クレーン荷重表
荷重表を読み、次に荷重基準を確認する。
該当する荷重表のセルを見つけ、動的係数の仮定を特定し、総吊り荷重と正味ペイロードを区別する。
荷重表のセルを段階的に読む。
例A · オフショア用メインフック荷重表の例。マークした交点は半径20 m、Hs ≤ 2.5 mの区分である。
| 作業半径 | 定格荷重 — ψの下限1.30 | Hs ≤ 2.0 m — ψ ≈ 1.5 | Hs ≤ 2.5 m — ψ ≈ 1.7 | Hs ≤ 3.0 m — ψ ≈ 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 |
- 半径の行を特定する。 吊り経路で最も厳しい点の作業半径を使用する。ブームを伏せると半径が増え、それに伴って容量は低下する。
- 海象条件の列を選ぶ。 作業時に予報される有義波高Hs を次の荷重表区分まで切り上げる。列の中間では、厳しい方を適用する。
- 交点を読む。 そのセルは当該条件における総吊り許容荷重であり、正味貨物重量ではない。フック、掛け数を含むワイヤロープ、玉掛け具、スプレッダ、フック下機器、その他の吊り風袋重量を差し引き、正味ペイロード許容値を求める。
- 基準を確認する。 列間の段階差は、この例示荷重表に組み込まれた固定動的係数ψである。ψを総有効吊り質量から計算する場合、以下に示すとおり、係数と集中質量を連立して解く。 DAFの記事 では、係数の由来と、補償による低減方法を説明している。
係数は質量によって変化するか？
例B · 別の計算例：最小係数1.30の10 t基準荷重表セル。各分岐では異なる仮定を使用しており、補償あり／なしの比較ではない。
比率則を使用する。
係数は独立して与えられ、吊り質量によって変化しない。
質量と係数を連立して解く。
速度式では、有効吊り質量が減少すると係数が増加する。
公開済み計算例の入力値：vr = 1.25 m/s、k = 400 kN/m。
連立計算を読む ↗いずれの分岐を適用する場合も、承認済み荷重表とプロジェクト基準を確認すること。これらは記事の計算例であり、プロジェクト用の認証荷重表の値ではない。
総許容荷重は正味貨物重量ではない。
総許容荷重から、フック、掛け数を含むワイヤロープ、玉掛け具、スプレッダ、フック下機器、その他の吊り風袋重量を差し引く。
ピーク荷重を支配する要因は何か？
既存の機器ガイドを使用し、単発の衝撃事象と反復する波周期運動を区別する。
式、仮定、関連ガイダンス。
以下に、元の図、参考文献、計算例を含む技術解説を示す。
クレーン荷重表は、クレーンが各半径、ブーム長、角度で吊り上げ可能な最大安全使用荷重（SWL）を規定する。オフショアでは、フック、ペイロード、デッキ、海面が相対運動するため、荷重表上の利用可能容量を動荷重に対して確認する必要がある。
動荷重係数（ψ）はDAFと併せて論じられることが多く、荷重表との照合時に、適用規則が荷重表基準の総静的吊り荷重へ乗じる係数である。両者には関係があるが、同義ではない。DAFは所定の荷重チャンネルに対する実測または計算応答比であり、ψは荷重表固有の規則に従う。係数1.5は、クレーンと玉掛け具が、記載された静的吊り荷重基準より50%大きい荷重に耐える必要があることを意味する。
追加荷重の発生源
容量低下の最大要因は、通常、相対速度と急激な張力変化である：
- 補給船またはバージからの吊り離し – クレーンフックと貨物デッキが逆方向に動くことがある。デッキまたはコンテナが下降中にフックが上昇すると、スリングはほぼ瞬時に弛緩状態から全荷重状態へ移行する。このスナップ荷重は静的ペイロードを大幅に上回る場合がある。
- スプラッシュゾーン通過 – ペイロードが自由表面を通過する際、浮力、抗力、付加質量、波粒子速度が急変する。その結果、フック荷重が変動し、動的係数が増加する。
- クレーンとワイヤロープの弾性 – クレーン、ワイヤロープ、スリング、ペイロードはばね質量系として挙動するため、急速な運動や不適切なタイミングによってピーク張力が増幅される場合がある。
- 吊り離し、着底、引っ掛かり – 平均海象が許容範囲に見える場合でも、短時間の事象が最大フック荷重を支配することがある。
動荷重係数は、これらの影響をクレーン荷重表に適用する単一の数値で表す。
相対速度の計算方法
デッキからの吊り上げについて、船級規則では一般に相対速度を次式で推定する：
v_r =\frac{1}{2}v_L + \sqrt{v_c^2+v_d^2}ここで v_r は相対速度、 v_L はクレーンの巻上げ速度、 v_c は船体運動によるクレーン先端の鉛直速度、 v_d は波浪運動によるデッキまたはペイロードの鉛直速度である。
当社は v_c および v_d を、船体応答データ、実測運動、気象海象データ、または時間領域シミュレーションから推定する。データが限定的な場合は、規則に基づく保守的な値を使用できる。
動的係数と総吊り許容荷重の計算方法
従来型のクレーンおよび玉掛けシステムでは、相対速度、剛性、荷重表基準における総有効吊り集中質量から動的係数を推定できる：
\psi(m) =1 + \frac{v_r}{g} \sqrt{\frac{k}{m}}ここで v_r は相対速度、 g は重力加速度、 k はクレーンおよびワイヤロープの有効剛性、 m は荷重表基準における総有効吊り集中質量である。多くのオフショア照査では、規則と吊り上げ区分で定められた最小係数も適用する。
以下で使用する計算例を考える： v_r=1.25\,\mathrm{m/s}, k=400\,\mathrm{kN/m}, 10 tの荷重表セルおよび最小係数1.30。初期総有効吊り集中質量を10 tとすると：
\psi(10)=1+\frac{1.25}{9.81}\sqrt{\frac{400\,000}{10\,000}}=1.8059計算には異なる2つの分岐がある：
- 外部の質量非依存係数。 ψ = 1.8が規則表または解析から得た固定入力の場合、比率則により 10(1.30/1.8)=7.2\,\mathrm{t}となる。下の比較カードと図1は、この固定係数分岐を示す。
- 質量依存速度式。 ψが上式から得られる場合、総有効吊り質量が減少するとψは増加する。mをトン単位で表すと、 \psi(m)=1+2.54842/\sqrt{m}、許容動荷重は 10(1.30)=13\,\mathrm{t}となる。したがって：
工学的な表記に丸めると、連立計算による総吊り許容荷重は ψ ≈ 2.00で6.50 t — 10 tの荷重表セルより約35%小さい。これは正味貨物重量ではない。フック、掛け数を含むワイヤロープ、玉掛け具、スプレッダ、フック下機器、その他の吊り風袋重量を差し引く。単純比率則を適用する前に、係数が質量非依存であることを確認する。
衝撃吸収によるスナップ荷重の低減、または ヒーブ補償によるフックとペイロード間の相対運動の低減により、吊り上げ条件を最小係数に近づけ、容量低減を抑制できる。
固定係数の比較（質量非依存）
下のカードと曲線は、ψをペイロードによって変化しない固定外部値とする、別個の比率則分岐を示す。これは簡略比較であり、認証済みPOLARIS荷重表でも、上記のψ(m)連立計算結果でもない。
質量非依存の比率則：総吊り許容荷重 = 荷重表容量 × 1.30 / 固定ψ。 POLARISクレーン衝撃吸収装置 がピーク荷重を最小係数付近に維持する場合、同じ荷重表セルで全容量により近い値を維持できる。
荷重表の容量低減を抑える方法
実務上の問題は動的係数の値だけでなく、その発生原因である。荷重ケースごとに必要な機器は異なる。
- スナップ荷重とデッキからの吊り上げ： 使用機器： POLARISクレーン衝撃吸収装置。吸収装置はクレーンとペイロードの間に制御されたストロークと減衰を付加し、単発の速度不一致（デッキからの吊り上げ、スナップ、過荷重）がピークフック荷重になる前に吸収する。事象間の復帰時間が必要である。波浪帯で弛緩とスナップの周期が反復する場合は、ヒーブ補償が適切である。
- スプラッシュゾーン通過および海中吊り上げ： 使用機器： パッシブヒーブ補償 により、フックとペイロード間の相対運動を低減する。RIGELとCYGNUSは比較的単純なパッシブ条件に対応し、ANTARESは浮力が変化する複雑または多段階の海中吊り上げに使用される。
- トップサイドのアクティブヒーブ補償： 残留運動を最小化する必要がある場合は、アクティブヒーブ補償を使用する。実際には、性能がコストと複雑性に見合う限定的なケースに使用される。多くの荷重表条件では、次のようなアダプティブパッシブヒーブ補償装置が ANTARES 外部動力なしで性能差の大部分を埋める。
- 運用上の管理： 制御された巻上げ速度を使用し、緩やかな吊り離しを計画し、再接触と共振海象を避け、適切な気象待機基準を使用する。機器はピーク荷重を低減するが、初期条件は吊り上げ手順によって決まる。
一次製品選定には、 ヒーブ補償装置選定ガイドを使用する。詳細検討には、クレーン半径、SWL、巻上げ速度、ペイロード、海象、波周期、吊り上げ手順を送付する。
規格と船級
オフショア作業用クレーン荷重表にはDNV-ST-0378、DNV-RP-N202、API 2C、EN 13852が適用される。Norwegian Dynamics製品は、該当する場合、DNV-ST-0378に従って設計され船級認証を受ける。
クレーン荷重表 — よくある質問
クレーン荷重表とは？
オフショアクレーン荷重表で容量を低減する理由は？
オフショア吊り上げに適用する動的係数は？
荷重表から吊り許容荷重を計算する方法は？
荷重表の容量低減を抑える方法は？
関連資料
補償装置を使用する吊り上げの荷重表を確認している場合
荷重表の容量低減が吊り上げを制約している場合は、クレーンと荷重ケースを送付する。当社はスナップ荷重、移載吊り上げ、スプラッシュゾーンのケースを区別し、実用的な次の手順を提案できる。
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オフショア吊り上げ荷重ケース — NDベンチマーク図
Norwegian Dynamics独自の時間領域シミュレーションに基づき、パッシブ 補償の有無で吊り上げ時に実際に測定される量を示す。規格を 転載するものではない。規格には掲載されていない図に価値がある。
