Портовые краны: большой рассказ о могучей технике
Обсудить 0
Балтийский завод в Санкт-Петербурге, одна из старейших российских верфей, переживавших еще совсем недавно не лучшие времена, сегодня загружен работой. Здесь строят два систершипа уже спущенной на воду «Арктики» — новейшего и самого мощного в мире атомного ледокола. Имена будущих кораблей — «Урал» и «Сибирь».
Чему не научились в СССР?
Шаг за шагом корпуса ледоколов наращиваются за счет вновь присоединяемых секций, каждая из которых имеет внушительные размеры и вес. Такую работу невозможно сделать без портальных монтажных кранов высокой грузоподъемности. Портальными они называются не потому, что работают в порту (как думают некоторые), а потому, что установлены на портале — площадке на широко раздвинутых опорах, катающихся по рельсам. Рельсы проложены вдоль бортов строящихся ледоколов, и краны, переезжая с места на место, подают на стройку все новые и новые детали. На верфи можно увидеть всю историю портальных кранов в нашей стране за последние десятилетия. Вот бывалый кран советской постройки, сработанный на Кировском заводе. Вот машина посвежее — кран made in Finland. Это уже эпоха угасания отечественного производства: тогда мы думали, что купим за границей все лучшее, а наши верфи и порты были отданы продукции немецких и финских компаний. И вот новинка последних лет — кран СММ-4500. Эта выдающаяся по многим параметрам машина сделана петербургской фирмой «СММ», выросшей в свое время из ремонтного предприятия. Производство портальных кранов вернулось в Россию.
«Краны такого класса грузоподъемности в СССР делать так и не научились, — говорит главный конструктор компании «СММ» Александр Журавлев, — так что можно говорить не о возвращении производства портальных кранов в Россию, а о качественно новом шаге в этой области. Максимальная грузоподъемность нашего СММ-4500 — 100 т, вылет стрелы — 60 м. Можно по пальцам пересчитать мировых производителей, которые умеют строить подобную технику, — финны и немцы в основном. Еще Китай в последнее время».
Почти как в метро
Дело, собственно, не в цифрах как таковых, а в требованиях заказчика. «СММ-4500 — единственный на нашем предприятии кран, который благодаря вылету стрелы может доставлять грузы не только к ближнему борту строящегося корабля, но и к противоположному, — объясняет Николай Дроздов, начальник цеха, обслуживающего портальные краны. — Можно сказать, что нынешний заказ мы способны выполнить именно потому, что такая машина у нас есть».
Работа крана проходит где-то там, вверху, на уровне глаз только нижние части опор портала. Машина останавливается, переносит груз, подает сигнал и неспешно перекатывается на новую позицию. Монтажному портальному крану, в отличие от портового перегрузочного, скорость не так важна. Каждая из четырех опор поставлена на восемь стальных колес, от железнодорожных их отличает наличие второй реборды. Рельсы тоже специальные, крановые — более широкие и массивные. Восемь колес распределены между четырьмя тележками, которые связаны с опорой шарнирно-балансирной системой. «С какой бы точностью вы ни прокладывали крановый путь, — говорит Александр Журавлев, — все равно останутся какие-то неровности. Если они в рамках ГОСТа — ничего страшного, однако, соединяя колесные тележки с опорой не жестко, а через шарнирно-балансирную систему, мы даем возможность нашей ходовой части эти неровности отрабатывать. Например, не допускать зависания колеса над рельсом, при котором остальные колеса будут испытывать нерасчетную нагрузку». В движение колеса приводятся электродвигателями, которые установлены прямо на тележках. Система подачи электропитания на СММ-4500 напоминает, как ни странно, ту, которая используется в метрополитене. Как известно, электропоезд метро получает энергию от контактного рельса с помощью установленных на колесных тележках токосъемников. Здесь же рядом с одним из рельсов сделана траншея, прикрытая в целях безопасности гибкими резиновыми шторками. Внутри траншеи проложены три токоведущие шины. С помощью специального токосъемника кран отодвигает шторку и контактом-башмаком снимает трехфазный ток напряжением 380 вольт.
Ступени-лепестки
Машинное отделение, электроника и автоматика, кабина крановщика — все это находится на высоте 12−13-этажного дома. Путь туда — исключительно пешком. Сначала по крутым, похожим на корабельные, трапам нужно взобраться на верхнюю площадку портала, а затем подняться по винтовой лестнице внутри колонны, на которой и стоит кран. Пока идешь по этой лестнице вверх, глаза не поднимаешь — страшно подумать, сколько еще ступеней впереди. Когда спускаешься, кажется, что ступени внизу превращаются в лепестки вращающегося цветка. От этой оптической иллюзии кружится голова. Уф! Наверху внутри платформы машинного отделения большой круглый зал, где установлены механизмы поворота крановой установки. Этажом выше расположены лебедки главного и вспомогательного подъема. Концы тросов исчезают в щели на потолке. Над машинным отделением, на стойке установлен реечный механизм изменения вылета стрелы.
Сходство с птицами — журавлем или цаплей — портальным кранам придает шарнирно-сочлененная стреловая система. К основной стреле на шарнире крепится еще один элемент — его называют «клюв», «гусек», а иногда «хобот». Такую систему придумали в конце 1930-х годов в Германии. Когда основная стрела изменяет вылет (то есть поднимается или опускается), подвешенный к ней груз также неизбежно меняет высоту. В шарнирно-сочлененной системе «хобот» выполняет компенсирующее движение, удерживая груз на заданной высоте. При этом не требуется работа подъемной лебедки, то есть не тратится лишняя энергия. И при монтажных, и при перегрузочных работах удержание груза на одном уровне — важный фактор безопасности.
И вот наконец кабина, из которой осуществляется управление всей этой машинерией. Сразу обращаешь внимание на панорамное остекление. Из кабины открывается отличный вид на территорию прославленного завода, на строящиеся корабли и на весь Васильевский остров. Где-то вдали возвышается недостроенная еще башня «Лахта-центра». На рабочем месте крановщика (точнее, крановщицы — гигантскими кранами на Балтийском заводе управляют в основном дамы) удобное кресло, по бокам два джойстика, напротив параметрический дисплей.
«Комфорт и эргономичность кабины — это для нас приоритетные задачи, — говорит Александр Журавлев, — так как они напрямую связаны с безопасностью работ. В прежние времена на это мало обращали внимания — в кабинах стояли неудобные сидения, на которых было тяжело работать часами, отсутствовали кондиционеры. Краны тогда управлялись с помощью релейно-контакторной системы, и передвижение контроллера требовало от крановщика значительного усилия. Сейчас все по‑другому. Рабочее место оснащено удобным эргономичным креслом. Частотное регулирование электроприводов позволяет оператору крана с помощью двух джойстиков выполнять плавные и точные движения. Для повышения безопасности работ мы устанавливаем специальные сенсоры, которые предотвращают, например, столкновение стрел —, а такое порой случается, особенно при работе перегрузочных кранов в порту. С другой стороны, обвешивать весь кран датчиками было бы тоже неправильным: он просто не сможет работать из-за постоянной перестраховки автоматики. Все-таки управление машиной пока еще в значительной степени находится в руках человека, а не компьютера. Хотя появление беспилотных кранов, вероятно, дело недалекого будущего».
У виртуальной бездны
СММ-4500 уже не самый большой монтажный кран, произведенный в России. Машина, построенная для еще одной легендарной верфи — северодвинского «СевМаша», обладает характеристиками, равных которым в Европе, пожалуй, нет. Грузоподъемность — 160 т, вылет стрелы — 80 м, высота подъема — 75 м. «Человека непосвященного эти цифры могут и не впечатлить, — объясняет Александр Журавлев, —, но за каждым метром увеличения вылета стрелы стоит сложнейшая инженерная задача. Чем длиннее «рука» крана, тем сложнее его сбалансировать. Нужен более тяжелый противовес, но общую массу машины нельзя увеличивать до бесконечности. Не сэкономишь на уменьшении массы портала: он обеспечивает устойчивость и не должен быть очень легким. Главный путь — уменьшение массы стреловой системы при сохранении высокой прочности. Это работа с новыми материалами, марками стали, технологиями сварки».
В компании «СММ» краны проектируются методом 3D-моделирования. Созданная на компьютере модель тестируется в программных средах, имитирующих разные нагрузки. Если выявляются слабые места, модель отправляют конструктору на доработку, потом возвращают на новые виртуальные тесты. Таких итераций может быть очень много. Виртуальная революция не миновала и систему обучения крановщиков и сервисного персонала. В «СММ» разрабатывают VR-симулятор, который позволяет не только в предельно реалистичном режиме освоить управление краном, но и фактически разглядеть каждый его узел, понять, как он работает. Надев очки виртуальной реальности и взяв в руки по джойстику, я попытался — нет, не поработать на кране, а просто попутешествовать по нему. И вот я оказался на большой высоте, рядом с перилами ограждения. И мне стало страшно: перила-то виртуальные, а высота… высота пугала. Это было очень странное ощущение.
