NL2009502C2 - Bovenloopkraan en samenstel van ten minste twee bovenloopkranen. - Google Patents

Description

Bovenloopkraan en samenstel van ten minste twee bovenloopkranen

De uitvinding heeft betrekking op een bovenloopkraan voor het ophijsen en verplaatsen van containers, omvattende een railbaan die door middel van kolommen op een ondergrond is afgesteund, en een frame dat over de railbaan verplaatsbaar is en van middelen voor het oppakken en ophijsen van containers is voorzien. De uitvinding 5 heeft tevens betrekking op een samenstel van ten minste twee bovenloopkranen.

Een bovenloopkraan voor het ophijsen en verplaatsen van containers is geschikt om te worden toegepast in zowel een zeehavencontainerterminal als een inlandterminal. Een zeehavencontainerterminal bestaat doorgaans uit drie gebieden. Een direct aan het 10 water gelegen strook van ongeveer 50 meter breed wordt de ship to shore (STS) area genoemd. In dat gebied worden de containers met behulp van grote kranen van de zeeschepen die de haven aandoen, STS-kranen genoemd, van de desbetreffende schepen op het land gezet (en vice versa).

Direct achter de STS area, aan de landzijde van de STS area, ligt een transferzone 15 waar de containers met behulp van zogeheten straddle carriers of automatisch geleide voertuigen (AGV’s) naar een opslagterrein worden vervoerd. Dit gebied is ongeveer 100 a 120 meter breed. Het opslagterrein wordt ook wel stack area genoemd.

Afhankelijk van de grootte van de terminal en de transportmodaliteiten varieert de breedte van de stack area tussen 300 en 700 meter. De lengte van de stack area is 20 meestal gelijk aan de kadelengte.

Gedurende de afgelopen 20 jaar is de laad- en lossnelheid van de STS-kranen steeds hoger geworden, om ervoor te zorgen dat de schepen zo kort mogelijk aan de kade liggen. Congestie ontstaat daardoor nu in of juist voor de stack area, waardoor tussenbuffers moeten worden gevormd.

25 Het is een doel van de uitvinding om de verwerkingssnelheid in de stack area te verhogen ten opzichte van de huidige praktijk. Een ander doel van de uitvinding is om de stack-capaciteit op eenzelfde grondoppervlak te verhogen. Een hogere stack-dicht-heid bespaart kostbare ruimte. Hogere stapeling van containers verhoogt weliswaar de stack-dichtheid, maar is met de huidige kraansystemen die in de stack area worden toe-30 gepast, de zogeheten stack crane-system en, ongunstig ten aanzien van de tijd (“digging 2 time”) die wordt besteed wanneer containers uit onderste lagen eerst moeten worden getransporteerd.

De stapelhoogte in stacks waarbij het terminaltransport gebeurt met straddle carriers is meestal 1 over 3. Dat betekent, dat er drie lagen stapeling zijn, met een laag 5 ten behoeve van transportbewegingen daaroverheen.

Bij kranen die bekend zijn onder de benaming rail mounted gantry cranes (RMG’s), dat wil zeggen, kranen die getypeerd kunnen worden als portaalkranen die over rails rijden die op grondniveau zijn aangelegd, is de stapelhoogte al 1 over 4 of zelfs 1 over 6, ondanks het genoemde nadeel van de toenemende “digging time”.

10 Voor de volledigheid wordt opgemerkt dat de effectieve verwerkingssnelheid in een stack sterk bepaald wordt door het aantal kranen, de snelheid van de kranen zowel in rijden als in hijsen, de stack-dichtheid, de automatiseringsgraad, de storingsgevoeligheid, de redundantie, en de lengte-breedteverhouding van de stack lanes.

Zoals in het voorgaande is aangegeven, worden de kranen in de stack areas van 15 containerterminals vaak uitgevoerd als RMG’s die rijden over op grondniveau gelegen railsystemen. Nadeel van deze RMG’s is dat zij elkaar niet kunnen passeren, zodat het werkgebied van een RMG gekoppeld wordt aan de zeezijde of de landzijde van een terminal. Een ander nadeel is dat de portaalconstructie een groot eigen gewicht heeft, zodat er ten behoeve van het rijden van de kraan veel energie nodig is. Een eigen gewicht 20 van 150 ton om een container van 30 ton te transporteren is gebruikelijk. Verder is de rijsnelheid beperkt, omdat het zwaartepunt ver boven de wielen is gepositioneerd, hetgeen ongunstig is voor zowel de langs- als de dwarsstabiliteit en het “slingeren” van de last tijdens het rijden.

Om passeren in één lane (ook wel baan genoemd) van de stack area toch mogelijk 25 te maken, wordt volgens de stand van de techniek een oversized RMG toegevoegd die tevens dienst doet als vervanging van een andere RMG bij storing. Nadeel van deze manier van doen is dat het extra railsysteem ten behoeve van de oversized RMG veel ruimte kost over de totale lengte van de lane. Een ander nadeel is dat de werkbelasting bij normale bedrijfsuitvoering per RMG lager is dan bij twee RMG’s in één lane. In 30 lanes met twee RMG’s ontstaat dan weer een probleem wanneer één van de twee RMG’s in storing valt. De RMG’s kunnen elkaar immers niet passeren. Voor dit probleem is in de huidige situatie een zogeheten rescue crane ontwikkeld waarmee een defecte RMG kan worden opgenomen en verplaatst.

3

De uitvinding is er op gericht om de verwerkingssnelheid in de stack area te verhogen en daarbij bovenloopkranen toe te passen, die in het algemeen veel hogere rijsnelheden kunnen bereiken dan RMG’s. In het bijzonder verschaft de uitvinding een bovenloopkraan waarvan het frame een vakwerkframe is dat geschikt is om ten minste 5 één container volledig op te nemen. De uitvinding verschaft tevens een samenstel van ten minste twee bovenloopkranen met een vakwerkframe, waarbij de railbanen van de bovenloopkranen zich op verschillende niveaus ten opzichte van de ondergrond in hoofdzaak parallel ten opzichte van elkaar uitstrekken, en door middel van gemeenschappelijke kolommen op de ondergrond zijn afgesteund.

10 Doordat in de bovenloopkraan volgens de uitvinding de containers volledig bin nen het frame kunnen worden gehesen, waartoe het frame aan een onderzijde open is, is het mogelijk dat in het samenstel van bovenloopkranen de containers in het horizontale vlak op zeer korte afstand over elkaar heen kunnen worden getransporteerd. Het is hierbij tevens mogelijk dat de bovenloopkranen elkaar in één en dezelfde baan kunnen pas-15 seren in dezelfde of in de tegengestelde rijrichting.

De bovenloopkraan volgens de uitvinding kan worden uitgevoerd in twee hoofdvormen, namelijk met een vakwerkframe dat bovenliggende vakwerkliggers heeft, boven het niveau van de railbaan, en met een vakwerkframe dat onderliggende vakwerkliggers heeft, onder het niveau van de railbaan. Het vakwerkframe met boven-20 liggende vakwerkliggers kan worden uitgevoerd met aan één zijde of twee zijden een overstek. Ongeacht de gekozen vorm van de bovenloopkraan worden de vakwerk-frames bij voorkeur zodanig uitgevoerd dat bij storing de ene kraan het frame van de andere kraan kan opnemen en verplaatsen tot buiten het werkgebied.

Samenvattend kunnen van de uitvinding de volgende voordelen en verdere 25 aspecten worden benoemd.

De bovenloopkranen kunnen elkaar zowel leeg als beladen passeren in dezelfde baan.

De containers kunnen worden opgehesen totdat zij geheel binnen het frame van de bovenloopkraan vallen. Daardoor kunnen containers in het horizontale vlak met zeer 30 kleine tussenruimte over elkaar heen getransporteerd worden.

Elke bovenloopkraan kan het frame van een andere kraan opnemen en wegrijden naar een andere locatie.

4

Wanneer als hoogst gelegen kraan een bovenloopkraan met een frame met bovenliggende vakwerkliggers wordt toegepast, kunnen containers tot nagenoeg dezelfde hoogte worden gestapeld als de hoogte van de bovenste kraanbaanliggers die de rail-baan voor de genoemde kraan definiëren. De kolommen kunnen daardoor lager blijven 5 dan bij een conventionele bovenloopkraan. Vanwege het gegeven dat de bovenloopkraan met bovenliggende vakwerkliggers een container boven de bovenste laag van de stapeling kan transporteren, ontstaat bovendien een “spare-half-layer”, hetgeen van groot belang is bij maximale benutting van de stack area.

Door de frames van de bovenloopkranen samen te stellen uit twee vakwerkliggers 10 met een hoogte van iets meer dan de hoogte van een container kan licht geconstrueerd worden, terwijl toch een hogere sterkte en stijfheid worden verkregen dan bij traditionele bovenloopkranen. Het eigen gewicht van de bovenloopkranen is daardoor veel lager dan dat van de huidige bovenloopkranen, en heel veel lager dan het eigen gewicht van de RMG’s.

15 Elke bovenloopkraan heeft middelen voor het oppakken en ophijsen van de con tainers. Dit kan een op zich bekende spreader zijn. Ook als slechts één spreader in de kraan aanwezig is, kan de kraan toch twee containers tegelijkertijd dragen. Dit wordt bewerkstelligd wanneer het frame bij de onderzijde van een aantal draaibare of kantelbare steunen is voorzien. Een eerste container kan met behulp van dergelijke 20 steunen in het frame worden vastgehouden, terwijl de spreader zich naar een naastgelegen positie kan verplaatsen om een tweede container op te nemen. Er zouden in dit voorbeeld dus vier containers tegelijkertijd kunnen worden getransporteerd in lengterichting van de stack area, waardoor het probleem van congestie afdoende is opgelost.

25 Op een vrij te bepalen plaats in de stack area kan dwars over de lanes van het samenstel van de bovenloopkranen een hoger gelegen kraanbaan worden gemonteerd, waardoor het mogelijk is om op eenvoudige wijze de bovenloopkranen van de ene lane naar de andere lane te verplaatsen. Dat kan toepasselijk zijn in het geval van defecten en storingen, maar bijvoorbeeld ook wanneer in een bepaald gebied van de stack extra 30 capaciteit geleverd dient te worden.

In tegenstelling tot wat gebruikelijk is bij RMG's kunnen bij dit systeem de containers in een richting evenwijdig aan de kade worden verplaatst in plaats van een richting haaks op de kade.

5

De genoemde aspecten, kenmerken en voordelen van de uitvinding worden nader verduidelijkt op basis van de figuren, waarin gelijke verwijzingscijfers gelijke of vergelijkbare onderdelen aanduiden.

5 Figuur 1 illustreert de toepassing van twee traditionele RMG’s 1 voor het op hijsen en verplaatsen van containers 2, die achter elkaar over railbanen 11,12 lopen. De RMG’s hebben een portaal constructie 13 en een mechanisme 14 voor het oppakken en ophijsen van de containers 2, dat zich op een bovenligger 15 van de portaalconstructie 13 bevindt en ten opzichte die bovenligger 15 verplaatsbaar is.

10 Figuur 2 illustreert de toepassing van twee traditionale RMG’s la, lb voor het ophijsen en verplaatsen van containers 2, waarbij één van de RMG’s een oversized RMG lb is die op een aparte, extra brede railbaan 12' loopt.

Figuren 3 en 4 tonen een samenstel 20 van twee bovenloopkranen 21, 22 volgens de uitvinding, die boven elkaar in verschillende horizontale vlakken lopen, op relatief 15 korte afstand van elkaar, over railbanen 23, 24 die zich boven grondniveau bevinden, en die door gemeenschappelijke kolommen 25 worden ondersteund. Een onderste bovenloopkraan 21 heeft een vakwerkframe 31 dat zich hoofdzakelijk onder het niveau van de bijbehorende railbaan 23 bevindt, terwijl een bovenste bovenloopkraan 22 een vakwerkframe 32 heeft dat zich hoofdzakelijk boven het niveau van de bijbehorende 20 railbaan 24 bevindt.

Voor een vakman zal het duidelijk zijn dat varianten van de bovenloopkranen 21 en 22 mogelijk zijn waarbij de loopwagen 14 en takel boven op het vakwerkframe zijn aangebracht zoals aangegeven in figuur 3a.

Figuur 5 illustreert een toepassing van draaibare steunen 33 in het vakwerkframe 25 32 van de bovenste bovenloopkraan 22 die kunnen worden toegepast voor het vasthou den van een container 2 binnen het frame 32. De aspecten die blijken uit figuur 5 gelden op analoge wijze voor de onderste bovenloopkraan 21.

De ondersteuningen 33 kunnen in meerdere vormen worden uitgevoerd. In figuur 3 zijn deze getekend als individuele kantelbare dwarsondersteuningen. In figuur 4 en 5 30 zijn deze onderling gekoppeld zodat de bodem van de container ook in langsrichting wordt ondersteund.

Figuur 6 illustreert het gunstige gegeven dat het in het samenstel 20 volgens de uitvinding mogelijk is dat het frame 32 van de bovenste bovenloopkraan 22 door de 6 onderste bovenloopkraan 21 wordt opgetild, waarna het genoemde frame 32 naar een uitwisselplaats of een workshop of een andere gewenste locatie kan worden getransporteerd. Het frame 31 van de onderste bovenloopkraan 21 kan hiervoor zijn voorzien van hefmiddelen.

5 Figuur 7 illustreert het gunstige gegeven dat het in het samenstel 20 volgens de uitvinding mogelijk is dat het frame 31 van de onderste bovenloopkraan 21 door de bovenste bovenloopkraan 22 eventueel door middel van de spreader wordt opgehesen, waarna het genoemde frame 31 naar een uitwisselplaats of een workshop of een andere gewenste locatie kan worden getransporteerd.

10 Figuur 8 illustreert de gunstige mogelijkheid dat een vakwerkframe 32 dat boven het niveau van de bijbehorende railbaan 24 is gelegen, bij één of twee zijden van een overstek 34 is voorzien die zich tot buiten de railbaan 24 uitstrekt waardoor een container ook in een naastgelegen stacklane kan worden neergezet of opgenomen.

Figuur 9 illustreert de gunstige mogelijkheid dat een verhoogde dwarskraanbaan 15 26 is voorzien om bovenloopkranen 21, 22 te kunnen omzetten van de ene lane naar de andere lane in de stack area. De dwarskraanbaan 26 heeft steunen die geplaatst zijn op de horizontale dragers of kraanbaanliggers waarin of waaraan de rails 23, 24 voorzien zijn. De steunen van de dwarskraanbaan 26 zijn uiteraard zo op de horizontale drager geplaatst dat de bovenloopkranen 21, 22 voorbij de steunen verplaatsbaar zijn.

20 Figuur 10 toont een dwarsdoorsnede van de bovenste bovenloopkraan 22 met een ingehesen container 2. Om het zijwaarts “slingeren” van de container 2 tijdens het rijden te voorkomen, worden aan beide zijden op ten minste twee posities per container 2 horizontale steunen 38 in werking gesteld. In dit voorbeeld omvatten de steunen 38 verticaal georiënteerde strippen van verenstaal met een geringe initiële uitbuiging, die door 25 een drukmechanisme 35 tot tegen een zijwand van de container 2 worden gedrukt. Op de plaats van bestemming aangekomen, gaat het drukmechanisme 35 al dan niet automatisch omhoog, en kan de container 2 worden neergezet.

Tevens blijkt duidelijk uit figuur 10 dat het vanwege de relatief grote breedte van het vakwerkframe 32 van dit nieuwe type overhead-containerkraan 22 mogelijk is om 30 de loopwagen 36 en de takel 37 met een minimale construedehoogte te ontwerpen, hetgeen ruimtebesparend werkt in de algehele configuratie van het samenstel 20 van twee bovenloopkranen 21, 22. De aspecten die blijken uit figuur 10 gelden op analoge wijze voor de onderste bovenloopkraan 21. Het zal voor een vakman duidelijk zijn dat 7 varianten van bovenloopkranen 21 en 22 mogelijk zijn waarbij de loopwagen en de takel boven op het vakwerkframe zijn gemonteerd.

In het voorgaande is een bovenloopkraan 21, 22 voor het ophijsen en verplaatsen 5 van containers 2 beschreven, die een railbaan 23, 24 omvat die door middel van kolommen 25 op een ondergrond is afgesteund, en een frame 31, 32 dat over de railbaan 23, 24 verplaatsbaar is en van middelen voor het oppakken en ophijsen van containers 2 is voorzien. Het frame 31, 32 is bijvoorbeeld aan twee zijden voorzien van wielen die op de rails van de railbaan 23, 24 lopen. In het bijzonder is het frame 31, 32 een vakwerk-10 frame dat geschikt is om ten minste één container 2 volledig op te nemen. In een samenstel 20 van ten minste twee bovenloopkranen 21, 22 zoals beschreven strekken de railbanen 23, 24 van de bovenloopkranen 21, 22 zich op verschillende niveaus ten opzichte van de ondergrond uit, in hoofdzaak parallel ten opzichte van elkaar, en zijn door middel van gemeenschappelijke kolommen 25 op de ondergrond afgesteund. Een 15 belangrijk voordeel van deze opstelling is dat de bovenloopkranen 21, 22 elkaar ingeval van storing kunnen passeren en dat deze elkaar kunnen opnemen en transporteren naar een uitwisselplaats.

Hoewel de beschrijving van de bovenloopkranen in het voorgaande hoofdzakelijk is gericht op toepassing op containerterminals, geldt een aantal voordelen ook voor 20 toepassing in magazijnen en distributiegebouwen zoals dat in figuur 11 wordt geïllustreerd.

Figuur 11 is een schematische dwarsdoorsnede van een containeropslaggebouw 40. Bij toepassing van een traditionele bovenloopkraan 39 is het nodig dat de kraanbaanligger hoger wordt gemonteerd dan bij toepassing van een bovenloopkraan 25 volgens de uitvinding met een bovenliggende vakwerkligger.

Dit bekent dat de horizontale remkrachten hoger boven de begane grondvloer aangrijpen, hetgeen een zwaardere gebouwconstructie zal vergen om eenzelfde stijfheid te bereiken dan bij een lager gelegen kraanbaanligger.

Een ander nadeel van de traditionele bovenloopkraan is dat in verband met 30 veiligheidseisen voor het oplossen van storingen en onderhoud een grotere ruimte tussen kraan 39 dakconstructie 40 moet worden gereserveerd, dus een hoger gebouw, dan bij toepassing van een bovenloopkraan volgens de vinding.

8

Het voordeel van een lager eigen gewicht van kraan 22 ten opzichte van kraan 39 is hiervoor reeds beschreven.

Het zal voor een deskundige duidelijk zijn dat de omvang van de uitvinding niet is beperkt tot de in het voorgaande besproken voorbeelden, maar dat diverse wijzi-5 gingen en modificaties daarvan mogelijk zijn zonder af te wijken van de omvang van de uitvinding zoals gedefinieerd in de aangehechte conclusies.

Claims (14)

1. Bovenloopkraan (21, 22) voor het ophijsen en verplaatsen van containers (2), omvattende een railbaan (23, 24) die door middel van kolommen (25) op een ondergrond is afgesteund, en een frame (31, 32) dat over de railbaan (23, 24) verplaatsbaar is en van middelen voor het oppakken en ophijsen van containers (2) is voorzien, waarbij het 5 frame (31, 32) over de railbaan (23, 24) beweegbaar is, en waarbij het frame (31, 32) geschikt is om ten minste één container (2) volledig op te nemen.

2. Bovenloopkraan (21, 22) volgens conclusie 1, waarbij het frame een vakwerkframe (31, 32) is. 10

3. Bovenloopkraan (21) volgens conclusie 1 of 2, waarbij het frame (31) zich hoofdzakelijk onder het niveau van de railbaan (23) bevindt.

4. Bovenloopkraan (22) volgens conclusie 1 of 2, waarbij het frame (32) zich 15 hoofdzakelijk boven het niveau van de railbaan (24) bevindt.

5. Bovenloopkraan (22) volgens conclusie 4, waarbij bij ten minste één zijde van het frame (24) een overstek (34) is aangebracht die zich tot buiten de railbaan (24) uitstrekt. 20

6. Bovenloopkraan (21, 22) volgens een willekeurige der conclusies 1-5, omvattende draaibare of kantelbare steunen (33) die bij een onderzijde van het frame (31, 32) zijn opgesteld voor het ondersteunen van een container (2) wanneer deze door de kraan (21, 22) tot binnenin het frame (31, 32) is opgehesen. 25

7. Bovenloopkraan (21, 22) volgens een willekeurige der conclusies 1-6, omvattende steunen (38) en een drukmechanisme (35) om de steunen (38) tot tegen een zijwand van een ingehesen container (2) te drukken.

8. Samenstel (20) van ten minste twee bovenloopkranen (21, 22) volgens een wille keurige der conclusies 1-7, waarbij de railbanen (23, 24) van de bovenloopkranen (21, 22. zich op verschillende niveaus ten opzichte van de ondergrond in hoofdzaak parallel ten opzichte van elkaar uitstrekken, en door middel van gemeenschappelijke kolommen (25) op de ondergrond zijn afgesteund.

9. Samenstel (20) volgens conclusie 8, waarbij een bovenloopkraan (21) zich hoofdzakelijk onder het niveau van zijn railbaan (23) bevindt en een andere bovenloopkraan (22) zich hoofdzakelijk boven het niveau van zijn railbaan (24) bevindt.

10. Samenstel (20) volgens conclusie 8 of 9, waarbij een hoger gelegen bovenloopkraan (22) is uitgerust met een mechanisme dat is ingericht om het frame (31) van een lager gelegen bovenloopkraan (21) op te hijsen.

11. Samenstel (20) volgens een willekeurige der conclusies 8-10, waarbij een lager 15 gelegen bovenloopkraan (21) is uitgerust met een mechanisme dat is ingericht om het frame (32) van een hoger gelegen bovenloopkraan (22) op te tillen.

12. Samenstel (20) volgens een willekeurige der conclusies 8-11, voorts omvattende een railbaan (26) die zich op een hoger niveau ten opzichte van de ondergrond bevindt 20 dan de in hoofdzaak parallelle railbanen (23, 24) van de ten minste twee bovenloopkranen (21, 22), en die zich in hoofdzaak haaks ten opzichte van de genoemde railbanen (23, 24) uitstrekt.

13. Samenstel (20) volgens conclusie 12, waarbij tenminste twee parallelle lanes zijn 25 voorzien, waarbij elke lane is voorzien van tenminste een bovenloopkraan (21, 22) en de railbaan (26) ingericht is om een bovenloopkraan (21, 22) van de ene lane naar de andere lane te transporteren.

14. Containeropslaggebouw (40) voorzien van een bovenloopkraan (21, 22) volgens 30 een willekeurige der conclusies 1-7.