Konstruktion und Auslegung eines Lastkranes

Inhaltsverzeichnis

  Seite  1

  Verzeichnis der Sonderzeichen  

  3  

1.  Produkt und Funktionsbeschreibung  

  6  

2.  Beschreibung der Zukaufteile  

  7  

3.  Werkstoffauswahl  

  12  

4.  Montageplan  

  13  

5.  Schweißfolgeplan  

  21  

5.1  Schweißfolgeplan Ausleger  22

5.2  Schweißfolgeplan Vierkantprofilsäule (Kranfuss)  25

5.3  Schweißfolgeplan Kranfuss  29

6.  Lackierung und Korrosionsschutz  

  30  

6.1  Lackierung  30

6.2  Korrosionsschutz  31

7.  Beschriftung und Kennzeichnung  

  32  

8.  Vorschriften  

  34  

8.1  Sicherheitsvorschriften Unfallverhütung  34

8.2  Betriebsvorschriften (Kran allgemein)  35

8.3  Prüfungs und Wartungsintervalle  35

9.  Berechnungen  

  37  

9.1  Vorwort zu den Berechnungen  37

9.1.1  Begriffserklärung  37

9.1.2  Besonderheiten  38

9.2  Bauteilauswahl  40

9.2.1  Querschnitte und Eigenschaften  40

9.2.1.1  Profile  40

9.2.1.2  Bolzen  42

9.2.2  Eigengewichte  43

9.3  Statische Systeme  51

9.3.1  Krängung (Ausleger quer zur Schiffslängsachse)  51

9.3.1.1  Ermittlung der Auflagerkräfte Schnittreaktionen  53

9.3.1.1.1  Krängung 0 Kippwinkel des Auslegers 0  53

9.3.1.1.2  Krängung 0 Kippwinkel des Auslegers  50°

  61  

9.3.1.1.3  Krängung 13 Kippwinkel des Auslegers 0  70

9.3.1.1.4  Krängung 13 Kippwinkel des Auslegers  50°

  78  

9.3.1.1.5  Gegenkrängung 6 Kippwinkel des Auslegers 0  87

9.3.1.1.6  Gegenkrängung 6 Kippwinkel des Auslegers 50  95

9.3.1.2  Zusammenfassung  104

9.3.2  Krängung (Ausleger parallel zur Schiffslängsachse)  106

  1  

9.3.2.1  Berechnung (in Betrieb)  106

9.3.2.2  Berechnung (ausser Betrieb)  114

9.3.3  Trimm  114

9.3.4  Schlussfolgerung  114

9.4  Nachweise  115

9.4.1  Trägernachweis  115

9.4.1.1  Ausleger  115

9.4.1.2  Kranfuss  120

9.4.2  Hydraulikzylindergruppennachweis  128

9.4.3  Bolzennachweis  135

9.4.3.1  Bolzen 1  135

9.4.3.2  Bolzen 2  141

9.4.3.3  Bolzen 3  145

9.4.4  Gleitlager  150

9.4.5  Aufnahmeplatten  150

9.4.5.1  Auslegeraufnahmeplatten  150

9.4.5.2  Seilrollenaufnahmeplatten  157

9.4.6  Schweißnähte  163

9.4.6.1  Nummerierung der Schweißnähte  163

9.4.6.2  Schweißnaht 1 2  164

9.4.6.3  Schweißnaht 3  175

9.4.6.4  Schweißnaht 4  180

9.4.6.5  Schweißnaht 5  188

9.4.6.6  Schweißnaht 6  192

9.4.6.7  Schweißnaht 7  194

9.4.6.8  Schweißnaht 8  201

9.4.6.9  Schweißnaht 9  206

10.  Anmerkungen  

  210  

11.  Verzeichnis der Quellen  

  211  

12.  Verzeichnis der Abbildungen  

  213  

13.  Anlage  

  215  

13.1  Programmierprotokolle  215

13.2  Datenblätter  218

13.3  Technische Zeichnungen  226

  2  

Verzeichnis der Sonderzeichen

In der folgenden Tabelle sind die am häufigsten verwendeten Sonder- und Formel-

Zeichen mit den dazugehörigen Einheiten aufgeführt. Fehlende Sonderzeichen sind

in den jeweiligen Kapiteln gesondert erklärt.

1 Produkt- und Funktionsbeschreibung

Der neue Lastenkran OMNIPORT 1000 ist speziell für den Einsatz auf Schiffen und Booten der Seefahrt entwickelt worden. Hierbei wurden insbesondere die Umweltbedingungen auf See beachtet ( aggressives Seewasser, Seegang, Windlasten u.ä.). Der Kran ist für Proviantübernahmen, für technisches Gerät, Reparaturmaterialien und Lasten bis 1000kg vorgesehen. A llerdings dürfen mit diesem Kran keine Rettungsmittel ausgesetzt werden! Durch einen Elektromotorantrieb ist der OMNIPORT 1000 drehbar. Der Drehbereich ist auf 320° elektronisch begrenzt, um Verwindungen in den Hydraulik- und Elektroleitungen zu vermeiden. Weiterhin kann der Ausleger um 50° aus der Nulllage angestellt werden. Damit wird das Positionieren der Lasten durch den erweiterten Arbeitsbereich erleichtert. Der erweiterte Arbeitsbereich ergibt sich aus:

Minimaler Schwenkradius: 2865mm Maximaler Schwenkradius: 4265mm

Das Heben und Senken der Lasten wird mit einer Hydraulikwinde der Firma

ROTZLER über ein Stahlseil realisiert. Die Hydraulikzuleitungen für die Winde und

den Hydraulikzylinder werden von der Hydraulikanlage unter Deck durch die Drehsäule und den Kranfuss geführt. Um die Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten der Hydraulikanlage des Kranes zu vereinfachen, sind die Leitungen mit Hydraulikschnellverschlüssen an der Seite des Kranfusses versehen. Die Gegenstücken der Hydraulikleitungen sind in der Hydraulikdurchführung montiert. Der Vorteil der innenverlegten Leitungen liegt in der Arbeitssicherheitserhöhung im Kranbetrieb, da keine freihängenden Hydraulikzuführungen existieren. Des weiteren werden Beschädigungen der Zuleitungen durch äußere Einflüsse vermieden. Bei Ausfall der Hydraulikanlage verbleibt der Hydraulikzylinder aufgrund seiner Bauweise (Rückschlagventil) in seiner Position. Über manuelle Ventilsteuerung kann der Kran in den Zustand „außer Betrieb“ zurückgeführt werden. Dieses Sicherheitsmerkmal trifft auch für die Seilwinde zu.

Der OMNIPORT 1000 ist für eine Montage auf dem Achterdeck als Einzelkran oder als Zweierkombination (backbord/ steuerbord) vorgesehen. Bei einer Zweierkombination auf einem schmalen Schiff/ Boot können die Kräne mit einer Kollisionskontrolle ausgestattet werden. Die Ansteuerung der Krananlage kann über ein Steuerpult von Brücke oder mit einer verkabelten Fernbedienung auf dem Achterdeck erfolgen. Für eine bessere Ausleuchtung des Arbeitsbereichs wird eine Beleuchtung aus dem Zubehörprogramm empfohlen.

Um eine lange Lebensdauer und eine hohe Funktionssicherheit zu gewährleisten, ist der Kran mit einem Korrosionsschutz nach DIN ISO 12944 und einer speziellen Lackierung behandelt.

Der OMNIPORT 1000 ist in erster Linie nach den Vorschriften des GERMANISCHEN

LLOYDS entwickelt, konstruiert und geprüft worden. Der Einsatz der Krananlage im

europäischen Ausland ist ebenfalls möglich, da unter Berücksichtigung der europäischen Normen gefertigt und überprüft wurde ( CE- Kennzeichnung). Des weiteren ist die Krananlage zusätzlich von einer akkreditierten Prüf- und Zertifizierungsstelle geprüft und trägt das GS-Zeichen (geprüfte Sicherheit).

6

2 Beschreibung der Zukaufteile

Bei der Konstruktion des Kranes wurde verschiedene Anbauteile und genormte Bauteile verwendet. Auf den folgenden Seiten erfolgt eine kurze Beschreibung mit Bildern der verwendeten Bauteile. Die technischen Daten zu den einzelnen Bauteilen befinden sich im Anhang Kapitel13.2. Die verwendeten Bauteile sind:

• Gleitlager

• Anlaufscheibe

• Rillenkugellager

• Winde

• Seilrolle

• Seil

• Seilkausche

• Schäkel

• Wirbelhaken

• Hydraulikleitungen

• Bolzen

• Hydraulikzylinder

Gleitlager:

Für die zwei Gleitlager wurde ein LDD TM Gleitmaterial 5060LD , welches einen Innen- Durchmesser D 1 = 50mm, einen Außendurchmesser D 2 = 55mm und eine Breite von

Anlaufscheiben:

Als Anlaufscheiben werden zwei DU TM Scheiben mit Führungsbohrung, welche einen Innendurchmesser D 5 = 50 mm, einen Außendurchmesser D 6 = 90mm und eine Dicke

Kranfuß und dem Bolzen.

Rillenkugellager:

Bei der Wahl der Lager für den Kranfuß kam es auf einige Auswahlkriterien an, z.B.: der Kostenaufwand, die Lebensdauer und die Zuverlässigkeit. Somit werden zwei

Winde:

Für das Heben und senken von Lasten wird eine hydraulisch angetriebene Hubwinde von „ ROTZLER TITAN „ vom Typ TITAN TH 2 mit 14 kN Hubkraft verwendet.

Seilrolle:

Zur Führung und Umlenkung des Windeseiles wird eine Einsteg Seilrolle 002.25.10 mit Gleitlagern von CAH gewählt. Diese Seilrolle hat einen maximalen Außen-

Kundenwunsch.

Seil:

Um das Heben und Senken von Lasten am Kran zu ermöglichen, wird ein Stahlseil

Seilkausche:

Um einen Schäkel mit einem Seil verbinden zu können wird am Ende des Winde- Seiles eine Seilkausche SKA 10 angebracht. Diese Seilkausche kann für 10-11 mm Starke Seile verwendet werden und ist voll verzinkt.

Schäkel: Für die Aufnahme des Seiles werden vollverzinkte Schäkel der Form C verwendet.

Wirbelhaken:

Zur Aufnahme des Stahlseiles wird ein Wirbelhaken WMWH/ K07 mit Kugellager

Hydraulikleitungen:

Als Hydraulikleitungen wurden handelsübliche Leitungen mit genormten Anschlüssen und Schnellkupplungen für einen maximalen Arbeitsdruck von 150 bar verwendet. Für diese Leitungen gibt es keine speziellen Einschränkungen.

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Bolzen:

Für die Verbindung zwischen Kranfuß und Ausleger, die Befestigung des Hydraulik- Zylinders mit dem Kranfuß und dem Ausleger sowie der Befestigung der Seilrolle mit dem Ausleger werden genormte Standartbolzen mit speziell bearbeiteten, gehärtete Oberflächen nach der DIN EN 22341 verwendet. Es werden für die Verbindung des Kranfußes und dem Ausleger ein Bolzen mit der Bezeichnung DIN EN 22341 - B- 50 x 180 - St, für die Befestigung des Zylinders zwei Bolzen mit der Bezeichnung DIN

EN 22341 - B - 50 x 70 - St und ein Bolzen zur Befestigung der Seilrolle mit der

Bezeichnung DIN EN 22341 - B - 50 x 170 - St verwendet.

Hydraulikzylinder:

Es wird ein hydropa- Hydraulikzylinder HYB - S 100 verwendet. Der Hydraulikzylinder

3 Werkstoffauswahl

Bei der Konstruktion des Kranes und der damit verbundenen Frage nach der richtigen Wahl des Werkstoffes, mussten einige Auswahlkriterien zu berücksichtigt werden. Einige der Faktoren waren, wie wurde der Werkstoff hergestellt, weiterbearbeitet, die damit vorhandenen Werkstoffeigenschaften, die Lebensdauer, die Materialkosten, die Schweißbarkeit und durch welches Verfahren zu schweißen, die wirtschaftliche Be- und Weiterbearbeitung z.B. sägen, bohren, die Lieferform, die Größe, ob in Profilform und als Blechplatte lieferbar, ob für den Beanspruchungsfall, der durch den Kranbetrieb auftritt geeignet und die Werkstoffkennwerte z. B. die Zugfestigkeit die Streckgrenze und die Kerbschlagarbeit.

Nach einigen Überlegungen und Überprüfung der Auswahlkriterien wurde ein S235 J0 ( alte Bezeichnung St37- 3 U ) für die gesamte Krankonstruktion ausgewählt. Der S235 J0 ist ein kostengünstiger, gut bearbeitbarer, unlegierter Baustahl, der häufig im Maschinen- und Stahlbau verwendet wird. Es ist ein beruhigter Stahl mit der Gütegruppe 3 nach DIN 17100 und einer Kerbschlagarbeit von mindestens 27J bei 0ºC. Die durch die Konstruktion erforderlichen Profile und Blechplatten wurden warmgewalzt und damit liegt im Werkstoff ein Normalgefüge vor. Dieses Normalgefüge minimiert das Risiko von Härterissen durch Aushärtung beim Schweißen bzw. Spannungserhöhung durch Eigenspannungen. Durch seine Werkstoffeigenschaften und einen Kohlenstoffgehalt von 17% ( unter 22% ) ist der Werkstoff mit allen Verfahren schweißbar.

Für die Berechnung und den Nachweiß der Haltbarkeit für die Krankonstruktion, mit den verwendeten Profilen und Blechplatten und Werkstoffdicken von unter 16mm, werden die Zugfestigkeit R m = 340 ··· 470 N/ mm 2 und die Streckgrenze R e = 235 N/ mm 2 benötigt.

12

4 Montageplan

Bei dem Folgenden Montageplan sind die Bezeichnungen ( Teile- und Positions- Nummern ) identisch mit den Nummern in der G esamtbauzeichnung und der Stückliste, die sich im Kapitel 13.3 befinden.

Abbildung 1: 3D-Darstellung OMNIPORT 1000 (Montageplan)

13

Montageskizze 1:

Zuerst wird der Drehsäulenfuß (22) mit 12 x M24 Schrauben auf dem Deck befestigt. Das Rillenkugellager (24), welches als Festlager dient, wird auf den Drehsäulenfuß (22) aufgeschrumpft. Als nächstes wird das Drehsäulenaußenrohr (21) mit dem Zahnradsitz (23) auf den Drehsäulenfuß (22) und zum Schluss wird das Rillenkugellager (25) welches als Lostlager dient, eingesetzt.

Abbildung 2: Montageskizze Drehsäule (Kranfuß)

14

Montageskizze 2:

Das Kranoberteil (26) auf das Drehsäulenaußenrohr (21) aufsetzen und mit 8 x M16

Schrauben befestigen.

Abbildung 3: Montageskizze Drehsäule-Kranoberteil

15

Montageskizze 3:

Die Gleitlagerbuchsen (11) werden rechts und links in die Aufspannbuchse (10) eingepresst. Den Kranausleger (2) auf das Kranoberteil montieren, den Bolzen (2) arretieren und vorher 2 Anlaufscheiben zwischen Lasche und Kranausleger mittels Stift positionieren. Mit Hilfe eines Montagekranes und zweier Permanentmagneten ( siehe Abbildung ), die an der Oberseite des Auslegers p latziert sind, kann der Ausleger bei der Montage in die richtige Position zum Kranfuß gebracht werden. Dabei werden die Permanentmagneten durch das Seilsystem des Montagekranes aufgenommen.

Abbildung 4: Permanentmagnet der Firma MEILI

Abbildung 5: Montageskizze Kransäule- Ausleger

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Montageskizze 4:

Den Hydraulikzylinder (30) zwischen den Hydrauliklaschen (12) und (13) an der Kransäule und dem Kranausleger positionieren und mit den zwei Bolzen (13) befestigen.

Abbildung 6: Montageskizze Hydraulikzylinder

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Montageskizze 5:

Die Seilrolle (17) zwischen den Rollenaufnahmeblechen (14) positionieren und mit dem Bolzen (16) sichern. Die Seilführung (19) am unteren Teil der Rollenaufnahme durch 8 Schrauben(31) M5x20 ( nicht dargestellt ) befestigen.

Abbildung 7: Montageskizze Seilrolle

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Montageskizze 6:

Die Seilwinde (29) gemäß der Hersteller- Betriebs- und Installationsanweisung auf das Windenaufnahmeblech (7) befestigen. Das Drahtseil wird von unten durch die Rollenaufnahme über die Seilrolle zur Seilwinde gezogen. An der Seilwinde wird das Drahtseil entsprechend den Herstellerangaben befestigt. Der untere Teil des Drahtseils wird zu einem Auge gelegt, die Kausche eingelegt und beide Parten des Drahtseils zusammengeführt und verplombt. Danach wird der Schäkel in die Kausche montiert. An diesem Schäkel wird der Wirbelhaken befestigt.

Abbildung 8: Montageskizze Seilwinde

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Montageskizze 7:

Die Hydraulikdurchführung (27) auf die Vierkantprofilsäule (1) mit 4 Schrauben (28)

M5x25 befestigen.

Abbildung 9: Montageskizze Hydraulikdurchführung

20

5 Schweißfolgeplan

Der Schweißfolgeplan ist der wichtigste Teilbereich neben den Schweißplan und dem schweißtechnischen Fertigungsplan. Die unvermeidlichen Schrumpfungen und Eigenspannungen die durch den Schweißvorgang entstehen, werden durch diesen Plan in Grenzen gehalten.

Auf den folgenden Seiten ist der Schweißfolgeplan und die dazugehörigen Skizzen aufgeführt. Aus den Skizzen kann man ersehen wo die einzelnen Schweißnähte liegen.

1. Werkstoff: S 235 J0 DIN EN 10025

2. Schweißverfahren:

3. Zusatzwerkstoffe:

4. Hilfsstoffe:

5. Nahtvorbereitung

6. Vorrichtungen:

7. Vorwärmung:

8. Zwischentemperatur:

9. Schweißfolge:

10. Wärmebehandlung:

11. Nahtbewertungsgruppen:

12. Nahtprüfung:

13. Mechanische Bearbeitung: Kehlnähte keine gesonderte Nachbearbeitung,

14. Maßkontrolle:

Abbildung 10: 3D-Darstellung OMNIPORT 1000 (Schweißfolgeplan)

21

5.1 Schweißfolgeplan Ausleger

Schweißskizze 1: ( Ausleger und Rollenaufnahmebleche )

Abbildung 11: Schweißskizze 1

Schweißskizze 1a:

Abbildung 12: Schweißskizze 1a

23

Schweißskizze 2: ( Hydrauliklaschen an Ausleger )

Abbildung 13: Schweißskizze 2

Schweißskizze 3: ( Aufspannbuchse in Ausleger )

Abbildung 14: Schweißskizze 3

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5.2 Schweißfolgeplan Vierkantprofilsäule (Kranfuß)

Omnitec GmbH Schweißfolgeplan Blatt- Nr. 2

Schweißskizze 4:

Abbildung 15: Schweißskizze 4

26

Schweißskizze 5:

Abbildung 16: Schweißskizze 5

Schweißskizze 5a:

Abbildung 17: Schweißskizze 5a

27

Schweißskizze 6:

Abbildung 18: Schweißskizze 6

28

5.3 Schweißfolgeplan Kranfuß

Omnitec GmbH Schweißfolgeplan Blatt- Nr. 1

Schweißskizze 7:

Abbildung 19: Schweißskizze 7

29

6 Lackierung und Korrosionsschutz

6.1 Lackierung

Die Farbgebung, die Lackierung ,der Korrosionsschutz sowie die Beschriftung sind wichtige Faktoren die nicht vernachlässigt werden dürfen.

Die Lackierung und der Korrosionsschutz sind in diesem Fall sehr wichtig, da der Lastenkran auf Booten und kleineren Schiffen auf See zum Einsatz kommt. Da der Kran mit Spritzwasser (Seewasser) in Kontakt kommt und das Salzwasser aggressiv an der Oberfläche wirkt, würde die Lebensdauer von Werkstoffen und somit die Funktionstüchtigkeit herab gesetzt. Deshalb müssen spezielle Lacke und Korrosions- mittel verwendet werden. Aber vor der eigentlichen Lackierung sind noch einige Schritte der Vorbearbeitung für die Oberflächen notwendig. So muss man zuerst die zu lackierenden Oberflächen, sowie die Schweißnähte der einzelnen Bauteile gründlich entfetteten, mechanisch säubern und die sich an der Oberfläche befindlichen Salze, Verunreinigungen und Verzunderungen entfernen. Der Lack der dann das Bauteil vor äußeren Einflüssen schützt, wird in einzelnen Lackschichten aufgetragen, die unterschiedliche Funktionen haben.

Im folgenden Bild sind die einzelnen Schichten zu sehen und werden dann im folgenden Text beschrieben.

Abbildung 20:Aufbau der Lackschicht

Als erste Schicht wird ein Korrosionsschutz aus Zink aufgetragen, welcher eine bestimmte Zeit aushärten muss um dann die nächste Lackschicht auf tragen zu können. Die nächste Schicht dient als Grundierung und als Haftvermittler und sorgt für eine gute Verbindung zwischen dem Untergrund und der Folgelackierung. Die Folgelackierung mit einem 2 Komponenten Epoxid Primer wird 2-3 mal aufgetragen und dient auf starren Untergrund als Schutzschicht gegen eindringenden Wasser- Dampf sowie als ein sehr guter Haftvermittler für den Decklack. Diese Schichten müssen auch eine bestimmte Z eit aushärten bevor die nächste Lackschicht aufgetragen werden kann. Die letzte Lackschicht, ein zwei Komponenten- Polyuhrethanlack mit ausgezeichneter Glanz- und Farbtonbeständigkeit dient als Strapazierfähiger Endanstrich auf starren Untergründen. Dieser Lack wird 2-3 mal aufgetragen und muss eine bestimmte Zeit aushärten bevor man das lackierte Teil benutzen kann. Danach kann man die einzelnen Bauteile zu Baugruppen zusammenfügen.

Da der Farbton nichts mit der eigentlichen Funktion des Lackes zu tun hat, wird in einem brachenüblichen Grau lackiert. Je nach Kundenwunsch kann aber eine andere Farben frei ausgewählt werden. Dort gibt es nur die Einschränkung, das Farben und Farbgebungen von militärischen Institutionen nicht angenommen werden dürfen

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6.2 Korrosionsschutz

Wie eben beschrieben ist der Korrosionsschutz die erste Schicht einer Lackierung. Bei diesem Kran ist der erfolgte der Korrosionsschutz nach DIN ISO 12944. Der Korrosionsschutz versiegelt und schützt die Oberfläche in Verbindung mit den anderen einzelnen Lackschichten vor sämtlichen Unwelteinflüssen und gewährt somit eine lange Lebensdauer und Funktionssicherheit.

31

7 Beschriftung und Kennzeichnung

Die Beschriftung, die Kennzeichnung und das Fabrikschild müssen dauerhaft und gut lesbar angebracht sein.

Die Beschriftung, Kennzeichnung:

Die Beschriftung des Kranes ist in diesem Fall ist sehr wichtig, da der Kran sich dreht und eine Bewegung in horizontaler, vertikaler Richtung beschreibt. Hier muss der Bereich, der durch die baulichen Abmaße für den maximalen Bewegungsradius und die maximale Bewegungshöhe festgelegt ist, gekennzeichnet werden. Weiterhin muss dauerhaft und gut sichtbar die Angabe über die höchstzulässige Nutzlast und zulässige Neigung des Auslegers angebracht sein, um eine Überbelastung zu vermeiden.

Folgender Schriftzug sollte an beiden Seiten des Auslegers angebracht sein (nach

GERMANISCHEN LLOYD):

SWL 1t 50°

Für die technische Abnahme und die späteren Prüfplaketten wird am Kranfuß neben dem Fabrikschild ein eine gekennzeichnete Stelle vorgesehen.

Die Kennzeichnung für Gefahrenbereiche: Sicherheitsabstände

So müssen zwischen festen Schiffsteilen und beweglichen Kranteilen in begehbaren Bereichen ein Abstand von mindestens 0,50m in jede Richtung, bei angrenzenden Verkehrswegen ein Abstand von mindestens 0,6m eingehalten werden. Kann der Abstand von 0,5m stellenweise nicht eingehalten werden, so ist dieser Bereich durch einen auffällige schwarzgelben Anstrich zu kennzeichnen und Warnschilder anzubringen.

Fabrikschild ( Typenschild ):

Weiterhin wird ein Fabrikschild mit den wichtigsten Daten am Kran angebracht. Auf dem Typenschild stehen die Herstellerbezeichnung, die Fabriknummer, das Baujahr und die Typenbezeichnung angegeben sein. Weiterhin muss ein Schild mit dem Hinweiß angebracht sein, dass Unbefugten den Aufstieg untersagt.

32

Der Lastenkran wurde nach den Richtlinien des GERMANISCHEN LLOYD

hergestellt und geprüft.

Um die Krananlage nicht nur in Deutschen Gewässern und unter Deutscher Flagge

Damit bei der Auslieferung in anderer Länder und der Einsatz unter anderer Flagge,

8 Vorschriften

8.1 Sicherheitsvorschriften/ Unfallverhütung

Wie bei allen Maschinen und technischen Geräten gibt es spezielle Unfall- Verhütungsvorschriften die helfen sollen, das Unfallrisiko zu verringern. Auch bei dem Kran, der an Bord von Schiffen eingesetzt werden soll, gibt es Vorschriften, die für den Betrieb von Hebezeuge auf See zugeschnitten sind. Die Bestimmungen für die Unfallverhütung sind in den Hebezeuggrundsätzen aufgeführt. Diese Hebezeuggrundsätze sind im GERMANISCHEN LLOYD ausführlich beschrieben. Die dort beschriebenen Bestimmungen basieren auf der

UVV See sowie dem Code of Practice „ Safety and Health in Dock Work“ der

International Organisation ILO.

Sicherheitshinweise und Betriesvorschriften sollen das Unfallrisiko minimieren. Die Sicherheitsvorschriftenwerden im folgenden aufgeführt und kurz beschrieben. Zum dem ist bei Seegangarbeiten eine Reduzierung der für ruhiges Wasser zulässigen Nutzlast ( SWL ) notwendig.

Bei der Seezurrung müssen alle beweglichen Teile z.B. der Ausleger, seefest verzurrt werden können.

Die Sicherheitsabstände müssen eingehalten oder wenn nicht dann speziell gekennzeichnet werden. Siehe Kennzeichnung für Gefahrenbereiche im Kapitel 7. Es müssen auch Sicherheitsvorrichtungen wie z.B. Überlastschutz, Endlagenschalter und ein Not- Ausschalter angebracht sein.

Beim Überlastungsschutz müssen Krane und Winden so ausgebildet oder eingestellt sein, dass es nicht möglich ist, die Nutzlast um mehr als 10% zu überschreiten. Ein Not- Ausschalter mit mechanischer Verrieglung muss am Steuerstand oder in der Kabine vorhanden sein. Bei hydraulischen Antrieben muss der Not- Ausschalter auch auf den Antrieb der Hydraulikpumpe wirken.

Für folgende Endlagen sind Schalter vorzusehen:

• Höchste Hakenstellung

• Niedrigste Hakenstellung

• Höchste Auslegerstellung

• Niedrigste Auslegerstellung

• Schenkbereisgrenzen

Die Endlagenschalter müssen so ausgeführt und angeordnet sein, dass ihre Wirksamkeit durch Witterungseinflüsse und Verschmutzung nicht beeinflusst wird. Für elektrisch Anlagen z.B. Elektromotoren und Beleuchtungen müssen die dafür bestimmten Vorschriften beachtet werden. Dort ist der Schutz gegen Stromschlag am wichtigsten. Dies kann durch die richtige Wahl, die Anordnung und der sachgerechte Umgang der Geräte vermieden werden.

Des weiteren sind die Sicherheitsvorschriften für Stahlseile und deren Betrieb zu beachten.

Das wichtigste aber um Unfälle zu vermeiden, ist eine richtig Einweisung und der sachgerechte Umgang mit dem Gerät.

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8.2 Betriebsvorschriften (Krane allgemein )

An jedem Kran muss dauerhaft und gut sichtbar die Angabe über die höchst- zulässige Nutzlast und Auslenkung angebracht sein. Besondere Arbeitsbedingungen, Einschränkungen oder Betriebsanweisungen sind in die Takelblätter aufzunehmen oder diese beizufügen.

Es ist Vorsorge zu treffen, dass beim Erreichen der festgelegten Grenz- Wetterbedingungen ( Seegang, Wind ) der Kran seefest verzurrt wird bzw. geschützte Gewässer aufgesucht werden.

Weitere Bedingungen ergeben sich aus den einzelnen Bauteilen die zum Kran gehören.

Die einzelnen Betriebsbedingungen sind im GERMANISCHEN LLOYD beschrieben.

8.3 Prüfungs- und Wartungsintervalle

Um eine lange Lebensdauer und Funktion der gesamten Krananlage zu garantieren, müssen bestimmte Prüfungs- und Wartungsarbeiten in den vorgeschriebenen Intervalle durchgeführt werden.

Die Prüf- und Wartungsintervalle und deren Inhalte sind im GERMANISCHEN LLOYD, speziell in den Hebezeuggrundsätzen, und in den Unterlagen, der von anderen Herstellern bezogenen Bauteilen aufgelistet und beschrieben. So gibt es für jedes einzelne Bauteil z.B. der elektrische Antrieb, die hydraulische Anlage, das Seil, die Winde usw. bestimmte Prüfungen und Wartungsvorschriften die in den vorgeschriebenen Zeitabständen durchgeführt werden müssen.

Hier nun ein Auszug und eine kurze Beschreibung der wichtigsten Prüfungen und Wartungsarbeiten.

Die Prüfungen der Krananlage unterteilen sich in:

• Prüfungen und Untersuchungen im Herstellwerk

• Abnahmeprüfung

• Prüfungen und Untersuchungen vor der erstmaligen Inbetriebnahme

• Wiederkehrende Prüfungen und Untersuchungen

Da der Kran an Bord eines Schiffes zum Einsatz kommt, sind dafür nur die Prüfungen und Untersuchungen vor der erstmaligen Inbetriebnahme die durch die

ILO durchgeführt werden und die wiederkehrende Prüfungen und Untersuchungen

wichtig. Die anderen zwei Prüfungen werden im Werk durchgeführt. Nach der ersten Inbetriebnahme werden nur noch die Wiederkehrende Prüfungen und Unten- Suchungen durchgeführt.

So gelten auf Schiffen folgende Untersuchungsvorschriften:

• Jährlich eingehende Untersuchungen

• Fünfjährige eingehende Untersuchungen

• Eingehende Untersuchungen nach Beschädigungen und/ oder Reparatur

• Belastungsprüfung

Die jährliche Untersuchungen umfast eine Funktionsprüfung, eine Prüfung auf Vollständigkeit und richtige Takelung, Prüfung auf Schäden, Abnutzung und Verformung, Prüfung auf ordnungsgemäße Markierung, Funktionsprüfung unter verfügbarer Last und Prüfung der Unterlagen und Bescheinigungen auf

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Vollständigkeit und Gültigkeit. Die Überprüfung erfolgt in Anwesenheit eines GL- Besiechtigers.

Die fünfjährige Untersuchungen kann mit der Belastungsprüfung zusammen durchgeführt werden und umfast zusätzlich noch folgende Punkte:

• Rissprüfung

• Prüfung der Hydraulikanlage ( Rohrleitungen, Zylinder )

• Prüfung der Drehvorrichtung

• Untersuchung nach Schaden und/ oder Reparatur Die Überprüfung erfolgt in Anwesenheit eines GL- Besiechtigers.

Zusätzlich wird noch ein Wartungsplan erstellt, dieser umfast folgende Prüfungen:

• Vierteljährlich eine Inspektion der Oberflächen nach Rissen und Korrosionsansätzen

• Halbjährlich eine Kontrolle des Ölstandes der Hydraulik, Prüfung der elektrischen Anlage und eine Prüfung des Seiles auf Beschädigungen

Die Überprüfung und Wartungsarbeiten können von einem geschulten und eingewiesenen Mitarbeiter an Bord durchgeführt werden.

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9 Berechnungen

9.1 Vorwort zu den Berechnungen

Das Kapitel Berechnungen beinhaltet die Nachweisrechnungen für die Bauteile des Bordkrans nach DIN 15018.

Da die Hebezeuge auf Schiffen besonderen Beanspruchungen unterliegen, wurde als weiteres Regelwerk der Germanische Lloyd „Grundsätze für die Ausführung und Prüfung von Hebezeugen“ Ausgabe 1992 genutzt.

Die nachfolgend aufgeführten Besonderheiten wurden dem Entwurf und der Bemessung zugrunde gelegt. Sie gelten als Ergänzung zu den Lastannahmen und Berechnungsvorgaben. Die nachfolgenden Bestimmungen gehen davon aus, dass Hebezeuge auf Schiffen im allgemeinen nur bei „ruhigem Wasser“ betrieben werden dürfen. Der Begriff „ruhiges Wasser“ schließt Wellenbewegungen oder Seegang nicht aus. Es dürfen jedoch keine merklichen Bewegungen des Schwimmkörpers auftreten.

9.1.1 Begriffsklärung

Krängung: Seitwärtsneigung des Schiffskörpers um seine Längsachse

Eigenlast:

Gewichte aller im Betrieb stets vorhandenen festen und beweglichen Bauteile von Hebezeugen, sowie Gewichte von Lastaufnahmemitteln

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Nutzlast (SWL): Teil der Hublast, der direkt vom Lastaufnahmemittel des Hebezeugs aufgenommen werden darf.

Hublast: setzt sich zusammen aus der Nutzlast und den Eigenlasten aller Hebezeugteile zur Aufnahme der Nutzlast

9.1.2 Besonderheiten

Schiffsneigungen

Schiffshebezeuge müssen für die statischen Mindestneigungen ausgelegt sein. Bei Arbeiten in ruhigem Wasser sind maximale Krängungen von mehr als 1 3° (inklusive der Vorkrängung durch den Lastanteil) und Gegenkrängung von mehr als 6° nicht zulässig. Der Trimm beträgt 2°.

Windlasten

Schiffshebezeuge sind für erhöhte Windlasten zu bemessen, d.h. sowohl für den „Betriebszustand“ als auch für den Zustand „Ausser Betrieb“. Im Betriebszustand ist mit einem Staudruck von 0,3kN/m², im Zustand „Ausser Betrieb“ mit einem Staudruck von 1,6kN/m² zu rechnen.

Eislast

Wird bei diesem Bordkran nicht berücksichtigt, da ein Einsatz für nördliche Gebiete nicht vorgesehen ist.

Vertikale Massenkräfte

Die aus der Beschleunigung oder aus der Bewegung von Hebezeugen, Hebezeugteilen bzw. Hublasten entstehenden vertikalen Massenkräfte werden für die Berechnung durch Eigenlastbeiwerte ϕ und Hublastbeiwerte ψ erfasst.

Horizontale und andere Massenkräfte

Massenkräfte , die durch Dreh- oder Schwenkbewegungen entstehen, sind durch die Berücksichtigung von Horizontalkräften aus statischen Schiffsneigungen (siehe oben „Schiffsneigungen“) erfasst.

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Hubklassen und Beanspruchungsgruppen

Für die Lebensdauerberechnung wird davon ausgegangen, dass die durchschnittliche Reisezeit ( Küstenschifffahrt und grosse Seereisen gemittelt) 2 Wochen beträgt. Die Lebensdauer eines Schiffes ist mit 10 Jahre begrenzt. In einem Hafen werden ca. 250 Verladebewegungen erwartet. Die genannten Daten beziehen sich auf Angaben des GERMANISCHEN LLOYDS. Wenn jede Verladebewegung (Aufnahme der Last, Absetzen der Last) 5min in Anspruch nimmt, dann wäre der Kran 5min x 250 Bewegungen = 1250min im Dauerbetrieb. Das entspricht ca. 21 Stunden. So lange liegt unter heutigen Umständen nur sehr selten ein Schiff im Hafen. Die Proviantübernahmen für die geringe Besatzungsanzahl nimmt nicht viel Zeit in Anspruch. Es werden wahrscheinlich auch nicht in der verbleibenden Zeit Ersatzteile verladen. Deshalb ist die Nutzungsdauer schon überdimensioniert. Damit ergibt sich für die Lebensdauerberechnung:

Bei 250 Verladebewegungen werden pro Bewegung 2 Lastwechsel angenommen. Das ergibt pro Hafen-/ Reedeaufenthalt 500 Lastwechsel. Damit errechnet sich die Gesamtlastwechselzahl für die Lebensdauer eines Schiffes: 500 Lastwechsel x 2x2Wochen x 12Monate x 10 Jahre = 120 000 Spannungsspiele. Um eine genügend grosse Sicherheit zu gewährleisten wird der Spannungsspielbereich nach DIN 15018 N2 gewählt. Es wird das Spannungskollektiv 1 gewählt.

Nach Tabelle 14 wird mit einem Spannungsspielbereich N2 und einem Spannungskollektiv S1 dem Bordkran die Beanspruchungsgruppe B3 zugeordnet. Nach DIN 15018 Tabelle 23 wird der Bordkran (mit Hakenbetrieb) in die Hubklasse H2 eingeordnet. Die Zuordnungen des Bordkrans in die Hubklassen und Beanspruchungsgruppen sind für den Betriebsfestigkeitsnachweis notwendig.

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