PL 70 995 Y1 2 Opis wzoru Przedmiotem wzoru uzytkowego jest wielofunkcyjny zuraw okretowy, stosowany do zaladunku i wyladunku towarów na poklad okretu, szczególnie drobnicy o znacznej masie calkowitej, w tym po- dluznic, ale takze dla ladunków standardowych w rodzaju kontenerów. Znane sa w przemysle okretowym zurawie stosowane na statkach floty handlowej, posiadajace dwie wciagarki podnoszace przy zachowaniu jednego ramienia zurawia, a mianowicie wciagarke glówna oraz wciagarke pomocnicza. Obciazenia wciagarki glównej w czasie jej uzytkowania wplywaja na konieczna do zastosowania konstrukcje zurawia pod katem wytrzymalosci, jednakze ilosc cykli pracy wykonanych ta wciagarka jest niewielka. Uzywanie wciagarki pomocniczej wywoluje duzo mniejsze ob- ciazenia, jednak ilosc operacji technologicznych nia wykonywanych jest znacznie wieksza. Stad kon- strukcja zurawi o dwóch wciagarkach moze faktycznie w sposób bezpieczny wykonac o wiele wiecej cykli pracy niz zuraw z jedna wciagarka, szczególnie taka dla duzego udzwigu. Wada konstrukcyjna tego typu wykonan jest ograniczenie widocznosci pola, w którym faktycznie operuje ramie zurawia. Przysloniete sa obszary pod ramieniem z powodu litej budowy tychze ramion. Niestety, zastosowanie niezaleznych wciagarek, niezwiazanych z mechanicznym ukladem wo- dzenia ramienia zurawia, zazwyczaj skutkuje zwiekszeniem trudnosci w sterowaniu przy pracy tego typu zurawi okretowych. Wynika to takze z faktu, ze sa one bardzo masywne z koniecznosci zapew- nienia wytrzymalosci mechanicznej, ramiona zurawia budowane sa z pelnych podluznic stalowych pro- filowanych w ksztalt bryly zamknietej, np. prostopadloscianu, lub tez tworzacych np. ksztalt dwuteow- nika albo katowników, czy plaskowników laczonych ze soba trwale. Duza masa zurawia powoduje niedogodnosci przy zarzadzaniu balastem jednostki plywajacej, szczególnie dla dlugich ramion zura- wia i znacznych ciezarów przedmiotów, które zuraw unosi i przenosi tym ramieniem. Praca zurawia jest wtedy z koniecznosci spowalniana, by synchronizacja jego pracy z zarzadzaniem balastem jed- nostki w ogóle byla mozliwa. Niezalezna wada zurawi okretowych o duzym udzwigu jest klopot zwiazany z umieszczeniem mechanizmów zapewniajacych ruch zurawia. Przestrzen na jednostce plywajacej jest zawsze mocno ograniczona, niezaleznie od mozliwosci montazu, koniecznoscia jest wykonanie konstrukcji w zgodzie z przepisami dotyczacymi portów i nabrzezy portowych, do których jednostka zawija i cumuje. Stad stosowane w zurawiach napedy pneumatyczne oraz elektryczne, jako wielkogabarytowe i trudne do osadzenia w konstrukcji zurawia, nalezy zastapic konstrukcja mniejsza o co najmniej tej samej funkcjo- nalnosci. Nowe konstrukcje powoduja w konsekwencji niedogodnosc w prostowodnosci prowadzenia haków zurawia, szczególnie w przypadku obciazonych ukladów linowych. Prawidlowa konstrukcja musi takze uwzgledniac tendencje zurawi do odwodzenia ramienia w niewlasciwa strone, na skutek miniecia punktu „przegiecia” od pionu ku tylnej stronie zurawia. Stad znane konstrukcje niweluja niektóre wymienione tu niedogodnosci zurawi, przy czym nie zawsze dotyczy to zurawi okretowych o duzym udzwigu. Dla przykladu mozna podac rozwiazania ujawnione w nastepujacych opisach chinskich. Ze zgloszenia wynalazku CN10361299 znane jest rozwiazanie, w którym uzyto silnik elektryczny ze stalym magnesem oraz z hamulcami tarczowymi umieszczonymi po obu stronach dysków ukladu hamulcowego. Analogiczne elementy zostaly uzyte w rozwiazaniach wskazanych w innych chinskich zgloszeniach wynalazków o numerach CN102070080, CN102050384. Ze wzoru uzytkowego CN202429902 znany jest zuraw okretowy z silnikiem elektrycznym na staly magnes. Ponadto zuraw zawiera mechanizm obracajacy, mechanizm unoszenia ramienia zura- wia i mechanizm podnoszenia ciezaru, sterownik i system kontroli zarzadzajacy silnikiem poprzez uklad sterowania. Uklad sterowania zawierajacy czujniki i wyswietlacz jest polaczony z glównym urza- dzeniem sterujacym, a glówne urzadzenie sterujace jest polaczone ze sterownikiem, natomiast ste- rownik jest polaczony z magnesem stalym, gdzie magnes staly jest polaczony z mechanizmem obra- cajacym, mechanizmem unoszenia ramienia zurawia oraz mechanizmem unoszacym ciezar. Analogicznym do poprzedniego jest rozwiazanie ze wzoru uzytkowego chinskiego CN201560058, w którym dzwig napedzany jest bezposrednio przez silnik synchroniczny z magnesami trwalymi. Mecha- nizm napedowy, mechanizm zmiany amplitudy ramienia, mechanizm unoszacy ciezar i mechanizm ob- rotowy zurawia sa polaczone z silnikiem synchronicznym z magnesami trwalymi, a uklad kontroli zmien- nej czestotliwosci pracy regulujacy predkosc jest ukladem sterowania elektrycznego. W mechanizmie unoszacym ciezar i mechanizmie zmieniajacym amplitude ramienia, kolowrotek jest bezposrednio nape- dzany silnikiem synchronicznym z magnesami trwalymi, a hamulce sa zainstalowane po obu stronach PL 70 995 Y1 3 silnika synchronicznego z magnesami trwalymi i bebna kolowrotka. Silnik synchroniczny z magnesami trwalymi jest bezposrednio polaczony z reduktorem predkosci podnoszenia, reduktor predkosci podno- szenia polaczony jest ulozyskowana rolka z walem bebna kolowrotka. Rozwiazania z silnikami synchronicznymi obnizaja gabaryty ukladu napedowego, wyciszaja go i pozwalaja obnizyc wydatek energetyczny potrzebny do pracy dzwigu. Nie wplywaja jednak bardzo znaczaco na ciezar samej konstrukcji zurawia jako takiego. Stad z wielu rozwiazan znane sa konstrukcje zurawi o szkieletowej budowie ramienia wysie- gnika, a niektóre z nich sa konstrukcjami, w których ramie wysiegnika zbudowane jest z kilku laczonych ze soba kratownic, np. ze zgloszenia wynalazku US2008173605, ze zgloszenia wynalazku US2004238471 oraz US2012031868. Konstrukcje szkieletowe ramienia nie sa jednak stosowane w zurawiach okretowych o bardzo duzym udzwigu. Tym bardziej nie sa stosowane w tego typu zura- wiach o jednym ramieniu wodzacym, wzbogaconych o drugi i niezalezny system unoszenia drugiego haka dla ciezarów mniejszych. Pomimo stosowania wybiórczego wskazanych udoskonalen, nie jest jednak do tej pory nadal mozliwe w zurawiach okretowych o konstrukcji A-ramy, aby odwodzenie ramienia do pionu znaczaco przekraczalo kat 80°, szczególnie dla zurawi o duzym udzwigu, co skutkuje niemoznoscia ulozenia to- warów podnoszonych, w bezposredniej bliskosci podstawy wiezy zurawia. Ma to zasadniczy wplyw na wykorzystanie miejsca na pokladzie jednostki plywajacej z racji na jego ograniczonosc i dostepnosc w ogóle. Zurawie, które zblizaja sie do tak znacznego kata uniesienia ramienia, w szczególnosci z racji na pelna konstrukcje ramienia i jego mase, narazone sa na przewrócenie lub odwiedzenie ramienia w tyl, a niezaleznie powoduja znaczna niedogodnosc w sterowaniu balastem jednostki plywajacej. Stad z innego dokumentu opisu wynalazku rumunskiego o numerze RU2206869 wynika, ze moz- liwe jest elektroniczne zabezpieczenie dzwigu poprzez system czujników i mikrokontrolerów, na skutek oceny mierzonego pola magnetycznego umieszczonych w odpowiednich miejscach magnesów, a takze ocene azymutu kata obrotu ramienia. Badane jest polozenie ramienia dzwigu z uwzglednieniem ciezaru oraz przeciazen z tego wynikajacych. System ten chroni dzwig przed przewróceniem na skutek prze- ciazenia. Niestety wskazany system nie odnosi sie do odwodzenia ramienia w tyl, stad nie moze miec zastosowania na jednostkach plywajacych dla zurawi wielkiego udzwigu. Majac na uwadze istniejace znane konstrukcje, mozna zauwazyc, ze nie istnieje konstrukcja laczaca wszystkie korzystne mozliwosci skladajac sie na optymalne dla zurawi okretowych wykonanie, zapewniajace mu wieksza predkosc pracy, wieksza niezawodnosc i dokladnosc, polepszenie mozliwo- sci odwodzenia i na skutek tego zwiekszenia zasiegu o obszar bezposrednio w polu przy wiezy zura- wia, a wszystko to przy zmniejszeniu masy zurawia, zmniejszeniu gabarytów wiezy zurawia i jego mechanizmów, a co najwazniejsze przy zwiekszeniu ilosci cyklów pracy bez nadwyrezenia mechanicz- nego konstrukcji. Wszystkie przydatne cechy optymalnie zestawionego zurawia zostaly umozliwione dzieki kon- strukcji wedlug wzoru uzytkowego. Wielofunkcyjny zuraw okretowy wedlug wzoru uzytkowego posiada kabine operatorska, jedno ramie wodzace mocowane sworzniami pierwszymi w jego podstawie i dwa niezalezne uklady wciagarek podnoszacych, odpowiednio z wciagarka glówna i wciagarka pomocnicza, których haki unoszace umieszczone sa na tym ramieniu. Posiada takze silnik elektryczny na staly magnes, mechanizm obro- towy umieszczony w podstawie, mechanizm unoszenia ramienia wodzacego, system kontroli zarzadza- jacy silnikiem poprzez uklad sterowania zawierajacy sterownik, natomiast uklad sterowania jest pola- czony z silnikiem, a silnik jest polaczony z mechanizmem obracajacym, a takze silnik jest polaczony z mechanizmem unoszenia ramienia wodzacego oraz silnik jest polaczony z ukladem wciagarki podno- szacej. Wzór uzytkowy charakteryzuje sie tym, ze wieza zurawia jest w rodzaju A-ramy mocowanej sworzniami drugimi do podstawy, a takze sa co najmniej trzy silniki elektryczne, przy czym uklad wcia- garki glównej i uklad wciagarki pomocniczej oraz mechanizm unoszenia ramienia wodzacego ma swój wlasny silnik elektryczny ze stalym magnesem i odpowiadajaca mu, korzystnie mocowana na podstawie A-ramy, wciagarke. Os obrotu takiej wciagarki jest korzystnie wspólna z osia obrotu wirnika silnika elek- trycznego ze stalym magnesem mocowanego na wciagarce. Pozwala to umocowac wskazane elementy na minimalnej ilosci przeznaczonego na ten cel miejsca. Miejscem mocowania wciagarek z ich silnikami moze byc takze inny fragment zurawia, jednak wskazany pozwala na dosc dobre i korzystne prowadze- nie lin. Ramie wodzace ma budowe szkieletowa, korzystnie w rodzaju kratownicy, mogacej skladac sie z wielu elementów. A-rama wraz z krazkami mechanizmu unoszenia ramienia wodzacego i korzystnie krazkami ukladu wciagarki glównej umieszczonymi u jej wierzcholka sa przemieszczone ku tylnemu PL 70 995 Y1 4 krótszemu wspornikowi A-ramy. Pozwala to na uzyskanie znacznego odwiedzenia ramienia wodza- cego, co skutkuje uniesieniem go do pionu az o 87°. Mechanizm obrotowy chowany w wiezy zurawia pod podloga podstawy ma korzystnie swój silnik elektryczny najlepiej ze stalym magnesem. Kabina operatorska osadzona jest korzystnie na przednim dluzszym wsporniku A-ramy, przy czym pole widzenia z wnetrza kabiny operatorskiej w plaszczyznie poziomej przekracza wtedy 270°, a w plaszczyznie pionowej przekracza wtedy 225°. Ramie wodzace zbudowane jest korzystnie z kilku laczonych ze soba elementów. Wciagarka ukladu wciagarki glównej i jednoczesnie lub zamiennie wciagarka ukladu wciagarki pomocniczej mocowana jest korzystnie na ramieniu wodzacym, najlepiej po bocznej jego stronie. Przynajmniej na jednym haku unoszacym mocowana moze byc trawersa dla ulatwienia unosze- nia podluznic. Opisany w rozwiazaniu zuraw jest zurawiem modulowym, skladanym, o dwóch hakach unosza- cych, posiadajacym znakomite pole widocznosci, pomimo znacznego zasiegu 30 m, a nawet wiecej. Przy wszystkich tych cechach przeznaczony jest dla unoszenia ciezaru do 250 t przy pelnym zasiegu ramienia wodzacego, a nawet do 450 t przy polowie zasiegu. Wskazana konstrukcja ma szereg zalet. Przede wszystkim zmniejszony znaczaco ciezar nawet do ok. 40% i obnizony srodek ciezkosci zurawia. Prócz zaoszczedzenia energii mozliwe jest z tego powodu dociazenie ladunkiem okretu, na którym lzejszy zuraw (uklad zurawi) jest mocowany. Mozliwe jest ustawianie ladunku tuz przy podstawie zurawia. Mozliwe jest takze latwe przewozenie zurawia w elementach od producenta do miejsca faktycznego montazu. Stad takze mozliwe jest montowanie finalnej konstrukcji w trudniejszych warunkach, a takze produkcja w oddali od zbiorników wodnych. Oczywistymi zaletami jest zwiekszenie sprawnosci, cichsza praca, dluzsza zywotnosc elemen- tów, szybszy serwis, mozliwosc dokonania diagnostyki na odleglosc, zmniejszenie zagrozenia zanie- czyszczenia srodowiska. Poprzez zastosowanie systemu kontroli i ukladu sterowania silnikami w sposób spójny mozliwe jest uzyskanie lepszej prostowodnosci haków (level-luffing). Zastosowanie klasycznej kratownicy wykonanej ze stali o bardzo wysokiej wytrzymalosci obniza znaczaco powierzchnie naporu wiatru zurawia wysiegnika i wiezy wykonanej w formie smuklej A-ramy. Rozwiazanie wedlug wzoru uzytkowego przedstawione jest w przykladzie wykonania na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia zuraw z profilu w ulozeniu spoczynkowym poziomym, Fig. 2 przedstawia zuraw w widoku z góry w ulozeniu spoczynkowym poziomym, Fig. 3 przedstawia zuraw z profilu w mak- symalnym uniesieniu. Wielofunkcyjny zuraw 1 okretowy posiada kabine operatorska 2, jedno ramie wodzace 3 moco- wane sworzniami pierwszymi 4 w jego podstawie 5 i dwa niezalezne uklady 6’, 6’’ wciagarek 20 podno- szacych, odpowiednio z wciagarka glówna 7 i wciagarka pomocnicza 8, których haki unoszace 9’, 9’’ umieszczone sa na tym ramieniu 3. Posiada takze trzy silniki elektryczne synchroniczne 10 na staly ma- gnes i jeden silnik elektryczny asynchroniczny 11, mechanizm obrotowy 12 umieszczony w podstawie 5, mechanizm unoszenia 13 ramienia wodzacego 3, system kontroli 14 zarzadzajacy silnikami 10, 11 w sposób spójny poprzez uklad sterowania 15 zawierajacy sterowniki 16, gdzie uklad sterowania 15 jest polaczony z kazdym silnikiem 10, 11 poprzez jego sterownik 16. Jeden silnik asynchroniczny 11 jest polaczony z mechanizmem obracajacym 12, jeden silnik synchroniczny 10 jest polaczony z mechani- zmem unoszenia 13 ramienia wodzacego 3 oraz jeden silnik synchroniczny 10 jest polaczony z ukla- dem 6’ wciagarki podnoszacej glównej 7 i jeden silnik synchroniczny 10 jest polaczony z ukladem 6’’ wciagarki podnoszacej pomocniczej 8. Wieza 17 zurawia 1 jest w rodzaju A-ramy 30 mocowanej sworzniami drugimi 18 do podstawy 5 zurawia 1, przy czym uklad 6’ wciagarki glównej 7 i uklad 6’’ wciagarki pomocniczej 8 oraz mechanizm unoszenia 13 ramienia wodzacego 3 ma swój wlasny silnik elektryczny 10 ze stalym magnesem i od- powiadajaca mu wciagarke 20. Na podstawie 5 A-ramy 30 mocowana jest wciagarka glówna 7 i wciagarka 19 mechanizmu uno- szenia 13 ramienia wodzacego 3, a na ramieniu wodzacym 3 mocowana jest wciagarka pomocnicza 8. Os obrotu kazdej z wciagarek 7, 8, 19 jest wspólna z osia obrotu wirnika silnika elektrycznego synchronicznego 10 ze stalym magnesem mocowanego na tej wciagarce 7, 8, 19. Ramie wodzace 3 ma budowe szkieletowa, w rodzaju kratownicy 21, przy czym kratownica 21 sklada sie z pojedynczego zespolonego elementu. A-rama 30 wraz z krazkami 22 mechanizmu uno- szenia 13 ramienia wodzacego 3 i krazkami 23 ukladu 6 wciagarki glównej 7 umieszczonymi u jej PL 70 995 Y1 5 wierzcholka 24 sa przemieszczone ku tylnemu krótszemu wspornikowi 25 A-ramy 30. Pozwala to na uzyskanie znacznego odwiedzenia ramienia wodzacego 3, co skutkuje mozliwoscia uniesienia go do pionu az o 87°. Mechanizm obrotowy 12 chowany jest w wiezy 17 zurawia 1 pod podloga 26 podstawy 5. Kabina operatorska 2 osadzona jest na przednim dluzszym wsporniku 27 A-ramy 30, przy czym pole widzenia z wnetrza kabiny operatorskiej 2 w plaszczyznie poziomej przekracza 270°, a w plasz- czyznie pionowej przekracza 225°. Ramie wodzace 3 zbudowane jest z dwóch laczonych ze soba elementów 3’, 3’’. Na obu hakach unoszacych 9’, 9’’ mocowana moze byc rozlacznie trawersa. PL