ликбез от дилетанта estimata: Плавучий кран

Плавучий кран - разновидность стрелового крана, который может работать на воде.

Плавучие краны с грузоподъемностью 5-25 т предназначены для массовых перегрузочных работ. А плавучие краны с большей грузоподъемности предназначены для перегрузки тяжеловесов, строительных, судостроительных и аварийно-спасательных работ.

Основные требования к таким кранам можно найти в ГОСТ Р 56552-2015 "Краны плавучие. Технические условия".

Из-за степеней свободы движения плавучего крана, реакция на состояние моря и ветер, а также положение и движение верхнего блока из-за геометрии крана и рабочего движения верхний блок может описывать сложную трёхмерную траекторию в пространстве. Траектория движения груза может оказаться ещё более сложной, и могут возникать различные резонансы судна, крана и груза, которыми необходимо управлять, обычно проходя через эти условия как можно скорее, но иногда могут помочь системы компенсации движения.

Ускорения, рывковые нагрузки и удары между грузом и окружающей средой должны быть минимизированы и ограничены уровнями, которые не наносят неприемлемого ущерба.

Некоторые из этих реакций присущи сочетанию судна, крана и груза, а другие зависят от состояния моря и сил ветра. Подъем и посадка являются критическими этапами при ударных нагрузках.

Во время погрузки может произойти относительное смещение между опорой, на которой стоит груз, и крюком, и если груз не удастся поднять до закрытия зазора, произойдет удар. Аналогично, при опускании груза это должно быть сделано как можно более плавно, и после соприкосновения следует как можно скорее дать грузу осесть, чтобы избежать повторного подъема и ударов по конструкции основания.

Для плавучих кранов учитывается максимальный крен и, если предусматривается работа в открытом море, качка на волнении. По этим нагрузкам производится расчет прочности и устойчивости крана в целом и отдельных его элементов, причём выбирается наиболее опасная комбинация нагрузок в пределах действительно возможного их сочетания на основе практики расчетов и эксплуатации кранов.

Конструкция плавучих кранов

Плавучие краны состоят из верхнего строения (это и есть кран) и понтона (это то, на чём закреплён кран).

Понтон самоходного крана

На понтоне располагается кран, а также находятся помещения для команды и ремонтных мастерских.

Понтон, на котором смонтирован плавучий кран, может быть

самоходным. Такие плавучие краны применяются если кран должен обслуживать несколько портов или перемещаться на значительные расстояния. При этом понтоны выполняются с корабельными обводами или используется судно (их обычно называют "крановые суда").
В качестве движительно-рулевого комплекса используются гребные винты, крыльчатые движители и винто-рулевые колонки, либо комбинация из двух типов движителей.
несамоходным. Такие плавучие краны имеют понтон в виде параллелепипеда с закруглёнными углами, плоское дно и срез в кормовой (или носовой) части. Перемещение таких кранов происходит с помощью буксиров или с помощью специальных обслуживающих судов.
Некоторые несамоходные краны оборудуются средствами активного управления (например, винто-рулевыми колонками) для повышения их эксплуатационных характеристик.

Понтоны, подобно корпусам судов состоят из поперечных (шпангоутов и палубных бимсов) и продольных (киля и кильсонов) элементов, обшитых листовой сталью.

Для увеличения остойчивости плавучего крана, то есть способности возвращаться из отклонённого положения в первоначальное после снятия нагрузки, понижают его центр тяжести. Для этого избегают высоких надстроек, а жилые помещения для команды крана и склады помещаются внутри понтона. На палубу выносится только рубка, камбуз и столовая. Внутри понтона, вдоль его бортов, располагают танки (цистерны) для дизельного топлива и пресной воды.

В некоторых плавучих кранах внутри цистерны для забортной воды, после наполнения которых остойчивость крана увеличивается.

Иногда плавучий кран монтируют на двух понтонах (кран-катамаран). В этих случаях каждый понтон имеет более или менее ясно выраженный киль и форму, аналогичную форме корпусов обычных судов.

Существуют плавучие краны, у которых понтон может подниматься по опорным колоннам (как у самоподъемным буровым установкам). Такие краны предназначен для работ на мелководье, в прибрежных зонах.

Верхнее строение понтонного крана.

По конструкции верхнего строения плавучие краны бывают

Поворотными (универсальными). Бывают с поворотной платформой или колонной.
Такие краны наиболее производительны: их стрелы не только наклоняются, но и вращаются вокруг вертикальной оси. Грузоподъёмность таких кранов измеряется в широких пределах и может достигать сотен тонн.
Неповоротными. Используются для подъема затонувших судов или других объектов, аварийно-спасательных работ, сооружения мостов и др. В эту категорию можно отнести мачтовые краны с неподвижными мачтами, козловые краны, краны с качающейся (наклоняющейся) стрелой.
Их можно разделить на:

Мачтовые краны (с неподвижными мачтами). Они имеют простую конструкцию и малую стоимость. Горизонтальное перемещение груза осуществляется перемещением понтона, поэтому их производительность кранов очень мала.
Краны с качающейся (наклоняющейся) стрелой. Они являются более подходящими для работы с тяжеловесными грузами и при переменном вылете более производительны, чем мачтовые.
Такие краны имеют простую конструкцию, малую стоимость и большую грузоподъёмность. Стрела таких кранов состоит из двух стоек, сходящихся к вершине под острым углом, и имеет шарнирное закрепление в носовой части понтона. Подъём стрелы осуществляется жёсткой штангой (гидроцилиндром, зубчатой рейкой или винтовым устройством) или с помощью полиспастного механизма.
Стрелу в транспортном положении закрепляют на специальной опоре. Для выполнения этой операции используют стрелоподъёмную и вспомогательную лебёдки.

Привод плавучих кранов бывает дизель-электрическим, реже - дизельный.