История башенного крана

11.05.2016

Башенный кран - легко узнаваемая и необходимая в строительстве машина, появился в своем нынешнем виде относительно недавно. Но основные принципы, использованные в его конструкции, человечество применяло с глубокой древности. Это принцип рычага и блока. С помощью первого строились пирамиды Египта, второй был освоен несколько позже, но именно он применялся при создании римских строений в Европе и Азии.

В древней Греции использовалась конструкция, аналогичная колодезному “журавлю” - “краникс”, название которой перекочевало в русский язык в более коротком варианте.

Наиболее древние из известных грузоподъемных машин сложной конструкции - полиспасты получили распространение из-за необходимости строить широкие и высокие ворота для пропуска всадников. Античность не знала крепостей в современном понимании этого слова, однако, сооружения высотой в два и три этажа уже возводились.

Задача подъема груза на высоту начала успешно решаться с появлением подвижного блока - этот узел возник еще в античности, но его распространение было связано не с строительством, а с развитием парусного флота. Подъем на канатах огромной массы тканого парусного материала и совершенствование каната создали условия для перехода узла в строительную отрасль.

Уже в средние века появились крепости и огромные соборы, для возведения которых требовался подъем огромных масс, и подвижный блок стал приспособлением, способным передать усилие,пусть и с проигрышем в пути. Кран - не чудо, а использование классических принципов механики, позволяющих проиграть в пути, но выиграть в силе. Подвижный блок до сих пор остается одной из главных его составляющих.

Портовые деревянные краны XIV- XV - это реальные прообразы современных башенных машин. До появления крупных портов и необходимости отказа от погрузочных мостков на кораблях и причала актуальной оставалась конструкция журавля. Его главное отличие от крана - установка на уровне строящегося этажа. Эти деревянные машины с подвижными и неподвижными блоками использовались по всей средневековой Европе.

Развитие крана не могло идти дальше по двум причинам: материалом служило дерево с ограниченной возможностью восприятия нагрузок, а для создания усилия не было источника механической энергии, позволяющего отказаться от мускульной силы.

Кран на мачте с выносной стрелой имеется и среди чертежей Леонардо да Винчи.

Портовый кран средневековья и Ренессанса - это довольно сложная конструкция, часто встроенная в каменную башню, иногда приводимая в движение лошадьми или буйволами за счет корабельного кабестана. Но в любом случае, компактного движителя, способного компенсировать потерю пути частотой вращения, не было. Более поздние попытки приспособить к крану паровой двигатель успехом не увенчались - он был слишком велик и массивен.

В течение долгого времени ограничение по прочности снималось с помощью использования двух неподвижных стрел из дерева. Их располагали на разных высотах, придавали им разную длину, но кранов с поворотной платформой и механизмом перемещения было исчезающе мало. Это были конструкции уникальные и крайне сложные.

Короткий период парового крана закончился с появлением электродвигателя, решившего задачу увеличения числа оборотов механизма, а выигрыш в прочности конструкции был достигнут после развития индустриальных методов работы с металлами. Чугун, сталь, прокат и электродвигатель сделали возможным появление балочного прототипа башенного крана 1913 года, который был предложен и внедрен усилиями Юлиуса Вольфа. В машине имелась поворотная платформа, но только наверху. Долгое время кран не оснащался длинной выносной стрелой.

В России изготовлением башенных кранов занимались несколько больших машиностроительных заводов - среди них Путиловский, Краматорский, Николаевский и Брянский. На верфях и портах Петрограда появились козловые и мостовые краны, но эти машины в силу своих размеров и сложности опор не подходили к ограниченным по площади строительным площадкам.

Развитие башенного крана шло двумя путями - в СССР начали разработку и создание крана с высокой башней и длинной выносной стрелой уже знакомого нам типа, а американская технология строительства небоскребов требовала установки машины на уровне сборочной площадки или в шахте лифта. Эта разница заметна и сейчас - с приходом в Россию небоскребов стало заметно, что на строительной площадке кран занимает меньше места, потому что он находится внутри самой строящейся конструкции. Это самодъемные стреловые краны с короткой башней или вообще без нее, обладающие поворотной платформой и небольшой массой.

В создании высотных зданий с широким основанием и традиционных конструкций по-прежнему используется башенный кран с поворотной платформой на рельсовом пути, наиболее актуальная в наших условиях техника. Индустриализация в СССР поставила задачу разработки и создания мощных башенных кранов, которые со временем начали делать из сборных железобетонных конструкций. Примерно с 50-х годов прошлого века сформировалась и по сию пору реализуется концепция башенного крана в его нынешнем, привычном нам виде - высокого сооружения с длинной выносной стрелой, расположенной внизу поворотной платформой и рельсовым путем для перемещения по строительной площадке.

Принцип работы остался прежним - подвижные блоки, позволяющие совершать подъем груза за счет увеличения пути, проходимого тросом, который приводится в движение электрическим двигателем. Вынос стрелы компенсируется противовесами.

По мере совершенствования техники в башенном кране появляется и закрепляется автоматика, процессорное управление для повышения безопасности, растет нагрузка на стрелу на максимальном выносе, но все это не отменяет использования главного узла - двух блоков подвижного типа с пропущенными через них тросами и крюком.