Come funziona un verricello da ormeggio? Tipi, componenti e guida alla selezione

Un argano da ormeggio funziona utilizzando un tamburo motorizzato per sollevare, trattenere e srotolare le linee di ormeggio che mantengono un'imbarcazione fissata a un molo, un ormeggio o una piattaforma offshore, con un sistema frenante che mantiene una tensione costante su tali linee per contrastare le forze continue del vento, della marea e della corrente che agiscono sulla nave. Governati dagli standard ISO 3730 e 7825, come documentato nella Wärtsilä Encyclopedia of Marine Technology, gli argani da ormeggio sono classificati in base al tipo di azionamento (elettrico, idraulico, pneumatico o diesel), al tipo di controllo (tensione automatica o manuale), alla configurazione del tamburo (diviso o non diviso, singolo o doppio) e al design del freno: selezionare la giusta combinazione di questi fattori è fondamentale per la sicurezza del porto tanto quanto la capacità di trazione nominale del verricello, che in genere va da 5 a 100 tonnellate per le navi commerciali.

Che cos'è un argano da ormeggio e perché ogni nave ne ha bisogno?

A verricello da ormeggio è una macchina di coperta specializzata progettata per gestire le linee di ormeggio che collegano una nave a una struttura fissa, fornendo un controllo preciso della tensione per mantenere la nave stabile e posizionata correttamente indipendentemente dai cambiamenti dei livelli di marea, delle condizioni di carico o del tempo. Secondo Hicool Machinery, gli argani da ormeggio sono fondamentali per fissare e regolare la posizione di una nave rispetto a un punto fisso come un molo o un molo, e si trovano praticamente su ogni categoria di navi commerciali, dalle navi portacontainer e portarinfuse alle navi da rifornimento offshore e ai traghetti passeggeri.

Senza un argano di ormeggio correttamente funzionante, le linee di ormeggio di una nave dovrebbero essere regolate manualmente ogni volta che cambia la marea o il pescaggio della nave cambia a causa del carico del carico o del consumo di carburante. Su una grande nave portacontainer che carica migliaia di tonnellate di carico per diverse ore, la linea di galleggiamento può alzarsi o abbassarsi di diversi metri: uno spostamento che spezzerebbe le linee di ormeggio tese o lascerebbe le linee allentate incapaci di trattenere la nave se la tensione non fosse gestita continuamente. L'argano di ormeggio lo gestisce automaticamente o su comando dell'operatore, rendendolo indispensabile sia per la sicurezza che per l'efficienza operativa.

I verricelli da ormeggio sono essenziali anche in situazioni di emergenza. In condizioni meteorologiche avverse, guasti meccanici o picchi di corrente imprevisti, un verricello da ormeggio ben mantenuto e utilizzato correttamente fornisce la forza meccanica necessaria per trattenere o riposizionare l'imbarcazione prima che possa oscillare contro una struttura dell'ormeggio, un'altra nave o un pericolo per la navigazione.

Come funziona un verricello da ormeggio: meccanica passo dopo passo

Un verricello da ormeggio funziona attraverso una catena diretta di azione meccanica: l'unità di azionamento (motore e riduttore) fa ruotare il tamburo, il tamburo avvolge o svolge la cima di ormeggio e il sistema frenante blocca l'albero del tamburo per mantenere la cima sotto tensione una volta raggiunta la posizione desiderata. Il ciclo operativo completo di un verricello da ormeggio durante una manovra di attracco si svolge come segue.

1. Distribuzione della linea (rendering): Quando la nave si avvicina all'ormeggio, le linee di ormeggio vengono alimentate dal tamburo attraverso passacavi e rulli fino alla riva. Il tamburo ruota nella direzione di erogazione, rilasciando lunghezze di filo controllate.
2. Messa in sicurezza della linea: Una volta fissata la cima a una bitta a terra, il verricello si solleva (avvolge la corda) per eliminare il lasco, portando l'imbarcazione vicino alla posizione desiderata all'ormeggio.
3. Mantenimento della tensione: Con la nave posizionata correttamente, l'operatore inserisce il freno per bloccare il tamburo. Il sistema frenante, in genere un freno meccanico a nastro, a disco o a molla, afferra l'albero del tamburo e mantiene la tensione impostata senza richiedere il funzionamento continuo del motore.
4. Compensazione delle maree: Quando la marea sale o scende e il pescaggio della nave cambia durante le operazioni di carico, l'argano si solleva o eroga piccoli incrementi di linea automaticamente o manualmente per mantenere una tensione sicura e costante senza sovraccaricare la linea o lasciare andare la nave alla deriva.
5. Partenza (disormeggio): Quando la nave è pronta a partire, il freno viene rilasciato, il motore aziona il tamburo nella direzione di erogazione, la cima viene recuperata dalla riva e la cima di ormeggio viene riavvolta sul tamburo per essere riposta fino all'ormeggio successivo.

Il ruolo della testa deformante

Molti argani da ormeggio incorporano una testa di tonneggio (chiamata anche testa zingara o niggerhead) - un'estensione liscia del tamburo cilindrico sull'albero del verricello utilizzata per gestire le linee che non vengono avvolte direttamente sul tamburo principale. L'equipaggio di coperta avvolge alcuni giri della cima di ormeggio attorno alla testa di ordito e controlla manualmente la tensione allentando o afferrando la parte di traino della cima mentre la testa di ordito motorizzata fornisce la forza di trazione. Ciò consente a un singolo argano di gestire più linee in sequenza senza che ciascuna di esse debba occupare una posizione di tamburo completa.

Componenti chiave di un sistema di verricello da ormeggio

Un sistema di verricello da ormeggio è un insieme di diversi componenti interdipendenti, ciascuno dei quali svolge una funzione distinta - e il guasto di un singolo componente può compromettere l'integrità dell'intero sistema di ormeggio. Secondo numerose guide sull'attrezzatura marina, tra cui Hicool Machinery e KRC Cranes, i componenti principali sono i seguenti.

• Tamburo dell'argano: Il cilindro centrale in acciaio su cui viene avvolta e immagazzinata la linea di ormeggio (fune metallica, fune in fibra o corda sintetica). La capacità del tamburo determina la quantità di filo che può essere trasportata, il che a sua volta influisce sulla flessibilità operativa della nave negli ormeggi con diverse distanze dalle bitte.
• Motore di azionamento e cambio: Il motore (elettrico, idraulico, diesel o pneumatico) fornisce potenza rotazionale, mentre il cambio riduce la velocità del motore e moltiplica la coppia al livello richiesto per tirare il carico nominale della linea. La combinazione motore-riduttore deve fornire una coppia sufficiente per sollevare la linea di ormeggio contro la forza di deriva dell'imbarcazione.
• Sistema frenante: Responsabile del controllo della tensione della linea e della prevenzione della rotazione incontrollata del tamburo. I tipi di freni includono freni a nastro (una fascia di acciaio rivestita con materiale di attrito che blocca la periferia del tamburo), freni a disco e freni SAHR (a molla con rilascio idraulico) comunemente presenti sugli argani a tensionamento automatico.
• Pannello di controllo: Consente agli operatori di controllare la velocità, la direzione e la forza frenante del verricello dal ponte o da una stazione remota. I pannelli moderni includono funzionalità avanzate come sistemi di monitoraggio del carico, impostazioni di controllo automatico della tensione e funzioni di arresto di emergenza.
• Passacavi e rulli: Guidare le linee di ormeggio dal tamburo al lato della nave nella direzione corretta, evitando un angolo di flotta eccessivo sul tamburo e assicurando che la linea si avvolga uniformemente su tutta la larghezza del tamburo senza danneggiare il filo o la fune.
• Frizione: Una frizione manuale o automatica disimpegna il tamburo dal sistema di azionamento quando necessario, ad esempio per consentire la ruota libera durante lo spiegamento della linea o per scollegare il tamburo durante la manutenzione.
• Sistema di monitoraggio della tensione: Le installazioni avanzate di verricelli da ormeggio incorporano perni di carico, celle di carico o monitor elettronici della tensione che forniscono feedback in tempo reale sulla tensione della linea di ormeggio, aiutando a prevenire il sovraccarico delle linee o degli accessori strutturali e avvisando l'equipaggio quando la tensione supera i limiti stabiliti.

Quali tipi di verricelli da ormeggio vengono utilizzati sulle navi?

Gli argani da ormeggio sono classificati lungo quattro assi indipendenti - tipo di azionamento, tipo di controllo, configurazione del tamburo e tipo di freno - e la scelta giusta dipende dalle dimensioni dell'imbarcazione, dalla potenza disponibile, dalla frequenza di ormeggio e dal grado di automazione richiesto dall'operatore. L'Enciclopedia della tecnologia marina Wärtsilä conferma questo quadro di classificazione multiasse come standard del settore.

Tabella 1: Classificazione degli argani da ormeggio per tipo di azionamento, tipo di controllo e configurazione del tamburo, con caratteristiche chiave e applicazione tipica dell'imbarcazione. Fonti: Wärtsilä Encyclopedia of Marine Technology, Hicool Machinery, KRC Cranes Marine Equipment.

Verricello da ormeggio elettrico e idraulico: un confronto dettagliato

La scelta tra un verricello da ormeggio elettrico e uno idraulico è la decisione più importante per la maggior parte degli armatori, poiché i due tipi di azionamento differiscono significativamente in termini di densità di potenza, costi operativi, complessità di manutenzione e impatto ambientale. Secondo Hicool Machinery, i valori di sollevamento degli argani idraulici sono progettati con un fattore di sicurezza di 5:1 e i valori di tiro con un fattore di 3,5:1: valori che sottolineano il motivo per cui i sistemi idraulici vengono scelti per le applicazioni pesanti più impegnative.

Tabella 2: Confronto tra verricelli da ormeggio elettrici e idraulici in termini di capacità di coppia, installazione, costi operativi, manutenzione e impatto ambientale. Fonti: Hicool Machinery, KRC Cranes, Zava Marine, Wärtsilä Encyclopedia.

Come selezionare il verricello d'ormeggio giusto per una nave

La scelta di un verricello da ormeggio richiede una valutazione sistematica di cinque criteri principali: dimensioni e tipo di imbarcazione, forza di trazione richiesta, fonte di alimentazione disponibile, frequenza operativa e requisiti della società di classificazione, prima di confrontare le unità dei produttori. Secondo le indicazioni di Zava Marine, le dimensioni e il tipo dell'imbarcazione, il numero e i materiali delle corde di ormeggio e i carichi previsti durante i periodi operativi influenzano direttamente quale verricello può gestire il carico di lavoro in modo efficiente.

1. Determinare la capacità di trazione richiesta: La forza di trazione del verricello è generalmente compresa tra 5 e 100 tonnellate. Come linea di base, la trazione nominale del verricello di ormeggio dovrebbe corrispondere o superare la trazione della bitta richiesta per trattenere l'imbarcazione nelle peggiori condizioni di vento e corrente incontrate nei suoi porti operativi.
2. Valutare la potenza disponibile: I verricelli elettrici sono la scelta naturale laddove l'impianto elettrico della nave ha una capacità sufficiente. Sulle navi dotate di un'unità di potenza idraulica esistente che serve altri macchinari di coperta (come gru o coperture di boccaporti), estendere l'anello idraulico principale per alimentare gli argani di ormeggio può essere più conveniente rispetto all'utilizzo di alimentazioni elettriche separate.
3. Scegli la configurazione del tamburo: Per le imbarcazioni che ormeggiano con funi metalliche ad alta tensione, si consiglia vivamente un verricello a tamburo diviso per evitare che gli strati esterni del cavo taglino gli strati inferiori e causino danni al cavo. I tamburi non divisi sono accettabili per le imbarcazioni più piccole che utilizzano funi in fibra con carichi moderati, a condizione che il verricello sia posizionato sufficientemente lontano dal passacavo per garantire un avvolgimento uniforme, come notato da Wärtsilä.
4. Decidi il tipo di controllo: Gli argani a tensionamento automatico offrono vantaggi operativi significativi negli ormeggi con ampie escursioni di marea, ma l'Enciclopedia Wärtsilä raccomanda esplicitamente di limitare gli argani a tensionamento automatico alle linee di ormeggio dispiegate a 90 gradi rispetto all'asse della nave, poiché il controllo automatico della tensione sulle molle o sulle linee di poppa ad altri angoli può creare pericolose forze oscillanti sulla disposizione di ormeggio.
5. Confermare la certificazione della società di classificazione: Per le navi ad uso commerciale, gli argani di ormeggio devono essere muniti di approvazione da parte della società di classificazione pertinente (come DNV, BV, ABS o CCS) che confermi che l'unità soddisfa i requisiti di progettazione e test delle norme applicabili per la classe della nave e l'area commerciale.

Verricello da ormeggio rispetto ad altri tipi di verricelli per navi

Sebbene l'argano da ormeggio sia il tipo di argano più ampiamente utilizzato sulle navi commerciali, è una delle almeno quattro distinte categorie di argani presenti sulle navi, ciascuna ottimizzata per un compito operativo e un profilo di carico diversi. Comprendere in che modo gli argani da ormeggio differiscono dai verricelli di ancoraggio, dagli argani da traino e dagli argani da carico aiuta gli operatori a selezionare e mantenere l'attrezzatura corretta per ciascuna funzione.

Tabella 3: Confronto dei cinque principali tipi di verricello per nave in base alla funzione primaria, al tipo di linea, alla velocità di sollevamento tipica e all'applicazione dell'imbarcazione. Fonti: KRC Cranes, PT Goutama Weight and Testing, Hicool Machinery.

Migliori pratiche di manutenzione del verricello di ormeggio

La manutenzione regolare degli argani di ormeggio è un requisito di sicurezza diretto, poiché una cima di ormeggio spezzata o un freno del verricello che slitta può portare a catastrofici distacchi della nave, danni strutturali o lesioni all'equipaggio, conseguenze che una corretta manutenzione previene in modo affidabile. PT Goutama Weight and Testing sottolinea che un argano difettoso rappresenta un grave pericolo per la sicurezza, rendendo la manutenzione sistematica non negoziabile per qualsiasi imbarcazione ad uso commerciale.

• Lubrificazione: Tutte le parti mobili, compresi i cuscinetti del tamburo, gli interni della scatola del cambio, i collegamenti dei freni e i rulli del passacavo, devono essere lubrificati agli intervalli specificati dal produttore. I cuscinetti e i collegamenti asciutti accelerano l'usura e possono causare grippaggi sotto carico.
• Ispezione e regolazione delle guarnizioni dei freni: Le guarnizioni delle fasce dei freni o le pastiglie dei freni a disco si usurano progressivamente. La capacità di tenuta del freno deve essere testata rispetto alla trazione nominale del verricello per confermare che soddisfi la forza minima di tenuta del freno richiesta dalle regole della società di classificazione e le guarnizioni devono essere sostituite prima che raggiungano lo spessore minimo.
• Ispezione di funi metalliche e linee: Le linee di ormeggio devono essere controllate regolarmente per verificare la presenza di fili rotti, sfilacciamenti, attorcigliamenti o intrappolamenti di uccelli. Le sezioni danneggiate devono essere tagliate o l'intera linea sostituita, poiché una linea compromessa può separarsi ad una frazione della sua resistenza alla rottura nominale sotto carico d'urto dinamico.
• Manutenzione dell'impianto idraulico: Per gli argani da ormeggio idraulici, è necessario monitorare le condizioni e il livello del fluido idraulico, cambiare i filtri a intervalli programmati e controllare che non vi siano perdite su tutti i collegamenti dei tubi e sulle guarnizioni. Il fluido idraulico contaminato è una delle principali cause di guasto del motore idraulico e delle valvole.
• Test del sistema di controllo: Le funzioni di arresto di emergenza, i punti di regolazione della tensione automatica e il funzionamento del telecomando devono essere testati periodicamente per verificare che funzionino correttamente prima che l'argano sia necessario in una vera emergenza di ormeggio.
• Controlli tamburo e bobinatura: Le linee di ormeggio devono avvolgersi uniformemente sulla superficie del tamburo senza incrociarsi o sovrapporsi in modo da causare una pressione irregolare sugli strati inferiori. Le cime che si avvolgono in modo errato devono essere riavvolte sotto tensione controllata prima della successiva operazione di ormeggio.

Domande frequenti sugli argani da ormeggio

D: Qual è la differenza tra un verricello d'ormeggio e un verricello d'ormeggio?

Un verricello di ormeggio immagazzina la linea di ormeggio su un tamburo orizzontale, consentendo di avvolgere e sganciare l'intera lunghezza di lavoro della linea secondo necessità. Un argano è un cilindro rotante ad asse verticale che non immagazzina la cima stessa: la corda viene fatta passare attorno all'argano dall'equipaggio di coperta che controlla la tensione afferrando la parte di traino e la corda deve essere avvolta o fissata separatamente una volta raggiunta la tensione desiderata. I cabestani vengono generalmente utilizzati per compiti più leggeri o laddove lo spazio impedisce l'installazione di un argano a tamburo più grande, mentre gli argani da ormeggio sono la soluzione standard per le navi in ​​cui l'intera cima di ormeggio deve essere riposta in sicurezza a bordo.

D: Perché gli argani da ormeggio a tensione automatica sono limitati alle cime a 90 gradi rispetto all'asse della nave?

L'Enciclopedia Wärtsilä afferma esplicitamente che l'uso di argani autotensionanti non è raccomandato tranne che per l'ormeggio distribuito a 90 gradi rispetto all'asse della nave. Questa restrizione esiste perché il controllo automatico della tensione sulle cime delle molle (che corrono avanti e indietro ad angoli poco profondi) può creare un circuito di feedback: quando la nave si solleva in avanti o a poppa, l'argano autotensionante si solleva o si attiva per ripristinare la tensione preimpostata, che può generare forze oscillanti che amplificano anziché smorzare il movimento della nave. Sulle linee dispiegate a 90 gradi (linee di petto pure), questo rischio non si presenta poiché la geometria della linea fa sì che la risposta del verricello si opponga direttamente alla deriva laterale senza influenzare il movimento longitudinale.

D: Che range di capacità di tiro coprono gli argani da ormeggio?

Gli argani da ormeggio commerciali sono generalmente valutati in base alla forza di trazione nominale da un minimo di 5 tonnellate per piccole imbarcazioni costiere fino a 100 tonnellate o più per grandi petroliere e portarinfuse, secondo la classificazione di Zava Marine in base alla capacità. La forza di trazione nominale è il carico sostenuto che il verricello può esercitare durante il sollevamento a motore; la forza di tenuta del freno, ovvero il carico statico che il freno inserito può sostenere senza che il tamburo scivoli, è un valore separato che deve essere uguale o superiore alla tensione massima prevista della linea all'ormeggio.

D: Cos'è un verricello da ormeggio a tamburo diviso e perché è preferito sulle navi più grandi?

Un verricello da ormeggio a tamburo diviso ha il tamburo diviso da una flangia dentellata in due sezioni: una sezione di tensione che contiene solo i giri di linea di lavoro tenuti sotto carico e una sezione di stoccaggio che mantiene la lunghezza di riserva di linea a bassa o nessuna tensione. Questo design risolve un problema specifico delle linee di ormeggio delle funi metalliche: quando molti giri di filo vengono tenuti sotto tensione su un tamburo indiviso, gli strati esterni sotto pieno carico di lavoro si comprimono e mordono gli strati interni, danneggiando potenzialmente il filo e creando difficoltà nel rilasciarlo. Il design a tamburo diviso mantiene sotto tensione solo pochi giri di lavoro, riducendo drasticamente il carico di schiacciamento sul filo. Per le linee di ormeggio in corda di fibra, che tollerano maggiormente i carichi di compressione e tendono ad essere utilizzate su imbarcazioni più piccole, un tamburo non diviso è generalmente accettabile.

D: Quali sono le tendenze chiave che plasmano il futuro della tecnologia dei verricelli da ormeggio?

Tre tendenze stanno rimodellando la progettazione dei verricelli da ormeggio, secondo le panoramiche del settore marittimo. In primo luogo, automazione e controllo remoto: stanno diventando sempre più diffusi i sistemi che consentono di eseguire le operazioni di ormeggio da una console di controllo del ponte o anche a distanza dalla riva, riducendo il numero dell’equipaggio di coperta esposto ai pericoli delle linee di ormeggio sotto carico. In secondo luogo, i materiali avanzati: leghe e compositi ad alta resistenza stanno rendendo i componenti dei verricelli più leggeri e più resistenti alla corrosione senza sacrificare la capacità strutturale. In terzo luogo, considerazioni ambientali: lo spostamento verso argani da ormeggio elettrici in linea con i programmi di elettrificazione delle navi e lo sviluppo di fluidi idraulici biodegradabili per i sistemi di verricelli idraulici riflette la crescente pressione normativa volta a ridurre l’impronta ambientale del settore marittimo anche nei macchinari di coperta.

D: Un singolo verricello da ormeggio può gestire più linee di ormeggio contemporaneamente?

Un singolo tamburo del verricello di ormeggio gestisce una linea di ormeggio alla volta, ma molte navi sono dotate di verricelli di ormeggio a doppio o triplo tamburo in cui due o tre tamburi sono montati su un telaio comune e azionati dalla stessa unità di potenza, simultaneamente o indipendentemente. Secondo le guide del settore, gli argani a doppio tamburo si trovano comunemente su petroliere, navi portacontainer e navi da crociera dove la necessità di un ormeggio rapido e sicuro utilizzando più linee simultanee è fondamentale. La testa di tonneggio montata su molti argani permette anche la movimentazione di ulteriori cime in sequenza utilizzando la stessa centralina senza tamburo dedicato per ogni cima.

Sommario

Un verricello da ormeggio è molto più di una semplice macchina avvolgifune: è un sistema di sicurezza progettato con precisione il cui tamburo, freno, motore, cambio e pannello di controllo devono funzionare insieme in modo affidabile ogni volta che un'imbarcazione attracca o parte, spesso in condizioni meteorologiche avverse e sotto pressione. Governati dagli standard ISO 3730 e 7825 e certificati da società di classificazione tra cui DNV, BV e ABS, gli argani da ormeggio coprono una gamma di capacità da 5 a oltre 100 tonnellate di forza di trazione e uno spettro tecnologico che va dai semplici tamburi idraulici manuali ai sistemi elettrici autotensionanti completamente automatici con monitoraggio della tensione in tempo reale.

Sia che la decisione si riduca alla precisione e ai bassi costi operativi di un azionamento elettrico per una nave portacontainer o alla coppia pura e alla tolleranza al sovraccarico di un'unità idraulica per una nave di rifornimento di piattaforme offshore, i fondamenti rimangono costanti: adattare la forza di trazione dell'argano al carico ambientale peggiore, scegliere una configurazione del tamburo adeguata al tipo di linea, seguire rigorosamente il programma di manutenzione del produttore e garantire che ogni membro dell'equipaggio che utilizza l'argano ne comprenda sia le capacità che i limiti. Un verricello d'ormeggio ben specificato e adeguatamente mantenuto è il fondamento di ogni scalo in porto sicuro.