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岸边集装箱起重机大型化趋势分析


Po rt Operation 2010 N o 4( Ser ia l N o 192)

岸边集装箱起重机大型化趋势分析
交通运输部水运科学研究院


费海波

彭传圣

要 : 为适应船舶不断大型化的要求, 岸边集装箱起重 机也不断大 型化。岸边集 装箱起重 机的大 型化以



其前伸距的不断增加为 标志 , 本文根据新定购岸边集装 箱起重 机前伸 距数据 , 分析 说明全 球经济恢 复阶段 岸边集 装箱起重机的大型化趋 势。

关键词 : 岸边集装箱起重机; 前伸距; 船舶

A nalysis on Trends of Big Popu larity of Q uayside C on tainer C rane
W aterborne T ransportat io n Institu te Fei H aibo P eng Chuansh eng Abstract : Q uayside con tainer crane has been becom ing bigger to m eet larg er vesse l s handling requirem en ts . B ig
popular ity of quayside con tainer crane can be characterized by its outreach. T he trend o f b ig popu lar ity o f quayside con tain e r c rane du ring wo rld econo m ic recovery is presented by analyzing outreach of c ranes to be built in th is pape r .

K ey w ords: quay side conta iner crane; outreach; vesse l 岸边集装箱起重机是集装箱码头进行船舶装卸 作业的主要设备 , 其规格和性能参数的提高是集装 箱码头现代化和大型化的标志。 2006 年之前的 10 多年, 全球岸边集装箱起重机不断大型化以适应集 装箱船舶大型化的趋势 , 表现在新定购的岸边集装 箱起重机前伸距和最大前伸距不断增加上
[ 1]

面, 体现在不断有更大型的集装箱船舶投入使用 ; 另 一方面, 体现在在役集装箱船舶平均载箱能力不断 增大。 2006 年 A. P. 穆勒 - 马士基集团 11 000 TEU 的 集装箱船舶 Emm a M aersk 投入运营以来 , 再没有实 际载箱能力更大的集装箱船舶投入使用或列入建造 计划。美国次贷危机及其导致的全球金融危机, 对 国际贸易和航运业发展产生了严重影响 , 使用更大 型集装箱船舶的风险越来越大, 更大型集装箱船舶 出现的可能性将不断降低。随着近年定购新船运力 的不断投入, 拆解或闲置老旧中小型集装箱船舶的 速度将加快, 因此, 集装箱船舶的大型化 , 将更多地 体现在在役集装箱船舶平 均载箱能力的不 断增大 上, 而不是载箱能力更大船舶的出现上
[ 5]

。 2006

年底爆发的美国次贷危机导致全球金融危机 , 并对 全球实体经济产生了显著影响 , 这种影响很快传递 到港航业特别是集装箱运输业上。本文根据近年新 定购岸边集装箱起重机前伸距数据 响。
[ 2 4]

, 分析全球金

融危机对岸边集装箱起重机大型化 发展趋势的影

1 集装箱船舶大型化现状
岸边集装箱起重机的大型化是由集装箱船舶的 大型化推动的, 长期以来集装箱船舶的大型化 , 一方 造能力 , 基本能够满足国内散料输送行业对斗轮机 的需求。 展望未来 , 国内斗轮机行业在技术开发和配套 件等方面会有较大的发展。料场与物料各不相同的 特性决定了斗轮机单件小批量设计、 生产的特点, 只 有具备自主创新的技术能力 , 不断的完善、 提高 , 才 能够满足各种工况的需求 , 满足客户对设备的要求。 目前的斗轮机设备, 部分关键的元器件受限于国内 产品质量不可靠、 不稳定, 还需要进口 , 例如变频器、 低速大扭矩马达等。这些元器件数量少, 但成本高 4



集装箱船舶大型化的这种发展趋势 , 会对岸边 集装箱起重机的大型化发展趋势产生一定的影响。 昂, 以 1 500 t / h 取料能力的斗轮驱动用低速大扭矩 马达为例 , 其重量不到设备总重的 1 % , 成本却占整 机成本的 10 % ~ 15 % 。随着国内技术、 生产能力的 提高 , 斗轮机配套件在不久的将来会有较大的发展, 形成具有自主知识产权的技术能力和主要配套件的 产业链条。
应光伟 : 100035 , 北京市西城区西直门内大街 273号 收稿日期 : 2010 - 01- 11 DO I : 10 . 3963 / . j issn: 1000- 8969. 2010 . 04 . 001

港口装卸

2010 年第 4 期 ( 总第 192 期 )

2 岸边集装箱起重机大型化现状
根据对上一年 7 月 1 日到本年度 6 月 30 日期 间 ( 下称年度统计期 ) 全球定购的岸边集装箱起重 机统计数据的分析 , 1995 、 2000 和 2005 年度统计期 内定购的岸边集装箱起重机前伸距呈现稳定且显著 的不断增长趋势。 2005~ 2009 年度统计期内定购 的岸边集装箱起重机前伸距变化如图 1所示。图中

和 2007 年度统计期相比较, 2008 年度统计期内 40 ~ 60 m 前伸距的岸边集装箱起重机的定购数量相 对偏多, 使得年度统计期内定购岸边集装箱起重机 的平均前伸距减小 , 2009 年度统计期内定购岸边集 装箱起重机的平均前伸距有所增大, 恢复到了 2005 年和 2006 年的水平 ; 这与集装箱船舶大型化将体现 在在役集装箱船舶平均载箱能力不断增大方面的预 期吻合。 目前迪拜港应用的岸边集装箱起重机中, 最大 前伸距达到 73 . 75 m, 适应作业甲板上积载 26 排以 上集装箱的船舶, 是全球前伸距最大的起重机。目 前我国沿海大型港口新建的集装箱码头均配置了适 应类似 Emm a M aersk 这类大 型船舶的岸边 集装箱 起重机, 青岛港应用的岸边集装箱起重机中 , 最大前 伸距达到 70 . 0 m, 是我国 目前前伸 距最大的 起重 机。

3 岸边集装箱起重机大型化发展趋势
全球金融危机对实体经济的影响需要通过调整
图 1 2005~ 2009 年度统计期不同前伸 距岸边集 装箱起 重机数量分布

经济增长方式和贸易结构加以消除 , 难以在短时间 内奏效, 且集装箱运输业前些年按照高速增长的预 期形成了较多的集装箱运输能力 , 因此 , 港航业的不 景气还难以在短时间内消除, 要消化现有集装箱运 输能力还有待时日。在这样的条件下 , 船舶大型化 将更多地表现在在役船舶平均载箱能力的不断提高 上, 未来较长时期内 , 将不会出现载箱能力更大的船 舶。此外 , 综合考虑以下因素 , 新定购岸边集装箱起 重机将以中小型规格为主, 平均前伸距不断增大的 趋势将趋缓, 最大前伸距不会进一步增大: ( 1)现有大型岸边集装箱起重机适应集装箱运 输增长的能力远没有得到充分发挥 , 新定购大型岸 边集装箱起重机数量将减少。 ( 2) 20世纪 70 年代和 80 年代投入使用的岸边 集装箱起重机将陆续进入更新换代阶段 , 由于码头 靠泊能力的制约, 新定购的这类起重机规格参数变 化不会太大。 ( 3)随着节能减排要求的不断提高 , 加上集装 箱水路运输沿内河向上游延伸趋势的发展等因素, 新定购这类岸边集装箱起重机的规格参数将较小。
参 考文献 [ 1] [ 2] 彭传圣 . 岸边集装 箱起重机的大 型化及其 影响 [ J] . 港 口装卸 , 2007( 4): 1- 3. M ore non- Chinese board a slo w ing tra in[ J]. W o rld Ca r go N e ws , 2007( 7): 24- 26 .

曲线为各年度统计期内定购的前伸距由小到大岸边 集装箱起重机累计数量占该年度统计期内定购岸边 集装箱起重机数量的份额 , 图中 2006~ 2009 各年度 统 计 期, 在 实 际 份 额 数 值 基 础 上 分 别 额 外增 加 20% 、 40% 、 60% 和 80 % , 目的在于错开各统计年度 不同前伸距起重机分布曲线 , 便于分析 比较。表 1 所示为 2005~ 2009 年度统计期全球定购岸边集装 箱起重机数量及平均前伸距。
表 1 2005~ 2009年度统计期定购起重机数量及平均前伸距 统计期 定购台数 平均前伸距 /m 2005 334 56 . 9 2006 323 57. 5 2007 248 58 . 0 2008 389 54. 9 2009 206 57. 0

图 1 和表 1显示, 2007 和 2008年度统计期内定 购的岸边集装箱起重机最大前伸距延续了 2006 年 度统计期的情况 , 但 2009 年度统计期内定购的岸边 集装箱起重机最大前伸距已经恢复到 2005 年度统 计期的水平 , 这与预见短期内不会再出现载箱能力 更大的船舶相关 , 一向急于提前为更大型集装箱船 舶到港做准备的港口业 , 暂时停止了定购更大前伸 距的岸边集装箱 起重机的步伐。 2007 年美国次贷 危机导致的全球金融危机的影响不断深化, 与 2006

5

Po rt Operation 2010 N o 4( Ser ia l N o 192)

风场中 轨道 吊结 构 流体 动 力学 仿 真初 探
上海宏岸港口机械有限公司






曹爱国

李振雄

彭彬文

要 : 基于 起 重机设 计规范 中 的结构 风载荷计 算方法 及计算 流体动 力学理 论, 运 用有限 元软 件 AN

SY S /CFX , 对轨道吊结构进行风载荷计算 , 为风场中结构的真实承载计算提 供了可行 的方法 , 所获得的 风场流动矢 量及结构表面压强梯度 计算结果 , 可为新产品研发提供一定的参考依据。

关键词 : 风场; 轨道吊 ; 流体动力学仿真; 风压

Compu tational F lu id D ynam ics Simu lation on R ail- M oun ted Gan try C ran e 'structu re in W ind F ield
Shangha i G reat C oast Port M ach in ery Co. , L td . Q in H ao Cao A iguo L i Zhenxiong Pen B ingw en Abstract : R e ference to the com puta tiona lm ethod of w ind loads from the D esign R u les for Cranes and the theo ry o f
the Com putationa lF lu id Dyna m ics ( CFD ), and w ith the AN SY S /CFX ( fin ite e lement so ftw are), the w ind loads co m puta tion for the structure of R a il- M ounted G antry C ranes ( RM GC) is carried out . T he process prov ides a feasib le m ethod to rea l structure loaded calcu lation in w ind fie ld, and the ob tained flow ing vector o fw ind fie ld and the resu lts fo r the structu ra l surface s ' grad ient o f intensity o f pressure can prov ide a reference fo r the further new produc t research and deve lopm ent .

K ey w ords: w ind fie ld; ra il- moun ted gan try cranes ; CFD si m ulation; w ind- induced pressure 强风造成大型起重运输设备毁损的事故多有发 生 , 强风载荷是影响起重机安全运行的诸多隐患之 一 , 细致、 系统地研究掌握起重机的风荷载特性 , 有 利于更科学地进行结构设计 , 充分保证其在强风作 用下的 安 全 性。 2008 年 制 定 的 起 重 机 设 计 规 范
[ 1]

微元具有的总机械能。 式 ( 1) 还可写成 : 1 2 式中 ,
0 0 2

v + p1 = C 1
2 0

( 2)

为空气质量密度;

v / 2 称为动压; C 1 = C /

对起重机的结构风载荷、 系数范围界定给出

了新的规定。在此基础上 , 本文基于计算流体动力 学 ( CFD )理论, 运用计算机仿真对轨道吊结构进行 风场模拟, 以期得出一些对结构设计有益的结果。

V, 当风速 v = 0时 , C 1 = p 2, 即最大静压力。 令 p 0 = p 2 - p 1, p 0 为净压力, 即所要计算的风 压力
[ 2]

p0 = 1 2

0

2 v = 1 2

g

v

2

( 3)

1 基本风压计算
对于不可压缩的低速气流, 考虑其无粘性且忽 略体积力作用, 在同一水平线上各点作为标准高度 的伯努利方程为 : 1 2 m v + p1 V = C 2 ( 1)

式中 , 为空气重度 ; g 为重力加速度。 式 ( 3) 即为风速与风压的关系式 , 在标准大气 3 压下 , 设 = 12 . 018 N /m , 则 12 . 018 3 = 0 . 613 kg /m ( 4) 2g 2 9 . 8 1983 年制定的 起重机设计规范 与 欧洲起重 机设计规范 都约定此值为 0 . 613 , 我国 2008 版 起 重机设计规范 中此值修正为 0. 625 。 式 ( 1) 适用于低速不可压缩气流 , 工程中的风
港口装卸 , 2009( 2): 42- 44.
费海波 : 100088 , 北京市海淀区西土城路 8 号 收稿日期 : 2010 - 03- 17 DO I : 10 . 3963 / . j issn: 1000- 8969. 2010 . 04 . 002

式中, m 为空气流体微元的质量 ; V 为微元体积 ; v 为 风速; p 1 为空气的静压力; C 为标准高度下空气流体
[ 3] [ 4] [ 5] Containe r crane num bers on the c li m b aga in [ J]. W or ld Cargo N e ws , 2008( 7): 18- 20. Quayside conta iner C rane numbers on the slide[ J]. W or ld Cargo N e ws , 2009( 7): 14- 16 . 彭传圣 . 集装箱船舶大型化 现状与未 来发展预测 [ J].

6


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