Lasttabellen voor offshore kranen
Zo leest u een cel in de lasttabel, waar de capaciteitsverlaging door de zeetoestand vandaan komt, waarom de dynamische factor van de last kan afhangen en hoeveel capaciteit heave-compensatie en schokabsorptie kunnen terugwinnen.
- Een kraanlasttabel geeft de veilige werklast (SWL) voor elke vlucht. Een offshore lasttabel bevat ook kolommen voor de significante golfhoogte (H_s), , elk met een verlaagde capaciteit op basis van een dynamische factor \psi.
- Lees de cel bij de grootste vlucht tijdens de hijsoperatie en de eerste H_s band die op of boven de voorspelde waarde ligt. De cel geeft de bruto toegestane last aan: trek het gewicht van de haak, het hijsgerei en andere hangende delen ervan af.
- Volgens DNV-ST-0378: de factor \psi bedraagt voor offshore kranen ten minste 1.3 bij werklasten tot 2,500 kN. De factor neemt toe met de relatieve snelheid tussen haak en last en met de stijfheid van de kraan.
- Als \psi wordt berekend op basis van de opgehangen massa, stijgt de factor wanneer de last afneemt. Daarom moeten last en factor samen worden opgelost. Een capaciteit van 10 t bij (\psi = 1.30) verlagen voor een relatieve snelheid van 1.25 m/s levert 6.50 t op, en geen 7.2 t zoals bij een vaste factor.
Een kraanlasttabel vermeldt de maximale veilige werklast die een kraan bij elke vlucht, gieklengte en giekhoek kan hijsen. Offshore bewegen de haak, de last, het dek en het zeeoppervlak ten opzichte van elkaar. Daarom wordt de tabelcapaciteit verlaagd voor de zeetoestand: elke kolom met golfhoogten schaalt de capaciteit met de verhouding tussen de dynamische factor van de nominale capaciteit en de hogere factor voor die zeetoestand. De juiste cel aflezen is de eerste controle bij elke offshore hijsoperatie.
Zo leest u een cel in de lasttabel
Voorbeeld A is een illustratieve lasttabel voor de hoofdhaak van een offshore kraan. Elke kolom met golfhoogten past een vaste factor toe op de nominale capaciteit, hier met \psi_{\text{rating}} = 1.30:
| Vlucht | Nominale capaciteitψ 1.30 | Hs ≤ 2.0 mψ ≈ 1.5 | Hs ≤ 2.5 mψ ≈ 1.7 | Hs ≤ 3.0 mψ ≈ 1.95 |
|---|---|---|---|---|
| 12 m | 10.0 t | 8.7 t | 7.6 t | 6.7 t |
| 16 m | 8.4 t | 7.3 t | 6.4 t | 5.6 t |
| 20 m | 6.9 t | 6.0 t | 5.3 t | 4.6 t |
| 24 m | 5.6 t | 4.9 t | 4.3 t | 3.7 t |
Illustratieve tabel. Een gecertificeerde lasttabel vermeldt de eigen rekenregels, factoren en golfhoogteklassen.
- Zoek de rij voor de vlucht. Gebruik de vlucht op het ongunstigste punt van het hijstraject: als de giek naar buiten zwenkt, neemt de vlucht toe en de capaciteit af.
- Kies de kolom voor de zeetoestand. Neem de voorspelde significante golfhoogte voor de operatie en rond naar boven af op de eerste klasse die gelijk is aan of hoger is dan die waarde. Ligt de waarde tussen twee kolommen, gebruik dan de ongunstigste.
- Lees de cel op het snijpunt. Bij 20 m en H_s \le 2.5\ \text{m} geeft de cel 5.3 t aan. Dat is de bruto toegestane opgehangen last, niet de netto nuttige last.
- Controleer de grondslag. De H_s -cellen van een gecertificeerde lasttabel zijn de goedgekeurde toegestane lasten: gebruik ze zoals vermeld. Als u zelf een toegestane last afleidt uit een nominale capaciteit en een \psi die op basis van de opgehangen massa is berekend, los dan massa en factor samen op (zie hieronder).
Waar de capaciteitsverlaging vandaan komt
De grootste capaciteitsverliezen ontstaan door relatieve snelheid en plotselinge veranderingen in de trekkracht:
- Loskomen van een bewegend dek. Als de haak stijgt terwijl het dek van het bevoorradingsschip daalt, gaan de stroppen vrijwel direct van slap naar volledig belast. De schokbelasting kan dan veel hoger zijn dan de statische last.
- De spatzone. Het drijfvermogen, de weerstand, de toegevoegde massa en de snelheid van waterdeeltjes veranderen snel wanneer de last het wateroppervlak passeert.
- Elasticiteit van kraan en hijsdraad. De kraan, hijsdraad, stroppen en last gedragen zich als een massa-veersysteem. Snelle bewegingen of ongunstige timing vergroten daardoor de piekbelasting.
- Kortdurende gebeurtenissen. Loskomen, neerkomen en blijven haken kunnen de maximale haaklast bepalen, ook als de gemiddelde zeetoestand aanvaardbaar lijkt.
De dynamische factor \psi vat deze effecten voor de kraan samen in één getal. Hij hangt samen met de dynamische versterkingsfactor (DAF) van een specifieke hijsoperatie, maar is niet hetzelfde; de DAF volgt uit een analyse van die operatie. Zie dynamische versterkingsfactor.
Hoe de dynamische factor wordt berekend
Bij het hijsen vanaf een bevoorradingsschip is de relatieve snelheid tussen haak en last een combinatie van de hijssnelheid en de verticale snelheden van de kraantip en het dek:
Hier is v_L de hijssnelheid, v_c de snelheid van de kraantip door de beweging van het schip en v_d de snelheid van het dek door de golven. Deze waarden komen uit responsgegevens van het schip, gemeten bewegingen, een simulatie in het tijdsdomein of, als er weinig gegevens zijn, conservatieve waarden uit de normen. De dynamische factor volgt vervolgens uit de relatieve snelheid, de stijfheid k van de kraan en hijsdraad, en de totale opgehangen massa m:
Dit is de formule uit DNV-ST-0378: \psi = 1 + V_R\sqrt{C/(W g)} [4.1.3.2], herschreven met W = m g en C = k; v_c en v_d komen overeen met de V_t en V_{\text{in}}. van DNV. De norm stelt een ondergrens: ten minste 1.3 voor offshore kranen met werklasten tot 2,500 kN. De details, waaronder de minimale hijssnelheid, staan in DNV-ST-0378.
Vaste of massa-afhankelijke ψ: twee uitkomsten
Neem de nominale capaciteit van 10 t bij 12 m en \psi = 1.30, een relatieve snelheid van 1.25 m/s en een stijfheid van 400 kN/m. Bij 10 t geeft de formule:
Voorbeeld B laat zien welke last de nominale capaciteit dan toestaat, afhankelijk van de vraag of \psi vast is:
| Als ψ is | Berekening | Bruto toegestane last |
|---|---|---|
| Een vaste invoerwaarde (uit een normentabel of analyse) | 10 \times 1.30 / 1.8 | 7.2 t bij \psi = 1.8 |
| De eigen formule van de kraan, \psi(m) | Los m\,\psi(m) = 13\ \text{t}, op met \psi(m) = 1 + 2.54842/\sqrt{m} | 6.50 t bij \psi \approx 2.00 |
Volgens de formule krijgt een lichtere last een hogere factor. De uitkomst moet daarom aan beide voorwaarden tegelijk voldoen:
Dat is ongeveer 35 % minder dan de nominale capaciteit van 10 t. Controleer voordat u de eenvoudige verhoudingsregel gebruikt of de factor werkelijk onafhankelijk is van de massa.
Bruto toegestane last is geen netto nuttige last
Alle bovenstaande waarden zijn bruto toegestane opgehangen lasten. De netto toegestane nuttige last is wat overblijft na aftrek van het opgehangen eigen gewicht:
Het eigen gewicht omvat alles onder de haak dat geen lading is: het haakblok, de ingeschoren hijsdraad, het hijsgerei, een spreider en alle andere opgehangen uitrusting. Een heave-compensator of schokdemper in het lastpad maakt ook deel uit van dat eigen gewicht; trek zijn gewicht dus eveneens af van de toegestane last.
Capaciteit terugwinnen
Dynamische belasting verlaagt de bruikbare capaciteit uit de lasttabel. Twee factoren bepalen de piekbelasting; een derde situatie vereist actieve regeling:
| Wat de piek bepaalt | Wat helpt | Hoe |
|---|---|---|
| Eenmalige gebeurtenis: oppakken van dek, schok of overbelasting | POLARIS kraanschokdemper | Zet het snelheidsverschil om in slag en demping, zodat het niet als haakbelasting optreedt. Tussen gebeurtenissen is tijd nodig om te herstellen. |
| Herhaalde golfbeweging: spatzone, onderzeese hijsoperaties | Passieve heave-compensatie: RIGEL of CYGNUS. Adaptief-passieve heave-compensatie: ANTARES, met automatische dempingsregeling wanneer de last tijdens het hijsen verandert, bijvoorbeeld bij de overgang van lucht naar water of bij gefaseerd neerkomen | Isoleert de last van de heave van de kraantip, zodat de relatieve snelheid bij de last en daarmee de DAF van de hijsoperatie bij elke golf laag blijven. |
| Een grens voor restbeweging die passieve systemen niet halen | Actieve heave-compensatie, zoals VEGA (in ontwikkeling) | Meet de beweging en stuurt de last ertegenin; bedoeld voor situaties waarin die prestatie nodig is. |
Operationele maatregelen bepalen nog steeds de uitgangssituatie: een beheerste hijssnelheid, rustig loskomen, geen hernieuwd contact, het vermijden van zeetoestanden met resonantie en het kiezen van een geschikt weervenster. Een hijsoperatie met compensatie of schokabsorptie verandert de gecertificeerde lasttabel van de kraan niet, maar verlaagt de dynamische belasting die tijdens de operatie optreedt.
Wat dat met de getallen op deze pagina kan opleveren: de nominale capaciteit van 10 t heeft een budget van 13 t (10 t × 1.30). Zonder compensatie is in het uitgewerkte geval 6.50 t toegestaan. Als de hijsanalyse aantoont dat een compensator de piek beperkt tot 1.3 maal de statische last, dekt 13 t / 1.3 de volledige 10 t. De kraanfabrikant of classificatiemaatschappij en de marine warranty surveyor moeten deze grondslag accepteren. Voor een schokdemper geldt dat DNV-ST-0378 het effect van een hydraulische demper alleen meetelt als dat specifiek is overeengekomen en is onderbouwd met berekeningen en proeven in aanwezigheid van een surveyor [5.2.9.10]. Gebruik voor een eerste productkeuze de keuzehulp.
Normen achter de lasttabel
De lasttabel van een offshore kraan volgt de normen volgens welke de kraan is gecertificeerd: DNV-ST-0378 voor door DNV gecertificeerde offshore kranen en platformkranen, EN 13852-1 in Europa, of API 2C voor offshore zwenkkranen op een kolom. Een heave-compensator in het lastpad wordt ontworpen volgens DNV-ST-0378 en gevalideerd volgens DNV-RP-N202, en de hijsoperatie als geheel valt onder DNV-ST-N001, met DNV-RP-N103 voor de dynamische analyse; zie DNV-normen voor offshore hijsen.
Veelgestelde vragen
Wat is een kraanlasttabel?
Een tabel met de maximale veilige werklast die een kraan bij elke vlucht, gieklengte en giekhoek kan hijsen. De lasttabel van een offshore kraan bevat ook kolommen voor de significante golfhoogte, elk met een lagere capaciteit op basis van een dynamische factor voor de bewegingen op zee.
Hoe leest u een lasttabel van een offshore kraan?
Zoek de rij voor de grootste vlucht tijdens het hijsen. Kies de kolom voor de voorspelde significante golfhoogte, naar boven afgerond op de eerste klasse die gelijk is aan of hoger is dan die waarde, en lees de cel. Dat is de bruto toegestane opgehangen last: trek de haak, het hijsgerei en andere opgehangen uitrusting af voor de netto nuttige last.
Welke dynamische factor geldt voor een offshore kraan?
Volgens DNV-ST-0378 is de dynamische factor van een offshore kraan ten minste 1.3 bij werklasten tot 2,500 kN. De werkelijke waarde volgt uit de relatieve snelheid tussen haak en last, de stijfheid van de kraan en de opgehangen massa; in de illustratieve tabel op deze pagina is hij ongeveer 1.5 bij Hs 2.0 m, 1.7 bij 2.5 m en 1.95 bij 3.0 m.
Hoe wordt de toegestane last uit de dynamische factor berekend?
Bij een vaste factor geldt: bruto toegestane last = nominale capaciteit \times\,\psi_{\text{rating}}/\psi_{\text{sea state}}; in het voorbeeld op deze pagina is dat 10 t × 1.30 / 1.8 = 7.2 t. Als de factor uit de kraanformule komt en van de massa afhangt, los dan massa en factor samen op: dezelfde nominale capaciteit van 10 t staat dan 6.50 t toe bij \psi = 2.00.
Vergroot heave-compensatie de kraancapaciteit?
De gecertificeerde lasttabel van de kraan verandert er niet door. Heave-compensatie verlaagt de dynamische belasting tijdens het hijsen door de relatieve beweging tussen haak en last te beperken. Als de hijsanalyse in het uitgewerkte geval op deze pagina een piek van 1.3 maal de statische last laat zien, dekt het budget van 13 t bij een nominale capaciteit van 10 t de volledige 10 t, tegenover 6.50 t zonder compensatie. De kraanfabrikant of classificatiemaatschappij en de marine warranty surveyor moeten deze grondslag accepteren.
Wat is het verschil tussen de dynamische factor en DAF?
De dynamische factor \psi is de factor uit de kraannorm waarmee de kraan en de lasttabel worden gedimensioneerd. De dynamische versterkingsfactor (DAF) is voor één specifieke hijsoperatie de verhouding tussen de piekbelasting en de statische last, vastgesteld door die operatie te analyseren.
Grondslag en bronnen
- DNV-ST-0378, editie juli 2019, gewijzigd oktober 2021: de dynamische factor [4.1.3], de minimumwaarden voor offshore kranen en relatieve snelheid [8.2.2], lasttabellen per golfhoogte [8.2.4] en hydraulische dempers [5.2.9.10].
- Voorbeelden A en B en het uitgewerkte geval zijn illustratief en gebruiken de vermelde invoerwaarden. De getallen zijn afgerond zoals getoond en volgen precies uit de formules op deze pagina.
- EN 13852-1 Kranen, offshore kranen, offshore kranen voor algemeen gebruik; API Spec 2C Offshore kranen op een kolom.
Leest u de lasttabel voor een hijsoperatie met compensatie?
Stuur de kraanvlucht en SWL, de hijssnelheid, de nuttige last, de zeetoestand en golfperiode, en het verloop van de hijsoperatie. Dan controleren we de cel in de lasttabel en hoeveel capaciteit een compensator of schokdemper kan terugwinnen.
Stuur uw hijssituatie →Gratis download · 8 pagina’s
Lastgevallen bij offshore hijsen: referentiecijfers van ND
Wat tijdens een hijsoperatie daadwerkelijk wordt gemeten, met en zonder passieve compensatie, op basis van eigen simulaties van Norwegian Dynamics in het tijdsdomein. Het document neemt geen norm over: de meerwaarde zit in de cijfers, die in geen norm worden gepubliceerd.
