیت بالابری را در طول زمان افزایش می دهند و گاهی اوقات ظرفیت کل شامل دو یا چند جرثقیل بیش از 10000 تن است. عرض کلی بارج باید به گونه ای باشد که توزیع بار ساختاری در حین کار جرثقیل یکنواخت باشد. یکی از مشکلاتی که اغلب توسط بارج دریک با آن مواجه می شود، تمایل به listing است. بنابراین، اغلب به همین دلیل، وزنه تعادلی برای حفظ تعادل بارج در شرایط بدون بار یا بار جزئی قرار می گیرد. در طول عملیات، با کمک موتورهای چرخشی می توان با این لیست مقابله کرد. بسته به اندازه و ظرفیت بالابری دریک، می توان دو تا سه موتور نوسانی نصب کرد. بارج های دریک جدا از قابلیت ذاتی خود در بلند کردن بارهای سنگین، از نظر انعطاف پذیری و رسیدن به هر جهت نیز مفید هستند.
- Sheerlegs: جرثقیل های sheerleg از یک قاب A تشکیل شده است که از اعضای ساختاری لوله ای یا خرپایی تشکیل شده است که قادر به بلند کردن بارهای سنگین هستند. با این حال، آن ها قادر به چرخش نیستند. جرثقیل های صاف دارای طیف گسترده ای از قابلیت ها از 50 تن تا 10000 تن هستند. در میان بارج های جرثقیل دار شرلگ، بارج های بزرگتر خودکششی هستند در حالی که کوچک‌ترها اغلب بی صدا هستند و باید از مکانی به مکان دیگر بکسل شوند. سیستم محرکه در شیرلگ ها اغلب روی عرشه یا در ملخ های موتور بیرونی است. در حین کار، بارج شیرلگ خود را در نقطه مطلوبی از بلند کردن قرار می دهد و بار را بلند می کند و شیرلگ ها موقعیت خود را برای حفظ تعادل پس از برداشتن بار تنظیم می کنند. موتورهای عرشه بارج های جرثقیل شیرلگ باید قادر به مقابله با انواع مختلفی از حالت های دریایی باشند که ممکن است در هر شش درجه آزادی حرکت ایجاد کنند.
- بارج جرثقیل دار بالابر سنگین: این بارج های جرثقیل دار برای بلند کردن بارهای بسیار بالا، عمدتاً برای ساخت و سازها و تاسیسات دریایی استفاده می شوند. آن ها عمدتاً دارای پیکربندی دو بدنه هستند و دستگاه بالابر یا جرثقیل بر روی هر دو بدنه با موقعیت متقارن قرار می گیرد. بنابراین، بار از میان برداشته می شود. جرثقیل غول پیکر که یک ساختار قوس مانند به هم پیوسته بین دو بدنه نگهدارنده تشکیل می دهد، ثابت است و می تواند تا ارتفاع معقولی گسترش یابد تا بتواند بارهای با اندازه بزرگتر را بلند کند. این بارج های جرثقیل دار اغلب توسط مکانیزم های خود رانش سنگین کار می کنند یا توسط تعدادی یدک کش، یدک می شوند.
طراحی بارج جرثقیل دار
در حالی که ما تاکنون در مورد کاربردها و انواع مختلف بارج های جرثقیل بحث کرده ایم، فلسفه طراحی همه آن ها بر روی برخی از اصول رایج متمرکز است:
استحکام و یکپارچگی
یکی از مهمترین جنبه های طراحی بارج جرثقیل، اطمینان از استحکام و سلامت ساختاری آن است. تنها هدف بارج جرثقیل دار بلند کردن انواع مختلف بارها بر اساس نیاز است. از این پس، برای یک بارج معین با حداکثر ظرفیت بالابر جرثقیل، کل کار مهندسی سازه باید به گونه ای انجام شود که هنگام بلند کردن در چنین محدودیت های بار، کل سیستم آسیب نبیند. اکنون، از نظر ساختاری، سیستم را می‌توان به دو بخش طبقه بندی کرد:
- سیستم بالابر یا جرثقیل: این ناحیه به قابلیت یا تناسب مکانیزم بالابر یا جرثقیل مربوط می شود. طراحی این جرثقیل مانند هر جرثقیل زمینی است که صلاحیت اصلی آن در بلند کردن ایمن بارها در محدوده حداکثر تعیین شده است، که اغلب از نظر فنی به عنوان حد کار ایمن یا SWL در نظر گرفته می شود.
- ساختار بارج: پس از تعیین جزئیات درج و بارهای مورد انتظار که قرار است بلند شود، ساختار بدنه بارج بر اساس آن طراحی می شود. مانند هر کشتی دیگری، بدنه از مواد فولادی مناسب ساخته شده است که با تقویت اعضای بیشتر تقویت می شود. مهمترین بخش در اینجا آبکاری عرشه است. دلیل آن واضح است زیرا تمام بارهای وارد شده از جرثقیل و وزن بلند شده در درجه اول توسط عرشه جذب می شود. بنابراین، نه تنها ضخامت آبکاری عرشه کافی است، بلکه برای تقویت نیز سفت می شود. ناحیه آبکاری که پایه جرثقیل را تحمل می کند بحرانی ترین است و به شدت تقویت شده و با مواد اضافه شده برای انتقال بارها تقویت شده است. از نقطه نظر ساختاری، ترتیبات بدنه دوقلو، مانند بارج های جرثقیل بالابر سنگین همانطور که در بالا ذکر شد، به دلیل قابلیت انتقال بار بسیار کارآمد و یکنواختی، برای طرح های مدرن شامل بارهای سنگین بسیار ارجعیت دارند.
شناورسازی و پایداری
بعد از بارها، نکته مهم بعدی، جنبه شناورسازی و پایداری است. بلند کردن در دریا بسیار مهمتر از بلند کردن روی زمین است. و هر زمان که بار خارجی درگیر باشد، پایداری یک مسئله بسیار بزرگ است. یکی از نکات بسیار مهمی که باید در نظر گرفته شود این است که برای یک بارج جرثقیل، بدنه باید در حالت تعادل پایدار در طول عملیات بلند کردن هم در جهت عرضی و هم در جهت طولی باشد. بنابراین، در این مقطع، دو جنبه مهم باید در نظر گرفته شود:
- قرار دادن سیستم یا تجهیزات بالابر: نحوه قرارگیری جرثقیل یک موضوع بسیار مهم برای پایداری است زیرا نمی توان آن را در هر نقطه تصادفی نصب کرد. سیستم باید در نقطه ای با دقت تعیین شده قرار گیرد به طوری که در طول عملیات بلند کردن برای حداکثر بارهای معین، لحظه تولید شده به طور قابل توجهی پایداری کل کشتی را تغییر ندهد. از آنجایی که بازو یا بوم جرثقیل یکی دیگر از جنبه های مهم برای در نظر گرفتن لحظه است، طول آن نیز با دقت تعیین می شود، بدون اینکه در دسترس و توانایی های بلند کردن آن به خطر بیفتد. بارج های جرثقیل دوقلو، که در آن سیستم جرثقیل به طور مساوی بین دو بدنه توزیع شده و پشتیبانی می شود، پایدارترین آرایش برای بلند کردن بارهای بسیار سنگین است.
- پایداری بدنه: بر اساس جرثقیل و بارهایی که قرار است بلند شوند، بدنه به گونه ای طراحی شده است که هم پایداری طولی و هم پایداری عرضی حفظ شود. اکنون از نظر بدنه، طراحی برای پایداری به همان خط کشتی های دیگر انجام می شود. پارامترها یا ابعاد بدنه به گونه ای تعیین می شوند که کل آرایش در هر دو شرایط بار کامل و بدون بار در حالت تعادل باقی بماند. قبل از هر چیز، بارج باید دارای ابعادی باشد که جابجایی در شرایط بار کامل برای دریافت شناوری مورد نظر بدون فرورفتگی کافی باشد.
برای پایداری عرضی، عرض و عمق بدنه باید به گونه ای باشد که در بالاترین لحظه ایجاد شده به دلیل حداکثر بار ممکن برداشته شده همراه با حداکثر بازشوی بازو،چارتر کشتی همچنان دست نخورده باقی بماند. از این رو، بیشتر بارج های جرثقیل معمولاً نسبت عرض به عمق بالایی دارند. مساحت عرشه افزایش یافته نیز برای انبار کردن آسانسور بار است. عمق همراه با پیش نویس نیز بالا نگه داشته می شود به طوری که در لحظات حداکثر و حتی برای برخی از سطوح لیست، لحظه مقابله کافی باقی می ماند. با این حال، از عمق غیر ضروری بسیار زیاد اجتناب می شود زیرا می تواند وزن بدنه را افزایش دهد، چیزی که برای اهداف بارگیری چندان مطلوب نیست. همانطور که در بالا ذکر شد، اغلب ویژگی‌های خاصی مانند موتورهای چرخشی یا دستگاه‌های ضد رول در طراحی‌های مدرن گنجانده شده اند تا پایداری را در همه شرایط حفظ کنند.
- نیروی محرکه: همانطور که انتظار می رود، یک بارج جرثقیل نه تنها برای بلند کردن، بلکه برای حمل بارهای سنگین از یک مکان به مکان دیگر نیز در نظر گرفته شده است. برای بارج هایی که توسط یدک کش یدک می کشند، تعداد و ظرفیت کشش بولارد یدک کش ها بر اساس باری است که بارج حمل می کند. برای بارج های بار سنگین خودکششی، سیستم پیشرانه از کالیبراسیون بسیار بالایی برخوردار است، زیرا شامل حمل وزن بار بلند شده و همچنین خود می شود. با این حال، سرعت مورد نیاز برای چنین بارج هایی بسیار کم است.
جمع بندی
تمام جرثقیل های مورد استفاده در بارج ها، کشتی های فله بر یا سایر وسایل شناورسازی باید به طور فیزیکی به بارج متصل شوند. جرثقیل ها باید بر روی محل چوبی چوبی قرار داده شوند تا از عرشه بارج محافظت شود و بار به اندازه کافی پخش شود. بارج جرثقیل دار برای انجام عملیات لایروبی در آبراهه ها، نصب لوله کشی، کابل کشی و سایر تاسیسات زیرزمینی یا زیر آب، عملیات نجات کشتی های زمینگیر، آسیب دیده یا غرق شده کاربرد دارد.