تعويض الثقل: شرح، مبادئ، وتطبيقات

ما هو تعويض هيف؟

في الآونة الأخيرة، أبدى عدد متزايد من عملائنا اهتمامًا كبيرًا بالرافعات والروافع ذات وظيفة تعويض الرفع. وإدراكًا لهذا الطلب المرتفع، نعتقد أنه من الضروري تقديم مقدمة متعمقة لهذه التكنولوجيا المتقدمة.

تسعى هذه المقالة إلى تقديم نظرة شاملة، تغطي المقدمات الأساسية، ومبادئ العمل، والفروق الرئيسية، والتطبيقات السائدة لكل من تعويضات الرفع الإيجابية والسلبية. لقد قررنا أن هذا المورد سيوفر رؤية قيمة للمهندسين البحريين ومديري المشتريات والأفراد الجدد في هذا القطاع.

التعويض الثقيل

يعد Heave Compensation تقنية متقدمة، يتم دفعها بشكل أساسي بواسطة أنظمة الدفع الهيدروليكية أو الكهربائية. والغرض الأسمى منه هو الحد من حركة الرفع في أجهزة الرفع الموجودة على المنصات البحرية.

يتم تطبيق هذه الطريقة على نطاق واسع على معدات الرفع على السفن والمنصات البحرية، وتستخدم أسطوانات تعويض الرفع أو الخطافات أو الروافع لتقليل أو إزالة تأثير رفع السفينة على الأحمال المعلقة.

يتضمن نوعين رئيسيين: تعويض الثقل النشط وتعويض الثقل السلبي، ويمتد أيضًا إلى أساليب مثل تعويض الثقل المتوازن والأنظمة النشطة والسلبية المختلطة.

حركة هيفي:

في البحر، تخضع السفينة لستة درجات من حرية الحركة متأثرة بالأمواج، بما في ذلك التأرجح، والاندفاع، والارتفاع، والتدحرج، والميل، والانعراج.

إحدى العوامل الأكثر تأثيرًا على استقرار عمليات الرفع البحرية هي حركة الرفع، والتي يمكننا أن نفهمها أيضًا على أنها حركة رأسية.

مخطط ست درجات من حرية الحركة

المبادئ الأساسية:

يعتمد تعويض الرفع في جوهره على أجهزة استشعار تكتشف وتقيس المسافة بين السفينة والحمولة المعلقة بواسطة الرافعة. من خلال تمييز اتجاه الموجة، ترسل الرافعة إشارة تعويض، مما يدفع الحمولة إلى التأثير في الاتجاه المعاكس.

تعمل هذه العملية على تخفيف أو مقاومة الحركة العمودية للسفينة الناجمة عن الأمواج، مما يسهل عمليات الرافعة في البحر بسلاسة مماثلة للعمليات البرية. وبطبيعة الحال، فإن مبادئ تعويض الرفع النشط وتعويض الرفع السلبي مختلفة بعض الشيء مرة أخرى، كما سنشرح ذلك بالتفصيل فيما يلي.

مزايا:

في عالم الأنشطة البحرية المعرضة لتأثيرات الأمواج وتقلبات الأحمال، يظهر تعويض الارتفاع كعامل مغير لقواعد اللعبة. فهو يقلل بشكل فعال من تأثير الأمواج على رفع ونقل وإطلاق واستعادة المعدات تحت سطح البحر، مما يضمن استقرار الحمل المطلوب.

والأهم من ذلك، أن هذه التكنولوجيا تعمل على تجنب المخاطر المحتملة على السفن ومعدات الرفع ومناطق التشغيل، مما يمهد الطريق لمساعي بحرية أكثر أمانًا وكفاءة.

ما هو التعويض النشط؟

AHC يعني تعويض الرفع النشط، والذي يمثل التكنولوجيا الأكثر استخدامًا على نطاق واسع والمصممة للتفاعل بشكل استباقي ووقائي مع حركات الرفع، مما يؤكد التحكم في موضع الحمولة بالنسبة لقاع البحر.

مبدأ عمل AHC:

يستخدم AHC في جوهره نظام تحكم مزودًا بمحركات تعمل بالطاقة لمواجهة الحركات التي تكتشفها أجهزة الاستشعار بشكل فعال. تعمل هذه المستشعرات، التي غالبًا ما تكون أجهزة قياس بالقصور الذاتي أو أنظمة ملاحية عالية الدقة عبر الأقمار الصناعية، على تمييز حركات السفن، وتحريك المشغلات - وهي أسطوانات هيدروليكية عادةً - مدمجة في خطافات الرفع أو يتم تطبيقها مباشرة على معدات الرفع.

الهدف الأساسي هو الحفاظ على وضع رأسي ثابت لحمل معلق حر أو توتر ثابت لحمل مدعوم أو ثابت. تعمل الإشارات في الوقت الفعلي من الوحدات المرجعية للحركة (MRUs) أو أنظمة الكشف عن موضع القياس المحددة مسبقًا على توجيه نظام التحكم، سواء كان PLC أو يعتمد على الكمبيوتر، في حساب التعديلات اللازمة للمكونات النشطة لإبطال تحركات السفينة.

تتميز AHC بقدرتها على الاستجابة في الوقت الفعلي تقريبًا للحركة المقاسة، والتعويض بكفاءة عن الإزاحة. تثبت هذه الوظيفة أنها ذات أهمية قصوى في التخفيف من تأثير الأمواج والرياح والعوامل الخارجية الأخرى على كل من السفينة والمنصة. ومن خلال التصدي لهذه الحركات بفعالية، تضمن AHC الاستقرار والسلامة والكفاءة، خاصة في البحار الهائجة. تقلل هذه التقنية الاستباقية من وقت التوقف عن العمل الناتج عن الطقس، وتزيد من وقت التشغيل، وتحد من تلف المعدات.

رسم تخطيطي لتعويض Active Heave

المتغيرات المتنوعة من AHC

  1. تعويض الرفع الخطي النشط (LAHC):

مدمج في الرافعات والرافعات القياسية، يستخدم LAHC الأسطوانات الهيدروليكية. وبوصفه إضافة إلى أنظمة الونش الموجودة، فإنه يوفر القدرة على التكيف مع ترتيبات السفن المختلفة. على الرغم من فعاليته في التعامل مع الأحمال الكبيرة، إلا أنه أقل ملاءمة للأحمال التي يقل وزنها عن 100 طن. على الرغم من عدم قدرته على استعادة الطاقة، إلا أن LAHC يستهلك طاقة أقل بكثير من أنظمة تعويض النفخ النشطة الأخرى.

  1. AHC الخاضع للتنظيم الأولي (PAHC):

من خلال تمثيل أحدث تقنيات AHC، تستخدم أنظمة PAHC مضخات ومحركات هيدروليكية لتنظيم سرعة واتجاه الونش، مما يشكل نظامًا هيدروليكيًا مغلق الحلقة. يتميز نظام PAHC، الذي يتميز بتكلفته المنخفضة، وصغر حجمه، وتكامله السلس، وقدرته على استعادة الطاقة، ببنية واضحة، مما يضمن سهولة التركيب والصيانة.

  1. AHC الدوارة/الثانوية المنظمة (RAHC):

يتحكم هذا النوع بشكل مباشر في أسطوانة الونش، مما يؤدي إلى وظيفة مزدوجة في الرفع وتوفير AHC. باستخدام المحركات الكهربائية أو الهيدروليكية لقيادة الونش، يعمل نظام RAHC تلقائيًا بالكامل، ويستجيب لميل وانحراف وتدحرج سطح المحيط. فهو لا يوفر الطاقة فحسب، بل يستعيد أيضًا الطاقة الحركية لبكرة الكابل. مما يجعله نظام AHC الأكثر كفاءة في استخدام الطاقة وشعبية.

ما هو التعويض السلبي؟

يرمز PHC إلى "Passive Heave Compensation"، وهو يأخذ أسلوبًا تفاعليًا لحركة الرفع. تم تصميم هذا النظام خصيصًا للأحمال طويلة المدى المرتبطة بقاع البحر، ويعمل مع التركيز على امتصاص الصدمات، والحفاظ على التوتر المستمر، وتوفير الحماية من الحمل الزائد.

عادةً ما يقع جهاز الرعاية الصحية الأولية القياسي بين خطاف الرافعة والحمولة وهو عبارة عن نظام هيدروليكي بسيط مغلق الحلقة. تقلل هذه البساطة من الحاجة إلى أنظمة التحكم والأجهزة الإلكترونية المعقدة، مما يؤدي إلى انخفاض متطلبات الطاقة الكهربائية. يمكن لوحدات الرعاية الصحية الأولية أن تعمل حتى أثناء انقطاع التيار الكهربائي.

مبدأ العمل للرعاية الصحية الأولية:

يتكون نظام الرعاية الصحية الأولية من أسطوانة هيدروليكية ومراكم، ويعمل كوحدة زنبركية مائية هوائية. وتستخدم هذه الآلية نوابض ومخمدات شبيهة بنظام التعليق الهوائي في المركبات البرية، على الرغم من أنها مكيفة لتناسب البيئة البحرية الصعبة.

عندما تصعد السفينة، ينضغط الغاز الموجود داخل المركم، لتعويض الإزاحة المتزايدة وتخزين الطاقة. على العكس من ذلك، عندما تهبط السفينة، يتوسع الغاز لتعويض الإزاحة الغارقة، مما يؤدي إلى إطلاق الطاقة المخزنة.

يؤدي تبادل الطاقة الديناميكي هذا وظيفة استقرار، حيث يحافظ على الكتلة في موضع اسمي حيث يتم تفريغ الزنبرك. من الناحية العملية، يؤدي هذا إلى تقليل الحركة المنقولة إلى معدات الرفع بشكل كبير عن طريق امتصاص تأثير الأمواج بشكل فعال.

رسم تخطيطي لتعويض Heave السلبي

الفرق بين تعويض الرفع النشط والسلبي

إذا كنت تفكر في الحصول على نظام تعويضات Heave، فإن جدول المقارنة التالي يوفر نظرة عامة موجزة عن الفروق بين تعويضات Heave السلبية والفعالة، مما يوفر مساعدة قيمة في عملية اتخاذ القرار الخاصة بك:

الميزات تعويض الارتفاع السلبي (PHC) التعويض النشط (AHC)
التكلفة أرخص بكثير من AHC نظام AHC بأكمله مكلف
مبدأ التشغيل "النظام التفاعلي"، باستخدام خصائص التخميد الطبيعية للنظام يستخدم الأجهزة ويضبط بشكل فعال بناءً على حركة الوعاء
متطلبات الطاقة لا يتطلب أي قوة إضافية يتطلب الطاقة للأجهزة ونظام التحكم
دقة أقل دقة مقارنة بـ AHC، ولها قيود دقة وسرعة تعويض عالية
سرعة هناك تأخير زمني محدد يمكن أن تعوض في الوقت الحقيقي
عمليات التشغيل قد تتطلب سيناريوهات التحميل حسابات محددة وقيودًا على التحميل يمكنه رفع أي حمل في أي وقت، وهو قابل للتكيف مع سيناريوهات التحميل المتغيرة
تعقيد بسيطة وموثوقة، وأقل تعقيدا في النظام أنظمة تحكم أكثر تعقيدًا، وتتطلب المزيد من الصيانة
القابلية للتطبيق للأحمال الثقيلة ذات متطلبات الدقة المنخفضة فعالة لسيناريوهات التحميل المختلفة
استهلاك الطاقة لا يتطلب طاقة يستهلك الطاقة
كفاءة التعويض عادة لا تتجاوز 80% أعلى بشكل عام، تصل إلى 90%

معدات تعويض الحركة

الرافعة المعوضة

رافعة AHC البحرية

الرافعات البحرية تعمل أنظمة تعويض الرفع المتكاملة على إعادة تحديد معايير الاستجابة والسلامة والاستقرار والدقة في عمليات الرفع البحري. وتمتد قدراتها التشغيلية إلى أعماق أكبر وظروف بحرية أكثر تحديًا، مما يضمن سلامة الكابلات والرافعة نفسها.

ومع ذلك، فإن الوظائف المحسنة للرافعات التعويضية تأتي بتكلفة. ويمكن لهذه الأنظمة المتقدمة أن تضيف عبئا ماليا يتراوح بين 100,000 ألف دولار إلى ما يقرب من مليون دولار مقارنة بالرافعات التي لا تحتوي على تكنولوجيا تعويض الأمواج.

الرافعة المعوضة للارتفاع النشط:

تتميز الرافعة المعوضة Active Heave بقدرتها على حساب حركات الموجات الحالية وتحليلها والتنبؤ بها. مسلحًا بهذا البصيرة، فإنه يعوض بشكل فعال الحركات الرأسية القادمة، مما يضمن ثبات الحمل أثناء عمليات الهبوط. سواء تم نشرها بعيدًا عن الشاطئ أو تحت الماء، توفر رافعات AHC للمشغلين المزيد من الراحة والأمان.

بالمقارنة مع رافعات PHC، تتميز رافعات AHC بنطاق أوسع من التطبيقات وقدرات التعويض الفائقة. بالإضافة إلى ذلك، فإن دمج وظائف استعادة الطاقة يجعل رافعات AHC بمثابة بدائل موفرة للطاقة، مما يساهم في توفير الطاقة بشكل كبير مقارنة بالرافعات التقليدية.

الرافعة المعوضة للارتفاع السلبي:

تحقق الرافعات المعوضة للرفع السلبي تعويضًا للموجة من خلال معوضات الرفع السلبية، على غرار وجود "ممتص الصدمات" للرافعة الخاصة بك.

تشتهر رافعات PHC ببساطتها وموثوقيتها، وتوفر سهولة التركيب وتفتقر إلى الأنظمة المتكاملة المعقدة. وهذا يجعلها مناسبة تمامًا لعمليات الرفع العامة في البحر، وتلبية متطلبات الأداء المستقر والموثوق.

الرافعة المعوضة للرفع

ونش في الخارج

تعتبر الرافعة التعويضية Heave ترقية تطورية للرافعة التقليدية الروافع البحرية، ودمج أجهزة استشعار حركة Heave ونظام التحكم والواجهات المختلفة.

يضمن نظام الرفع المتقدم هذا، المصمم خصيصًا للبحار الهائجة، الثبات والدقة أثناء عمليات الرفع والإنزال على السفن التي تبحر عبر الأمواج الصعبة.

ونش تعويض الرفع النشط:

تم تصميم ونش AHC خصيصًا لعمليات الاتصال أو النشر من السفن أو المنصات البحرية إلى الهياكل تحت سطح البحر والغواصات. تتراوح التطبيقات من مد الكابلات والحفر البحري إلى المسوحات الأوقيانوغرافية.

يستجيب ونش AHC بسرعة للإشارات الواردة من وحدة الحركة المرجعية (MRU) عبر نظام التحكم. يعمل الضبط التلقائي لطول الكابلات/الأسلاك من خلال أسطوانة الرافعة التي يتم التحكم فيها عن طريق الأجهزة على تعويض حركات السفينة. ومع انخفاض استهلاك الطاقة ومنح المشغل التحكم الكامل، فإنه يضمن الكفاءة التشغيلية حتى في الظروف الجوية القاسية.

الونش المعوض للرفع السلبي:

تستخدم جميع الروافع المعوضة للرفع تقريبًا نظام AHC، ونادرًا ما تكون الروافع المعوضة للرفع السلبي بالكامل.

ومع ذلك، يمكن دمج PHC بشكل فعال مع AHC لتحقيق الأداء الأمثل لنظام الونش.

هيف الممشى المعوض

يضمن Heave Compensated Gangway نقل الأفراد والبضائع بشكل آمن وفعال بين السفن والمنشآت البحرية المختلفة. بما في ذلك توربينات الرياح، وسفن OSV، ومنصات النفط البحرية، ومنصات الإقامة، فإنها تتصدى لحركات السفن، مما يضمن الاستقرار للنقل السلس في البحار الهائجة.

إنه يأتي في شكلين: نشط وسلبي، مع كون Passive Heave Compensated Gangway خيارًا فعالاً من حيث التكلفة لأولئك الذين لديهم متطلبات أقل لاستقرار النقل.

تم تصميمه من أجل نقل أكثر أمانًا للأفراد والبضائع إلى المنشآت البحرية الثابتة، ويتيح Active Heave Compensated Gangway المرور في جميع المواضع أثناء الحركات التعويضية.

إنشاء الممشى المعوض بين المنصات البحرية

هيفي تعويض دافيت

إنه يشير إلى قارب العمل دافيت و دافيت قارب النجاة مدمج مع ونش AHC، الذي يمكّن المشغلين من التعافي بأمان ودقة قوارب الانقاذ في ظروف البحر الصعبة. تسهل هذه التكنولوجيا مهمات الإنقاذ السريعة والدقيقة، مما يقلل من مخاطر الإصابات الثانوية لمن هم في محنة.

Heave تعويض الإطار A Davit

رفع المنصة/البارجة المعوضة

من خلال إحداث ثورة في العمليات البحرية، تقدم منصة Heave Compensated حقبة جديدة من السلامة والفعالية من حيث التكلفة. تعمل هذه التقنية على تخفيف حركة المنشآت الحيوية مثل السفن والصنادل ومنصات الرفع.

بدءًا من تركيبات المنصات الصغيرة وحتى مهام الصيانة في مزارع الرياح البحرية ومنشآت النفط والغاز، تعمل هذه المنصة على تحسين قابلية التشغيل وتقليل التكاليف بشكل كبير.

من خلال التعويض عن الارتفاع والتأرجح والانعراج، تحول المنصة سطح السفينة إلى منطقة عمل مستقرة. وهذا يضمن التشغيل الدقيق للآلات حتى في الظروف الجوية السيئة.

منصة Barge Master Heave التعويضية

هل تعويض الثقل ضروري لعملياتك؟

هل تفكر في ضرورة تعويض الثقل؟ يعتمد القرار على حالة الاستخدام المحددة الخاصة بك. بدون تعويض الرفع، تواجه معدات الرفع حركات عمودية متزامنة مع حركة الرفع للسفينة، مما يؤدي إلى درجة من عدم الاستقرار.

بالنسبة للعمليات التي تتطلب الاستقرار والأحمال الثابتة، مثل وضع ROV/CTD، ومد الكابلات البحرية، وتحديد موضع قاع البحر، يصبح تعويض الارتفاع أمرًا ضروريًا. قد يؤدي غياب هذه التكنولوجيا إلى الحد من قدرتك على تنفيذ مهام دقيقة في الظروف البحرية الصعبة.

ومع ذلك، إذا كانت الرافعة الخاصة بك مخصصة في المقام الأول لمهام بسيطة مثل رفع البضائع والمعدات والإمدادات، ولا تشكل التموجات البسيطة أي عائق، فقد لا يكون تعويض الرفع متطلبًا بالغ الأهمية لعملياتك.

وفي الختام

وفي الختام، فإن التعويض الكبير، على الرغم من كونه استثمارا اختياريا، يثبت أنه لا يقدر بثمن بالنسبة للعمليات البحرية. إذا كانت الميزانية تسمح بذلك، فإن دمج نظام تعويض الثقل في معداتك يعد خيارًا ذكيًا.

OUCO على استعداد لتلبية احتياجاتك من خلال الرافعات البحرية المتطورة من AHC، ورافعات التوتر المستمر، و أنظمة لارس. لقد أظهرت معداتنا أداءً استثنائيًا عبر منصات متنوعة، بما في ذلك سفن الأبحاث، وكاسحات الجليد القطبية، وسفن OSV، والمنشآت البحرية المختلفة.

بغض النظر عن قدرة الرفع للرافعة أو الونش الخاص بك، فإن OUCO متخصصة في تكوين أنظمة تقنية تعويض الرفع المثالية المصممة خصيصًا لتلبية متطلباتك. توفر لوحات تحكم المشغل سهلة الاستخدام وصولاً سهلاً إلى المعدات وجميع الميزات الإضافية.

إذا كان لديك أي اهتمام أو استفسارات، فلا تتردد في التواصل معنا. نحن هنا للرد على استفساراتك واستكشاف كيف يمكن للتعويضات الكبيرة أن ترفع من كفاءة وسلامة مساعيك البحرية.

 

يوصي القراءة:

ما هو التجريف؟ كل ما تحتاج إلى معرفته

عمليات الرافعة في 8 ظروف جوية قاسية: نصائح وإرشادات تتعلق بالسلامة

فهم سفن الدعم البحرية: دليل أساسي

تحديث تفضيلات ملفات تعريف الارتباط
انتقل إلى الأعلى