ナレッジハブ / 個別衝撃事象

クレーンの衝撃吸収

エネルギーをスクリーニングする。次にピークを検証する。

著者: Tord Martinsen, CEO · 2025年10月 · 改訂: 2026年8月 · 読了時間8分

改訂例示計算 / 50cm事象

エネルギースクリーニングの通過は一つの結果にすぎない。

この例では、事象による要求エネルギーと簡易エネルギー許容量を比較している。実際の過渡ピークは別途検証が必要である。

等価事象距離50 cm

この事象がもたらすもの。

約3.13 m/sの相対接触速度は、約0.500 mの等価自由落下・走行距離に相当する。

等価エネルギー許容量54 cm

このスクリーニングが許容するもの。

示された前提条件において、μ × η × S × (ψallow − 1) は0.540 mとなる。これは衝撃吸収装置の物理ストロークではない。

計算例の前提条件

有効質量は基準質量に等しい · 物理ストローク S = 4 m · 有効ストローク率 μ = 0.9 · エネルギー係数 η = 0.5 · 許容DAF ψallow = 1.3。

このスクリーニングから求められる必要物理ストローク: 0.50 ÷ [0.9 × 0.5 × (1.3 − 1)] ≈ 3.70 m。この例では4 mを使用する。

事象等価距離

50 cm

許容量この算定条件では

54 cm

0204060 cm

このバーは、質量等価の前提の下での等価事象距離を比較したものである。物理ストローク、実測された荷重–ストローク曲線、または検証済みのピーク荷重を表すものではない。

エネルギースクリーニング: これらの前提の下で合格。

50 cmは54 cm未満である。これは、過渡ピークが許容DAF 1.3を下回ることを証明するものではない。実際のピークは、設定された荷重–ストローク特性、およびクレーン・ワイヤー・リギング・ペイロードからなる連成システムによって検証されなければならない。

エネルギー方程式と改訂計算を見る ↓

改訂計算例と前提条件

計算例によるスクリーニング: 相対速度からストロークへ

事象。 等価自由落下・走行距離の例として、 50 cmを用いる。これは、約 3.13 m/s.
前提条件。 m_eff = m_ref、物理ストローク S = 4 m、有効ストローク率 μ = 0.9、エネルギー係数 η = 0.5、許容DAF ψ_allow = 1.3 とする。これらは例示用の入力値であり、転用可能な設計値ではない。
スクリーニング。 必要な物理ストロークは約 3.70 m。4 mを用いるとh_cap = μ η S (ψ_allow − 1) = 54 cm。50 cm ≤ 54 cm であるため、この例はエネルギースクリーニングに合格する。ただし、実際のピークおよび有効ストローク余裕は、過渡応答の検証によって別途確認する必要がある。

「チャートの前提条件」セクションのチャートは別の例示的スクリーニングであり、そのキャプションに記載された前提条件を用いている。

二つの独立した例示的前提

このチャートを計算例と同一視しないこと。

元のチャートと計算例では、異なるエネルギー係数を使用している。それぞれの前提条件は、その結果と対応付けて扱うこと。

計算例η = 0.5

μ = 0.9、S = 4 m、有効質量と基準質量が等しく、許容DAFが1.3の場合、この例では54 cmの等価許容量となる。

元のチャートη = 0.9

このチャートはμ = 0.9、有効質量と基準質量が等しい条件、g = 9.81 m/s²を用いている。物理ストロークと許容DAFを変化させ、最大相対接触速度をプロットしたものである。

いずれの係数も、製品として普遍的な値ではない。 案件ごとの有効ストローク率と検証済みの荷重–ストローク特性を用いること。プロットされた曲線は例示的なスクリーニングであり、機器の性能証明書ではない。

元の例示チャート: μ = 0.9、η = 0.9、g = 9.81 m/s²、有効質量は基準質量に等しい。計算例ではη = 0.5を用いている。

フルサイズのチャートを開く ↗

エネルギースクリーニングを超えて

選定においては、次の3つの確認事項を維持すること。

基準値と要求値

有効移動質量、相対接触速度または等価事象距離、許容ピーク、およびDAFの基準として用いる静荷重を定義する。

過渡応答

設定された荷重–ストローク曲線、システム剛性とプリロード、実際のピーク、および有効可動範囲内の余裕を検証する。

繰り返し稼働

発生頻度、リセット時間、熱的負荷、環境条件、設置姿勢、および指定されたプロジェクト・船級基準を確認する。

評価の確立には、機器構成とプロジェクトの事象条件を用いること。案件に添えて送付する入力情報を見る →

エネルギーバランス

クレーン用衝撃吸収装置は、制御されたストロークにわたってペイロードの相対接触速度を低減する。一次スクリーニングでは、事象に関与する有効質量 $m_{eff}$ 、相対接触速度 $v_{rel}$ 、またはその等価自由落下・走行距離を定義する。 $h$ :

実務上の適用: このスクリーニングは案件固有の選定における入力の一つである。詳細は POLARIS クレーン用衝撃吸収装置、および技術検討・解析を参照。.

E_{event} = \frac{1}{2} m_{eff} v_{rel}^{2} = m_{eff} g h

本ページで用いる簡易的な吸収装置側エネルギー許容量は次のとおりである:

E_{available} \approx \mu \eta S W_{ref} (\psi_{allow} – 1)

ここで、 $\mu$ は物理ストロークのうち案件ごとに使用可能な割合であり、 $\eta$ はスクリーニングに用いる検証済みの荷重–ストローク特性を表し、 $S$ は物理ストロークであり、 $W_{ref}$ はDAFの基準として用いる規定静荷重であり、 $\psi_{allow}$ はその基準値に対する許容ピークの比である。これにより得られる一次スクリーニングのストロークは次のとおりである:

S_{req} \ge \frac{m_{eff} v_{rel}^{2}}{2 \mu \eta W_{ref} (\psi_{allow} – 1)}

これはスクリーニング用の関係式であり、最終的なピーク荷重の検証ではない。最終的なサイジングでは、設定された荷重–ストローク曲線、クレーン・ワイヤー・リギングの剛性とプリロード、ストローク余裕、事象の発生頻度、リセットおよび熱的負荷、環境条件、設置姿勢、ならびにプロジェクト・船級基準を確認する。

例示的スクリーニング。 以下を仮定する: $m_{eff}=m_{ref}$ 、物理ストローク4 m、案件固有の有効ストローク率 $\mu=0.9$ , $\eta=0.5$ 、許容ピーク $\psi_{allow}=1.3$ 。簡易エネルギー許容量に適合する等価事象距離は次のとおりである:

h_{cap} = \mu \eta S (\psi_{allow}-1) = 0.9 \cdot 0.5 \cdot 4 \cdot 0.3 = 0.540\ \text{m}

ここで $v_{rel}=\sqrt{2g\cdot0.50}\approx3.13\ \text{m/s}$ , $h_{event}=v_{rel}^{2}/(2g)=0.500\ \text{m}$ 。0.500 mは0.540 m未満であるため、本ケースは示された前提条件の下で簡易エネルギースクリーニングに合格する。この結果だけでは、過渡ピークが1.3を下回ることを証明できない。連成システムおよび設定された荷重–ストローク特性による検証が必要である。

適切なストローク長の決定

上記「チャートの前提条件」セクションの簡易チャートは、物理ストロークおよび許容DAFに対する最大相対接触速度を示している。プロットされた値は次に対応する: $\mu=0.9$ , $\eta=0.9$ , $g=9.81\ \text{m/s}^{2}$ および $m_{eff}=m_{ref}$ 。これらはチャートの前提条件であり、普遍的な製品値ではない。機器を選定する前に、プロジェクト固有の有効ストローク率、検証済みの荷重–ストローク特性、有効質量、および規定のDAF基準を用いること。

衝撃吸収装置の種類

本ページでは、一般的な2つの構成を比較する:

従来型のアキュムレータ式衝撃吸収装置は、外部アキュムレータ内のガススプリングと油圧流量制限を組み合わせるのが一般的である。この流量制限はストローク方向によって異なる場合があり、調整可能な場合とそうでない場合がある。
POLARISは、Norwegian Dynamicsが特許を保有する軽量アーキテクチャであり、小容量の内部ガス体積をガススプリングとして用い、CFD設計のバルブを一つの油圧シリンダー内に収め、外部アキュムレータやニードルバルブを必要としない。外部部品が少ないことで、適合するトップサイドの衝撃用途において、より軽量・小型かつ経済的なパッケージとなる。最終的な性能と設定は構成および案件ごとに異なる。

従来型と軽量型のクレーン用衝撃吸収装置の比較 — 動作原理、調整性、重量と設置面積、コストとセットアップ、供給。
	アキュムレータ式構成	POLARISアーキテクチャ
動作原理	外部アキュムレータ内のガススプリング + 油圧流量制限	小容量の内部ガス体積 + 一つのシリンダー内のCFD設計バルブ — 外部アキュムレータやニードルバルブなし
調整	流量制限は調整可能な場合とそうでない場合がある	バルブとプリセットは、規定された事象と構成に応じて選定される
重量と設置面積	外部部品が質量とデッキスペースを追加する	外部部品が少なく、同等の適合用途においてより軽量・小型となる
コストとセットアップ	構成に依存する	一体化されたレイアウトにより、適合する用途ではより経済的かつ迅速な設置が可能な場合がある
供給	複数のベンダー	特許取得済み — Norwegian Dynamicsが供給(POLARIS)

有用な第一の切り分け方: 個別の衝撃や過負荷事象は衝撃吸収装置を示唆し、繰り返される波浪周期の運動や連続的な張力負荷はヒーブ補償を示唆する。事象の発生頻度、リセット時間、熱的負荷、利用可能なストロークが境界的なケースを左右する。

クレーンの衝撃吸収 — よくある質問

クレーン用衝撃吸収装置は何をするか?

制御されたストロークにわたって相対接触速度を低減し、サイジングに用いる案件固有の荷重またはDAFにピークを制限する。荷重を静的重量近くに保つものではなく、許容ピークはクレーン、リギング、ペイロード、荷重基準、およびプロジェクト基準に依存する。

クレーン用衝撃吸収装置はどのようにサイジングするか?

一次スクリーニングでは、½ m_eff v_rel² と μ η S W_ref(ψ_allow − 1) を比較する。有効移動質量、相対速度または等価落下・走行距離、有効ストローク、検証済みの荷重–ストローク特性、許容ピーク/DAFおよびその基準荷重を定義する。本ページのμ = 0.9およびηの値は例示であり、普遍的な値ではない。最終的なサイジングでは、システム剛性、余裕、発生頻度、リセットおよび熱的負荷、環境条件、プロジェクト・船級基準も確認する。

衝撃吸収装置とヒーブ補償装置、どちらが必要か?

衝撃吸収装置は通常、個別の衝撃または過負荷事象に用いる。ヒーブ補償は連続的または繰り返しの周期運動および張力制御に用いる。事象の発生頻度、リセット時間、熱的負荷、ストローク、環境条件が境界的なケースを決定する。

クレーン用衝撃吸収装置にはどのような種類があるか?

従来型の構成では、外部ガスアキュムレータと調整可能な流量制限を用いることが多い。POLARISは、小容量の内部ガス体積と一つのシリンダー内のCFD設計バルブを用い、外部アキュムレータやニードルバルブを必要としない。外部部品が少ないことで、適合するトップサイドの衝撃用途において、より軽量・小型かつ経済的なパッケージとなる。

衝撃吸収装置はどのようにクレーン能力を保護するか?

検証済みのピーク荷重またはDAFを低減することで、該当するクレーン能力表のセルにおいて余裕を確保できる場合がある。これは自動的に全能力を維持することを意味しない。能力表の荷重定義、半径と構成、荷重基準、およびプロジェクト基準を確認すること。

減衰 — オリフィス調整が波周期全体にわたりPHC効率をどう決定するか。
クレーン能力表 — 速度算定式、DAFディレーティング、計算例。
動的増幅係数(DAF) — 算定式、計算例、DNVにおける位置付け。

フック下に衝撃吸収を追加する場合は?

有効移動質量と荷重の定義、相対接触速度または等価落下・走行距離、許容ピークまたはDAFおよびその基準荷重、利用可能なストローク・ヘッドルーム、事象の発生頻度・リセット負荷、環境条件、プロジェクト・船級基準をお送りください。案件固有のPOLARISスクリーニング結果と、最終検証に必要な入力情報をご返送します。

実際の動作を見る

衝撃吸収に用いられるパッシブヒーブ補償装置

クレーンの衝撃吸収