Kraan (machine)

Onderdelen van een platform kraan

Een kraan als machine is eigenlijk hetzelfde als een hijskraan. Het kan ook een graafmachine zijn. Tegenwoordig is het over het algemeen uitgerust met een hijskabel, staalkabels of kettingen en schijven, die zowel kunnen worden gebruikt om materialen verticaal op te tillen als te laten zakken en om ze horizontaal te verplaatsen door het zwenken of verrijden van de kraan. Het wordt voornamelijk gebruikt om zware dingen op te tillen en naar andere plaatsen te vervoeren. Kranen worden vaak gebruikt in het transport voor het laden en lossen van vracht, waaronder containers. Ook wordt het gebruikt in de bouw voor het verplaatsen van materialen en in de productie voor de montage van zwaar materieel, zoals een grote windmolen.

Geschiedenis

Nabije oosten

Het eerste type kraanmachine was de shadouf, die een hefboom-mechanisme had en werd gebruikt om water op te tillen uit een waterput en uit te gieten in een sloot voor irrigatie. Het werd uitgevonden in Mesopotamië (modern Irak) rond 3000 v. Chr. De shadouf verscheen vervolgens in de oude Egyptische technologie rond 2000 v. Chr. Door deze manier van watertappen heeft het woord kraan in hijskraan en waterkraan daarom dezelfde oorsprong.

Het oude Griekenland en Romeinen

Een kraan voor het hijsen van zware lasten werd aan het einde van de 6e eeuw v. Chr. ontwikkeld door de oude Grieken. Uit de archeologische vondsten blijkt dat dit uiterlijk was in ongeveer 515 v.Chr. Op stenen blokken van Griekse tempels zijn kenmerkende gaten voor hijsogen gevonden. Aangezien deze gaten wijzen naar het gebruik van een hefinrichting (een soort hefboom), en omdat ze zich precies boven het zwaartepunt van het blok bevinden, of in paren op gelijke afstand van een punt boven het zwaartepunt, worden ze door archeologen gezien als een bewijs voor het bestaan en gebruik van een kraan toen.

De komst van de lier en katroltakel in de zogeheten trispastos leidde al snel tot vervanging van het duwen van de stenen blokken op schuine opritten (hellingen) die tot dan toe het belangrijkste middel waren om de blokken op rollen omhoog te krijgen.

Deze kraan werd ook veel door de Romeinen gebruikt. De lier werd later door een tredmolen (Een rad waar men in kon lopen) vervangen. Dit type kraan werd later weer in de middeleeuwen gebruikt. Behalve een tredmolen werd ook de kaapstander gebruikt. Een soort horizontale lier (soort katrol) die later ook op zeilschepen werd gebruikt om zeilen en het anker te hijsen.

Mogelijk dat de trispastos ook werd gebruikt om een schot in een aquaduct als afsluiter te laten zakken om zo de waterstroom te regelen.

Shadouf, nog steeds gebruikt in Egypte
Tripastos kraan modeltekening
Romeinse kraan met tredmolen
Tredkraan op een schilderij van Pieter Breugel, bouw van de toren van Babel

Middeleeuwen

Na het verdwijnen van de Romeinse beschaving, ging de kennis van de kraan voor een belangrijk deel verloren. Bij het heruitvinden van de tredmolen kraan rond 1225 werd het mogelijk om hoge kathedralen te bouwen. Mogelijk werd de kennis gehaald uit het boek van Vitruvius ' De architectura , die in veel kloosterbibliotheken te vinden was. Ook kende ze in die tijd het waterrad, dat de nodige overeenkomsten heeft met de tredmolen. Dergelijke tredmolen kranen werden in havens, mijnen en op bouwplaatsen gebruikt. De tredmolen was verbonden met de katrol waarop het hijstouw opgewonden (omhoog) en afgewikkeld (omlaag) werd.

Bij het bouwen van de kathedraal werd de kraan eerst op de stevige ondergrond gezet terwijl de muren rondom werden gebouwd en hees het op een gegeven moment de verdiepingsbalken boven zich. Vervolgens werd de kraan afgebroken en weer opgebouwd op de stevige verdiepingsbalken, zodat een nieuwe verdieping kon worden gebouwd. De kraan verhuisde dus mee met de groei van het gebouw. Tegenwoordig met de bouw van wolkenkrabbers gebeurt dat nog steeds. De eerste kranen konden nog niet zwenken of draaien. Dat kwam een eeuw later rond 1340. Ze hadden ook geen remmen of ratels. Waarschijnlijk was dat niet nodig omdat de kabels stroef over de schijven gingen. De kraanarm of boom werd toen al een giek genoemd. Een term uit de scheepvaart, een onderdeel van een zeilboot.

Industriële revolutie

Perscylinder met in- en uitgaande stang

Met het begin van de industriële revolutie werden de eerste moderne kranen geïnstalleerd in havens voor het laden van vracht. Er werd voor het eerst gebruik gemaakt van hydraulische kracht. Eerst nog met waterdruk in een cylinder die de hijsketting omhoog bewoog. Later werden oliedruk cilinders gebruikt om de giek omhoog en omlaag te bewegen. Zo'n cylinder lijkt op een fietspomp, maar dan omgekeerd. Pers je lucht, water of olie in de cylinder (buis), dan druk je de stang een stuk eruit. Laat je de lucht, water of olie via een kraantje weer wegvloeien, dan gaat de stang weer de cylinder in. Eigenlijk hetzelfde als bij een stoommachine.

Gevaren

Omgevallen kraan in Amsterdam

Het gebruik van een kraan vraagt om veel vakkennis. De kraanmachinist moet goed letten op de stabiliteit van de kraan. Dus dat die stevig staat en niet kan omvallen. Door het uitzetten van stempels kan de kraan stevig staan. Ook moet hij of zij letten op de belasting van de verschillende onderdelen. Dat wil zeggen de krachten die op de kabels en armen komen te staan. Een last die je met gestrekte armen verder van je lijf af tilt, lijkt zwaarder dan dat je dat vlak bij je lijf doet. Dat verschil wordt veroorzaakt door de momentkracht. Dus een bouwkraan kan meer gewicht omhoog tillen vlak bij de mast, dan op een afstand aan het einde van de giek.

Tegenwoordig zijn er waarschuwing systemen die een alarm geven bij dreigende overbelasting. Ook zal de kraanmachinist rekening moeten houden met de wind. De ene type kraan zal windgevoeliger zijn dan de ander. Toch komt het nog regelmatig voor dat kranen omvallen, met veel schade en verwondingen (soms met dodelijke afloop) als gevolg.

Ook moet de kraanmachinist rekening houden met de beschikbare ruimte en de mensen op de plek waar gehesen wordt. Vandaar dat je niet zomaar op een bouwplaats mag komen.

De kraanmachinist is verantwoordelijk voor de veiligheid van hemzelf en de mensen die om en onder de kraan werken. De mensen die helpen bij het aan- en loskoppelen van de vracht moeten goed opletten of dat op de juiste manier gaat. Een zware hijshaak kan gaan slingeren en tegen de werkers aanstoten wat zwaargewonden kan geven. In een hijskabel die onder spanning staat zit veel kracht. Als een vracht per ongeluk losschiet komt die kracht vrij en kan de vracht of de kraan weg schieten en uit evenwicht raken. Is een kabel te zwaar belast (te zwaar beladen) dan kan de kabel breken. Ook bij dat knappen van de kabel komt er veel kracht vrij en schieten dingen ongecontroleerd alle kanten op.

Bij het hijsen van langere voorwerpen, moet ervoor gezorgd worden dat die in evenwicht hangen. Vandaar dat je vaak ziet dat de vracht op meerdere plekken wordt 'vastgepakt'. Ook wordt er met zogeheten stroppen gewerkt. Dit zijn een soort lussen die zichzelf als het ware vasttrekken.