Snel hijsen: een last vrijmaken van een bewegend dek
Een last van een bewegend dek hijsen is een race: de last moet vrij zijn voordat het dek weer omhoogkomt. Hoe de snelle hijsactie van een heave-compensator die race wint, en wat onze modelcasus met 250 t liet zien.
- Wanneer een kraan een last van een dek met heave hijst, kan het dek weer omhoogkomen en de last raken voordat deze vrij is: hernieuwd contact. Bij een lage hijssnelheid verliest de kraan die race vaak.
- Bij een snelle hijsactie draagt de compensator een deel van het gewicht van de last terwijl die nog op het dek rust. Daarna trekt hij snel in op het in de hijsprocedure vastgelegde moment en brengt hij de last in één beweging vrij van het dek.
- In onze CONSTELLATION-casus met een last van 250 t die alleen door de kraan werd gehesen, raakte het dek de last opnieuw in elke simulatie bij 1 tot 3 m/min en in 15 % van de simulaties bij 20 m/min. Met de snelle hijsactie van ANTARES gebeurde dit in geen van de 120 simulaties, bij geen enkele snelheid.
- ANTARES heeft een ingebouwde functie voor snel hijsen, aangedreven door eigen systemen aan boord. Een actief systeem kan hetzelfde doen met zijn aandrijving; onze VEGA is in ontwikkeling.
Een last op een offshore ponton of bevoorradingsschip beweegt met het dek op en neer. Wanneer de kraan de last overneemt, kan het dek juist dalen, waardoor de last er vlak boven hangt. Bij de volgende golf komt het dek weer omhoog. Als de last dan nog niet vrij is, raakt het dek die van onderaf.
De race tegen het dek
Een kraan die een zware last hijst, werkt langzaam, vaak met enkele meters per minuut. Na het loskomen van het dek stijgt de last slechts met de hijssnelheid, enkele centimeters per seconde. Het dek zakt intussen weg en komt weer omhoog, met een snelheid ten opzichte van de kraanhaak die kan oplopen tot een meter per seconde. Als de volgende stijging van het dek groter is dan de hoogte die de last inmiddels heeft bereikt, haalt het dek de last in. In een onregelmatige zee kan de volgende golfkam hoger zijn dan de vorige (Figuur 1). DNV-RP-N103 behandelt dit als de kans dat het ponton het gehesen object na het loskomen van het dek raakt. Die kans hangt af van de hijssnelheid ten opzichte van de beweging tussen kraanhaak en dek. Het hijsplan moet de kans onder een vastgestelde waarde houden.
Sneller hijsen helpt, maar een kraan met voldoende capaciteit voor de last is zelden snel genoeg om het dek voor te blijven. Bij een snelle hijsactie brengt de compensator de last in één snelle beweging vrij van het dek. Daarna hijst de kraan de last weg met zijn eigen snelheid.
Hoe een snelle hijsactie werkt
- Vasthouden. Terwijl de last nog op het dek rust, wordt de compensator voorgeladen om een deel van het gewicht te dragen. Het hijsgerei staat op spanning, maar de last blijft op het dek.
- Volgen. De zuigerstang houdt voldoende bewegingsruimte over om het dek te volgen terwijl het onder de last op en neer beweegt, en voor de daaropvolgende intrekbeweging.
- Activeren. Op het geplande moment, meestal wanneer het dek begint weg te zakken, trekt de compensator snel in.
- Vrijmaken. Door het intrekken komt de last in één beweging vrij van het dek en hijst de kraan de last weg. De hijsanalyse controleert de afstand tot het dek tijdens de volgende golven, de piekbelastingen en de gebruikte slag.
Het beste moment om de functie te activeren hangt af van de combinatie van kraan, last en dek; dat is niet altijd de golfkam. De voorspanning wordt zo ingesteld dat het dek vóór activering op elk moment een deel van het gewicht van de last blijft dragen, ook wanneer het dek na een golfkam wegzakt en de gaskracht met de slag toeneemt. Zo komt de last niet vanzelf los.
Hoe het intrekken wordt aangedreven
| Methode | Werking |
|---|---|
| Omschakeling tussen accumulatoren | De cilinder schakelt van de lagedrukaccumulator naar een voorgeladen hogedrukaccumulator die is gedimensioneerd om de betreffende last op te trekken |
| Gasinjectie | Hogedrukgas wordt via een ruime verbinding naar de werkaccumulator geleid, waardoor de kracht toeneemt |
| Actieve aandrijving | Bij een actief systeem levert de aandrijving extra hijskracht; de aandrijving van VEGA werkt op accu’s |
De intrekkracht wordt afgestemd op de hijsoperatie. Bij te veel kracht krijgt de last een ruk en stijgt de piekbelasting in de strop; bij te weinig kracht komt de last te langzaam vrij. De intrekbeweging moet binnen de werkzame slag blijven. Onze systemen hebben einddemping om contact aan het einde van de slag te verzachten, maar de hijsoperatie wordt zo gepland dat dit niet gebeurt.
Onze casus van 250 t
In een CONSTELLATION model van een last van 250 t die van een dek met heave wordt gehesen in één onregelmatige zeetoestand (Hs 2.16 m, Tp 5.5 s), hebben we bij elk van vier hijssnelheden 120 realisaties van die zeetoestand doorgerekend met een conventionele kraan en vervolgens met de snelle hijsactie van ANTARES. Beide begonnen op hetzelfde gunstige moment in de dekbeweging.
Bij de snelle hijsactie kwam de last los van het dek met een DAF van de nuttige last van 1.27, met een piekbelasting in de strop van 3,118 kN, binnen de limieten van het hijsgerei en de kraan. Daarbij werd 64 % van de slag van ANTARES gebruikt. Geen hernieuwd contact in 120 simulaties geeft een exact 95 %-betrouwbaarheidsinterval van 0 tot 3 % voor de kans op hernieuwd contact in dit model. Het gaat om één last en één zeetoestand: elke hijsoperatie wordt afzonderlijk gedimensioneerd op basis van de last, het vaartuig en de zee.
Welke systemen kunnen snel hijsen?
ANTARES heeft een ingebouwde functie voor snel hijsen, aangedreven door eigen systemen aan boord zonder externe energievoorziening. De functie kan meerdere keren per lading worden geactiveerd. Een actief systeem kan snel hijsen met zijn eigen aandrijving; onze VEGA is een actief systeem in ontwikkeling. Onze passieve systemen RIGEL en CYGNUS worden voor de hijsoperatie op het dek ingesteld en trekken niet op commando in. In combinatie met een kraan dempen ze in plaats daarvan de rukbelasting bij het opnemen van de last (zie overdrachtsoperaties).
Bronnen en aannames
- De casus van 250 t is in CONSTELLATION gemodelleerd als één gekoppeld belastingstraject in het tijdsdomein, bij één zeetoestand met Hs 2.16 m en Tp 5.5 s en 120 realisaties per hijssnelheid. Hernieuwd contact is elke keer dat het dek de last raakt nadat deze is losgekomen, de gebeurtenis die DNV-RP-N103 gebruikt voor het loskomen van het dek (sectie 9.5.2). De frequenties zijn tellingen uit de gesimuleerde runs, geen schattingen volgens de gesloten formule in de RP. Die formule gaat ervan uit dat de last bij een golfkam loskomt en geeft nooit meer dan 50 %. De conventionele kraan en de snelle hijsactie zijn beoordeeld met dezelfde last, zeetoestand en gunstige activeringsconditie.
- Alleen kraan, simulaties met hernieuwd contact: 100 % bij 1 tot 3 m/min, 86 % bij 5, 52 % bij 10 en 15 % bij 20 m/min. Snelle hijsactie van ANTARES: 0 van 120 bij elke snelheid.
- Bij nul gevallen van hernieuwd contact in 120 simulaties is het exacte binomiale 95 %-interval (Clopper-Pearson) 0 tot 3.0 %; de eenzijdige bovengrens bij 95 % is 2.5 %.
- De casus is een modelresultaat voor één last en één zeetoestand, geen algemene operationele grenswaarde.
Veelgestelde vragen
Wat is snel hijsen?
Een last in één snelle beweging vrij van een bewegend dek hijsen. De compensator draagt een deel van het gewicht terwijl de last nog op het dek rust. Daarna trekt hij op een vastgelegd moment snel in, zodat de last vrij is voordat het dek weer omhoogkomt.
Waarom is snel hijsen nodig?
Een kraan met voldoende capaciteit voor een zware last hijst langzaam, terwijl het dek waarvan de last wordt gehesen zich met een meter per seconde kan verplaatsen. Na langzaam loskomen kan het dek bij de volgende stijging de last raken. Een snelle hijsactie brengt de last in één beweging vrij van het dek.
Wanneer wordt de snelle hijsactie geactiveerd?
Op het moment dat de hijsprocedure voorschrijft, meestal wanneer het dek begint weg te zakken. Het beste moment hangt af van de combinatie van kraan, last en dek en wordt daarom in de hijsanalyse vastgesteld; dat is niet altijd de golfkam.
Hoe wordt het intrekken aangedreven?
Door de cilinder over te schakelen naar een voorgeladen hogedrukaccumulator, hogedrukgas in de werkaccumulator te injecteren of, bij een actief systeem, met de aandrijving. ANTARES gebruikt daarvoor eigen systemen aan boord, zonder externe energievoorziening.
Hoe groot is de kans op hernieuwd contact zonder snelle hijsactie?
In onze modelcasus met 250 t, waarbij alleen de kraan hijste met 1 tot 3, 5, 10 en 20 m/min, raakte het dek de last opnieuw in respectievelijk 100, 86, 52 en 15 % van de simulaties. Met de snelle hijsactie van ANTARES gebeurde dit in geen van de 120 simulaties bij elke snelheid. Dit is één modelcasus, bij één zeetoestand met Hs 2.16 m en Tp 5.5 s, geen algemene kans.
Welke compensatoren kunnen snel hijsen?
ANTARES heeft een ingebouwde functie voor snel hijsen die meerdere keren per lading kan worden geactiveerd. Een actief systeem kan dit met zijn aandrijving doen; onze VEGA is in ontwikkeling. Een gewoon passief systeem zoals RIGEL of CYGNUS, dat voor de hijsoperatie op het dek is ingesteld, trekt niet op commando in.
Een last hijsen van een bewegend dek?
Stuur ons:
- de last en het hijsgerei
- de kraan en de hijssnelheid
- het vaartuig of ponton waarop de last staat, en de zeetoestanden
We modelleren het loskomen van het dek in CONSTELLATION, zowel met alleen de kraan als met een snelle hijsactie, en geven u de afstand tot het dek, de belastingen en de benodigde slag.
Stuur uw hijscasus →
