Ці гігантські машини більшість з нас бачить тільки здалеку. Їх журавлиний профіль безпомилково підказує: десь поруч вода - порт або верф. «Кран» (англ. Crane), власне, і означає «журавель», а крани, що працюють з кораблями, найбільш вражаючі і царствені з цієї пташиної породи.
Балтійський завод в Санкт-Петербурзі, одна з найстаріших російських верфей, які переживали ще зовсім недавно не найкращі часи, сьогодні завантажений роботою. Тут будують два сістершіпа вже спущеною на воду «Арктики» - новітнього і самого потужного в світі атомного криголама. Імена майбутніх кораблів - «Урал» і «Сибір».
Чому не навчилися в СРСР?
Крок за кроком корпусу криголамів нарощуються за рахунок знову приєднуються секцій, кожна з яких має значні розміри і вага. Таку роботу неможливо зробити без портальних монтажних кранів високої вантажопідйомності. Портальними вони називаються не тому, що працюють в порту (як думають деякі), а тому, що встановлені на порталі - майданчику на широко розставлених опорах, що катаються по рейках. Рейки прокладені вздовж бортів споруджуваних криголамів, і крани, переїжджаючи з місця на місце, подають на будівництво все нові і нові деталі. На верфі можна побачити всю історію портальних кранів в нашій країні за останні десятиліття. Ось бувалий кран радянського виробництва, спрацьований на Кіровському заводі. Ось машина свіжіше - кран made in Finland. Це вже епоха згасання вітчизняного виробництва: тоді ми думали, що купимо за кордоном все краще, а наші верфі і порти були віддані продукції німецьких і фінських компаній. І ось новинка останніх років - кран СММ-4500. Ця видатна за багатьма параметрами машина зроблена петербурзькою фірмою «СММ», що виросла в свій час з ремонтного підприємства. Виробництво портальних кранів повернулося в Росію.
Будівництво атомного криголама ведеться за допомогою гігантських портальних кранів, серед яких російська новинка СММ-4500 вантажопідйомністю 100т
«Крани такого класу вантажопідйомності в СРСР робити так і не навчилися, - говорить головний конструктор компанії« СММ »Олександр Журавльов, - так що можна говорити не про повернення виробництва портальних кранів в Росію, а про якісно новий крок в цій області. Максимальна вантажопідйомність нашого СММ-4500 - 100 т, виліт стріли - 60 м. Можна по пальцях перерахувати світових виробників, які вміють будувати подібну техніку, - фіни і німці в основному. Ще Китай останнім часом ».
Майже як в метро
Справа, власне, не в цифрах як таких, а у вимогах замовника. «СММ-4500 - єдиний на нашому підприємстві кран, який завдяки вильоту стріли може доставляти вантажі не тільки до ближнього борту будується корабля, але і до протилежного, - пояснює Микола Дроздов, начальник цеху, який обслуговує портальні крани. - Можна сказати, що нинішній замовлення ми здатні виконати саме тому, що така машина у нас є ».
Компанія «СММ» виробляє як монтажні (переважно для кораблебудування), так і перевантажувальні крани (для роботи в порту). На схемі показано, як влаштований СММ-4500 - монтажний портальний кран Балтійського заводу.
Робота крана проходить десь там, вгорі, на рівні очей тільки нижні частини опор порталу. Машина зупиняється, переносить вантаж, подає сигнал і неспішно перекочується на нову позицію. Монтажного портальному крану, на відміну від портового перевантажувального, швидкість не так важлива. Кожна з чотирьох опор поставлена на вісім сталевих коліс, від залізничних їх відрізняє наявність другої реборди. Рейки теж спеціальні, кранові - ширші і масивні. Вісім коліс розподілені між чотирма візками, які пов'язані з опорою шарнірно-балансирной системою. «З якою б точністю ви ні прокладали крановий шлях, - каже Олександр Журавльов, - все одно залишаться якісь нерівності. Якщо вони в рамках ГОСТу - нічого страшного, однак, поєднуючи колісні візки з опорою не твердо, а через шарнірно-балансирних систему, ми даємо можливість нашій ходової частини ці нерівності відпрацьовувати. Наприклад, не допускати зависання колеса над рейкою, при якому інші колеса будуть відчувати нерозрахункову навантаження ». У рух колеса приводяться електродвигунами, які встановлені прямо на візках. Система подачі електроживлення на СММ-4500 нагадує, як не дивно, ту, яка використовується в метрополітені. Як відомо, електропоїзд метро отримує енергію від контактної рейки за допомогою встановлених на колісних візках струмознімачів. Тут же поруч з одним з рейок зроблена траншея, прикрита з метою безпеки гнучкими гумовими шторками. Усередині траншеї прокладені три струмопровідні шини. За допомогою спеціального токос'емника кран відсуває шторку і контактом-черевиком знімає трифазний струм напругою 380 вольт.
Сходинки-пелюстки
Машинне відділення, електроніка і автоматика, кабіна кранівника - все це знаходиться на висоті 12-13-поверхового будинку. Шлях туди - виключно пішки. Спочатку по крутих, схожим на корабельні, трапах потрібно піднятися на верхню площадку порталу, а потім піднятися по гвинтових сходах всередині колони, на якій і стоїть кран. Поки йдеш по цих сходах вгору, очі не піднімаєш - страшно подумати, скільки ще ступенів попереду. Коли спускаєшся, здається, що ступені внизу перетворюються в пелюстки, що обертається квітки. Від цієї оптичної ілюзії паморочиться голова. Уф! Нагорі всередині платформи машинного відділення великий круглий зал, де встановлені механізми повороту кранової установки. Поверхом вище розташовані лебідки головного і допоміжного підйому. Кінці тросів зникають в щілини на стелі. Над машинним відділенням, на стійці встановлено рейковий механізм зміни вильоту стріли.
Схожість з птахами - журавлем або чаплею - портальних кранів надає шарнірно-зчленована стрілова система. До основної стріли на шарнірі кріпиться ще один елемент - його називають «дзьоб», «гусек», а іноді «хобот». Таку систему придумали в кінці 1930-х років в Німеччині. Коли основна стріла змінює виліт (тобто піднімається або опускається), підвішений до неї вантаж також неминуче змінює висоту. У шарнірнозчленованою системі «хобот» виконує компенсує рух, утримуючи вантаж на заданій висоті. При цьому не потрібно робота підйомної лебідки, тобто не витрачається зайва енергія. І при монтажних, і при перевантажувальних роботах утримання вантажу на одному рівні - важливий фактор безпеки.
Кабіна кранівника знаходиться на висоті 12-13-поверхового будинку, і шлях туди нелегкий: спочатку підйом по крутих трапах, потім багато кроків по гвинтових сходах.
І ось нарешті кабіна, з якої здійснюється управління всією цією на машини. Відразу звертаєш увагу на панорамне скління. З кабіни відкривається чудовий вид на територію прославленого заводу, на об'єкти, що будуються кораблі і на весь Васильєвський острів. Десь вдалині височіє недобудована ще вежа «Лахта-центру». На робочому місці кранівника (точніше, кранівниці - гігантськими кранами на Балтійському заводі керують в основному жінки) зручне крісло, з боків два джойстика, навпаки параметричний дисплей.
«Комфорт і ергономічність кабіни - це для нас пріоритетні завдання, - каже Олександр Журавльов, - так як вони безпосередньо пов'язані з безпекою робіт. У колишні часи на це мало звертали уваги - в кабінах стояли незручні сидіння, на яких було важко працювати годинами, були відсутні кондиціонери. Крани тоді керувалися за допомогою релейно-контакторной системи, і пересування контролера вимагало від кранівника значного зусилля. Зараз все по-іншому. Робоче місце оснащене зручним ергономічним кріслом. Частотне регулювання електроприводів дозволяє оператору крана за допомогою двох джойстиків виконувати плавні і точні рухи. Для підвищення безпеки робіт ми встановлюємо спеціальні сенсори, які запобігають, наприклад, зіткнення стріл - а таке інколи трапляється, особливо при роботі перевантажувальних кранів в порту. З іншого боку, обважувати весь кран датчиками було б теж неправильно: він просто не зможе працювати через постійну перестраховки автоматики. Все-таки управління машиною поки ще в значній мірі знаходиться в руках людини, а не комп'ютера. Хоча поява безпілотних кранів, ймовірно, справа недалекого майбутнього ».
У віртуальній безодні
СММ-4500 вже не найбільший монтажний кран, вироблений в Росії. Машина, побудована для ще однієї легендарної верфі - Северодвінську «Севмаш», володіє характеристиками, рівних яким в Європі, мабуть, немає. Вантажопідйомність - 160 т, виліт стріли - 80 м, висота підйому - 75 м. «Людини необізнаного ці цифри можуть і не вразити, - пояснює Олександр Журавльов, - але за кожним метром збільшення вильоту стріли стоїть складне інженерне завдання. Чим довше «рука» крана, тим складніше його збалансувати. Потрібен більш важкий противагу, але загальну масу машини не можна збільшувати до безкінечності. Чи не зекономиш на зменшенні маси порталу: він забезпечує стійкість і не повинен бути дуже легким. Головний шлях - зменшення маси стреловой системи при збереженні високої міцності. Це робота з новими матеріалами, марками сталі, технологіями зварювання ».
Поруч з новим російським портальних краном СММ-4500, який експлуатується з 2014 року, на будівництві атомних криголамів працюють машини виробництва СРСР (зліва) і Фінляндії (праворуч).
У компанії «СММ» крани проектуються методом 3D-моделювання. Створена на комп'ютері модель тестується в програмних середовищах, що імітують різні навантаження. Якщо виявляються слабкі місця, модель відправляють конструктору на доопрацювання, потім повертають на нові віртуальні тести. Таких ітерацій може бути дуже багато. Віртуальна революція не минула і систему навчання кранівників та сервісного персоналу. У «СММ» розробляють VR-симулятор, який дозволяє не тільки в гранично реалістичному режимі освоїти управління краном, а й фактично розглядати кожен його вузол, зрозуміти, як він працює. Одягнувши окуляри віртуальної реальності і взявши в руки по джойстику, я спробував - ні, не попрацювати на крані, а просто помандрувати по нього. І ось я опинився на великій висоті, поруч з поручнями огорожі. І мені стало страшно: перила віртуальні, а висота ... висота лякала. Це було дуже дивне відчуття.
Стаття «Криголам і птах з хоботом» опублікована в журналі «Популярна механіка» ( №7, Грудень 2017 ).
Чому не навчилися в СРСР?Чому не навчилися в СРСР?