Pukkinosturin pääkannattimen uudelleen muotoilu

Tässä työssä tutkittiin eräässä nosturipatentissa esitettyjä innovatiivisia pääkannatinratkaisuja suurissa telakkapukkinostureissa. Erityisesti keskityttiin tuulen paineesta tuleviin kuormituksiin ja niiden pienentämiseen. Käytännössä haluttiin selvittää kuinka nosturin rakennelaskelmissa käytettävää tuulen vastuskerrointa voitaisiin pienentää ja onko patentissa esitetty rakenne toteuttamiskelpoinen. Työssä myös vertaillaan yhden ja kahden pääkannattimen vahvuuksia sekä heikkouksia, koska Konecranes monien kilpailijoiden sijaan suosii yhdenpääkannattimen ratkaisua suurissa telakkapukkinostureissa. Innovatiivisessa telakkapukkinosturi patentissa nosturi on ideoitu kahdenpääkannattimen nosturiksi, jossa alavaunu on sijoitettu pääkannattimien väliin. Pääkannattimeen on suunniteltu erilliset hyllyt sekä ylä- että alavaunun kiskoille, joilla vaunut kulkevat. Patentissa esitettiin, että pääkannattimeen tehtävillä pyöristyksillä voitaisiin tuulen vastuskerrointa pienentää merkittävästi. Lujuuslaskelmien avulla saatiin selvitettyä pääkannattimen koko sekä painoarvio, jos käytettäisiin patentin esittämiä ratkaisuja. Näin saatiin selkeästi painavampi pääkannatin verrattuna nykyiseen Konecranesin käyttämään ratkaisuun. Lisäksi patentin esittämää profiili sekä Konecranesin nykyisin käyttämälle pääkannattimen profiilille tehtiin virtausanalyysit. Virtausanalyysin tuloksista ei voitu selvästi todeta, kumpi pääkannatin profiileista olisi parempi ratkaisu. Pyöristykset eivät näyttäneet tuovan selvää hyötyä vastuskertoimen pienentämiseen. Jatkotutkimuksena profiilien pienoismalleille tulisi tehdä tuulitunnelikokeet, jolla saataisiin tarkat sekä vertailu kelpoiset muotokertoimet tutkittaville pääkannattimen profiileille.

This thesis studied new and innovative main girder profiles for the Goliath gantry cranes, which were presented in a patent. The thesis particularly focused on how to reduce effect of the wind load on the main girder. In practice, the aim was to find out how the wind load coefficient could be reduced in the calculations of the crane structure and whether the structure that was presented in the patent was actually feasible to produce. The thesis also compares the strengths and weaknesses of the cranes, which are made with the one main girder method or the two main girder method. Konecranes, unlike the many competitors, favors the one main girder method when it designs new Goliath gantry cranes. In the innovative Goliath gantry crane patent, an idea is thought up that the crane is designed with two main girders where the lower trolley is located between the main girders. The main girder is designed to have separate shelves for both the upper trolley and the lower trolley rails. The main idea presented in the patent is to round off the main girder’s profile so that it would significantly reduce the wind load coefficient. Structural calculations were used to estimate the main dimensions and the weight of the main girder, if the proposed method would be used from the patent. The calculations resulted in a significantly heavier main girder compared to the method that Konecranes currently uses. Flow analyzes were made to the main girder profile presented in the patent and Konecranes´ standard main girder profile. Flow analyzes didn´t show clearly which profile was better. The rounded off profile did not seem to bring clear benefits to reduce the wind load coefficient. Further studies should be made with scale models of the profiles in wind tunnel tests. These tests would give clear and comparable results for the wind load coefficients of the profiles.