Информация по кранам большой грузоподъемности

4.2.1 Общее

Как показывает мировой опыт строительства морских нефтегазодобывающих платформ, по мере развития этой отрасли наблюдается неуклонный рост параметров плавучих кранов и крановых судов (грузоподъёмность, скорость подъёма, высота подъёма гаков и т.д.), являющихся основным средством монтажа этих платформ в море. Это связано с тем, что растут массы единичных монтажных модулей платформ, и за счёт этого сокращаются затраты времени на их строительство. При этом также достигается существенная минимизация финансовых затрат на постройку платформы.

Так, например, при строительстве платформ в Северном море, начиная с 1960 года, использовались крановые суда (КС) с кранами грузоподъёмностью от 700 до 1800 т («Оrca», «Сhallenger», «Thor» и др.). В настоящее время для этих целей используются крановые суда, снабжённые стреловыми полноповоротными кранами грузоподъёмностью 2 х 7000 т («Saipem-7000») и 5000 т («Олег Страшнов»), а также ряд других крановых судов, технические характеристики которых представлены ниже.

Краны на таких судах аналогичны по конструктивному типу и являются полноповоротными стреловыми кранами, обеспечивающими укладку стрелы на опору при морских переходах. Механизмы и устройства таких кранов большой грузоподъемности в большинстве случаев снабжаются электроприводом, как наиболее надёжным и простым источником энергии. Конструктивные схемы основных типовых узлов кранов большой грузоподъемности представлены ниже на рисунках 4.11 – 4.23.

В состав этих кранов входят стрела и каркас, установленные на поворотной платформе. На этой же платформе расположены механизмы подъёма груза, подъёма стрелы, опорно-поворотный механизм. Краны снабжаются трособлочной канатной системой, обеспечивающей спускоподъёмные операции грузов, а также стрелы.

К особенностям конструкции таких кранов следует отнести наличие нескольких вспомогательных подъёмов (2-3), обладающих более высокими скоростями подъёма по сравнению с главным подъёмом. Это позволяет минимизировать время выполнения грузовых операций с грузами 500-1000 т. Учитывая, что указанные краны предназначены для работы в условиях открытого моря с быстро меняющимися погодными (ветро-волно-выми) условиями, то минимизация времени выполнения грузовых операций является существенным фактором, реализация которого достигается за счёт максимально возможного увеличения скоростей движений крана. Этот фактор приобретает особенно важное значение для кранов, у которых предусмотрена большая глубина опускания подвесок под воду (см. таблицу ниже). Эта глубина достигает на современных кранах 2000 – 2500 м.

Увеличение указанных скоростей подъёма (спуска) груза достигается несколькими способами. В частности, широко применяется в механизмах подъёма груза система постоянной мощности, обеспечивающая автоматическое увеличение скорости подъёма (спуска) с уменьшением массы груза.

Совместно с этой системой применяется способ изменения скорости подъёма груза за счёт изменения передаточного числа редуктора механизма подъёма путём дистанцион-ного переключения передач внутри редуктора. Оба эти способа реализованы, например, на кране КС «Станислав Юдин». Кроме того, с целью минимизации временных затрат в составе грузовых лебёдок на этих кранах предусматривается система ускоренного спуска груза, обеспечивающая также возможность свободного сброса груза. Этот способ применяется, например, при установке свай. При этом сброшенная с определённой высоты свая заходит в грунт на некоторую глубину, что приводит к сокращению времени на последующую забивку сваи.

Учитывая, что скорость подъёма груза непосредственно влияет на величину мощности энергетической установки судна, следовательно и на его стоимость, величина скорости должна выбираться с учётом этого обстоятельства. В то же время скорость подъёма груза должна обеспечивать приемлемое время на выполнение грузовых операций, как указано выше, с учётом быстро меняющихся погодных условий открытого моря.

В этой связи с целью максимального сокращения времени на выполнение подготовительных операций (навеска стропов, застропка груза) скорости движения главных и вспомогательных холостых подвесок, а также с малыми грузами должны быть возможно большими.

Одной из конструктивных особенностей таких кранов является выполнение их трособлочных систем. Большие грузоподъёмности приводят к необходимости использования полиспастных систем большой кратности. В сочетании с указанными выше ходами подвесок (2500 м) это приводит к необходимости изготовления канатов цельной длины до 8000 м.

Для наматывания такой длины каната в составе грузовых лебёдок предусмотрены барабаны, обеспечивающие навивку каната в 10 и более слоёв. Многослойная навивка позволяет не только минимизировать массогабаритные характеристики механизмов, но и крана в целом. При этом необходимо отметить, что эти барабаны снабжены специальной нарезкой типа «Lebus», обеспечивающей в сочетании с другими конструктивными мероприятиями упорядоченную укладку каната на барабане без использования каких-либо канатоукладывающих механизмов.

Одним из основных устройств на этих кранах является опорно-поворотное устройство (ОПУ). Существует, в основном, два типа опорно-поворотных устройств, применяющихся на тяжёлых кранах. Это использование роликовой опоры (роликовый радиально-упорный подшипник), как, например, на кранах, установленных на судах «Seven Borealis» и кран МТС 78000-1600 (см. рисунок 4.7 и 4.8) или использование системы балансирных катков, опирающихся на круговой рельс. На рассматриваемых кранах большее применение находит вариант с балансирными катками.

При этом необходимо отметить, что наряду с некоторыми преимуществами, которыми обладает роликовая опора (см. ниже), она имеет определённый недостаток, заключающийся в том, что при выходе её из строя кран на долгое время становится неработоспособным, т.к. требуется изготовление новой опоры и замена её в заводских условиях. Выход же из строя какого-либо катка не требует вывода крана из эксплуатации и работы по его ремонту могут быть выполнены в эксплуатационных условиях.

Вместе с тем, одним из главных достоинств роликовой опоры является то, что она заменяет собой практически весь комплекс узлов и деталей, входящих в состав ОПУ, а также за счёт этого существенно уменьшаются не только массогабаритные размеры ОПУ, но и крана в целом (см. табл.1),что предпочтительно для компоновки кранового судна.

К конструктивным особенностям вышеуказанных кранов также относится то, что все подъёмы крана, как правило, выполнены одногаковыми, т.е. подъём грузов, в основном, осуществляется одним гаком (одной подвеской). При этом конструктивно гаки выполняются четырёхрогими. Одногаковая схема исключает проблему распределения нагрузки между несколькими гаками (в случае конструкции крана с 2-мя или 4-мя главными подъёмами), а также, при необходимости, обеспечивается возможность разворота груза (например, монтажного модуля) при посадке на штатное место без применения дополнительной траверсы. При этом удержание груза от раскачивания, а также его разворот обеспечиваются при помощи туггерных лебёдок, устанавливаемых на поворотной части крана.

Для возможности выполнения вспомогательных грузовых операций краны снабжаются грузовой тележкой г/п 30-40т, расположенной снизу стрелы и перемещающейся на всю её длину.

Краны большой грузоподъёмности, наряду с выполнением грузовых операций, в основном, оборудованы полным комплексом оборудования, обеспечивающим установку и забивку свай при монтаже стационарных платформ или предусматривается возможность размещения и подключения этого оборудования на КС.

Для расширения эксплуатационных возможностей краны модернизируются с целью повышения грузоподъёмности - в неповоротном (фиксированном) режиме
(см. таблицы 4.1 и 4.2).

Одной из существенных эксплуатационных особенностей большегрузных крановых судов является обеспечение работоспособности установленных на них кранов в условиях ветроволнового воздействия открытого моря. При этом одной из основных задач является минимизация амплитуды раскачивания грузовых подвесок крана, как с грузом, так и без груза. Исходя из этого, крановые суда имеют корпус полупогружного типа («Balder», «Saipem»), или предусматриваются корпуса специальной конструкции («Олег Страшнов»). При этом, исходя из условия минимизации вертикальных перемещений подвесок, должна обоснованно выбираться допустимая высота волны, при которой допускается безопасная работа крана.

Ниже приведена информация, а также технические характеристики существующего ряда кранов, близких по своим параметрам предусмотренным техническим заданием требованиям к крану г/п 3500т.