По способу закрепления на судне краны делятся на стационарные и перемещающиеся. По конструктивным признакам различают краны следующих типов:
- полноповоротные, стрелы которых изменяют угол наклона и поворачиваются вместе с корпусом крана вокруг вертикальной оси на любой угол;
- портальные с выносными консолями, у которых грузозахватный элемент перемещается по верхней части портала и выносным консолям;
- портальные с грузозахватным элементом, который перемещается только по вертикали; перемещение груза возможно также за счет движения всего портала.
Схемы расположения на судах полноповоротных кранов приведены на рис. 15.23. Основные характеристики кранов этого типа даны в табл. 15.1. Одиночные стационарные краны, устанавливаемые в ДП, рекомендуются на судах шириной до 20-22 м. При больших размерах судна достаточный вылет конструкции может быть обеспечен только за счет ее значительного усложнения.
При использовании стационарных кранов, расположенных между люками и бортом, обеспечение требуемого вылета стрелы за борт не вызывает трудностей. Длина стрелы определяется условиями приема груза в любом месте просвета грузового люка. Эта схема требует двойного количества кранов, что увеличивает стоимость устройства. Предположение об увеличении скорости выполнения грузовых работ за счет проведения их на оба борта оказалось несостоятельным. По требованиям техники безопасности запрещается вносить груз в просвет люка, если там работают люди. А такая ситуация неизбежно возникнет при работе двух кранов на один люк. Тем не менее неподвижные краны по бортам довольно часто используются на транспортных судах больших размеров.
В схеме, показанной на рис. 15.23, в, краны перемещаются по направляющим, установленным на верхней палубе вдоль предельных комингсов люков. Для обеспечения требуемого вылета стрелы необходима такая же длина, как и для стрел стационарных кранов в ДП. При этом число кранов на судне может быть меньшим, чем число трюмов. Это обусловлено тем, что при выполнении грузовых работ число технологических линий меньше числа трюмов, поскольку большое скопление людей и техники на причале отрицательно сказывается на производительности грузовых работ.
Поперечно перемещающиеся краны применяются крайне редко, так как неизбежное уменьшение длины люков увеличивает размеры подпалубных карманов и снижает скорость выполнения грузовых работ. Кроме этого, уменьшается площадь палубы, на которой может быть размещен груз.
Практически лишены этих недостатков поперечно перемещающиеся краны, установленные на порталах с продольным перемещением (рис. 15.23, д). Однако весь грузовой комплекс в этом случае конструктивно усложняется.
В последнее время все большее распространение получают спаренные краны (рис. 15.24), устанавливаемые на поворотной платформе. Каждый из кранов также может поворачиваться вокруг вертикальной оси. Угол поворота каждого крана не превышает 200°. Предусматриваются меры, исключающие контакты кранов при раздельной работе. При спаренной работе кранов (на один груз) управление осуществляется с пульта одного из кранов (который называется ведущим). Грузовые шкентели кранов объединяют на общей траверсе. При спаренной работе краны не поворачиваются относительно платформы, а перенос груза в горизонтальной плоскости выполняется поворотом платформы или одновременным изменением вылета обоих кранов. Грузоподъемность кранов при спаренной работе почти вдвое превышает грузоподъемность одного крана.
Схема общего расположения деталей и механизмов полноповоротного крана приведена на рис. 15.25. Кран смонтирован на опорной плите. Внутри корпуса, выполненного в виде усеченной многогранной пирамиды, размещены грузовая и топенантная лебедки. В верхней части корпуса на головке расположены шкивы для запасовки канатов топенанта и грузового шкентеля. Стрела закрепляется с помощью цапф, расположенных на корпусе крана. Этим обеспечивается поворот стрелы вместе с корпусом и ее вращение в вертикальной плоскости. Для облегчения монтажа шпор стрелы выполняется разъемным (рис. 15.26).
Форма стрелы выбирается в зависимости от грузоподъемности крана. Конструкция, показанная на рис. 15.27, характерна для кранов грузоподъемностью 3-5 т. При грузоподъемности 10-20 т чаще встречается стрела, выполненная из двух балок, соединенных перемычками (рис. 15.28). При большей грузоподъемности каждая из продольных балок стрелы изготовляется в виде ферменной конструкции.
На ноке стрелы устанавливаются направляющие шкивы для запасовки грузового шкентеля и топенанта. Число таких шкивов меняется от одного до шести в зависимости от грузоподъемности и схемы оснастки.
Упор, ограничивающий максимальный угол подъема стрелы, необходим только при использовании тросового топенанта (так называемый гибкий подвес стрелы). Если для изменения угла наклона стрелы применяется гидравлический привод (рис. 15.29), то упор, ограничивающий угол подъема стрелы, может не устанавливаться. При применении гидроцилиндров изгибающий момент в стреле оказывается весьма значительным, однако такое конструктивное решение упрощает конструкцию корпуса крана.
В стенках корпуса крана находятся одна или две двери для обеспечения доступа внутрь него с целью обслуживания и ремонта механизмов. Для обеспечения безопасного обслуживания, осмотра и профилактики внешних узлов и деталей на корпусе должны быть предусмотрены специальные площадки с комингсами и леерным ограждением.
Кабина оператора устанавливается на корпусе над стрелой для обеспечения хорошего обзора. Рама переднего окна кабины должна быть открывающейся и позволять протирку наружной стороны стекла из кабины. В состав оборудования кабины крана также входят снегоочистители и обогреватели смотрового стекла; приборы освещения кабины и пульта управления; кресло, положение которого может регулироваться; приборы отопления и вентиляции; солнцезащитный козырек. Существуют краны, на которых предусмотрена малогабаритная установка кондиционирования воздуха.
Опорные конструкции и детали привода поворота стационарных кранов обычно объединяются. В схеме, приведенной на рис. 15.30, основой узла крепления является неподвижная колонна цилиндрической формы, которая доходит до второй палубы (на однопалубных судах - до настила второго дна). Внутри колонны размещаются опорный и опорно-упорный подшипники. На верхнем торце колон¬ны устанавливается зубчатый венец, пробегая по которому, ведущая шестерня обеспечивает поворот крана относительно вертикальной оси. Вращающаяся часть крана имеет баллер, который передает вертикальные и горизонтальные усилия на соответствующие корпусные конструкции через подшипники колонны. Баллер изготовляется полым. Внутри него находятся кабели для подачи электроэнергии к механизмам крана. Описанный вариант крепления пригоден только для стационарно закрепленных кранов.
Более универсальной является схема установки крана на палубном фундаменте с креплением корпуса крана непосредственно к опорно-упорному подшипнику (рис. 15.31). Подшипник состоит из наружного кольца, закрепляемого с помощью болтового соединения к верхнему фланцу палубного фундамента. Две части внутреннего кольца соединены тремя специальными шпильками, выступающие части которых входят в отверстия в опорной плите крана, что и обеспечивает точную установку крана на подшипник. Опорная плита поворотной части крана соединяется с внутренним кольцом подшипника, собираемым из двух частей. По внешней стороне наружного кольца подшипника устанавливается зубчатый венец механизма поворота крана. Механизм поворота крана выполняется аналогично показанному на рис. 15.30.
Рассмотренная конструкция (рис. 15.31) отличается компактностью и может быть использована в любой из схем, показанных на рис. 15.23.
В состав бегучего такелажа крана входят грузовой шкентель и топенант. Выбор схемы оснастки состоит в размещении направляющих шкивов и определении их числа. Подвижные шкивы шкентеля и топенанта крепятся на одной оси на ноке стрелы. При определении места установки неподвижных шкивов на головке корпуса необходимо исключить возможность провисания топенанта, что может вызвать выход каната топенанта из желоба направляющего шкива, его заклинива¬ние и разрыв. Поэтому обязательным является расчет натяжения в топенанте для некоторых значений угла наклона стрелы. Если при каком-либо наклоне стрелы натяжение в топенанте отсутствует, положение неподвижных шкивов меняется и расчет повторяют.
Обычно отношение возвышения топенантного блока над шпором стрелы к длине стрелы принимается близким к 0,35. Уменьшение этой величины приводит к значительному возрастанию сжимающего усилия в стреле и увеличивает ее массу. Отстояние топенантного блока от вертикали, проходящей через шпор стрелы, должно быть таким, чтобы при минимальном вылете стрелы угол между осью стрелы и топенантом составлял 6-8°. При работе судовых палубных кранов оператор значительную часть времени не видит груза, находящегося на гаке. Во избежание ударов груза о палубу или причал целесообразна такая оснастка грузового шкентеля, которая обеспечит горизонтальное перемещение груза при изменении наклона стрелы. С этой целью канат грузового шкентеля пропускается через так называемый уравнительный полиспаст.
Допускаемое отклонение груза от горизонтали обычно составляет 0,035(bmax-bmin), где bmax - вылет стрелы при ее горизонтальном положении; bmin - вылет стрелы при ее подъеме на предельно допустимый угол.
На рис. 15.32 приведены наиболее распространенные схемы запасовки грузового шкентеля и топенанта. Варианты оснастки, показанные на рис. 15.32, а, в, д, не обеспечивают горизонтального перемещения груза при изменении вылета стрелы. В остальных схемах грузовой шкентель проходит через уравнительный полиспаст. Схемы на рис. 15.32, г, е, близки по конструкции. Разница заключается в том, что в схеме рис. 15.32, е на головке корпуса крана приходится размещать две группы неподвижных шкивов на некотором расстоянии одну от другой.
Оснастка, показанная на рис. 15.32, б, хуже других, так как грузовой шкентель проходит через семь шкивов, что приводит к существенному росту натяжения в ходовом конце шкентеля. Запасовку грузового шкентеля по схеме рис. 15.32, е применяют только там, где шкентель имеет двойную основу. Распределение нагрузки на два ходовых конца позволяет применить канаты меньшего диаметра. Эта схема запасовки канатов встречается довольно часто на кранах средней и большой грузоподъемности.
