해상 운동 시 차트 용량이 감소하는 원인과 최대 하중을 하한에 가깝게 유지하는 방법.
크레인 하중 차트
해양 크레인 하중 차트에 표시되는 내용과 동적 하중으로 인해 표기 용량이 감소하는 방식을 설명합니다. 상대 속도, 동적 계수, 허용 페이로드까지 산정하는 계산 예를 다룹니다.
작성자 Peter Wang, COO · · 검토 · 읽는 데 11분
크레인 하중 차트는 크레인이 각 작업 반경, 붐 길이 및 각도에서 인양할 수 있는 최대 안전 작업 하중(SWL)을 명시합니다. 해양 작업에서는 후크, 페이로드, 갑판 및 해수면이 서로 상대적으로 움직일 수 있으므로 가용 차트 용량을 동적 하중과 대조하여 확인해야 합니다.
동적 하중 계수(ψ)는 흔히 DAF와 함께 논의되며, 차트 기준에서 총 정적 현수 하중을 차트와 대조할 때 적용 규정이 사용하는 승수입니다. 두 계수는 관련되지만 서로 바꾸어 쓸 수 없습니다. DAF는 명시된 하중 채널에 대해 측정하거나 계산한 응답비이고, ψ는 차트 자체의 규칙 체계를 따릅니다. 계수가 1.5이면 크레인과 리깅은 명시된 정적 현수 하중 기준보다 50% 큰 하중을 견뎌야 합니다.
추가 하중의 발생 원인
가장 큰 용량 감소는 일반적으로 상대 속도와 급격한 장력 변화에서 발생합니다:
- 보급선 또는 바지선에서의 이륙 – 크레인 후크와 화물 갑판이 반대 방향으로 움직일 수 있습니다. 갑판이나 컨테이너가 내려가는 동안 후크가 올라가면 슬링은 거의 순간적으로 느슨한 상태에서 전 하중 상태가 될 수 있습니다. 이 스냅 하중은 정적 페이로드를 크게 초과할 수 있습니다.
- 스플래시 존 통과 – 페이로드가 자유 수면을 통과할 때 부력, 항력, 부가 질량 및 파 입자 속도가 빠르게 변합니다. 그 결과 후크 하중이 변동하고 동적 계수가 높아집니다.
- 크레인 및 와이어의 탄성 – 크레인, 와이어, 슬링 및 페이로드는 스프링-질량 시스템처럼 거동하므로 빠른 운동이나 부적절한 타이밍은 최대 장력을 증폭할 수 있습니다.
- 이륙, 착지 및 걸림 – 평균 해상 상태가 허용 가능한 것으로 보여도 짧은 사건이 최대 후크 하중을 지배할 수 있습니다.
동적 하중 계수는 이러한 영향을 크레인 하중 차트에 적용되는 하나의 수치로 나타냅니다.
해양 크레인 하중 차트 판독 방법
해양 차트는 측면에 인양 반경, 상단에 해상 상태, 각 셀에 총 허용 현수 하중을 표시한 표입니다. 판독 절차는 네 단계입니다:
| 인양 반경 | 정격 — ψ 1.30 하한 | 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 — 아래 단계에서 계산하는 교차점 | 4.6 t |
| 24 m | 5.6 t | 4.9 t | 4.3 t | 3.7 t |
- 작업 반경 행을 찾습니다. 인양 경로 중 가장 불리한 지점의 작업 반경을 사용합니다. 붐을 낮출수록 반경이 증가하고 용량은 감소합니다.
- 해상 상태 열을 선택합니다. 작업의 예보 유의 파고 Hs 를 사용하고 다음 차트 구간으로 올림합니다. 열 사이에 있으면 더 불리한 값을 적용합니다.
- 교차점을 읽습니다. 해당 셀은 순 화물이 아니라 해당 조건의 총 허용 현수 하중입니다. 순 페이로드 허용량을 구하려면 후크, 권상 로프 구성, 리깅, 스프레더, 후크 하부 장비 및 기타 현수 자중을 뺍니다.
- 산정 기준을 확인합니다. 열 사이의 단계 차이는 이 예시 차트에 반영된 고정 동적 계수 ψ입니다. 총 유효 현수 집중 질량으로 ψ를 계산하는 경우 아래와 같이 계수와 해당 집중 질량을 함께 풉니다. DAF 문서 에서는 계수의 발생 원인과 보상을 통해 계수를 낮추는 방법을 설명합니다.
상대 속도 계산 방법
갑판 인양의 경우 선급 규정에서는 일반적으로 상대 속도를 다음과 같이 추정합니다:
v_r =\frac{1}{2}v_L + \sqrt{v_c^2+v_d^2}여기서 v_r 은 상대 속도, v_L 은 크레인 인양 속도, v_c 은 선박 운동에 따른 크레인 선단의 수직 속도이고, v_d 은 파랑 운동에 따른 갑판 또는 페이로드의 수직 속도입니다.
당사는 v_c 와 v_d 을 선박 응답 데이터, 측정 운동, 해양기상 데이터 또는 시간 영역 시뮬레이션으로 추정합니다. 데이터가 제한된 경우 보수적인 규정 기반 값을 사용할 수 있습니다.
동적 계수 및 총 허용 현수 하중 계산 방법
일반 크레인 및 리깅 시스템의 동적 계수는 차트 기준에서 상대 속도, 강성 및 총 유효 현수 집중 질량으로 추정할 수 있습니다:
\psi(m) =1 + \frac{v_r}{g} \sqrt{\frac{k}{m}}여기서 v_r 은 상대 속도, g 은 중력 가속도, k 는 크레인과 와이어의 유효 강성, m 은 페이로드 질량입니다. 많은 해양 검토에서는 규정 및 인양 범주에서 정한 최소 계수도 적용합니다.
아래에서 사용하는 계산 사례를 적용합니다: v_r=1.25\,\mathrm{m/s}, k=400\,\mathrm{kN/m}, 10 t 차트 셀 및 1.30 최소 계수. 초기 총 유효 현수 집중 질량이 10 t인 경우:
\psi(10)=1+\frac{1.25}{9.81}\sqrt{\frac{400\,000}{10\,000}}=1.8059계산 분기는 두 가지입니다:
- 외부 질량 독립 계수. ψ = 1.8이 고정 규정표 값 또는 해석 입력값이면 비율 규칙에 따라 10(1.30/1.8)=7.2\,\mathrm{t}입니다. 아래 비교 카드와 그림 1은 이 고정 계수 분기를 보여 줍니다.
- 질량 의존 속도 공식. 위 식에서 ψ를 구하면 총 유효 현수 질량이 감소할수록 ψ가 증가합니다. m을 톤 단위로 나타내면 \psi(m)=1+2.54842/\sqrt{m}, 허용 동적 하중은 10(1.30)=13\,\mathrm{t}입니다. 따라서:
공학적 의사소통을 위해 반올림한 연성 총 허용 현수 하중은 6.50 t at ψ ≈ 2.00 — 약 35% 낮은 값이며, 기준 차트 셀은 10 t입니다. 이는 순 화물이 아닙니다. 후크, 권상 로프 구성, 리깅, 스프레더, 후크 하부 장비 및 기타 현수 자중을 빼야 합니다. 단순 비율 규칙을 적용하기 전에 계수가 질량 독립인지 확인하십시오.
충격 흡수로 스냅 하중을 줄이거나, 다음 장치를 사용하여 후크와 페이로드 사이의 상대 운동을 줄이면 히브 보상, 인양 조건을 최소 계수에 가깝게 하고 감용을 줄일 수 있습니다.
고정 계수 비교(질량 독립)
아래 카드와 곡선은 ψ가 페이로드에 따라 변하지 않는 고정 외부 값인 별도의 비율 규칙 분기를 보여 줍니다. 단순 비교용이며, 인증된 POLARIS 하중 차트도 아니고 위의 연성 ψ(m) 결과도 아닙니다.
질량 독립 비율 규칙: 총 허용 현수 하중 = 차트 용량 × 1.30 / 고정 ψ. POLARIS 크레인 충격 흡수 장치 가 최대 하중을 최소 계수에 가깝게 유지하면 동일한 차트 셀의 용량을 최대 용량에 훨씬 가깝게 유지할 수 있습니다.
하중 차트 감용을 줄이는 방법
실무에서는 동적 계수의 값뿐 아니라 그 원인도 확인해야 합니다. 하중 조건마다 필요한 장비가 다릅니다.
- 스냅 하중 및 갑판 인양: 다음을 사용합니다: POLARIS 크레인 충격 흡수 장치. 흡수 장치는 크레인과 페이로드 사이에 제어된 스트로크와 감쇠를 추가하므로 단일 속도 불일치(갑판 인양, 스냅, 과부하)가 최대 후크 하중이 되기 전에 흡수됩니다. 사건 사이에 복귀할 시간이 필요합니다. 파랑 구간에서 느슨해짐과 스냅의 주기가 반복되는 경우에는 히브 보상이 적합합니다.
- 스플래시 존 통과 및 해저 인양: 다음을 사용합니다: 수동 히브 보상 으로 후크와 페이로드 사이의 상대 운동을 줄입니다. RIGEL과 CYGNUS는 비교적 단순한 수동 조건에 적용되며, ANTARES는 부력이 변하는 복잡하거나 다단계인 해저 인양에 사용됩니다.
- 상부 능동 히브 보상: 잔류 운동을 최소화해야 하는 경우 능동 히브 보상을 사용합니다. 실제로는 성능이 비용과 복잡성을 정당화하는 제한된 조건에만 적용됩니다. 대부분의 하중 차트 조건에서는 다음과 같은 적응형 수동 보상 장치가 외부 동력 없이도 성능 차이의 상당 부분을 줄입니다: ANTARES .
- 운용 제어: 제어된 권상 속도를 사용하고, 부드러운 이륙을 계획하며, 재접촉과 공진 해상 상태를 피하고, 적절한 기상 작업 가능 시간대를 사용합니다. 장비는 최대 하중을 줄이지만 초기 조건은 인양 절차에 의해 정해집니다.
예비 제품 검토에는 히브 보상 장치 선정 가이드를 사용합니다. 전체 검토를 위해 크레인 반경, SWL, 인양 속도, 페이로드, 해상 상태, 파 주기 및 인양 순서를 보내 주십시오.
표준 및 선급
해양 작업용 크레인 하중 차트에는 DNV-ST-0378, DNV-RP-N202, API 2C 및 EN 13852가 적용됩니다. Norwegian Dynamics 제품은 해당되는 경우 DNV-ST-0378에 따라 설계되고 선급 인증을 받습니다.
크레인 하중 차트 — 자주 묻는 질문
크레인 하중 차트란 무엇입니까?
해양 크레인 하중 차트는 왜 감용됩니까?
해양 인양에는 어떤 동적 계수가 적용됩니까?
하중 차트에서 허용 현수 하중을 어떻게 계산합니까?
하중 차트 감용을 어떻게 줄일 수 있습니까?
관련 자료
보상 적용 인양의 하중 차트를 판독하고 계십니까?
하중 차트 감용으로 인양이 제한되는 경우 크레인 및 하중 조건을 보내 주십시오. 스냅 하중, 이송 인양 및 스플래시 존 조건을 구분하고 실용적인 다음 단계를 제안할 수 있습니다.
관련 문서
무료 다운로드 · 8페이지
해양 인양 하중 조건 — ND 벤치마크 수치
Norwegian Dynamics의 시간 영역 시뮬레이션을 통해 수동 보상 적용 전후에 인양 작업에서 실제로 측정되는 값을 보여 줍니다. 표준을 재현하지 않으며, 표준에 공개되지 않은 수치 자체에 가치가 있습니다.
