Un tipo speciale di ascensore per carichi pesanti

Greta, Brumme e la nave sollevano Niederfinow a nord di Berlino

Alla fine di agosto il vostro autore ha visitato l'ascensore per navi Niederfinow sul canale Oder-Havel, a circa 60 km a nord-est di Berlino, in Germania. Per motivi di sicurezza durante il tour sono stati indossati giubbotti di salvataggio. Con il bel tempo estivo, il punto di riferimento poteva essere visto da lontano imponente nella campagna circostante piatta e sabbiosa. Il sito della pianta è sorvegliato, tra l'altro, dall'oca Greta, che a causa della sua ala rotta è rimasta per molti anni in Germania (anche durante l'inverno) e viene nutrita regolarmente.

Jörg Schumacher, responsabile delle operazioni locali presso l'Autorità per le vie navigabili e marittime dell'Oder-Havel (Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt WSA), ha condotto personalmente un tour di 3 ore del nuovo impianto e del vecchio impianto adiacente. Poiché è stato coinvolto attivamente nella nuova costruzione fin dal primo minuto della progettazione e dal 2001 è stato anche direttore operativo del vecchio impianto, ha fornito informazioni approfondite sulla pianificazione, sulla fase di costruzione e sul funzionamento di entrambi gli ascensori. Nel frattempo ha trasmesso la sua esperienza in località lontane come la Cina. Presso la diga delle Tre Gole sul fiume Yangtze, il funzionamento e la manutenzione dell'ascensore navale si basano sul sistema tedesco.

Storia

In questo punto esistono ormai quattro generazioni di impianti tecnici per superare le differenze di altezza nel canale.

Canale Finow del 1620

The Finow Canal was built between 1605 and 1620, and after destruction during the Thirty Years' War, it was restored from 1743 onwards by decree of King Frederick II.

Bloccare la scala 1914

La seconda generazione era costituita da una scala chiusa a quattro livelli con un'altezza di sollevamento di 4 x 9 m, in funzione dal 1914 al 1972. Si trova direttamente a nord del nuovo ascensore, i cui resti non riempiti sono chiaramente visibili da Sopra. La chiusa più bassa si trova a destra e la terza chiusa a sinistra con una distanza di 200 m. Anche allora si pensava già ad un primo sollevamento, poi rinviato a causa della Prima Guerra Mondiale. Le navi erano trainate da otto locomotive elettriche, una delle quali è conservata ancora oggi.

Ascensore per navi 1934

Il monumento industriale classificato è alto 52 m, il punto più alto è la gru. La larghezza è di 27 m, la lunghezza di 94 me la profondità della vasca di 8 m. Il costo dell'ascensore fu di 27.5 milioni di marchi, paragonabile ai 126.5 milioni di euro attuali. Sono stati utilizzati 18,000mila m³ di calcestruzzo, 1.5 t di acciaio e circa XNUMX milioni di rivetti. Rimarrà in funzione almeno fino alla scadenza della garanzia sul nuovo edificio.

A Lödige elevator from 2000 transports employees and your author to the level of the visitors' walkway or the rope sheave hall. The trough elevator machines are located directly above the trough. They are driven by four 55-kW DC electric motors that drive the hoists. One hoisting currently consumes electricity at a cost of about EUR12. The drive motor and four-stage gearbox sit directly on the drive shaft. Two acoustic signals and the trough starts to move.

Operations are carried out by hand and at the push of a button. In the engine house on the east side, the speed controller is controlled via resistors — just like on a vintage streetcar. The emergency stop switch bears the name "Brumme" (meaning hummer). The control panel still has its original labels in standard letters. Only the tachograph is new and digitally retrofitted by the company Endress + Hauser. The desk is covered with the original floor covering.

La pompa dell'olio lubrificante alimenta il sistema di lubrificazione continua. I cuscinetti raschiati vengono alimentati con olio nuovo ogni due anni. Sono progettati come cuscinetti con lubrificazione ad anello. Tutte le parti della macchina sono conservate nell'originale come pezzi di ricambio.

Tra di loro, sul fondo del pavimento, si trova la vasca a valle, lunga circa 90 metri, dalla quale viene convogliata su e giù la vasca piena, del peso di circa 4,300 t.

L'installazione è fissata a 256 funi. Ogni otto funi sostengono una traversa con un pacchetto di contrappesi. Una corda pesa 900 kg e ha un diametro di 52 mm. Nel 1984, per la prima volta dopo 50 anni, le corde furono completamente rinnovate. Nel febbraio 2023 tutte le funi di sospensione erano state nuovamente sostituite. Le quattro catene di compensazione pesano complessivamente 90 t. Il sistema di sicurezza costituito da una colonna a ganasce e una vite può sostenere fino a 2,400 t.

Progettazione, Costruzione e Gestione del Nuovo Impianto

La nuova costruzione si rese necessaria a causa delle crescenti dimensioni delle navi necessarie per garantire il traffico marittimo tra Berlino, in Germania, e il porto marittimo di Stettino, in Polonia. L'ascensore fa parte della via navigabile E70 da Rotterdam nei Paesi Bassi a Klaipeda in Lituania. Un altro problema tecnico era che l'acciaio utilizzato nel vecchio impianto stava diventando fragile.

Pianificazione

Le prime considerazioni furono fatte già negli anni ’1990. Un ascensore richiederebbe uno scambio minimo di acqua tra i fiumi Havel e Oder. Poiché originariamente non esisteva alcun collegamento idrico tra questi due fiumi, la struttura creò uno spartiacque artificiale tra il Mar Baltico e il Mare del Nord.

The water level in the inflow usually only fluctuates by about half a meter. The water level above is 36-m higher. If a flood occurs, all moving parts above the waterline have to be removed. In the old plant, this required two days' warning. In the new plant, the lower levels that flood are largely empty, as are all the basement levels; however, their heavy machine components remain.

Schumacher riferisce di essere stato coinvolto nella pianificazione come rappresentante della Federal Waterways and Shipping Administration (WSV). Nel 2001 il primo progetto preliminare è stato sottoposto all'approvazione dello studio di architettura Beulke. Le decisioni fondamentali, come la disposizione dei cancelli, sono state prese dal Ministero Federale delle Costruzioni. L'iter di approvazione del progetto si è svolto nel 2004-2005. La costruzione è poi iniziata con la posa della prima pietra il 23 marzo 2009, con messa in esercizio il 4 ottobre 2022.

Of course, all applicable legal regulations and standards were taken into account during planning. For example, the pylons are subject to the high-rise building guidelines of the state of Brandenburg. Hydraulic engineering is largely covered by the office's own administrative regulations. The passenger elevators installed comply with EN 81.

Processo di costruzione

I quattro piloni e le colonne portanti delle carrucole sono stati inizialmente sollevati uniformemente fino a un'altezza di poco meno di 55 m dal livello del suolo. Successivamente sono stati posizionati lateralmente tra loro i due supporti delle pulegge per funi in acciaio, del peso di circa 1,000 t ciascuno, e sono state inserite le pulegge per funi. Successivamente furono stese le corde e sospesi i contrappesi. La vasca era piena di sabbia; le 7,000 t di peso totale hanno poi portato i piloni, che erano stati preformati e inclinati verso l'interno, in posizione verticale. Infine, davanti al trogolo è stato allestito il ponte sul canale, lungo circa 66 m, largo 22 me alto 8 m.

Una volta eretta la struttura, larga poco più di 46 me lunga 133 m, è stata avviata la progettazione meccanica. Tutti i componenti sono stati sollevati in singole parti tramite gru, saldati e rinforzati.

Il costo totale dell'ascensore è stato di 520 milioni di euro. Le imprese coinvolte nella costruzione sono state Bilfinger Construction per la struttura in cemento armato, ovvero vasca e struttura portante; DSD Brückenbau (costruzione di ponti) per la costruzione in acciaio, cioè ponti a canale e a canale; Johann Bunte Bauunternehmung (costruzione) per i lavori di sterro e l'ingegneria civile speciale, nonché SIEMAG TECBERG per l'ingegneria meccanica, ovvero azionamento e sicurezza. Sono stati spostati circa 1,200,000 m³ di terra. Sono stati utilizzati circa 65,000 m3 di calcestruzzo e cemento armato, circa 10,070 t di acciaio per cemento armato e circa 35,000 m² di palancole in acciaio.

Uso

Il processo di sollevamento o abbassamento dura circa 20 minuti ciascuno. È gratuito per gli utenti. In Germania sono ancora a pagamento solo le chiuse della Mosella e del canale di Kiel. L'elettricità aggiuntiva è necessaria solo per i tiristori in inverno. Anche i riscaldamenti non funzionano in estate. Entrambi hanno un impatto sui costi operativi.

Around 4,000 pleasure boats, 4,500 passenger ships and 6,000 to 8,000 cargo ships use the lift each year. The maximum ship length is 83.5 m at the old ship lift and 113 m at the new one. Among other things, steel and scrap are transported, but also large machine parts, e.g., for wind turbines. Following the rise in energy prices, hard coal is now also being hauled again. Containers are still lacking at present, but are expected to account for a larger share of the cargo in five years' time.

Ogni anno visitano le strutture tra i 120,000 e i 130,000 turisti. A questo scopo è stato costruito appositamente un centro informazioni. Nel frattempo la cura dei turisti è stata affidata al comune, come previsto dal concetto.

Manutenzione inclusa assistenza ed esperienza operativa iniziale

L'impianto è in modalità ramp-up, durante la quale vengono misurate le interruzioni e regolati i componenti dell'impianto. Non è previsto un monitoraggio completo dell'impianto. Molti punti possono essere rilevati e valutati solo dall'occhio umano combinato con l'esperienza.

The maintenance concept with service specifications is currently being developed on the basis of the first new and old operating experience and the suppliers' specifications. It already contains around 1,000 topics broken down into the individual components. During the warranty period of five years, this work will be carried out by the consortium. The company's own personnel are currently being sought and will then be trained to take over work partially at a yet-to-be determined date.

Ogni anno il WSV effettua un'ispezione. Ogni tre anni viene effettuato un piccolo assegno. Ogni sei anni viene effettuato un esame strutturale completo. Questa operazione dura un anno e mezzo e viene eseguita in parte durante il funzionamento in corso, ma richiede anche alcuni arresti.

Alcuni componenti erano già difettosi, il che ha comportato tre fermi macchina di sei, nove giorni e quattro settimane. Poiché il vecchio impianto funziona in parallelo, ciò non ha ancora comportato alcuna interruzione del funzionamento dell'intera via d'acqua. Moltissimi componenti sono attualmente immagazzinati come pezzi di ricambio. All'inizio dell'estate hanno raggiunto un inventario dei pezzi di ricambio pari al 98%.

Esercizio del Nuovo Impianto

It is a vertical lift with counterbalance that works according to Archimedes' principle of 236 BC: The weight of the trough remains the same with ship in it, as this always displaces its own mass of water.

Strutture e parti mobili delle stesse

La struttura è composta da quattro piloni ad ogni angolo, a cui si accede da un ponte sul canale nella parte anteriore e collegata all'ascensore al centro a destra e a sinistra. È monitorato con 16 telecamere per il funzionamento e altre 20 telecamere per la rete sentieristica e i cancelli. L'accesso alla struttura è protetto da un sistema di chiusura elettronica. Le porte di sicurezza sono bloccate con magneti.

Tre ascensori della ditta FB in tre piloni viaggiano dai piani -3 a 12, da 0 a 12 e da -1 a 13. Gli azionamenti dell'ascensore si trovano al 13° piano. Qui si trovano anche la stazione centrale di controllo, il sistema di pressurizzazione dell'acqua e il sistema di raccolta delle acque reflue. Sono inoltre disponibili servizi igienici senza barriere e una cucina. Una camera di equilibrio mobile separa la stazione di controllo dal pilone.

La centrale operativa del nuovo impianto sarà aperta su due turni dalle 05:30 alle 14:15 e dalle 14:00 alle 22:30. Trattandosi di una via navigabile federale, saranno sempre presenti un capoturno più almeno un operatore per il nuovo impianto e un operatore per il vecchio impianto (estate dalle 09:00 alle 18:00, inverno dalle 10:00 alle 16:00). on-site contemporaneamente per la ridondanza. Il vecchio ascensore per navi è gestito da un solo operatore in loco. In caso di tagliando o guasto, questo viene effettuato anche su quello nuovo dalla postazione di comando anteriore o con radiocomando.

Dall'attraversamento del ponte sul canale la vista conduce nel trogolo attraverso le paratoie girevoli a tenuta stagna e i sistemi di protezione dagli urti. Come misura precauzionale contro gli avvallamenti, ad esempio se una nave non è in grado di governare, le funi nella vasca proteggono dalla perdita totale delle porte. Se una nave nella vasca dovesse prendere fuoco, le funi vengono raffreddate con uno spruzzo d'acqua utilizzando un sistema di raffreddamento costituito da pompe ad alte prestazioni e un sistema di tubazioni.

La vasca ha una lunghezza libera di 115 m ed è lunga poco meno di 126 m con una larghezza esterna di 12.5 m. Una volta riempito pesa circa 9,800 t. Si muove in un bacino largo poco meno di 28 m con una profondità dell'acqua di 4 m. Sul trogolo sono posizionate delle scale regolabili in altezza per consentire l'evacuazione a qualsiasi livello del trogolo.

Nei quattro livelli interrati è stato utilizzato cemento impermeabile. Qui si trova il perno del cancello davanti alla vasca. Al momento della visita il cancello da 51 t era aperto, cioè appoggiato sul fondo della vasca. Le pompe possono correggere il livello dell'acqua nella vasca (inversione). L'attrezzatura della gru per l'installazione e la manutenzione è stata portata nelle prime fasi della costruzione.

Componenti meccanici ed elettrici e loro controlli

L'unità funziona con 256 funi zincate e lo zinco si consuma. Le funi vengono lubrificate automaticamente, il che serve anche a proteggerle dalla corrosione. Le corde vengono costantemente ispezionate a vista per determinare quando devono essere scartate. Attualmente si prevede che ciò non sarà necessario entro il periodo di garanzia, ma piuttosto tra circa 30-40 anni. Vengono inoltre ispezionati ogni sei anni utilizzando tecniche di misurazione ad induzione per determinare quando sono pronti per essere smaltiti. Attualmente è in fase di elaborazione un registro delle corde con la misurazione zero nel 2022. I dati delle ispezioni verranno inseriti in modo che le ripetizioni consentano una previsione dell'usura della corda.

Ogni fune ha un contrappeso da 43 a 45 t. I pesi in cemento sulle funi sono dotati di alette di montaggio e tasselli per parapetto. Sono guidati nelle guide laterali del telaio pesi quando si muovono a causa dell'influenza del freddo e del caldo. Una corda è lunga circa 67 m, ha un diametro di 60 mm e pesa 1,236 kg con manicotti a forcella. L'allungamento delle funi è stato ridotto al minimo mediante pretensionamento prima dell'installazione. Dopo circa 5,000 viaggi – corrispondenti a poco meno di un anno di utilizzo – si è riscontrato un allungamento di qualche centimetro. Di questo si è tenuto conto nella regolazione durante l'installazione. Il telaio offre spazio sufficiente per questo. Per inciso, Schumacher osserva che i cinesi hanno acquistato le stesse corde.

Le funi sono fissate a coppie, ovvero una fune lunga attaccata a sinistra e una a destra attaccate corrono ciascuna nel pacco su una puleggia comune. Il telaio a barra gialla funge da dispositivo di sicurezza in caso di rottura di una corda. Ci sono in totale 2 x 112 pulegge a doppia scanalatura. L'inserto in plastica nelle scanalature, che serve per prolungare la durata delle corde, è sostituibile in sezioni.

La catena di compensazione (all'estrema sinistra) per il carico mobile della fune è fissata al contrappeso e alla vasca. Se la vasca è sollevata, sul contrappeso si trova più fune (fino a un massimo di 160 t). Le quattro catene pesano complessivamente 160 t. A destra c'è il cavo da trascinamento per l'alimentazione. Ancora una volta, a destra c'è la scala di emergenza per consentire la discesa di emergenza per l'evacuazione da ogni piano. Poi arriva la scala a cremagliera in cui si innesta il pignone. Ultima della fila è la colonna ganascia del dado, che utilizza una vite senza contatto che funge da sistema di sicurezza in caso di perdita d'acqua, nel senso di un dispositivo di sicurezza per impedire il sollevamento della vasca. Può raccogliere fino a 6,500 t nei quattro punti.

È azionato da otto motori elettrici Siemens, ciascuno da 160 kW. Ai motori sono flangiati due riduttori del peso di 14 t ciascuno.

The spindle rotation lock is located in the middle between the motors, the guideway to the right of it with rollers in front and rear. The spindle (rotation lock) is made of cast steel. The self-locking thread was turned in. The threaded jaw (nut jaw column) can take up the dead loads in case of water loss to stabilize the trough over a length of 36 m in case of emergency. In operation, the spindle moves without contact. When the water is out of the trough, the spindle rests on the jaw. This construction is a patent of the engineer Löbel, who had the idea during the planning of the old ship lift. The patent's use here was bought from him — as well as from the Chinese.

La molla dell'ammortizzatore (vaso a molla) compensa le fluttuazioni dell'acqua; 1 cm in più o in meno di acqua nella vasca corrisponde a 16 t di peso dell'acqua.

Il dispositivo di ritenuta a comando idraulico fissa la vasca nella rispettiva posizione del canale. Il pistone idraulico alza la barra. La barra si inclina verso il basso.

Il sistema di controllo digitale è di ABB ed è gestito tramite un'interfaccia WSV. Circa 7,000 parametri operativi vengono monitorati 24 ore su 7, 30 giorni su XNUMX con sensori e registrati per registrare e rilevare il normale funzionamento durante il viaggio e anche i guasti. È così che si raccoglie l'esperienza e le sue interpretazioni. È già chiaro che saranno necessarie due diverse impostazioni di base: per l'inverno e per l'estate fino a XNUMX° C.