KUNNSKAPSHUB / OFFSHORE LØFTING

Lastdiagram for kran

Les diagrammet. Sjekk deretter lastgrunnlaget.

Finn riktig diagramcelle, identifiser forutsetningen for den dynamiske faktoren, og skill brutto hengende last fra netto nyttelast.

Av Peter Wang, COO · · Gjennomgått · 11 min lesetid

Les en diagramcelle, steg for steg.

EKSEMPEL A · Illustrerende diagram for offshore hovedkrok. Det markerte skjæringspunktet er 20 m radius og Hs ≤ 2.5 m-båndet.

Illustrerende tall fra den publiserte artikkelen. Hver kolonne har en fast faktor innebygd: brutto tillatt last = kapasitet × 1.30 / ψ. Et sertifisert diagram oppgir sitt eget regelsett, sine faktorer og Hs bånd.
LøfteradiusKapasitet — ψ 1.30 gulvverdiHs ≤ 2.0 m — ψ ≈ 1.5Hs ≤ 2.5 m — ψ ≈ 1.7Hs ≤ 3.0 m — ψ ≈ 1.95
12 m10.0 t8.7 t7.6 t6.7 t
16 m8.4 t7.3 t6.4 t5.6 t
20 m6.9 t6.0 t5.3 t4.6 t
24 m5.6 t4.9 t4.3 t3.7 t
  1. Finn din radiusrad. Bruk arbeidsradiusen på det verste punktet av løftebanen — radiusen øker når bommen felles ut, og kapasiteten faller tilsvarende.
  2. Velg sjøtilstandskolonnen. Bruk den varslede signifikante bølgehøyden Hs for operasjonen og rund opp til neste diagrambånd — mellom kolonner gjelder den strengeste.
  3. Les skjæringspunktet. Den cellen er brutto tillatt hengende last for tilfellet, ikke netto last. Trekk fra krok, reeving, rigg, spredebjelke, utstyr under kroken og annen hengende tara for å finne netto tillatt nyttelast.
  4. Sjekk grunnlaget. Trinnet mellom kolonnene er en fast dynamisk faktor ψ innebygd i dette illustrerende diagrammet. Hvis ψ beregnes ut fra total effektiv hengende masse, løs faktoren og denne punktmassen sammen som vist nedenfor. DAF-artikkelen dekker hvor faktoren kommer fra, og hvordan kompensering reduserer den.
02 / SJEKK FORUTSETNINGEN

Endrer faktoren seg med massen?

EKSEMPEL B · Et eget gjennomregnet tilfelle: en referansecelle på 10 t med en minimumsfaktor på 1.30. Disse forgreningene bruker ulike forutsetninger; dette er ikke en sammenligning med/uten kompensering.

FAST EKSTERN FAKTOR

Bruk forholdsregelen.

Faktoren er gitt uavhengig og endrer seg ikke med hengende masse.

10 × 1.30 / 1.8
7.2 t brutto tillatt last ved fast ψ = 1.8
Les grunnlaget for den faste faktoren ↗
MASSEAVHENGIG FAKTOR

Løs masse og faktor sammen.

I hastighetsformelen øker faktoren når den effektive hengende massen synker.

m · ψ(m) = 13 t
6.50 t brutto tillatt last ved ψ ≈ 2.00

Publiserte inndata: vr = 1.25 m/s og k = 400 kN/m.

Les den koblede beregningen ↗

Bekreft godkjent diagram og prosjektgrunnlag før noen av forgreningene brukes. Dette er artikkelens gjennomregnede eksempler, ikke sertifiserte lastdiagramverdier for et prosjekt.

03 / TA HENSYN TIL HENGENDE TARA

Brutto tillatt last er ikke netto last.

Trekk fra krok, reeving, rigg, spredebjelke, utstyr under kroken og annen hengende tara fra brutto tillatt last.

BRUTTO TILLATT LAST− Hengende tara= Netto tillatt nyttelast

Hva driver toppbelastningen?

Bruk den eksisterende utstyrsguiden til å skille en enkelt støthendelse fra gjentatt bevegelse i bølgesykluser.

Sammenlign driftstilfellene →
DE TEKNISKE DETALJENE

Likninger, forutsetninger og støttende veiledning.

Den fullstendige tekniske forklaringen følger, med sine opprinnelige tall, referanser og gjennomregnede beregninger.

Et lastdiagram for kran angir maksimal sikker arbeidslast (SWL) en kran kan løfte ved ulike radier, bomlengder og vinkler. Offshore må tilgjengelig diagramkapasitet kontrolleres mot dynamisk belastning fordi krok, nyttelast, dekk og sjøoverflate alle kan bevege seg i forhold til hverandre.

Den dynamiske lastfaktoren (ψ), ofte omtalt sammen med DAF, er multiplikatoren det gjeldende regelverket bruker på total statisk hengende last ved diagramreferansen når det kontrolleres mot diagrammet. De to henger sammen, men er ikke utskiftbare: en DAF er et målt eller beregnet responsforhold for en angitt lastkanal, mens ψ følger diagrammets eget regelsett. En faktor på 1.5 betyr at kranen og riggen må tåle 50% mer last enn den angitte statiske referansen for hengende last.

Hvor tilleggslasten kommer fra

De største kapasitetsreduksjonene skyldes vanligvis relativ hastighet og plutselige endringer i strekk:

  • Løft fra et forsyningsfartøy eller en lekter – krankroken og lastedekket kan bevege seg i motsatt retning. Hvis kroken stiger mens dekket eller containeren synker, kan stroppen gå fra slakk til fullt belastet nesten momentant. Denne rykklasten kan overstige den statiske nyttelasten med god margin.
  • Passeringer av skvalpesonen – oppdrift, drag, tilleggsmasse og bølgepartikkelhastighet endrer seg raskt når nyttelasten passerer gjennom den frie overflaten. Resultatet er en varierende krokbelastning og en høyere dynamisk faktor.
  • Elastisitet i kran og wire – kranen, wiren, stroppene og nyttelasten oppfører seg som et fjær-masse-system, så rask bevegelse eller dårlig timing kan forsterke toppstrekket.
  • Løft, landing og fasthekting – korte hendelser kan dominere maksimal krokbelastning selv når gjennomsnittlig sjøtilstand ser akseptabel ut.

Den dynamiske lastfaktoren fanger opp disse effektene i ett enkelt tall som brukes på lastdiagrammet for kranen.

Hvordan beregnes relativ hastighet?

For dekksløft anslår klasseregler vanligvis relativ hastighet som:

v_r =\frac{1}{2}v_L + \sqrt{v_c^2+v_d^2}

Der v_r er den relative hastigheten, v_L er kranens løftehastighet, v_c er den vertikale hastigheten til krantuppen fra fartøybevegelse, og v_d er den vertikale hastigheten til dekket eller nyttelasten fra bølgebevegelse.

Vi anslår v_c og v_d fra fartøyets responsdata, målt bevegelse, metoceandata eller tidsdomenesimulering. Når data er begrenset, kan konservative regelbaserte verdier brukes.

Hvordan beregnes dynamisk faktor og brutto tillatt hengende last?

For et konvensjonelt kran- og riggsystem kan en dynamisk faktor anslås ut fra relativ hastighet, stivhet og total effektiv hengende punktmasse ved diagramreferansen:

\psi(m) =1 + \frac{v_r}{g} \sqrt{\frac{k}{m}}

Her v_r er relativ hastighet, g er tyngdeakselerasjonen, k er effektiv kran-og-wire-stivhet, og m er total effektiv hengende punktmasse ved diagramreferansen. Mange offshore-kontroller bruker også en minimumsfaktor fastsatt av regelverket og løftekategorien.

Se det gjennomregnede tilfellet som brukes nedenfor: v_r=1.25\,\mathrm{m/s}, k=400\,\mathrm{kN/m}, en diagramcelle på 10 t og en minimumsfaktor på 1.30. Ved en initiell total effektiv hengende punktmasse på 10 t:

\psi(10)=1+\frac{1.25}{9.81}\sqrt{\frac{400\,000}{10\,000}}=1.8059

Det finnes to ulike beregningsforgreninger:

  1. Ekstern, masseuavhengig faktor. Hvis ψ = 1.8 er en fast verdi fra en regeltabell eller et analyseinndata, gir forholdsregelen 10(1.30/1.8)=7.2\,\mathrm{t}. Sammenligningskortet og figur 1 nedenfor illustrerer denne fastfaktor-forgreningen.
  2. Masseavhengig hastighetsformel. Hvis ψ kommer fra likningen over, øker den når den totale effektive hengende massen synker. Med m uttrykt i tonn, \psi(m)=1+2.54842/\sqrt{m}, og den tillatte dynamiske lasten er 10(1.30)=13\,\mathrm{t}. Derfor:
m\,\psi(m)=m+2.54842\sqrt{m}=13 \quad \Rightarrow \quad m=6.5019\,\mathrm{t},\quad \psi=1.9994

Avrundet for ingeniørkommunikasjon er den koblede brutto tillatte hengende lasten 6.50 t ved ψ ≈ 2.00 — om lag 35% under diagramcellen på 10 t. Dette er ikke netto last: trekk fra krok, reeving, rigg, spredebjelke, utstyr under kroken og annen hengende tara. Før den enkle forholdsregelen brukes, bekreft om faktoren er masseuavhengig.

Reduksjon av rykklaster med støtdemping, eller relativ bevegelse mellom krok og nyttelast med hivkompensering, kan bringe løftet nærmere minimumsfaktoren og redusere kapasitetsreduksjonen.

Sammenligning ved fast faktor (masseuavhengig)

Kortet og kurven nedenfor viser den separate forholdsregel-forgreningen, der ψ er en fast, ekstern verdi som ikke endrer seg med nyttelasten. De er en forenklet sammenligning, ikke et sertifisert POLARIS-lastdiagram og ikke det koblede ψ(m)-resultatet over.

Eksempel på diagramkapasitet10 tved én valgt radius
Minimum dynamisk faktor1.30brukt som referansegulvet
Fast ψ ≤ 1.3 10.0 t
Fast ψ = 1.5 8.7 t
Fast ψ = 1.8 7.2 t

Masseuavhengig forholdsregel: brutto tillatt hengende last = diagramkapasitet × 1.30 / fast ψ. Hvis en POLARIS-kranstøtdemper holder toppbelastningen nær minimumsfaktoren, kan samme diagramcelle forbli mye nærmere full kapasitet.

Brutto tillatt hengende last mot en fast, masseuavhengig dynamisk faktor for en diagramcelle på 10 tonn med en minimumsfaktor på 1.30; grafikken advarer om at en masseavhengig faktor må løses sammen med massen
Figur 1 — Kun masseuavhengig sammenligning: brutto tillatt hengende last = 10 t × 1.30/ψ når en fast ψ overstiger gulvverdien. Hvis ψ kommer fra hastighetsformelen og avhenger av m, løs den koblede likningen i stedet; de gjennomregnede inndataene gir en brutto tillatt hengende last på 6.50 t ved ψ ≈ 2.00. Forenklet eksempel, ikke et sertifisert lastdiagram.

Hvordan redusere kapasitetsreduksjon i lastdiagrammet

Det praktiske spørsmålet er ikke bare hva den dynamiske faktoren er, men hva som forårsaker den. Ulike lasttilfeller krever ulikt utstyr.

  • Rykklaster og opphenting fra dekk: bruk en POLARIS-kranstøtdemper. Demperen tilfører kontrollert slaglengde og demping mellom kran og nyttelast, slik at et enkelt hastighetsavvik (opphenting fra dekk, rykk, overlast) absorberes før det blir toppbelastning på kroken. Den trenger tid til å tilbakestille seg mellom hendelser; der slakk–rykk-sykluser gjentar seg gjennom bølgesonen, er hivkompensering riktig verktøy.
  • Passeringer av skvalpesonen og undervannsløft: bruk passiv hivkompensering for å redusere relativ bevegelse mellom krok og nyttelast. RIGEL og CYGNUS dekker enklere passive tilfeller; ANTARES brukes for kompliserte undervannsløft eller løft i flere trinn med endret oppdrift.
  • Aktiv hivkompensering på topside: bruk aktiv hivkompensering der gjenværende bevegelse må minimeres. I praksis er dette forbeholdt det smale utvalget av tilfeller der ytelsen rettferdiggjør kostnaden og kompleksiteten; for de fleste lastdiagramtilfeller lukker en adaptiv passiv kompensator som ANTARES mye av gapet uten ekstern kraft.
  • Driftsmessige tiltak: bruk kontrollert heisehastighet, planlegg en myk avløfting, unngå gjenkontakt, unngå resonante sjøtilstander og bruk egnede værvinduer. Utstyr reduserer toppbelastningen, men løfteprosedyren fastsetter fortsatt startbetingelsene.

For en første produktsjekk, bruk veiledningen for valg av hivkompensator. For en fullstendig gjennomgang, send inn kranradius, SWL, løftehastighet, nyttelast, sjøtilstand, bølgeperiode og løftesekvens.

Standarder og klassifisering

Lastdiagram for kraner i offshoreoperasjoner er regulert av DNV-ST-0378, DNV-RP-N202, API 2C og EN 13852. Norwegian Dynamics’ produkter er designet og klasset i henhold til DNV-ST-0378 der det er relevant.

Lastdiagram for kran — ofte stilte spørsmål

Hva er et lastdiagram for kran?
Tabellen over maksimal sikker arbeidslast (SWL) en kran kan løfte ved hver radius, bomlengde og vinkel. Offshore er diagramverdien starten på kontrollen, ikke slutten — dynamisk belastning må legges til i tillegg.
Hvorfor reduseres kapasiteten i offshore lastdiagrammer for kran?
Fordi krok, nyttelast, dekk og sjøoverflate beveger seg i forhold til hverandre. Rykklaster ved avløfting, kraftendringer i skvalpesonen og fjær-masse-forsterkning i kran og wire øker alle toppbelastningen på kroken over den statiske vekten, og diagrammet må ta høyde for dette gjennom en dynamisk faktor.
Hvilken dynamisk faktor gjelder for et offshoreløft?
Gjeldende faktor eller analysemetode kommer fra det godkjente krandiagrammet og det kontraktsfestede prosjektgrunnlaget. I denne illustrerende beregningen er m den totale effektive hengende punktmassen ved diagramreferansen representert ved den valgte stivheten; det er ikke automatisk netto lastmasse.
Hvordan beregnes tillatt hengende last ut fra lastdiagrammet?
Hvis ψ er en ekstern, masseuavhengig verdi, bruk brutto tillatt hengende last = diagramkapasitet × gulvverdi / ψ; fast ψ = 1.8 gir 7.2 t fra en celle på 10 t med en gulvverdi på 1.3. Hvis ψ kommer fra hastighetsformelen på denne siden, endrer den seg med total effektiv hengende masse og må løses sammen med m. De gjennomregnede inndataene gir en brutto tillatt hengende last på 6.50 t ved ψ ≈ 2.00. Netto last er lavere etter at krok, reeving, rigg, spredebjelke og annen hengende tara er trukket fra.
Hvordan kan kapasitetsreduksjonen i lastdiagrammet reduseres?
En POLARIS-kranstøtdemper kan redusere en diskret støtrespons innenfor sin dimensjonerte kraft–slaglengde-kurve; passiv hivkompensering kan redusere gjentatt respons mellom krok og nyttelast. Kvantifiser begge fordelene med sammenlignbare tilfeller, og bruk det sertifiserte diagrammet og prosjektkriteriene.

Relaterte ressurser

Leser du lastdiagrammet for et kompensert løft?

Hvis kapasitetsreduksjon i lastdiagrammet begrenser løftet, send inn kran- og lasttilfellet. Vi kan skille mellom tilfeller med rykklast, overføringsløft og skvalpesone, og foreslå neste praktiske steg.

Gratis nedlasting · 8 sider

Lasttilfeller for offshoreløft — ND referansetall

Hva et løft faktisk måler, med og uten passiv kompensering, fra Norwegian Dynamics’ egne tidsdomenesimuleringer. Det gjengir ingen standard — verdien er tallene, som ingen standard publiserer.

Få referansetallene →

Relaterte produkter

  • RIGEL — Passiv hivkompensator
  • ANTARES — Adaptiv passiv hivkompensator
  • POLARIS — Kranstøtdemper

Relatert lesestoff