Offshore-Krantypen im Vergleich
Die wichtigsten Offshore-Krantypen, ihre Einsatzbereiche und Größenordnungen, wie die Begriffe in einer Kranspezifikation zusammenhängen und welche Bedeutung jeder Typ für die Seegangskompensation hat.
- Auf Plattformen werden vor allem Säulenkrane mit Gitterauslegern im Bereich von einigen zehn Tonnen zur Versorgung durch Versorgungsschiffe eingesetzt. Auf Schiffen sind kompakte Knickarm- und Teleskopkrane verbreitet. Kranschiffe tragen Schwerlast-Drehkrane mit etwa 1,000 bis 10,000 t Tragfähigkeit, und Hubschiffe für Installationen verfügen über beinumgreifende Krane mit rund 800 bis über 3,000 t.
- Eine Kranspezifikation beschreibt drei getrennte Merkmale: den Ausleger (Knickarm, gerade oder teleskopierbar; Gitter- oder Kastenkonstruktion), die Art des Wippens (Zylinder oder Seil) und die Aufstellung (Säule, Drehkranzwanne oder Hubbein).
- Krane, die auf See Lasten von Versorgungsschiffen aufnehmen oder auf ihnen absetzen, haben für jede signifikante Wellenhöhe ein Lastdiagramm, in dem der dynamische Faktor bereits berücksichtigt ist. Bei Schwerlast-, Hubschiff- und Unterwasserkranen wird die Tragfähigkeit dagegen oft anhand eines einzigen Auslegungsfaktors angegeben. Prüfen Sie, was das Diagramm bereits berücksichtigt, bevor Sie einen Faktor hinzufügen.
- Ein Seegangskompensator in der Lastlinie hängt unter dem Haken und funktioniert daher mit jedem Krantyp; die vier Prüfungen der Schnittstellen sind unten aufgeführt.
Offshore-Krane werden nach mehreren Merkmalen zugleich bezeichnet: nach der Auslegerform, der Art des Wippens, der Aufstellung und dem Einsatzzweck. Ein „Knickarm-Säulenkran mit Zylinderwippwerk“ und ein „Unterwasserkran“ können dieselbe Maschine sein. Diese Seite ordnet die wichtigsten Typen nach ihrem Einsatzort und erläutert anschließend die Bezeichnungen.
Die wichtigsten Typen
- Säulenkran mit Gitterauslegereinige zehn TonnenDer Plattformkran: große Reichweite, Seilwippwerk, Versorgung von Versorgungsschiffen
- Knickarmkranwenige bis mehrere hundert TonnenFür die Verstauung einklappbar; ein verbreiteter Schiffskran, oft mit aktiver Seegangskompensation (AHC)
- Teleskopkranetwa 1–30 tAusfahrbare Auslegersegmente; kompakte Hebevorgänge für Versorgungsgüter und Wartung
- Schwerlast-Drehkranetwa 1,000–10,000 tKranschiffe: Decksaufbauten, Jacket-Strukturen und Fundamente
- Beinumgreifender Kranetwa 800 bis über 3,000 tSchwenkt um ein Bein eines Hubschiffs für Installationen
- A-Rahmeneinige zehn bis wenige hundert TonnenAussetzen und Bergen über das Heck: ROVs, Grabenfräsen, Unterwasserstrukturen
Typen im Vergleich
| Typ | Einsatzort | Typische Tragfähigkeit | Typische Hebevorgänge | Seegangskompensation |
|---|---|---|---|---|
| Säulenkran mit Gitterausleger | Feste Plattformen; schwimmende Produktionseinheiten; einige Schiffe | Einige zehn Tonnen | Fracht von und zu Versorgungsschiffen, Ausrüstung, Wartung | Auf einer festen Plattform bewegt sich nur das darunter liegende Deck im Seegang: Ein Stoßdämpfer wie POLARIS fängt die Schnapplast beim Anheben ab |
| Knickarmkran | Versorgungs-, Bau- und Wartungsschiffe; Plattformen | Wenige bis mehrere hundert Tonnen | Deckumschlag; Unterwasserbau mit AHC | Unterwasserkrane haben oft AHC in der Winde; andernfalls kommt eine Einheit in der Lastlinie unter dem Haken infrage |
| Teleskopkran | Schiffe und Plattformen | Etwa 1–30 t | Versorgungsgüter, Ersatzteile, kleinere Ausrüstung, Arbeiten über die Bordwand | Selten erforderlich; für schwerere Hebevorgänge über die Bordwand ins Wasser eine kleine passive Einheit in der Lastlinie |
| Schwerlast-Drehkran | Kranschiffe; die größten sind Halbtaucher | Etwa 1,000–10,000 t je Kran (20,000 t bei zwei Kranen im Tandembetrieb) | Decksaufbauten, Jacket-Strukturen, Fundamente, schwere Module | Schwere passive oder adaptiv-passive Einheiten in der Lastlinie, für die Spritzwasserzone und das Absetzen |
| Beinumgreifender Kran | Hubschiffe für Installationen | Rund 800 bis über 3,000 t | Windturbinenkomponenten, Fundamente | Nach dem Aufjacken führt der Kran keine Hubbewegung aus: relevant sind sanftes Absetzen und die Schnapplast beim Anheben von einer schwimmenden Zubringerbarge |
| A-Rahmen | Am Heck, teils an der Seite von Schiffen | Einige zehn bis wenige hundert Tonnen | ROVs, Grabenfräsen, Pflüge, Unterwasserstrukturen | Aussetzen und Bergen durch die Spritzwasserzone: mit AHC-Winde oder passiver Einheit in der Lastlinie |
Die Tragfähigkeiten sind gerundete Bereiche aus öffentlich zugänglichen Kran- und Schiffsspezifikationen. Maßgeblich für die zulässige Last eines bestimmten Krans ist allein sein zertifiziertes Lastdiagramm.
Die Angaben einer Kranspezifikation verstehen
Eine Spezifikation beschreibt drei getrennte Merkmale. Sie lassen sich frei kombinieren: Ein Knickarm wird meist mit Zylindern gewippt, ein langer Gitterausleger meist mit einem Seil, und beide können auf einer Säule stehen.
| Merkmal | Ausführungen | Auswirkung |
|---|---|---|
| Auslegerform | Form: Knickarm (faltbar), gerade oder teleskopierbar. Bauweise: Gitterträger oder Kastenprofil | Reichweite, Verstaubarkeit und Arbeitsbereich. Ein Knickarm lässt sich kompakt verstauen und positioniert Lasten nahe am Deck. |
| Wippmechanismus | Zylinder (Hydraulikzylinder) oder Seil (Wippseil von einem Portal) | Wie der Auslegerwinkel gehalten wird. Zylinder eignen sich für kompakte Ausleger, Seilwippwerke für lange Gitterausleger. |
| Aufstellung | Kransäule (einschließlich Königspfosten-Konstruktionen), Drehkranzwanne, beinumgreifend | Wie Lasten in die Struktur eingeleitet werden und welcher Schwenkbereich möglich ist |
Dazu kommen Bezeichnungen nach Einsatzzweck. „Plattformkran“, „Unterwasserkran“ und „Schwerlastkran“ beschreiben die Aufgabe. Ein Unterwasserkran ist beispielsweise meist ein Knickarm- oder Gitterauslegerkran mit aktiver Seegangskompensation und einem langen Hubseil. DNV-ST-0378 verwendet „Plattformkran“ enger, für Hebevorgänge im Hafen oder innerhalb der Einheit; ein Kran, der auf See Versorgungsschiffe bedient, gilt dort als Offshore-Kran.
Was der Krantyp für die Seegangskompensation bedeutet
Von der Last aus betrachtet bilden die Kranstruktur, das Seil, die Anschlagmittel und ein etwaiger Kompensator eine Kette von Federn über der Last. Bei einer hängenden Masse m und einer Gesamtsteifigkeit k, hat das Hebesystem eine Eigenperiode
Die Federn wirken in Reihe, sodass die weichste Feder den größten Einfluss hat k:
Ein langes Unterwasserseil macht die Kette weicher und verschiebt T_n in Richtung der Wellenperioden, wodurch die Last in Resonanz geraten kann. Ein passiver Kompensator fügt eine wesentlich weichere Gasfeder hinzu. Bei ausreichendem Gasvolumen verschiebt sie die Eigenperiode deutlich über die Wellenperioden, und die Last folgt nur einem kleinen Teil der Bewegung der Kranspitze. Ist der Kompensator zu steif ausgelegt, kann er die Periode stattdessen in den Wellenperiodenbereich verschieben. Deshalb wird die neue Periode mit den Seegangsbedingungen des Projekts abgeglichen (siehe Resonanzvermeidung). Das Prinzip gilt für jeden Krantyp. Je nach Typ unterscheidet sich, woher die Hubbewegung stammt:
- Kran auf einem schwimmenden Schiff (Knickarm-, Schwerlastkran oder A-Rahmen): Die Kranspitze bewegt sich mit dem Schiff, und die Last wird durch die Spritzwasserzone abgesenkt und abgesetzt. Das ist der Einsatzfall für RIGEL und CYGNUS, oder für ANTARES bei veränderlicher Last während des Hebevorgangs.
- Kran auf einer festen Plattform beim Anheben von einem Versorgungsschiff: Der Kran steht still, während sich das Deck bewegt. Die Lastspitze tritt beim Abheben auf, wenn die Anschlagmittel schlagartig straff werden; ein Stoßdämpfer wie POLARIS fängt sie ab.
- Hubschiff nach dem Aufjacken: Der Kran führt keine Hubbewegung aus. Die Kompensation dient dem sanften Absetzen von Lasten und, wenn Bauteile von einer schwimmenden Zubringerbarge kommen, dem Abfangen der Schnapplast beim Abheben, wie bei einem Plattformkran.
Eine Einheit in der Lastlinie hängt unter dem Haken und arbeitet unabhängig von der Kransteuerung. Vier Punkte müssen dennoch für jeden Kran geprüft werden:
- Bauhöhe. Die Einheit verlängert den Abstand zwischen Haken und Last um ihre eigene Länge. Prüfen Sie die Hubhöhe beim jeweiligen Arbeitsradius.
- Hakenanschluss. Ein Schäkel am Haken oder das obere Auge der Einheit, das direkt in der Hakenflasche verbolzt wird; Letzteres spart den oberen Schäkel und dessen Baulänge.
- Lastbereich. Die Last in Luft und im Wasser, einschließlich der Spritzwasserzone, muss innerhalb des Hubs und der Tragfähigkeit der Einheit liegen.
- Auslegungsgrundlage des Hebevorgangs. Als Teil der Anschlagmittel ist die Einheit ein Hebezeug: Ihr Zertifikat und ihre zulässige Arbeitslast werden mit den Auslegungslasten des Hebevorgangs abgeglichen. Siehe DNV-ST-N001.
Lastdiagramme und dynamische Lasten
Das Lastdiagramm eines Offshore-Krans gibt die zulässige Arbeitslast für jeden Radius an. Für Hebevorgänge von und zu Schiffen auf See legen DNV-ST-0378 [8.2.4.1] und EN 13852-1 sie für jede signifikante Wellenhöhe fest; der dynamische Faktor für den jeweiligen Seegang ist bereits berücksichtigt. Maßgeblich ist das Feld für den ungünstigsten Radius und den vorhergesagten Seegang. Bei Schwerlast-, Hubschiff- und Unterwasserkranen wird die Tragfähigkeit dagegen oft anhand eines einzigen Auslegungsfaktors angegeben; bei der Analyse des Hebevorgangs wird der DAF des Hebevorgangs mit dem Auslegungsfaktor des Krans verglichen. Bevor Sie einen gesonderten dynamischen Verstärkungsfaktor hinzufügen, prüfen Sie, was das Diagramm bereits berücksichtigt, damit derselbe Zuschlag nicht doppelt angesetzt wird. Der Leitfaden zum Kranlastdiagramm erklärt das Ablesen und den dynamischen Faktor; der Leitfaden zum dynamischen Verstärkungsfaktor behandelt den Hebevorgang selbst.
Häufig gestellte Fragen
Welche Offshore-Krantypen gibt es hauptsächlich?
Säulenkrane mit Gitterauslegern auf Plattformen; Knickarm- und Teleskopkrane auf Schiffen; Schwerlast-Drehkrane auf Kranschiffen mit etwa 1,000 bis 10,000 t je Kran; beinumgreifende Krane auf Hubschiffen für Installationen; sowie A-Rahmen zum Aussetzen und Bergen über das Heck.
Worin unterscheiden sich Knickarm- und Gitterauslegerkrane?
Ein Knickarm knickt an einem Gelenk ein, wird meist mit Hydraulikzylindern gehoben und lässt sich kompakt verstauen, was ihn für Schiffe geeignet macht. Ein Gitterausleger ist ein langer, leichter Fachwerkträger, der meist mit einem Wippseil gehoben wird und sich für große Reichweiten und schwere Hebevorgänge eignet.
Was ist ein Zylinderwippwerk?
Dabei wird der Ausleger mit einem Hydraulikzylinder gehoben und gesenkt. Die Alternative ist ein Seilwippwerk, bei dem ein Wippseil von einem Portal aus den Auslegerwinkel hält. Zylinderwippwerke eignen sich für kompakte Ausleger, Seilwippwerke für lange Gitterausleger.
Was ist ein beinumgreifender Kran?
Ein Kran auf einem Hubschiff für Installationen, dessen Schwenklager eines der Hubbeine umschließt und so Decksfläche spart. Die Tragfähigkeit reicht ungefähr von 800 bis über 3,000 t; eingesetzt wird er vor allem für die Installation von Windturbinen und Fundamenten.
Berücksichtigen Lastdiagramme von Offshore-Kranen dynamische Lasten?
Bei Kranen, die auf See Lasten von und zu Schiffen heben, ja: Nach DNV-ST-0378 und EN 13852-1 gibt das Diagramm für jede signifikante Wellenhöhe die zulässige Arbeitslast an; der dynamische Faktor für diesen Seegang ist bereits berücksichtigt. Bei Schwerlast-, Hubschiff- und Unterwasserkranen wird die Tragfähigkeit dagegen oft anhand eines einzigen Auslegungsfaktors angegeben, mit dem der dynamische Verstärkungsfaktor des Hebevorgangs verglichen wird. Prüfen Sie in jedem Fall, was das Diagramm bereits berücksichtigt, bevor Sie einen Faktor hinzufügen. Weitere Informationen zum Kranlastdiagramm finden Sie im Leitfaden.
Kann ein Seegangskompensator in der Lastlinie mit jedem Kran verwendet werden?
Grundsätzlich ja: Er hängt unter dem Haken und arbeitet unabhängig von der Kransteuerung. Prüfen Sie für jeden Kran die Bauhöhe, den Hakenanschluss, den Lastbereich in Luft und im Wasser sowie das Zertifikat und die zulässige Arbeitslast im Verhältnis zu den Auslegungslasten des Hebevorgangs.
Grundlagen und Quellen
- DNV-ST-0378 (Juli 2019, geändert Oktober 2021): Offshore-Krane und Lastdiagramme je signifikanter Wellenhöhe [8.2.4]; EN 13852-1:2025 Offshore-Krane für allgemeine Einsätze (Schwimmkrane: EN 13852-2).
- Typische Tragfähigkeiten: öffentliche Spezifikationen von Offshore-Kranen und Kranschiffen, zu Bereichen gerundet.
- Eigenperiode und Reihensteifigkeit sind Standardergebnisse des Einmassenschwingers.
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