แผ่นกันชนแบบโยโกฮามะมีข้อดีอย่างไรในการป้องกันท่าเรือ?

การดูดซับพลังงานและการลดแรงกระแทกที่เหนือชั้น เพื่อรองรับความต้องการการเทียบท่าในยุคปัจจุบัน

แผ่นกันชนลมโยโกฮาม่ากระจายแรงกระแทกที่มีพลังงานสูงอย่างไร โดยผ่านการอัดอากาศอย่างควบคุม

ระบบกันชนโยโกฮามะทำงานโดยการกักอากาศไว้ภายในเปลือกยางที่ทนทาน ซึ่งช่วยเปลี่ยนแรงจากการที่เรือชนเข้ากับท่าเทียบเรือให้กลายเป็นความร้อนแทนที่จะเกิดความเสียหาย เมื่อเรือดันเข้าไปที่กันชนเหล่านี้ในระหว่างการเทียบท่า อากาศภายในจะถูกบีบอัด ทำให้แรงดันเพิ่มขึ้นทีละน้อยจนทำหน้าที่คล้ายตัวดูดซับแรงกระแทกสำหรับกระบวนการทั้งหมด สิ่งที่ทำให้กันชนเหล่านี้โดดเด่นเมื่อเทียบกับกันชนยางแข็งแบบธรรมดา คือความสามารถในการกระจายแรงไปทั่วพื้นที่สัมผัสทั้งหมด ซึ่งหมายความว่าเรือและท่าเทียบเรือจะได้รับแรงกระชากอย่างฉับพลันน้อยลง ผลการทดสอบบางอย่างจากท่าเรือจริงบ่งชี้ว่าการออกแบบนี้สามารถลดระดับแรงสูงสุดลงได้ประมาณ 35 ถึง 40 เปอร์เซ็นต์ แม้ว่าผลลัพธ์อาจแตกต่างกันไปตามสภาพแวดล้อม

การตรวจสอบจากภาคสนาม: แรงตอบสนองต่ำกว่า 38% เมื่อเทียบกับกันชนแบบอาร์ชที่ท่าเรือโรตเตอร์ดัมยูโรแมกซ์

ที่ท่าเรือรอตเทอร์ดัมยูรอมักซ์ เฟนเดอร์แบบโยโกฮามะบันทึกแรงปฏิกิริยาสูงสุดต่ำกว่าเฟนเดอร์แบบอาร์ชเสริมเหล็กถึง 38% ในระหว่างการจอดเรือขนาด 24,000 ทีอียู ส่งผลให้แรงกระทำต่อโครงสร้างท่าเรือลดลงอย่างมาก ช่วยยืดอายุการใช้งานและป้องกันความเสี่ยงจากการกัดกร่อนแบบเกลวานิกที่เกิดจากระบบที่มีโลหะ

เหตุใดขนาดและความเร็วของเรือที่เพิ่มขึ้นทำให้ความสามารถในการรองรับพลังงานของเฟนเดอร์โยโกฮามะ (E = ½mv²) มีความสำคัญอย่างยิ่ง

การพิจารณาสูตรพลังงานจลน์ E เท่ากับครึ่งหนึ่งของมวลคูณความเร็วกำลังสอง ช่วยอธิบายได้ว่าทำไมเรือขนาดใหญ่ในปัจจุบันถึงเป็นปัญหา เช่น เรือขนส่งตู้คอนเทนเนอร์ขนาดมหึมาที่บรรทุกตู้ได้ 24,000 TEU ซึ่งแล่นเข้าท่าด้วยความเร็วเพียง 0.2 เมตรต่อวินาที ก็ยังมีพลังงานกระแทกมากกว่า 1,500 กิโลจูล ซึ่งจริงๆ แล้วมากถึงสามเท่าของเรือ Panamax รุ่นเก่าในอดีต ขนาดเรือเองก็เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องเช่นกัน โดยประมาณ 12 เปอร์เซ็นต์ต่อปี ตั้งแต่ปี 2020 ทำให้แผ่นกันชนแบบเดิมสามารถรองรับได้เพียงจำกัด และจะเริ่มเสียหายเมื่ออัดตัวเกิน 60 เปอร์เซ็นต์ นั่นคือจุดที่แผ่นกันชนโยโกฮามะ (Yokohama fenders) เข้ามามีบทบาท รุ่นใหม่เหล่านี้ยังคงดูดซับพลังงานได้แม้อัดตัวเกิน 70 เปอร์เซ็นต์ ทำให้มันกลายเป็นสิ่งจำเป็นเกือบจะขาดไม่ได้ หากท่าเรือต้องการจัดการกับเรือขนาดใหญ่เหล่านี้โดยไม่ทำลายงบประมาณหรือก่อให้เกิดความเสียหาย

ความทนทานที่ออกแบบมา: ความแข็งแกร่งต่อรังสี UV, ความเค็ม, โอโซน และความเครียดจากความร้อน

สารผสม EPDM/NR สิทธิบัตรเฉพาะ พร้อมตัวช่วยเสถียรภาพต่อแสง UV และกระบวนการอบแห้งที่ต้านทานความเค็ม

กันชนยอโกฮามะรวมส่วนผสมพิเศษของยาง EPDM กับยางธรรมชาติ พร้อมทั้งสารป้องกันรังสี UV และสารเติมแต่งที่ทนต่อความเค็มของน้ำทะเล สิ่งนี้ช่วยอะไร? โดยพื้นฐานแล้ว มันช่วยป้องกันไม่ให้โมเลกุลเสื่อมสภาพเมื่อสัมผัสกับแสงแดด ต้านทานการกัดกร่อนจากน้ำทะเล และป้องกันไม่ให้วัสดุแตกร้าวเนื่องจากการสัมผัสโอโซน นอกจากนี้ กันชนเหล่านี้ยังคงความยืดหยุ่นได้ดีแม้อุณหภูมิจะเปลี่ยนแปลงระหว่างลบ 30 องศาเซลเซียสถึงบวก 70 องศาเซลเซียส การทดสอบในห้องปฏิบัติการเร่งกระบวนการเสื่อมสภาพยังแสดงผลลัพธ์ที่น่าประทับใจอีกด้วย — มีประสิทธิภาพในการป้องกันรังสี UV ดีขึ้นประมาณ 58 เปอร์เซ็นต์ และทนต่อความเสียหายจากน้ำเค็มได้ดีขึ้นประมาณ 40 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับผลิตภัณฑ์นีโอพรีนทั่วไป ดังนั้นสำหรับผู้ที่ต้องเผชิญกับสภาวะที่รุนแรงในทะเล หมายความว่าใช้งานได้นานขึ้นโดยไม่ลดทอนคุณภาพ

อายุการใช้งานที่พิสูจน์แล้วในสนามจริง: 12 ปีโดยไม่ต้องเปลี่ยนแกนกลางที่ท่าเรือเจเบล อาลี

ท่าเรือเจเบลอาลีใช้งานกันชนยอคฮามะมานานกว่า 12 ปี โดยไม่ต้องเปลี่ยนแกนกลาง แม้จะรองรับการเทียบท่าของเรือมากกว่า 18,000 ครั้ง วิศวกรรายงานว่าอัตราการเสื่อมสภาพลดลง 73% เมื่อเทียบกับการติดตั้งก่อนหน้า ซึ่งยืนยันว่าวัสดุยางขั้นสูงช่วยลดความต้องการดูแลรักษารวมถึงรับประกันการปฏิบัติงานที่เชื่อถือได้ภายใต้สภาวะชายฝั่งที่รุนแรง

ต้นทุนรวมตลอดอายุการใช้งานต่ำ: การบำรุงรักษาขั้นต่ำและไม่มีความเสี่ยงจากการกัดกร่อน

โครงสร้างยางทั้งหมดช่วยกำจัดปัญหาการกัดกร่อนแบบเกลวานิก การคลายตัวของสลักเกลียว และวงจรการตรวจสอบโลหะ

เนื่องจากไม่มีชิ้นส่วนโลหะในตัว กันชนยอคฮามะจึงหลีกเลี่ยงปัญหาการกัดกร่อนแบบเกลวานิกและการแตกหักของสลักเกลียวที่เกิดจากรอยร้าวจากแรงกระทำซ้ำๆ ออกแบบเป็นชิ้นเดียวกันทั้งหมดด้วยยาง ทนต่อละอองเกลือและการสะสมของสิ่งมีชีวิตในทะเล ทำให้ไม่จำเป็นต้องตรวจสอบตามปกติ ตรวจสอบสนิม หรือตรวจสอบแรงบิด ช่วยประหยัดเวลาแรงงานมากกว่า 40 ชั่วโมงต่อปีต่อหน่วย

การวิเคราะห์ต้นทุนตลอดอายุการใช้งาน: ค่าใช้จ่ายด้านการบำรุงรักษาในระยะ 10 ปี ต่ำกว่าทางเลือกที่เสริมเหล็กถึง 62%

จากผลการศึกษาโครงสร้างพื้นฐานท่าเรือล่าสุดในปี 2024 แผ่นกันชนโยโกฮามะโดดเด่นตรงที่ไม่จำเป็นต้องทาสีทับใหม่ ไม่ต้องใช้ระบบป้องกันด้วยขั้วไฟฟ้า (cathodic protection) หรือไม่ต้องกังวลกับปัญหาสนิมเมื่อเวลาผ่านไป ส่งผลให้ต้นทุนการบำรุงรักษาลดลงอย่างมากในช่วงสิบปี โดยสามารถประหยัดได้ประมาณ 14,800 ดอลลาร์สหรัฐต่อความยาวหนึ่งเมตร อย่างไรก็ตาม ทางเลือกที่ใช้เหล็กเสริมมีเรื่องราวที่ต่างออกไป ซึ่งจำเป็นต้องตรวจสอบด้วยคลื่นอัลตราโซนิกปีละสองครั้ง รวมถึงต้องเปลี่ยนขั้วไฟฟ้าแบบเสียสละ (sacrificial anodes) ซึ่งมีค่าใช้จ่ายประมาณ 4,200 ดอลลาร์สหรัฐต่อปี นอกจากนี้ ส่วนใหญ่ยังจำเป็นต้องซ่อมแซมโครงสร้างหลักในช่วงประมาณเจ็ดปี แม้ว่าต้นทุนการลงทุนครั้งแรกจะใกล้เคียงกันระหว่างตัวเลือกทั้งสอง แต่ภาพรวมในระยะยาวแสดงให้เห็นว่าระบบโยโกฮามะมีค่าใช้จ่ายรวมตลอดอายุการใช้งานต่ำกว่าประมาณ 62 เปอร์เซ็นต์

การประยุกต์ใช้แผ่นกันชนโยโกฮามะที่หลากหลายในโครงสร้างพื้นฐานท่าเรือ

ความยืดหยุ่นแบบโมดูลาร์: การปรับแผ่นกันชนรุ่น YK, YM และ YP ให้เหมาะสมกับท่าเทียบเรือสินค้าตู้คอนเทนเนอร์, ท่าเทียบเรือ LNG และทางลาด Ro-Ro

เมื่อพิจารณาตัวเลือกต่าง ๆ ผู้ดำเนินการท่าเรือมักหันไปใช้โซลูชันแบบมอดูลาร์จากโยโกฮามะ ซึ่งรวมถึงซีรีส์ YK, YM และ YP ที่ออกแบบมาเพื่อรองรับความต้องการการจอดเรือที่แตกต่างกัน ซีรีส์ YK ที่มีดีไซน์ทรงกระบอกโดดเด่นเป็นพิเศษในท่าเรือสินค้าที่มีความหนาแน่นสูง ซึ่งการดูดซับแรงกระแทกถือเป็นสิ่งสำคัญ สำหรับการดำเนินงานก๊าซธรรมชาติเหลว โมเดล YM จะถูกนำมาใช้เนื่องจากสร้างแรงต้านน้อยลง หมายความว่ามีประกายไฟน้อยลงและมีความปลอดภัยที่ดีขึ้นระหว่างการถ่ายโอน ส่วนซีรีส์ YP นั้นติดตั้งต่ำใกล้พื้น ทำให้เกิดความแตกต่างอย่างมากในการรักษาระดับความสูงที่เหมาะสมบนทางลาด Ro-Ro ท่าเรือที่เปลี่ยนมาใช้ระบบยืดหยุ่นเหล่านี้มักประหยัดค่าใช้จ่ายในการปรับปรุงโครงสร้างได้ประมาณ 15% เมื่อเทียบกับการใช้ระบบที่มีลักษณะเดิมตามรายงานอุตสาหกรรมล่าสุด

การติดตั้งแบบกำหนดเอง: การติดตั้งแผ่นกันชนโยโกฮามะบนโครงสร้างท่าเรือเดิมที่มีอายุการใช้งานมายาวนานโดยไม่ต้องเสริมความแข็งแรงของโครงสร้าง

กันชนโยโกฮามะทำงานได้ดีกับท่าเทียบเรือเก่า เนื่องจากไม่จำเป็นต้องเชื่อมหรือยึดด้วยสกรู ซึ่งหมายความว่าจะไม่เพิ่มแรงกดทับให้กับโครงสร้างที่อ่อนแออยู่แล้ว การออกแบบที่บรรจุอากาศไว้ช่วยให้สามารถติดตั้งโดยตรงลงบนพื้นผิวคอนกรีตที่แตกร้าวได้ โดยไม่ต้องอัปเกรดที่มีค่าใช้จ่ายสูง ตามรายงานจากวิศวกรรมทางทะเลเมื่อปีที่แล้ว แนวทางนี้โดยทั่วไปช่วยประหยัดได้ประมาณ 220,000 ดอลลาร์สหรัฐต่อโครงการ คนส่วนใหญ่ที่ทดลองติดตั้งระบบนี้พบว่าในทุกๆ 100 กรณี มีประมาณ 78 กรณีที่ไม่จำเป็นต้องปรับเปลี่ยนโครงสร้างเดิมเลย แต่ยังคงประสิทธิภาพเทียบเท่ากับการติดตั้งใหม่ทั้งหมด