洋上クレーン荷重表
表のセルの読み方、海象による定格荷重の低減、動的係数が荷重に依存する理由、ヒーブ補償と衝撃吸収によって回復できる能力を解説します。
- クレーン荷重表は、各作業半径での安全使用荷重（SWL）を示します。洋上用の表には有義波高 (H_s), ごとの列があり、それぞれ動的係数 \psi.
- で定格荷重が低減されています。吊り上げ経路で最も厳しい作業半径のセルと、予報値以上となる最初の H_s 区分を選びます。セルの値は総許容荷重で、フック、玉掛け具などの吊り下げ機材の自重を差し引く必要があります。
- 規格 DNV-ST-0378では、洋上クレーンの \psi は、少なくとも1.3です（作業荷重2,500 kN以下）。フックと荷の相対速度、およびクレーンの剛性が大きいほど増加します。
- もし \psi を吊り下げ質量から計算する場合、荷重が小さいほど値が大きくなるため、荷重と係数を連立して求めます。定格10 tで (\psi = 1.30) の場合、相対速度1.25 m/sに対する許容荷重は6.50 tであり、固定係数で求める7.2 tとは異なります。
クレーン荷重表は、作業半径、ブーム長さ、角度ごとに吊り上げられる最大安全使用荷重を示します。洋上ではフック、荷、甲板、海面が互いに動くため、海象に応じて定格荷重を低減します。各波高の列では、定格荷重に織り込まれた動的係数を、その海象に対応するより大きな動的係数で割った比率を定格荷重に掛けます。正しいセルを読むことが、洋上吊り上げの最初の確認事項です。
表のセルの読み方
例Aは説明用の洋上主フック荷重表です。各波高の列では定格荷重に固定係数を適用し、ここでは \psi_{\text{rating}} = 1.30:
| 作業半径 | 定格荷重ψ 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 |
説明用の荷重表です。認証済みの表には、適用規則、係数、波高区分が明記されています。
- 作業半径の行を探します。 吊り上げ経路で最も厳しい位置の作業半径を使います。ブームを倒して半径が増すと、能力は下がります。
- 海象の列を選びます。 作業時の予報有義波高に対し、その値以上となる最初の区分を選びます。列の間なら、条件が厳しい方を適用します。
- 交点を読みます。 20 mかつ H_s \le 2.5\ \text{m} のセルは5.3 tです。これは吊り下げ総許容荷重であり、正味貨物荷重ではありません。
- 適用根拠を確認します。 認証済み荷重表の H_s に対応するセルは承認済み許容荷重です。記載どおりに使います。定格荷重と、吊り下げ質量から計算する \psi を使って許容荷重を自分で導く場合は、質量と係数を連立して求めます（以下参照）。
定格荷重低減の理由
能力が大きく低下する主な原因は、相対速度と張力の急変です。
- 動く甲板からの吊り離し。 フックが上昇する一方で補給船の甲板が下降すると、スリングは緩んだ状態からほぼ瞬時に全荷重を受け、スナップ荷重が静荷重を大幅に上回ることがあります。
- スプラッシュゾーン。 荷が水面を通過する際、浮力、抗力、付加質量、波の水粒子速度が急速に変化します。
- クレーンとワイヤの弾性。 クレーン、ワイヤ、スリング、荷はばね質量系として振る舞い、急な動きやタイミングのずれがピーク荷重を増幅します。
- 短時間の事象。 平均的な海象が許容範囲に見えても、吊り離し、着地、引っ掛かりによって最大フック荷重が決まることがあります。
荷重表の動的係数 \psi は、クレーンに対するこれらの影響を一つの数値にまとめます。個別の吊り上げを解析して得る動的増幅係数（DAF）とは関連しますが、同じものではありません。詳しくは 動的増幅係数.
動的係数の計算方法
補給船から荷を吊り上げる場合、フックと荷の相対速度は、巻き上げ速度、クレーン先端と甲板の鉛直速度から決まります。
ここで v_L は巻き上げ速度、 v_c は船体運動によるクレーン先端の速度、 v_d は波による甲板の速度です。これらは船体応答データ、計測した運動、時間領域シミュレーションから求めるか、データが限られる場合は保守的な規則値を使います。動的係数は、相対速度、クレーンとワイヤの剛性 k 、および吊り下げ総質量によって決まります。質量は m:
これは DNV-ST-0378の式 \psi = 1 + V_R\sqrt{C/(W g)} [4.1.3.2]を、次の置き換えで表したものです: W = m g と C = k; v_c と v_d はそれぞれDNVの V_t と V_{\text{in}}. に対応します。規格では下限を定めており、洋上クレーンの動的係数は少なくとも1.3です（作業荷重2,500 kN以下）。最低巻き上げ速度を含む詳細は DNV-ST-0378.
固定ψと質量依存ψ: 二通りの答え
作業半径12 mでの定格荷重10 t、 \psi = 1.30, 、相対速度1.25 m/s、剛性400 kN/mとします。10 tの場合、式から次の値が得られます。
例Bでは、 \psi が固定値かどうかによって、定格荷重から得られる許容荷重がどう変わるかを示します。
| ψの扱い | 計算 | 総許容荷重 |
|---|---|---|
| 固定入力（規則表または解析結果） | 10 \times 1.30 / 1.8 | 7.2 t 、 \psi = 1.8 |
| クレーン固有の式 \psi(m) | 次を解く: m\,\psi(m) = 13\ \text{t}, ただし \psi(m) = 1 + 2.54842/\sqrt{m} | 6.50 t 、 \psi \approx 2.00 |
式を使う場合、荷重が軽いほど係数が大きくなるため、両者を同時に満たす解を求めます。
これは定格荷重10 tより約35 %低い値です。単純な比率の式を使う前に、係数が質量に依存しないことを確認してください。
総許容荷重は正味貨物荷重ではない
上記の数値はすべて吊り下げ総許容荷重です。正味ペイロードの許容値は、吊り下げ機材の自重を差し引いた残りです。
自重に含まれるのは、貨物以外でフックより下にあるものすべてです。フックブロック、ワイヤ掛け、玉掛け具、スプレッダ、その他の吊り下げ機材が該当します。荷重経路に入るヒーブ補償装置や衝撃吸収装置も含まれ、その重量も許容荷重から差し引きます。
能力を回復する方法
動的荷重によって、荷重表上の使用可能な能力が減ります。ピーク荷重を左右する要因は二つあり、別の一つのケースでは能動制御が必要です。
| ピーク荷重の原因 | 有効な対策 | 作用の仕組み |
|---|---|---|
| 単発事象: 甲板からの吊り上げ、スナップ荷重、過荷重 | POLARIS クレーン用衝撃吸収装置 | 速度差をフック荷重ではなくストロークと減衰で受け止めます。事象の間に復帰する時間が必要です。 |
| 波による反復運動: スプラッシュゾーン、水中吊り上げ | パッシブヒーブ補償: RIGEL または CYGNUS。アダプティブパッシブヒーブ補償: ANTARES。空中から水中への移行や段階的な着地など、吊り上げ中に荷重が変化する場合に自動で減衰を制御します。 | クレーン先端のヒーブから荷を隔離し、荷の相対速度と吊り上げ時のDAFを各波で低く抑えます。 |
| パッシブ装置では満たせない残留運動の制限 | アクティブヒーブ補償、例えば VEGA （開発中） | 運動を計測し、それに逆らうよう荷を駆動します。この性能が必要な場合に用います。 |
運用管理で初期条件を整えることも重要です。巻き上げ速度の制御、穏やかな吊り離し、再接触の防止、共振しやすい海象の回避、作業に適した気象条件の選定が含まれます。ヒーブ補償装置や衝撃吸収装置を用いても、認証済みのクレーン荷重表は変わりません。実際の吊り上げで生じる動的荷重が小さくなります。
このページの数値では、どれほどの効果があるでしょうか。定格10 tの動的荷重の上限は13 t（10 t × 1.30）です。補償なしの計算例では6.50 tが許容荷重です。吊り上げ解析により、補償装置がピーク荷重を静荷重の1.3倍に抑えると示された場合、13 t / 1.3で定格10 tの全量を扱えます。この根拠はクレーンメーカーまたは船級協会、および海事保証検査員の承認が必要です。衝撃吸収装置については、 DNV-ST-0378 では、油圧ダンパーの効果を考慮できるのは特別に合意された場合に限られ、検査員立会いの計算と試験による文書化が必要です[5.2.9.10]。製品の初期検討には 選定ガイド.
荷重表の根拠となる規格
洋上クレーンの荷重表は、そのクレーンの認証に適用された規則に従います。DNV認証の洋上クレーンおよびプラットフォームクレーンには DNV-ST-0378 、欧州では EN 13852-1 、洋上ペデスタルクレーンにはAPI 2Cが使われます。荷重経路に入るヒーブ補償装置は DNV-ST-0378 に従って設計し、 DNV-RP-N202に従って妥当性を確認します。吊り上げ作業全体には DNV-ST-N001が適用され、動的解析には DNV-RP-N103 を参照します。詳しくは 洋上吊り上げに関するDNV規格.
よくある質問
クレーン荷重表とは何ですか？
クレーンが作業半径、ブーム長さ、角度ごとに吊り上げられる最大安全使用荷重を示す表です。洋上クレーンの表には有義波高ごとの列もあり、それぞれ海上の動きに対する動的係数で定格荷重が低減されています。
洋上クレーン荷重表はどう読みますか？
吊り上げ経路で最も厳しい作業半径の行を探し、予報有義波高以上となる最初の区分の列を選び、交点のセルを読みます。これが吊り下げ総許容荷重です。フック、玉掛け具、その他の吊り下げ機材を差し引くと、正味ペイロードになります。
洋上クレーンにはどの動的係数が適用されますか？
規格 DNV-ST-0378 では、作業荷重が2,500 kN以下の洋上クレーンの動的係数は少なくとも1.3です。実際の値はフックと荷の相対速度、クレーンの剛性、吊り下げ質量から決まります。このページの説明用荷重表では、Hs 2.0 mで約1.5、2.5 mで1.7、3.0 mで1.95です。
動的係数から許容荷重をどう計算しますか？
係数が固定値の場合、総許容荷重 = 定格荷重 \times\,\psi_{\text{rating}}/\psi_{\text{sea state}}です。このページの例では10 t × 1.30 / 1.8 = 7.2 tです。係数をクレーンの式から求め、質量に依存する場合は、質量と係数を連立して解きます。同じ定格10 tでも、許容荷重は6.50 tで、係数は \psi = 2.00.
ヒーブ補償でクレーン能力は増えますか？
認証済みのクレーン荷重表は変わりません。フックと荷の相対運動を減らし、実際の吊り上げで生じる動的荷重を低減します。このページの計算例では、吊り上げ解析でピーク荷重が静荷重の1.3倍と示された場合、定格10 tの動的荷重の上限13 tで10 t全量を扱えます。補償なしでは6.50 tです。この根拠はクレーンメーカーまたは船級協会、および海事保証検査員の承認が必要です。
動的係数とDAFの違いは何ですか？
動的係数 \psi は、クレーンと荷重表の設計に使う規則上の係数です。動的増幅係数（DAF）は、個別の吊り上げについて解析から求める、静荷重に対するピーク荷重の比です。
根拠と出典
- DNV-ST-0378、2019年七月版、2021年十月改正: 動的係数[4.1.3]、洋上クレーンの最小値と相対速度[8.2.2]、波高別の荷重表[8.2.4]、油圧ダンパー[5.2.9.10]。
- 例A、例B、および計算例は、記載した入力値を用いた説明用のものです。数値は表示どおりに丸めてあり、このページの式から正確に再計算できます。
- EN 13852-1 クレーン、洋上クレーン、汎用洋上クレーン; API Spec 2C 洋上ペデスタルクレーン.
ヒーブ補償を使う吊り上げの荷重表を確認しますか？
クレーンの作業半径とSWL、巻き上げ速度、ペイロード、海象と波周期、吊り上げ手順をお送りください。荷重表のセルと、ヒーブ補償装置または衝撃吸収装置で回復できる能力を確認します。
吊り上げ条件を送る →無料ダウンロード · 8ページ
洋上吊り上げ荷重ケース: NDのベンチマーク図
パッシブヒーブ補償の有無によって吊り上げ時に何が計測されるかを、Norwegian Dynamics独自の時間領域シミュレーションで示します。 規格の内容を再掲する資料ではありません。価値があるのは、どの規格にも掲載されていない図です。
