Крановое судно , крановое судно , крановая баржа или плавучий кран — это судно с краном, специализирующееся на подъеме тяжелых грузов, обычно превышающих 1500 т (1476 длинных тонн; 1653 коротких тонн) для современных судов. Самые большие крановые суда используются для строительства на шельфе . [1]
Краны устанавливаются на обычные однокорпусные суда и баржи , но самые большие крановые суда часто являются катамаранами или полупогружными типами, которые обеспечивают повышенную устойчивость и уменьшенное движение платформы. Многие крановые суда оснащены одним или несколькими вращающимися кранами. Некоторые из самых больших крановых судов используют вместо этого фиксированные ширлеги ; в этих конструкциях кран не может вращаться относительно судна, и судно должно маневрировать для размещения грузов. Другие суда используют большие портальные краны и располагают груз по обе стороны. [1]
Существует несколько основных конфигураций крановых судов, обычно с перекрывающимися диапазонами функциональности, но каждая из них имеет по крайней мере одно важное преимущество перед другими в некоторых обстоятельствах, и, следовательно, все эти конфигурации сосуществуют. [1]
Обычные морские самоходные однокорпусные суда с крановым оборудованием большой грузоподъемности. [1]
Баржа с откидными ногами — это баржа с откидными ногами , установленными на одном конце, которая может поднимать грузы и поднимать откидные ноги для регулировки вылета, но не может поворачивать груз независимо от ориентации корпуса. Типичная конструкция имеет прочную А-образную раму, шарнирно закрепленную на корме, поддерживаемую стойками на носу. Когда груз поднят, баржа маневрирует в положение, в котором груз должен быть опущен бортовыми подруливающими устройствами или буксирами, и груз опускается. Баржа с откидными ногами всегда удерживает груз на линии максимальной статической устойчивости и может использовать балластировку на носу для увеличения продольного восстанавливающего момента для компенсации нагрузки. Конструкция с откидными ногами более экономична в производстве и обслуживании, чем поворотный кран, но может быть менее удобной, поскольку все судно должно быть перемещено в точное положение для подъема и опускания. Обычно перед подъемом в положение, удобное как для подъема, так и для установки груза, откидывают стрелу, поскольку откидывание стрелы под нагрузкой обычно происходит медленно, и в этом редко возникает необходимость. [1]
Баржа с краном-молотом большой грузоподъемности имеет фиксированный кран-молот, который не поворачивается и не выдвигается, но имеет постоянный вылет. Они работают аналогично баржам с отвесными ногами. Такое устройство может быть установлено на барже-катамаране, что позволяет ей перекинуть мостовую опору, чтобы опустить сборную секцию на место. [1]
.jpg/1280px-SP-57_A_to_WD-89_(11442548985).jpg)
Катамаранные тяжеловесные баржи, состоящие из двух барж, соединенных портальными кранами сверху, использовались в защищенных водах, таких как гавани и реки. Чтобы уменьшить кренящие моменты на баржах, порталы могут быть прикреплены к корпусам штифтовыми соединениями на концах, что обеспечивает некоторый независимый крен. Портальные фермы обычно устанавливаются на обоих концах барж, что позволяет поднимать длинномерные грузы. [1]
Полупогружные крановые платформы имеют преимущества, когда вода слишком глубокая или состав дна не подходит для самоподъемной платформы, а водные условия часто слишком суровые для эффективного использования обычных корпусов. Полупогружная форма корпуса имеет меньшую и более медленную реакцию на волны и зыбь из-за уменьшенной площади ватерлинии, а остойчивость и восстанавливающий момент регулируются балластировкой в соответствии с нагрузкой. Зазоры между колоннами также позволяют волнам проходить между ними с небольшим воздействием на судно. Недостатками являются более низкая внутренняя остойчивость и гораздо большая стоимость и сложность. [1]
Низкая ватерлиния вызывает слабую реакцию вертикальной качки, и это может быть использовано для работы в качестве платформы с натяжными опорами, используя вертикальные швартовные линии для закрепления свай или скопления грузов на морском дне, достаточных для предотвращения вертикальной качки при преобладающем состоянии моря. В этой конфигурации операции, чувствительные к вертикальной качке, могут выполняться с точностью и контролем. [1]
.jpg/1280px-Space_Shuttle_Enterprise_lifted_onto_deck_of_the_U.S.S._Intrepid_(7402541782).jpg)
Вращающаяся баржа с деррик-краном — это поворотный кран, установленный на барже, который может вращаться независимо от корпуса при перевозке груза. Они очень универсальны, но также дороги, сложны и имеют некоторые ограничения, особенно при состоянии моря, при котором они могут безопасно работать. Они обычно работают из фиксированного положения и используют возможности поворота и изменения вылета стрелы деррик-крана для позиционирования наконечника крана для подбора и установки груза [1]
Компоновка представляет собой компромисс между требованиями к конструкции и устойчивости, сбалансированными с универсальностью досягаемости, грузоподъемностью и стоимостью. Одним из преимуществ поворотной стрелы является способность достигать грузов, перевозимых на палубе самого судна. По сравнению с наземными кранами, дополнительные динамические нагрузки и движение на волнении усложняют эксплуатацию и безопасность. Положение и движение наконечника стрелы зависят от всех шести степеней свободы, которые увеличиваются с расстоянием от центров движения судна и изменяются во время подъемной операции, поскольку положение наконечника перемещается относительно судна. [1]
Самоподъемная строительная баржа — это баржа, оснащенная четырьмя-восьмью опорами, каждая из которых оснащена домкратной системой, которая может захватывать опору и перемещать ее вверх или вниз относительно корпуса, фиксировать ее на месте и перемещаться назад вдоль опоры, чтобы снова захватить ее для дальнейшей операции по подъему. Корпус поднимается с вершин волн в рабочем положении, а масса баржи и любой дополнительный груз поддерживаются основаниями опор, которые должны предпочтительно распределять нагрузку как можно более равномерно. Во время операции по подъему баржа закрепляется на месте с помощью тугой швартовочной расстановки якорей. После достижения рабочей высоты опоры можно отпускать по одной за раз и забивать глубже с помощью свайных молотов для большей устойчивости. Снятие в основном представляет собой аналогичную процедуру в обратном порядке, при этом опоры вытаскиваются из донного грунта по одной за раз после того, как корпус оказывается на плаву, в то время как расстановка якорей ограничивает боковые силы, создаваемые волнами. Для освобождения прочно закрепленных опор можно использовать струйную обработку водой, постоянное натяжение и/или впрыск воды под низким давлением в основание опоры. Эти установки не зависят от движения в зависимости от состояния моря, но для движения им иногда требуются спокойные условия. Производительность сильно зависит от характеристик морского дна. [1]
Три основных показателя грузоподъемности — это нагрузка, вылет и высота подъема. Другие важные факторы — осадка корпуса, глубина, на которую может быть опущен крюк (для оффшорных работ), и ограничения по состоянию моря для транзита и подъема. [1]
Взаимодействие шести степеней свободы судна, реакция на состояние моря и ветер, а также положение и движение верхнего блока из-за геометрии крана и рабочего движения, может заставить верхний блок описывать сложную трехмерную траекторию в пространстве. Траектория нагрузки еще более сложна, и могут быть различные резонансы судна, крана и груза, которые необходимо контролировать, как правило, проходя через эти условия как можно скорее, но системы компенсации движения могут иногда помочь. Ускорения, рывковые нагрузки и удары между грузом и окружающей средой должны быть минимизированы и ограничены уровнями, которые не вызывают неприемлемого ущерба. Некоторые из этих реакций присущи комбинации судна, крана и груза, а другие зависят от состояния моря и силы ветра. Подъем и опускание являются критическими этапами для ударных нагрузок. Во время подъема может быть относительное движение между опорой, на которой стоит груз, и крюком, и если груз не может быть поднят до закрытия зазора, произойдет удар. Аналогично, при опускании груза, это следует делать как можно более плавно, а после соприкосновения необходимо дать ему как можно быстрее осесть, чтобы избежать повторного подъема и ударов по базовой конструкции. [1]
В средневековой Европе крановые суда, которые можно было гибко использовать по всему портовому бассейну, появились еще в XIV веке. [2]
В эпоху парусов , sheer hulk широко использовался как плавучий кран для задач, требующих тяжелого подъема. В то время самыми тяжелыми отдельными компонентами кораблей были главные мачты, и sheer hulk были необходимы для их снятия и замены, но они также использовались для других целей. Некоторые крановые суда имели двигатели для движения, другие требовали буксира .
В 1920 году линкор USS Kearsarge, построенный в 1898 году, был переоборудован в крановое судно, на котором был установлен кран грузоподъемностью 250 тонн. Позже его переименовали в Crane Ship No. 1. [ 3] Он использовался, помимо прочего, для размещения орудий и других тяжелых предметов на других строящихся линкорах. Другим выдающимся подвигом стал подъем подводной лодки USS Squalus в 1939 году.
В 1942 году крановые суда, также известные как «тяжеловозные суда» SS Empire Elgar ( PQ 16 ), SS Empire Bard ( PQ 15 ) и SS Empire Purcell (PQ 16) были отправлены в российские арктические порты Архангельск , Мурманск и Молотовск (впоследствии переименованный в Сереродвинск). Их роль заключалась в том, чтобы обеспечить разгрузку арктических конвоев, где портовые сооружения были либо уничтожены немецкими бомбардировщиками , либо вообще не существовали (как на причале Бакарица в Архангельске). [4] [5] [6]
В 1949 году Дж. Рэй Макдермотт построил Derrick Barge Four , баржу, оснащенную поворотным краном, способным поднимать 150 тонн. Появление этого типа судов изменило направление развития оффшорной строительной отрасли. Вместо того чтобы строить нефтяные платформы по частям, опорные блоки и палубы можно было строить на берегу в виде модулей. Для использования в мелководной части Мексиканского залива , колыбели оффшорной промышленности, этих барж было достаточно.
В 1963 году Heerema переоборудовала норвежский танкер Sunnaas в крановое судно грузоподъемностью 300 тонн, первое в оффшорной отрасли судно в форме корабля. Оно было переименовано в Global Adventurer . Этот тип кранового судна был лучше приспособлен к суровым условиям Северного моря .
В 1978 году Heerema построила два полупогружных крановых судна, Hermod и Balder , каждое с одним краном грузоподъемностью 2000 тонн и одним краном грузоподъемностью 3000 тонн. Позже оба судна были модернизированы до более высокой грузоподъемности. Этот тип кранового судна был гораздо менее чувствителен к морской зыби, поэтому его можно было эксплуатировать в Северном море в зимние месяцы. Высокая остойчивость также позволяла поднимать более тяжелые грузы, чем это было возможно с однокорпусным судном. Большая грузоподъемность кранов сократила время установки платформы с целого сезона до нескольких недель. Вдохновленные этим успехом, были построены похожие суда. В 1985 году для McDermott было спущено на воду DB-102 с двумя кранами грузоподъемностью 6000 тонн каждый. Micoperi заказала M7000 в 1986 году, спроектированное с двумя кранами грузоподъемностью 7000 тонн каждый.
Однако из-за переизбытка нефти в середине 1980-х годов бум в оффшорной отрасли закончился, что привело к сотрудничеству. В 1988 году было создано совместное предприятие Heerema и McDermott, HeereMac. В 1990 году Micoperi пришлось подать заявление о банкротстве. Saipem — в начале 1970-х годов крупный подрядчик по перевозке тяжелых грузов, но лишь небольшой игрок в этой области в конце 1980-х годов — приобрела M7000 у Micoperi в 1995 году, позже переименовав его в Saipem 7000. В 1997 году Heerema приобрела DB-102 у McDermott после прекращения их совместного предприятия. [7] Судно было переименовано в Thialf и впоследствии было модернизировано в 2000 году до грузоподъемности в два раза больше 7100 тонн.
Thialf может использовать оба крана одновременно для подъема 14 200 т (14 000 длинных тонн; 15 700 коротких тонн) на радиусе 31,2 м (102 фута); для сравнения, Saipem 7000 может использовать оба крана для подъема меньшего груза в 14 000 т (14 000 длинных тонн; 15 000 коротких тонн) на более широком радиусе 41 м (135 футов). [8]
Самый большой рекорд по подъему был установлен в 2000 году компанией Thialf, поднявшей 11 883 тонн (11 695 длинных тонн; 13 099 коротких тонн) верхних строений Shearwater для Shell. [9] [10] Saipem 7000 установил новый рекорд в октябре 2004 года, подняв 12 150 тонн (11 960 длинных тонн; 13 390 коротких тонн) палубы Sabratha. [11] [12]
В 2010 году при динамическом позиционировании Saipem 7000 установила еще один рекорд, подняв верхние строения платформы BP Valhall Production весом 11 600 тонн (11 400 длинных тонн; 12 800 коротких тонн) . [12]
Вскоре после завершения проекта, в сентябре 2019 года , Sleipnir осуществил рекордный подъем груза в 15 300 тонн (15 100 длинных тонн; 16 900 коротких тонн) для верхних строений проекта Leviathan для Noble Energy . [13]
этом случае палуба отплыла из Ульсана 28 сентября 2004 г. весом 12 100 тонн, включая такелаж, будучи погруженной на транспортное судно Transshelf компании Dockwise с помощью гидравлических и тросовых домкратов.
30 октября Transshelf прибыло на морскую площадку после четырехнедельного плавания по Суэцкому каналу. Два дня спустя Saipem 7000 соединил палубу с опорным блоком за четырехчасовую операцию. Сертифицирующий орган Lloyd's Register подтвердил вес как мировой рекорд для одного подъема в море. Однако Saipem должна превзойти свое собственное достижение в конце этого года, когда то же судно поднимет верхние строения платформы Piltun на место в море у острова Сахалин.
