Lastdiagrammer for offshorekraner
Slik leser du en celle i lastdiagrammet, hvorfor kapasiteten reduseres med sjøtilstanden, hvorfor den dynamiske faktoren kan avhenge av lasten, og hvor mye kapasitet hivkompensering og støtdemping kan gi tilbake.
- Et lastdiagram for kraner angir sikker arbeidslast (SWL) ved hver radius. Et diagram for offshorekraner har i tillegg kolonner for signifikant bølgehøyde (H_s), der hver kolonne er nedjustert med en dynamisk faktor \psi.
- Les cellen ved løftets største radius og i det første intervallet for H_s som omfatter eller ligger over prognosen. Cellen angir tillatt bruttolast: krok, løfteredskap og annen hengende egenvekt må trekkes fra.
- I henhold til DNV-ST-0378, er den dynamiske faktoren \psi for en offshorekran minst 1.3 ved arbeidslaster opptil 2,500 kN. Den øker med relativhastigheten mellom krok og last og med kranens stivhet.
- Hvis \psi beregnes ut fra den hengende massen, øker den når lasten avtar. Last og faktor må derfor løses samtidig. Nedjustering av en nominell last på 10 t ved (\psi = 1.30) for en relativhastighet på 1.25 m/s gir 6.50 t, ikke 7.2 t som ved en fast faktor.
Et lastdiagram angir den høyeste sikre arbeidslasten en kran kan løfte ved hver radius, bomlengde og bomvinkel. Offshore beveger kroken, lasten, dekket og havoverflaten seg i forhold til hverandre. Derfor reduseres kapasiteten etter sjøtilstanden: hver kolonne for bølgehøyde skalerer den nominelle lasten med forholdet mellom den nominelle lastens dynamiske faktor og den høyere faktoren for sjøtilstanden. Å lese riktig celle er den første kontrollen ved ethvert offshoreløft.
Slik leser du en celle i lastdiagrammet
Eksempel A er et illustrerende diagram for offshorekranens hovedkrok. Hver kolonne for bølgehøyde bruker en fast faktor på den nominelle lasten, her med \psi_{\text{rating}} = 1.30:
| Radius | Nominell lastψ 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 |
Illustrerende diagram. Et sertifisert diagram angir egne regler, faktorer og intervaller for bølgehøyde.
- Finn raden for radius. Bruk arbeidsradiusen på det ugunstigste punktet i løftebanen: radiusen øker når bommen legges utover, og kapasiteten faller.
- Velg kolonnen for sjøtilstand. Bruk varslet signifikant bølgehøyde for operasjonen og rund opp til det første intervallet som omfatter eller ligger over den. Mellom to kolonner gjelder den mest ugunstige.
- Les av cellen. Ved 20 m og H_s \le 2.5\ \text{m} viser cellen 5.3 t. Dette er tillatt hengende bruttolast, ikke netto nyttelast.
- Kontroller grunnlaget. Cellene for H_s i et sertifisert diagram er godkjente grenser: bruk dem som angitt. Beregner du en tillatt last selv ut fra en nominell last og en \psi som er beregnet fra den hengende massen, må masse og faktor løses samtidig (se nedenfor).
Hvorfor kapasiteten reduseres
De største kapasitetsreduksjonene skyldes relativhastighet og brå endringer i strekkraft:
- Avløft fra et dekk i bevegelse. Hvis kroken stiger mens dekket på forsyningsfartøyet synker, går stroppene fra slakke til fullt belastede nesten umiddelbart. Rykklasten kan bli langt høyere enn den statiske lasten.
- Skvalpesonen. Oppdrift, motstand, tilleggsmasse og bølgepartiklenes hastighet endres raskt når lasten passerer vannflaten.
- Elastisitet i kran og wire. Kran, wire, stropper og last oppfører seg som et fjær-masse-system. Rask bevegelse eller uheldig timing forsterker toppbelastningen.
- Kortvarige hendelser. Avløft, landing og fasthuking kan gi den høyeste krokbelastningen selv når den gjennomsnittlige sjøtilstanden virker akseptabel.
Kranens dynamiske faktor \psi samler disse virkningene i ett tall for kranen. Den er beslektet med, men ikke det samme som, den dynamiske forsterkningsfaktoren (DAF) for et bestemt løft, som beregnes ved analyse av løftet. Se dynamisk forsterkningsfaktor.
Slik beregnes den dynamiske faktoren
Ved løft fra et forsyningsfartøy kombinerer relativhastigheten mellom krok og last heisehastigheten med de vertikale hastighetene til krantuppen og dekket:
Her er v_L heisehastigheten, v_c krantuppens hastighet fra fartøyets bevegelser og v_d dekkets hastighet fra bølgene. Verdiene hentes fra data om fartøyets respons, målte bevegelser eller simulering i tidsdomenet, eller fra konservative regelverdier når datagrunnlaget er begrenset. Den dynamiske faktoren bestemmes deretter av relativhastigheten, stivheten k til kran og wire og den totale hengende massen m:
Dette er formelen i DNV-ST-0378: \psi = 1 + V_R\sqrt{C/(W g)} [4.1.3.2], omskrevet med W = m g og C = k; v_c og v_d er i DNV betegnet V_t og V_{\text{in}}. Standarden setter en nedre grense: minst 1.3 for offshorekraner med arbeidslaster opptil 2,500 kN. Detaljene, blant annet minste heisehastighet, finnes i DNV-ST-0378.
Fast eller masseavhengig ψ: to svar
Ta den nominelle lasten ved 12 m på 10 t og \psi = 1.30, en relativhastighet på 1.25 m/s og en stivhet på 400 kN/m. Ved 10 t gir formelen:
Eksempel B viser hva denne nominelle lasten tillater, avhengig av om \psi er fast:
| Hvis ψ er | Beregning | Tillatt bruttolast |
|---|---|---|
| En fast verdi (fra en regeltabell eller et analyseresultat) | 10 \times 1.30 / 1.8 | 7.2 t ved \psi = 1.8 |
| Kranens egen formel, \psi(m) | Løs m\,\psi(m) = 13\ \text{t}, med \psi(m) = 1 + 2.54842/\sqrt{m} | 6.50 t ved \psi \approx 2.00 |
Med formelen får en lettere last en høyere faktor. Løsningen må derfor oppfylle begge vilkårene samtidig:
Det er omtrent 35 % under den nominelle lasten på 10 t. Før du bruker den enkle forholdsregelen, må du kontrollere at faktoren faktisk er uavhengig av massen.
Tillatt bruttolast er ikke netto nyttelast
Alle tallene over angir tillatt hengende bruttolast. Tillatt netto nyttelast er det som gjenstår etter fratrekk for hengende egenvekt:
Egenvekten omfatter alt under kroken som ikke er last: krokblokk, taljeutstyr, løfteredskap, spreder og annet hengende utstyr. En hivkompensator eller støtdemper i lastveien inngår i denne egenvekten, så dens vekt må også trekkes fra tillatt last.
Slik gjenvinnes kapasitet
Dynamisk belastning reduserer den tilgjengelige kapasiteten i diagrammet. To forhold bestemmer toppbelastningen, og et tredje tilfelle krever aktiv styring:
| Hva bestemmer toppbelastningen | Hva hjelper | Hvordan |
|---|---|---|
| Én hendelse: avløft fra dekk, rykk eller overbelastning | POLARIS støtdemper for kran | Tar opp hastighetsforskjellen gjennom slaglengde og demping i stedet for å overføre den til krokbelastningen. Den trenger tid til å tilbakestilles mellom hendelser. |
| Gjentatt bølgebevegelse: skvalpesone, undervannsløft | Passiv hivkompensering: RIGEL eller CYGNUS. Adaptiv passiv hivkompensering: ANTARES, med automatisk dempingsstyring når lasten endrer seg under løftet, for eksempel fra luft til vann eller ved landing i trinn | Isolerer lasten fra hivbevegelsen til krantuppen, slik at relativhastigheten ved lasten, og dermed løftets DAF, holder seg lav gjennom hver bølge. |
| En grense for restbevegelse som passive enheter ikke kan oppfylle | Aktiv hivkompensering, for eksempel VEGA (under utvikling) | Måler bevegelsen og driver lasten i motsatt retning. Brukes der denne ytelsen er nødvendig. |
Operasjonelle tiltak bestemmer fortsatt utgangsbetingelsene: kontrollert heisehastighet, skånsomt avløft, unngå ny kontakt, unngå resonante sjøtilstander og velg riktig værvindu. Et løft med kompensator eller støtdemper endrer ikke kranens sertifiserte lastdiagram. Det reduserer den dynamiske belastningen som faktisk oppstår under løftet.
Med tallene på denne siden kan verdien illustreres slik: Den nominelle lasten på 10 t har et budsjett på 13 t (10 t × 1.30). Uten kompensering tillater det gjennomregnede tilfellet 6.50 t. Hvis løfteanalysen viser at en kompensator holder toppbelastningen på 1.3 ganger den statiske lasten, dekker 13 t / 1.3 hele 10 t. Kranprodusenten eller klasseselskapet og garantisurveyøren for marine operasjoner må godta dette grunnlaget. For en støtdemper gir DNV-ST-0378 bare uttelling for virkningen av en hydraulisk demper dersom dette er særskilt avtalt og dokumentert ved beregninger og tester bevitnet av en surveyør [5.2.9.10]. Bruk valgveiledningen.
Standardene bak diagrammet
Et lastdiagram for offshorekraner følger reglene kranen er sertifisert etter: DNV-ST-0378 for DNV-sertifiserte offshorekraner og plattformkraner, EN 13852-1 i Europa eller API 2C for pidestallmonterte offshorekraner. En hivkompensator i lastveien konstrueres etter DNV-ST-0378 og valideres etter DNV-RP-N202, og løftet som helhet omfattes av DNV-ST-N001, med DNV-RP-N103 for den dynamiske analysen. Se DNV-standarder for offshoreløft.
Vanlige spørsmål
Hva er et lastdiagram for kraner?
En tabell over den høyeste sikre arbeidslasten en kran kan løfte ved hver radius, bomlengde og bomvinkel. Et diagram for offshorekraner har også kolonner for signifikant bølgehøyde, der kapasiteten i hver kolonne er redusert med en dynamisk faktor for bevegelsene til havs.
Hvordan leser du et lastdiagram for offshorekraner?
Finn raden for løftets største radius, velg kolonnen for varslet signifikant bølgehøyde rundet opp til det første intervallet som omfatter eller ligger over den, og les av cellen. Den angir tillatt hengende bruttolast. Trekk fra krok, løfteredskap og annet hengende utstyr for å finne netto nyttelast.
Hvilken dynamisk faktor gjelder for en offshorekran?
I henhold til DNV-ST-0378 er den dynamiske faktoren for en offshorekran minst 1.3 ved arbeidslaster opptil 2,500 kN. Den faktiske verdien avhenger av relativhastigheten mellom krok og last, kranens stivhet og den hengende massen. I det illustrerende diagrammet på denne siden er den omtrent 1.5 ved Hs 2.0 m, 1.7 ved 2.5 m og 1.95 ved 3.0 m.
Hvordan beregnes tillatt last ut fra den dynamiske faktoren?
Med en fast faktor er tillatt bruttolast = nominell last \times\,\psi_{\text{rating}}/\psi_{\text{sea state}}; i eksemplet på denne siden er 10 t × 1.30 / 1.8 = 7.2 t. Hvis faktoren kommer fra kranens formel og avhenger av massen, må masse og faktor løses samtidig: den samme nominelle lasten på 10 t tillater da 6.50 t ved \psi = 2.00.
Øker hivkompensering kranens kapasitet?
Den endrer ikke kranens sertifiserte lastdiagram. Den reduserer den dynamiske belastningen under løftet ved å minske relativbevegelsen mellom krok og last. Hvis løfteanalysen i det gjennomregnede tilfellet på denne siden viser en toppbelastning på 1.3 ganger den statiske lasten, dekker budsjettet for den nominelle lasten på 10 t, som er 13 t, hele 10 t, mot 6.50 t uten kompensering. Kranprodusenten eller klasseselskapet og garantisurveyøren for marine operasjoner må godta dette grunnlaget.
Hva er forskjellen mellom den dynamiske faktoren og DAF?
Den dynamiske faktoren \psi er faktoren i kranreglene som brukes til å dimensjonere kranen og lastdiagrammet. Den dynamiske forsterkningsfaktoren (DAF) er forholdet mellom toppbelastning og statisk last for et bestemt løft, funnet ved analyse av løftet.
Grunnlag og kilder
- DNV-ST-0378, utgave juli 2019 endret oktober 2021: dynamisk faktor [4.1.3], minsteverdier og relativhastighet for offshorekraner [8.2.2], lastdiagrammer per bølgehøyde [8.2.4] og hydrauliske dempere [5.2.9.10].
- Eksemplene A og B og det gjennomregnede tilfellet er illustrerende og bygger på de oppgitte inngangsverdiene; tallene er avrundet som vist og kan beregnes nøyaktig på nytt ut fra formlene på denne siden.
- EN 13852-1 Kraner, offshorekraner, offshorekraner til generell bruk; API Spec 2C Pidestallmonterte offshorekraner.
Skal du lese lastdiagrammet for et kompensert løft?
Send oss kranens radius og SWL, heisehastighet, nyttelast, sjøtilstand, bølgeperiode og løftesekvens. Vi kontrollerer cellen i diagrammet og hvor mye kapasitet en kompensator eller støtdemper kan gjenvinne.
Send oss løftet ditt →Gratis nedlasting · 8 sider
Lasttilfeller ved offshoreløft: ND-referansetall
Hva et løft faktisk viser, med og uten passiv hivkompensering, basert på Norwegian Dynamics’ egne simuleringer i tidsdomenet. Dokumentet gjengir ingen standard: verdien ligger i tallene, som ingen standard publiserer.
