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Compensazione del sollevamento: spiegazione, principi e applicazioni

Cos'è la compensazione del sollevamento?

Ultimamente, un numero crescente di nostri clienti ha mostrato un vivo interesse per le gru e gli argani con funzionalità di compensazione del sollevamento. Riconoscendo questa elevata domanda, riteniamo che sia fondamentale fornire un'introduzione approfondita a questa tecnologia avanzata.

Questo articolo si propone di offrire una panoramica completa, coprendo le introduzioni fondamentali, i principi di funzionamento, le distinzioni chiave e le applicazioni prevalenti della compensazione del sollevamento sia attiva che passiva. Abbiamo stabilito che questa risorsa fornirà informazioni preziose agli ingegneri navali, ai responsabili degli acquisti e alle persone nuove nel settore.

Compensazione del sollevamento

La compensazione del sussulto è una tecnica avanzata, azionata principalmente da sistemi di azionamento idraulici o elettrici. Il suo scopo principale è ridurre il movimento di sollevamento nei dispositivi di sollevamento situati su piattaforme offshore.

Applicato ampiamente alle apparecchiature di sollevamento su navi e piattaforme offshore, questo metodo utilizza cilindri, ganci o argani di compensazione del sollevamento per ridurre o eliminare l'influenza del sollevamento della nave sui carichi sospesi.

Comprende due tipologie principali: compensazione attiva del sussulto e compensazione passiva del sussulto, ma si estende anche ad approcci come la compensazione bilanciata del sussulto e sistemi misti attivo-passivo.

Movimento di sollevamento:

In mare, una nave subisce sei gradi di libertà di movimento influenzati dalle onde, tra cui oscillazione, ondata, sollevamento, rollio, beccheggio e imbardata.

Uno dei fattori più influenti sulla stabilità delle operazioni di sollevamento offshore è il movimento di sollevamento, che possiamo intendere anche come movimento verticale.

schema del moto a sei gradi di libertà

Principi di base:

Fondamentalmente, la compensazione del sollevamento si basa su sensori che rilevano e misurano la distanza tra la nave e il carico sospeso dalla gru. Riconoscendo la direzione delle onde, la gru trasmette un segnale di compensazione, spingendo il carico a oscillare nella direzione opposta.

Questo processo mitiga o contrasta il movimento verticale della nave indotto dalle onde, facilitando le operazioni della gru in mare con una fluidità paragonabile alle operazioni a terra. Naturalmente, i principi della compensazione attiva del sollevamento e della compensazione passiva del sollevamento sono ancora un po' diversi, come spiegheremo in dettaglio in seguito.

vantaggi:

Nel campo delle attività offshore soggette agli effetti delle onde e alle fluttuazioni del carico, la compensazione del sollevamento emerge come un punto di svolta. Riduce efficacemente al minimo l'impatto delle onde sul sollevamento, trasferimento, varo e recupero delle apparecchiature sottomarine, garantendo la necessaria stabilità del carico.

Fondamentalmente, questa tecnologia previene potenziali rischi per le navi, le attrezzature di sollevamento e le aree operative, aprendo la strada a attività offshore più sicure ed efficienti.

Cos'è la compensazione attiva del sollevamento?

AHC significa Active Heave Compensation, che rappresenta la tecnologia più utilizzata progettata per reagire in modo proattivo e preventivo ai movimenti di sollevamento, affermando il controllo sulla posizione di un carico rispetto al fondale marino.

Principio di funzionamento dell'AHC:

Fondamentalmente, l'AHC utilizza un sistema di controllo dotato di attuatori motorizzati per contrastare attivamente i movimenti rilevati dai sensori. Questi sensori, spesso dispositivi di misurazione inerziali o sistemi di navigazione satellitare ad alta precisione, rilevano i movimenti della nave, attivando attuatori, in genere cilindri idraulici, integrati nei ganci di sollevamento o applicati direttamente alle apparecchiature di verricello.

L'obiettivo principale è mantenere una posizione verticale costante per un carico sospeso o una tensione costante per un carico supportato o fisso. I segnali in tempo reale provenienti dalle unità di riferimento del movimento (MRU) o dai sistemi di rilevamento della posizione di misurazione preimpostati guidano il sistema di controllo, sia esso PLC o basato su computer, nel calcolo delle regolazioni necessarie per i componenti attivi per annullare i movimenti della nave.

L'AHC si distingue per la sua capacità di rispondere quasi in tempo reale al movimento misurato, compensando efficacemente lo spostamento. Questa funzionalità si rivela fondamentale per mitigare l'impatto delle onde, del vento e di altri fattori esterni sia sulla nave che sulla piattaforma. Contrastando attivamente questi movimenti, l'AHC garantisce stabilità, sicurezza ed efficienza, in particolare in mare mosso. Questa tecnologia proattiva riduce al minimo i tempi di inattività causati dalle condizioni meteorologiche, amplifica i tempi operativi e riduce i danni alle apparecchiature.

Diagramma schematico della compensazione del sollevamento attivo

Varianti diversificate di AHC

  1. Compensazione lineare del sollevamento attivo (LAHC):

Integrato nelle gru e nei paranchi standard azionati da verricello, LAHC utilizza cilindri idraulici. Agendo come componente aggiuntivo ai sistemi di verricello esistenti, offre adattabilità a varie disposizioni dell'imbarcazione. Sebbene efficiente per la movimentazione di carichi consistenti, è meno adatto per carichi inferiori a 100 tonnellate. Nonostante la sua incapacità di recuperare energia, LAHC consuma molta meno energia rispetto ad altri sistemi di compensazione attiva del sollevamento.

  1. AHC primaria regolamentata (PAHC):

Rappresentando la più recente tecnologia AHC, i sistemi PAHC utilizzano pompe e motori idraulici per regolare la velocità e la direzione del verricello, costituendo un sistema idraulico a circuito chiuso. Degno di nota per il suo basso costo, il suo ingombro ridotto, la perfetta integrazione e la capacità di recupero energetico, il sistema PAHC vanta una costruzione semplice, che garantisce facilità di installazione e manutenzione.

  1. AHC rotante/regolato secondariamente (RAHC):

Questa variante controlla direttamente il tamburo del verricello, svolgendo una duplice funzione di sollevamento e fornitura di AHC. Utilizzando motori elettrici o idraulici per azionare il verricello, il sistema RAHC funziona in modo completamente automatico, rispondendo al beccheggio, all'imbardata e al rollio della superficie dell'oceano. Non solo fornisce potenza ma recupera anche l'energia cinetica dell'avvolgicavo. Ciò lo rende il sistema AHC più efficiente dal punto di vista energetico e più popolare.

Cos'è la compensazione passiva del sollevamento?

PHC sta per “Compensazione passiva del sollevamento”, adotta un approccio reattivo al movimento del sollevamento. Progettato su misura per carichi fissati a lungo termine al fondale marino, questo sistema funziona concentrandosi sull'assorbimento degli urti, mantenendo una tensione costante e offrendo protezione da sovraccarico.

Il dispositivo PHC standard è solitamente posizionato tra il gancio della gru e il carico ed è un semplice sistema idraulico a circuito chiuso. Questa semplicità riduce al minimo la necessità di complessi sistemi di controllo elettronico e strumentazione, con conseguente basso fabbisogno di energia elettrica. Le unità PHC possono funzionare anche durante le interruzioni di corrente.

Principe Lavoratore di PHC:

Composto da un cilindro idraulico e un accumulatore, il sistema PHC funziona come un'unità a molla idropneumatica. Questo meccanismo utilizza molle e ammortizzatori simili alle sospensioni pneumatiche dei veicoli terrestri, sebbene adattati al difficile ambiente marittimo.

Quando la nave risale, il gas all'interno dell'accumulatore si comprime, compensando lo spostamento crescente e immagazzinando energia. Al contrario, quando la nave scende, il gas si espande per compensare lo spostamento di affondamento, liberando l’energia immagazzinata.

Questo scambio dinamico di energia svolge una funzione stabilizzante, mantenendo la massa in una posizione nominale in cui la molla è scarica. In termini pratici, ciò diminuisce notevolmente il movimento trasmesso ai mezzi di sollevamento assorbendo efficacemente l'impatto delle onde.

Diagramma schematico della compensazione passiva del sollevamento

Differenza tra compensazione attiva e passiva del sollevamento

Se state considerando l'acquisto di un sistema di compensazione del sollevamento, la seguente tabella comparativa fornisce una panoramica concisa delle variazioni tra compensazione passiva e attiva del sollevamento, offrendo un valido aiuto nel processo decisionale:

caratteristica Compensazione passiva del sollevamento (PHC) Compensazione attiva del vomito (AHC)
Costo significativamente più economico dell'AHC L'intero sistema AHC è costoso
Principio operativo “Sistema reattivo”, utilizzando le caratteristiche di smorzamento naturali del sistema Utilizza la strumentazione e si regola attivamente in base al movimento del vaso
Requisiti di potenza Non richiede alimentazione aggiuntiva Richiede alimentazione per la strumentazione e il sistema di controllo
Precisione Meno accurati rispetto all'AHC, presentano limitazioni Elevata precisione e velocità di compensazione
Velocità C'è un ritardo temporale specifico Può compensare in tempo reale
operabilità Gli scenari di carico possono richiedere calcoli specifici e restrizioni di carico Può sollevare qualsiasi carico in qualsiasi momento, adattabile a scenari di carico mutevoli
Complessità Semplice e affidabile, meno complessità del sistema Sistemi di controllo più complessi e richiedono maggiore manutenzione
applicabilità Per carichi pesanti con bassi requisiti di precisione Efficace per vari scenari di carico
Consumo di energia Non richiede energia Consuma energia
Efficienza della compensazione In genere non supera l'80% Generalmente più alto, fino al 90%

Apparecchiature con compensazione del movimento

Gru compensata dal sollevamento

Gru AHC offshore

Gru offshore integrati con sistemi di compensazione del sollevamento ridefiniscono gli standard di reattività, sicurezza, stabilità e precisione nelle operazioni di sollevamento marittimo. Le loro capacità operative si estendono a profondità maggiori e a condizioni marine più impegnative, assicurando i cavi e la gru stessa.

Tuttavia, le funzionalità migliorate delle gru con compensazione del sollevamento hanno un costo. Questi sistemi avanzati possono aggiungere un onere finanziario che va da 100,000 a quasi un milione di dollari rispetto alle gru senza tecnologia di compensazione delle onde.

Gru con compensazione del sollevamento attivo:

La gru con compensazione del sollevamento attivo si distingue per la sua capacità di calcolare, analizzare e prevedere i movimenti delle onde attuali. Armato di questa lungimiranza, compensa attivamente i movimenti verticali imminenti, garantendo un carico stabilizzato durante gli atterraggi. Sia che vengano impiegate offshore o sott'acqua, le gru AHC offrono agli operatori maggiore comodità e sicurezza.

Rispetto alle gru PHC, le gru AHC vantano una gamma più ampia di applicazioni e capacità di compensazione superiori. Inoltre, l’integrazione delle funzioni di recupero energetico posiziona le gru AHC come alternative efficienti dal punto di vista energetico, contribuendo a un sostanziale risparmio energetico rispetto alle gru convenzionali.

Gru con compensazione passiva del sollevamento:

Le gru con compensazione passiva del sollevamento ottengono la compensazione delle onde attraverso compensatori passivi del sollevamento, simili ad un "ammortizzatore" per la tua gru.

Rinomate per la loro semplicità e affidabilità, le gru PHC offrono una facile installazione e sono prive di complessi sistemi integrati. Ciò li rende particolarmente adatti per le operazioni generali di sollevamento in mare, soddisfacendo le esigenze di prestazioni stabili e affidabili.

Argano compensato dal sollevamento

verricello offshore

L'argano compensato da sollevamento è un aggiornamento evolutivo al convenzionale argani marini, integrando sensori di movimento di sollevamento, un sistema di controllo e varie interfacce.

Progettato su misura per mari agitati, questo avanzato sistema di verricello garantisce stabilità e precisione durante le operazioni di sollevamento e abbassamento su imbarcazioni che navigano attraverso onde impegnative.

Argano di compensazione attiva del sollevamento:

L'argano AHC è specificamente progettato per operazioni di collegamento o dispiegamento da navi o piattaforme offshore a strutture sottomarine e sottomarine. Le applicazioni spaziano dalla posa di cavi e perforazioni offshore alle indagini oceanografiche.

L'argano AHC risponde rapidamente ai segnali provenienti dall'unità di riferimento del movimento (MRU) tramite il sistema di controllo. La regolazione automatica della lunghezza dei cavi/fili tramite un tamburo del verricello controllato da uno strumento compensa i movimenti di sollevamento della nave. Con un basso consumo energetico e offre all'operatore il pieno controllo, garantisce efficienza operativa anche in condizioni meteorologiche estreme.

Verricello con compensazione passiva del sollevamento:

Quasi tutti i verricelli con compensazione del sollevamento utilizzano il sistema AHC e i verricelli con compensazione del sollevamento completamente passivi sono rari.

Tuttavia, il PHC può essere efficacemente combinato con l'AHC per ottenere prestazioni ottimali del sistema del verricello.

Passerella compensata dal sollevamento

La passerella compensata dal sollevamento garantisce il trasferimento sicuro ed efficiente del personale e del carico tra le navi e varie installazioni offshore. Includendo turbine eoliche, navi OSV, piattaforme petrolifere offshore e piattaforme di alloggio, contrasta i movimenti delle navi, garantendo stabilità per trasferimenti senza interruzioni in mari agitati.

È disponibile in due forme: attiva e passiva, con la passerella compensata dal sollevamento passivo che rappresenta una scelta economicamente vantaggiosa per chi ha requisiti di stabilità di trasporto inferiori.

Progettata per un trasferimento più sicuro del personale e del carico verso installazioni offshore fisse, la passerella compensata per il sollevamento attivo consente il passaggio in tutte le posizioni durante i movimenti di compensazione.

Costruzione di una passerella compensata tra piattaforme offshore

Gruetta compensata dal sollevamento

Si riferisce alla gru per barche da lavoro e gruetta per scialuppa di salvataggio integrato con il verricello AHC, che consente agli operatori di recuperare in modo sicuro e preciso barche di salvataggio in condizioni di mare difficili. Questa tecnologia facilita missioni di salvataggio rapide e precise, riducendo al minimo il rischio di lesioni secondarie per le persone in pericolo.

Gruetta con telaio ad A compensata per il sollevamento

Piattaforma/chiatta con compensazione del sollevamento

Rivoluzionando le operazioni offshore, la piattaforma compensata Heave introduce una nuova era di sicurezza ed efficienza dei costi. Questa tecnologia mitiga il movimento di installazioni critiche come navi, chiatte e piattaforme jack-up.

Dalle installazioni di piccole piattaforme alle attività di manutenzione presso parchi eolici offshore e impianti di petrolio e gas, questa piattaforma migliora la lavorabilità e riduce significativamente i costi.

Compensando picchi, oscillazioni e imbardate, la piattaforma trasforma il ponte in un'area di lavoro stabile. Ciò garantisce un funzionamento preciso della macchina anche in condizioni meteorologiche avverse.

Piattaforma compensata per il sollevamento di Barge Master

La compensazione del sollevamento è essenziale per le tue operazioni?

Stai contemplando la necessità di una compensazione per il sollevamento? La decisione dipende dal caso d'uso specifico. Senza compensazione del sollevamento, le attrezzature di sollevamento subiscono movimenti verticali sincroni con il movimento di sollevamento della nave, introducendo un certo grado di instabilità.

Per le operazioni che richiedono stabilità e carichi statici, come il posizionamento di ROV/CTD, la posa di cavi sottomarini e il posizionamento del fondale marino, la compensazione del sollevamento diventa fondamentale. L'assenza di questa tecnologia può limitare la capacità di eseguire compiti precisi in condizioni marine difficili.

Tuttavia, se la tua gru è destinata principalmente a compiti semplici come il sollevamento di carichi, attrezzature e forniture e le ondulazioni minori non rappresentano un ostacolo, la compensazione del sollevamento potrebbe non essere un requisito fondamentale per le tue operazioni.

Conclusione

In conclusione, la compensazione del sollevamento, sebbene sia un investimento facoltativo, si rivela preziosa per le operazioni marittime. Se il budget lo consente, integrare un sistema di compensazione del sollevamento nella tua attrezzatura è una scelta intelligente.

OUCO è pronta a soddisfare le vostre esigenze con gru offshore AHC all'avanguardia, argani a tensione costante e Sistemi LARS. Le nostre apparecchiature hanno dimostrato prestazioni eccezionali su diverse piattaforme, tra cui navi da ricerca, rompighiaccio polari, navi OSV e varie installazioni offshore.

Indipendentemente dalla capacità di sollevamento della vostra gru o argano, OUCO è specializzata nella configurazione di sistemi tecnologici di compensazione del sollevamento ottimali su misura per le vostre esigenze. I nostri pannelli di controllo operatore intuitivi forniscono un facile accesso alle apparecchiature e a tutte le funzionalità aggiuntive.

Se nutri qualche interesse o domanda, non esitare a contattarci. Siamo qui per rispondere alle tue domande ed esplorare come la compensazione del sollevamento può migliorare l'efficienza e la sicurezza delle tue attività marittime.

 

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