С.И. ПЕЛАШЕНКО, зав. сектором отдела портов, ГП «ЧерноморНИИпроект», г. Одесса

Портовые мобильные краны (ПМК) нередко используют на действующих или на реконструируемых причалах, рассчитанных на работу портальных кранов, что определяет необходимость выполнения следующих условий:
— нагрузка на причал от опорной плиты ПМК, создаваемая максимально нагруженным аутригером, не должна превышать расчетную нагрузку от портального крана;
— расчетные места (полоса) приложения распределенных нагрузок от опорных плит на территории причала должны обеспечивать безопасную работу ПМК и сохранность причала.

Конструкции опорных плит ПМК двух основных производителей (фирмы Готтвальд и Либхерр) сводятся к следующим решениям.
Фирма Готтвальд разработала несколько типов опорных плит, учитывающих грузоподъемность крана и условия его работы. Примеры оснащения кранов различными типами опор приведены на рис. 1.
В информации фирмы коробчатые плиты представлены как стандартные, но с учетом условий работы могут быть изготовлены другие, «по требованию».
Фирма Либхерр, начавшая производство кранов в 80-е годы, сразу ориентировалась на коробчатые опоры, с одной особенностью: для всех кранов, независимо от грузоподъемности, длина плит предлагалась одинаковой — 5,5 м (табл. 1).

Для кранов, перегружающих тяжеловесные грузы, обе фирмы могут применять сдвоенные стандартные или других размеров плиты на балансире.
Выбор размера плит для конкретного существующего причала может представить определенную сложность, поскольку действующие нормы (1) не содержат схем нагрузок на причалы от опор ПМК. Соответствие размеров плит выбранной модели ПМК для возможности работы на существующих причалах было предложено проверять применительно к действующим нормам (4). На этой базе сопоставим нагрузки от портальных и от мобильных кранов, приняв за основу:
— для портальных кранов — нагрузки по схемам К-35 (6/8 катков, нагрузка 210 тс) и К-25 (4 катка, нагрузка 100 тс), с размещением катков на рельсе;
— для мобильных кранов — нагрузки и габариты опор мобильного крана LHM 550 G (стандартная опора 5,5 м, опциональная длина опоры 8,0 м, нагрузка 261,8 тс) и ПМК фирмы Готтвальд НМК 120 (длина опоры 3,2 м, нагрузка 93 тс) при установке кранов на кордоне причалов с размещением наиболее нагруженной ноги ПМК на опорной конструкции (балке).
Величины распределенных нагрузок определены согласно п. 8.17 ВСН 3-80/Минморфлот (2). Расчет приведен в табл. 2.
Из таблицы следует, что нагрузки от плит рассматриваемых ПМК близки к нормативным требованиям, что обосновывает возможность их применения на действующих причалах соответствующей категории нагрузок.
При работе ПМК на причале, оборудованном портальными кранами или причальными перегружателями, подмашинные пути (если они устроены вровень с покрытием причала) могут использоваться для размещения опорных плит ПМК, что обеспечит надежную и безопасную работу мобильных кранов.
Это относится, в первую очередь, к прикордонному рельсу. Такое позиционирование ПМК распространено в практике грузовых работ, что видно на рис. 4.
Размещение опор ПМК на рельсе, балке и т. д. не является обязательным требованием. При достаточной несущей способности конструкций всего причала, в первую очередь — покрытий причалов, опоры крана можно устанавливать по всей его территории, начиная от прикордонного рельса и далее в тыл (4).
Вместе с тем, многолетний опыт эксплуатации в различных портах мира показал, что наряду со многими преимуществами, этот вид портовых перегрузочных машин обладает определенными недостатками, вот почему в прессе появилась информация, которую можно расценивать как предостережение будущим владельцам ПМК или тем, кто их уже эксплуатирует.
Кейт Уилсон, управляющий директор порта Тин (Англия), где к концу 2006 г. работало уже четыре ПМК фирмы Либхерр, говоря об особенностях их адаптации к условиям порта, отметил: «Это тяжелые машины, мы их используем на причалах эстакадного типа. Нам пришлось выполнить много исследований по прочности наших причалов. Динамические силы, действующие на набережную при работе кранов, являются весьма значительными, с учетом этого пришлось принимать серьезные меры. Если у вас слабые причалы, производители должны это учитывать при поставке кранов. Современные набережные ориентированы на нагрузку до 10 тонн на квадратный метр, при которой не должно существовать проблем для работы любого крана. Но если у вас старые причалы, рассчитанные на 5 тонн на квадратный метр, вы должны быть очень осторожны. Ничего сразу не разрушится, но вы создадите чрезмерные напряжения в конструкциях, которые могут привести к деформации набережной». (5)
Брайан Рив, технический директор того же порта Тин, оценивая работу мобильных кранов позже, в 2008 г, сказал: «Хотя существует много несомненных доводов в пользу мобильных портовых кранов в сравнении с фиксированными перегрузочными системами (имеются в виду перегружатели на подмашинных путях — СП), у ПМК есть обратная сторона медали, которая дает повод для размышлений и оценки». И далее: «Мобильные краны требуют большего ухода и обслуживания, при работе любого поворотного крана, при сильном ветре намного больше риска по сравнению с козловым перегружателем; поворотный кран дает абсолютную универсальность и гибкость, но он может стать разрушающим снарядом, если им управляет недостаточно умелый крановщик. Порт также должен принимать во внимание опорное давление на набережную от его плит. Большинство портов имеют свайные причалы, и следует быть очень внимательным при проверке нагрузок». (6).
Скотт Шёнфельд, руководитель, отвечающий за коммерческое развитие портов в компании SteelRiver Infrastructure (США), оценивая положительные и отрицательные свойства мобильных кранов, со своей стороны отметил: «При длительном использовании они могут разрушить причалы; при их работе существует значительная вероятность нанесения повреждений, особенно конструкциям на борту судна». (7).
Вероятность повреждений конструкций на борту судна при работе ПМК созвучна с предостережением, высказанным Брайаном Ривом. Это относится не только к конструкциям на обрабатываемом судне, но и к самим кранам, поставщики которых объясняют такие случаи как единичные казусы, вызванные неопытностью крановщиков. Следует учесть, что масса груза и ГЗП, составляющие 30-90 т, подвешенные на прямой стреле ПМК, представляют собой мощный разрушительный снаряд.
Обратим внимание на то, что в информации Скотта Шёнфельда также прозвучало предостережение: «При длительном использовании они могут разрушить причалы», на котором остановимся особо. Поскольку более детальная информация отсутствует, попытаемся определить, хотя бы гипотетически, возможность и причину такого явления. Исходя из сопоставительных схем нагрузок от портальных и мобильных кранов (рис. 3), априори было принято, что ими могут стать:
— использование опорных плит, размеры которых не обеспечивают распределение нагрузок от аутригеров на причал в пределах нормативных значений;
— несоблюдение штатных мест (специальной полосы), предназначенных для установки опорных плит на территории причала в процессе грузовых работ, если конструктивные особенности причала определяют такие условия;
— неравномерность прилегания опорных плит к причалу и, соответственно, неравномерность нагрузок от них в местах контакта с покрытием;
— совокупность указанных причин;
Самой доступной для предварительной оценки оказалась третья причина — неравномерность прилегания опорных плит к территории причала.
Из фотографий работы ПМК в портах были отобраны следующие, показанные на рис. 5-6.
Как показывает практика, в отличие от портальных кранов, при перемещении ПМК вдоль причала может не соблюдаться не только линейность движения и симметричность размещения его опор относительно линии кордона, но и равномерность прилегания их плит к поверхности причала. Рассмотрим случай работы крана на неровном покрытии причала (или при попадании под плиту, представляющую собой жесткую балку, каких-либо предметов: просыпь груза, обледенение и т. д.), что может привести к ситуации, когда плита крана окажется на двух опорах. В таком случае, нагрузка от опоры на причал из равномерно-распределенной превратится в две сосредоточенные силы, равные по величине реакциям опор, как показано на рис. 7.
На схеме рассмотрены два типа опорных плит кранов фирмы Либхерр: стандартные плиты (5,5х1,8 м) и опциональный вариант (8,0х2,0 м) при одинаковой экстремальной нагрузке, составляющей 261,8 тс (75% опрокидывающего момента).
Cравнение величин реакций дает основание сделать следующие выводы:
1. Работа ПМК на причалах без обеспечения равномерного прилегания опорных плит к покрытиям или при установке плит на непредназначенные для этой цели участки территории может привести к значительным перегрузкам несущих конструкций, а при многократных повторах — к их разрушению (6).
2. Использование увеличенных габаритов опорных плит ПМК против стандартных размеров для снижения нагрузок на реконструируемые причалы (с целью снижения стоимости реконструкции) может иметь отрицательные последствия как после ввода оборудования в эксплуатацию, так и в последующие периоды:
— для удлиненных опор сложнее обеспечить равномерность прилегания к покрытиям; они могут создавать большие локальные нагрузки (рис. 7), чем стандартные опоры, с соответствующими отрицательными последствиями для конструкций, рассчитанных на «щадящие» нагрузки;
— при смене специализации причалов (и увеличении размерений судов, что не исключается в перспективе) решение по снижению капитальности гидротехнического сооружения, принятое на базе опциональных (увеличенных по габаритам) плит, может стать как конструктивно, так и экономически неоправданным.

Литература
1. Нормы технологического проектирования морских портов. РД 31. 31. 37-78. М. ЦРИА «Морфлот», 1980 (в тексте — НТП).
2. Инструкция по проектированию морских причальных сооружений. ВСН 3-80/Минморфлот. М. ЦРИА «Морфлот», 1980.
3. Пелашенко С. И. Мобильные краны на причалах распорного типа. ЧерноморНИИпроект. Сборник научных трудов, № 20. Одесса, 2005 г.
4. Гололобов А. Л., Пелашенко С. И. Нагрузки на причалы от портовых мобильных кранов и гидравлических перегружателей. Подъемные сооружения. Специальная техника, № 10, 2010.
5. Felicity Landon. Flexible friends . PortStrategy, апрель 2006.
6. PortStrategy, июль 2008 г.
7. «The productivity paradigm», CargoSystems.net, май 2010.
8. Информация фирм Готтвальд и Либхерр о выпускаемых ПМК.