Historia żurawi wieżowych sięga czasów starożytnych, gdy ludzie po raz pierwszy wykorzystali proste maszyny do wznoszenia monumentalnych budowli. Wiele z tych pionierskich konstrukcji zdefiniowało tempo rozwoju architektonicznego i inżynieryjnego na przestrzeni wieków. Od starożytnych kołowrotów po nowoczesne dźwigi naszpikowane czujnikami - historia żurawi wieżowych to także pasmo nieustannych udoskonaleń w obszarze bezpieczeństwa. Historia dźwigów jest więc bardzo długa, a ludzkość musiała przejść długą drogę, aby dziś cieszyć się z bogatej funkcjonalności oferowanej przez nowoczesne żurawie.
Ewolucja żurawi na przestrzeni wieków
Starożytność i średniowiecze
W starożytnym Egipcie podstawowe mechanizmy dźwigniowe służyły do wznoszenia niezwykłych budowli, takich jak piramidy. Współpraca robotników i inżynierów skupiała się na pomysłowym wykorzystywaniu siły ludzkich mięśni oraz prymitywnych, lecz skutecznych rozwiązań. W starożytnej Grecji ok. VI w. p.n.e. pojawiły się pierwsze urządzenia przypominające dzisiejsze żurawie. Opracowane w VI wieku p.n.e. systemy żurawi potrafiły lepiej rozkładać siły, co znacząco usprawniało budowę monumentalnych świątyń. Były wykorzystywane do budowy monumentalnych świątyń i akweduktów, a rzymskie maszyny z napędem kołem deptakowym potrafiły podnieść nawet 6000 kg, wyprzedzając technologicznie świat na stulecia.
W dobie średniowiecza żurawie stały się nieodzownym elementem wznoszenia okazałych katedr i warownych zamków. Drewniane konstrukcje z masywnymi kołami deptakowymi wykorzystywały ludzką lub zwierzęcą siłę napędową, pozwalając na przenoszenie ciężkich bloków kamiennych na zdumiewające wysokości. Technologia budowy żurawi w tym okresie koncentrowała się na wytrzymałości i prostocie, co umożliwiało bezpieczniejszą pracę w warunkach ówczesnych miast. Ułatwiony transport elementów i usprawnione metody scalania konstrukcji przynosiły architektom większą swobodę twórczą. Podczas średniowiecznych budów katedr wykorzystywano żurawie kołowe napędzane ręcznie lub zwierzętami, a Żuraw Gdański z XV wieku służył nie tylko do pracy w porcie, ale był także symbolem miejskiej potęgi. Żuraw Gdański był przez setki lat największym średniowiecznym dźwigiem portowym Europy i do dziś stanowi wyjątkowy symbol Gdańska. Powstał w XV wieku i służył do załadunku towarów oraz stawiania masztów na statkach.
Rewolucja przemysłowa i wiek XX
XIX wiek przyniósł niezwykły wzrost innowacyjności, co wyraźnie wpłynęło na historię żurawi wieżowych. W 1838 roku skonstruowano żuraw hydrauliczny, wykorzystujący ciśnienie wody do podnoszenia ciężarów, co stanowiło rewolucję w skali możliwości tych maszyn. Pojawiły się nowe rozwiązania łączące mechanikę z rosnącą dostępnością energii parowej, umożliwiające jeszcze efektywniejsze wznoszenie konstrukcji. W miarę rozwoju systemów hydraulicznych i maszyn parowych zwiększał się również udźwig żurawi. Po raz pierwszy można było przenosić elementy konstrukcyjne ważące wiele ton, co skracało czas powstawania mostów, fabryk i wielopiętrowych budynków. Wiek XIX pogłębił “dźwigowe rewolucje” - napęd parowy i później elektryczny sprawił, że nawet kilkudziesięciotonowe konstrukcje nie stanowiły problemu.
Wiek XX przyniósł kolejny przełom w temacie żurawi wieżowych, głównie dzięki postępowi w dziedzinie elektryczności i materiałów wysokiej wytrzymałości. Na początku stulecia pojawiły się dźwigi wieżowe o stalowych i drewnianych ramach, które w porównaniu z wcześniejszymi konstrukcjami pozwalały na podnoszenie cięższych ładunków. Okres międzywojenny oznaczał udoskonalanie istniejących projektów i wdrażanie elektrycznych napędów, co przekładało się na szybszy, bardziej kontrolowany proces wznoszenia elementów budowli. Wprowadzenie sprzęgieł elektromagnetycznych umożliwiło sterowanie prędkością i hamowaniem, co znacznie poprawiło precyzję podczas montażu. Ważnym kamieniem milowym była konstrukcja pierwszego samojezdnego żurawia wieżowego w 1949 roku, opracowana przez firmę Liebherr.
Nowoczesne żurawie wieżowe
Charakterystyka i budowa
Najbardziej rozpoznawalne są żurawie wieżowe, które tworzą charakterystyczną sylwetkę miasta w fazie budowy. Ich konstrukcja to połączenie stalowej wieży, wysięgnika (tzw. ramienia), przeciwwagi, kabiny operatora i układów lin oraz bloczków. Podnoszenie polega na zastosowaniu zasady dźwigni, z punktem podparcia (wieża), wysięgnikiem i przeciwwagą. Silnik napędza bęben wciągarki, który zwija i rozwija linę stalową z hakiem. Jest to fizyka w akcji: odpowiednia kombinacja długości ramienia i masy przeciwwagi generuje właściwą siłę, żeby przenieść ładunek. Obecnie dźwigi wieżowe osiągają wysokość setek metrów i potrafią podnosić ładunki liczone w tysiącach ton, będąc kluczowym elementem na placach budowy spektakularnych drapaczy chmur.
Technologia i bezpieczeństwo
W ich konstrukcji wykorzystywane są nowoczesne materiały oraz zaawansowana automatyka, która precyzyjnie steruje każdym ruchem. Współczesne żurawie budowlane korzystają z zaawansowanych systemów komputerowych. Joysticki, ekrany dotykowe, automatyczne czujniki przeciążeniowe i systemy ostrzegania przed wiatrem zapewniają precyzję, bezpieczeństwo i możliwość pracy w wymagających warunkach. Współczesny żuraw to komputer na stalowym szkielecie. Współczesne urządzenia są wyposażone w zaawansowane systemy antykolizyjne, mechanizmy ostrzegawcze i funkcje automatycznego wyłączania w razie zagrożenia.
Współczesne żurawie wieżowe wyróżniają się energooszczędnymi silnikami i systemami, które ograniczają zużycie paliwa bądź energii elektrycznej. Zdalne sterowanie i rozbudowane systemy telemetrii dają operatorom możliwość monitorowania parametrów pracy na bieżąco, co zwiększa bezpieczeństwo i wydajność. Wiele modeli oferuje innowacyjne funkcje: automatyczne wykrywanie przeciążeń, inteligentną regulację momentu obrotowego, a także specjalne wskaźniki minimalizujące błędy operatorskie. Systemy komputerowego nadzoru ruchów żurawi zaczęto stosować już w latach 80.
Jak działają dźwigi wieżowe | Jak budują drapacze chmur | Animacja 3D
Żurawie samojezdne i specjalistyczne
Polskie fabryki zaczęły produkcję dźwigów samochodowych dopiero w latach 50-tych. Warszawa oraz inne duże miasta naszego kraju zostały dotkliwie zniszczone w wyniku działań wojennych, co spowodowało potrzebę szybkiego zmechanizowania działań transportowych, przemysłowych oraz budowniczych. Najpopularniejsze żurawie stanowiły rezultat pracy specjalistów ZREMB Warszawa. Żurawie wyposażone w podwozie stanowią dziś niezastąpionego partnera w zakres montażu i rozbiórek, przenoszenia i transportowania ciężkich, dużych ładunków czy też rozładunku i załadunku towarów. Choć najczęściej można spotkać je na budowach, wynajem żurawi to usługa, z której korzystają chętnie również centra logistyczne, fabryki, rafinerie oraz huty. Żurawie gąsienicowe są przeznaczone do pracy w grząskim terenie. Największy współczesny żuraw świata - Mammoet SK10 - może podnieść aż 10 000 ton. Jest to konstrukcja wykorzystywana do największych projektów inżynieryjnych.
Premiera pierwszego polskiego górnoobrotowego żurawia wieżowego KR 90-5
Narodziny innowacji
W dniu 28 marca 2019, o godzinie 12.00 w Katowicach, w siedzibie firmy Mazur Żurawie odbyła się premiera pierwszego polskiego żurawia KR-90 o udźwigu 5 ton, zaprojektowanego i wykonanego w Polsce przez firmę Krupinski Cranes sp. z o.o. Uroczystość zgromadziła całą branżę wynajmu żurawi wieżowych w Polsce, montażystów żurawi, operatorów oraz miłośników branży dźwignicowej. Pokaz żurawia wieżowego KR 90-5 był z pewnością kamieniem milowym w historii polskiej branży dźwignicowej, gdzie od prawie 30 lat nie powstał rodzimy produkt w segmencie żurawi wieżowych. KR 90-5 jest pierwszym polskim górnoobrotowym żurawiem wieżowym, zaprojektowanym i wyprodukowanym w Polsce. Jest to pierwszy od 27 lat polski żuraw wieżowy. Zaprojektowany został zgodnie z najwyższymi standardami światowymi i spełnia najwyższe normy bezpieczeństwa.
Prace nad polskim żurawiem rozpoczęły się w kwietniu 2018 roku. W tym projekcie wsparcie w formie usług inżynierskich było prowadzone z klientem od samego początku, tj. od momentu projektowania żurawia. Żuraw KR 90-5 został zbudowany od podstaw, a firma ANIRO aktywnie uczestniczyła w tym zadaniu. Stworzona została pełna dokumentacja elektryczna, wykonano nowoczesne sterowanie oparte o jednostkę PLC SIEMENS SIMATIC S7-1500 oraz panel HMI dla komunikacji z operatorem. Obecnie produkcja jest na etapie podwykonawców, a Krupinski Cranes dokonuje ostatecznego montażu. Jednak w ciągu najbliższych lat część konstrukcji będzie realizowana we własnym zakresie. Na dzień dzisiejszy firma zatrudnia 12 osób, mocno rozwija zwłaszcza dział konstrukcyjny.
Opinie ekspertów i użytkowników
Projektant żurawia, dipl. Ing. Jacek Krupiński, powiedział: „Zaprojektowaliśmy żuraw zgodnie z najnowszymi obowiązującymi dyrektywami i normami europejskimi. Spełnia on najnowsze wymagania polskich przepisów dotyczących bezpieczeństwa i warunków pracy operatora żurawi wieżowych. Rozwiązania nie tylko ułatwiają ewidencję czasu pracy operatora, ale także wychodzą naprzeciw nowym wymaganiom dozoru technicznego odnośnie kontroli wykorzystania resursu. Wszystkie mechanizmy posiadają ewidencję rzeczywistego czasu pracy mechanizmów, co rozwiązuje problem nie tylko z resursem, ale znacznie ułatwia planowanie i wykonywanie prac serwisowych. W naszym żurawiu staraliśmy się wyeliminować ryzyka, stosując komponenty renomowanych producentów sprawdzone i dedykowane dla pracy dźwignicowej”. Producent żurawia zapewnia, że dostęp do części oraz ich jakość zostanie zapewniona przez firmę Krupiński Cranes. Choć firma istnieje od niedawna i jest to jej pierwszy produkt, to w środowisku dźwignicowym w Polsce osoba Pana Jacka Krupińskiego jest dobrze znana. Wiedza i doświadczenie, jakim dysponuje wraz ze swoim zespołem pracowników, dla wielu jest gwarantem bezpieczeństwa oraz jakości produktu.
Pierwsze wrażenia operatorów na temat żurawia KR 90-5 były bardzo pozytywne: „Bardzo duża sztywność wieży powoduje, że nie występują drgania skrętne, a to wiąże się z precyzyjnym pozycjonowaniem ładunku. Sterowanie mechanizmem podnoszenia oraz wodzakiem jest bardzo precyzyjne i nie wykazuje opóźnień w stosunku do zadawanego sygnału przy podnoszeniu, jak i wodzeniu. Komfort w kabinie to światowy poziom, klimatyzacja, widoczność, komfort. Na uwagę zasługuje wyposażenie kabiny w komfortowe stanowisko operatora pozwalające na odciążenie kręgosłupa w czasie przerwy w pracach na budowie. Rolety przeciwsłoneczne i system czyszczenia szyb gwarantują dobrą widoczność. Operator, chcąc rozpocząć pracę żurawiem, musi się zalogować, co rozwiązuje dyskusje z pracodawcą na temat czasu pracy”.
Bogusław Salwiński, Dyrektor Generalny w firmie MAZUR Żurawie, zapytany, jak ocenia nowy polski produkt, podkreśla: „Żuraw wieżowy KR 90-5, pod względem parametrów użytkowych, jak również ceny, jest bardzo atrakcyjną alternatywą zarówno dla wypożyczalni sprzętu, jak również firm budowlanych, posiadających własne żurawie wieżowe. Na naszym rynku najczęściej stosowane technologie wznoszenia budynków mieszkalnych wymagają zastosowania maszyn o zbliżonych parametrach do tych, jakie oferuje KR 90-5. Nasze własne, kilkunastoletnie doświadczenie podpowiada, że podczas projektowania lokalizacji żurawi należy próbować stosować ten żuraw na bardziej wymagających budowach, tj. tam gdzie się leje więcej betonu i cieszyć się zaoszczędzonymi pieniędzmi. Ewentualny podwyższony koszt demontażu pozostanie na umiarkowanym poziomie, gdyż najcięższy element z jakim mamy do czynienia posiada ciężar 3,4 tony. Ciężar taki nie stanowi większego problemu dla żurawi samochodowych klasy 100 ton, które zmontują żuraw na pełną wysokość na krzyżu KR 90-5 z odległości ponad 30 metrów, co jest niewątpliwie sporym wyczynem i umożliwia obniżenie poziomu kosztów jednorazowych”.
Parametry i zalety KR 90-5
KR 90-5 to typowy żuraw klasy średniej, kompaktowy, łatwy w transporcie, potrzebujący niewielkiej ilości samochodów do transportu i, jak na urządzenie w swojej klasie, mogący poszczycić się bardzo dobrymi parametrami technicznymi, tj. udźwigiem 5 ton oraz 1400 kilogramów na 50-metrowym wysięgu. Nowy żuraw rozwiązaniami technicznymi dorównuje produktom z rynku niemieckiego. Żuraw Krupinski Cranes KR 90-5 jest pierwszym i zarazem najmniejszym modelem, jaki trafił do produkcji. Na 50-metrowym wysięgniku może podnieść 1400 kg. Ma pojedyncze olinowanie (dwa pasma liny). Użytkownicy na pewno docenią prostą konstrukcję z małą liczbą elementów, które mogłyby ulec ewentualnemu uszkodzeniu. Żuraw w czasie premiery miał wysokość podnoszenia 33 m pod hakiem, ale można go podwyższyć na podstawie krzyżowej do 41 m. Na kotwach traconych osiągana jest jeszcze większa wysokość podnoszenia wynosząca 49 m.
Spośród głównych zalet nowego KR 90-5 dyrektor Salwiński wymienia:
- Prostotę montażu oraz intuicyjne projektowanie połączeń.
- Możliwość załadunku elementów na stosunkowo małą ilość samochodów.
- Brak konieczności zakupu i eksploatacji drogich narzędzi i ich atestowania.
- Czas montażu wynoszący przy dobrej organizacji ok. 4-5 godzin.
- Ergonomiczną kabinę zapewniającą wysoki komfort pracy.
- Wysoką kulturę pracy mechanizmów.
- Oświetlenie placu budowy umieszczone pod wysięgnikiem dające „zerowy cień”.
- Ułatwiony dostęp do żurawia poprzez zastosowanie stałej drabinki na krzyżaku.
- Sztywność konstrukcji nośnej, która poprawia komfort pracy (np. korekta położenia haka podczas betonowania).
- Dużą odporność elementów wieży na czynniki atmosferyczne.
- Możliwość montażu żurawia w wersji na kotwie fundamentowej na wysokość 47,5 m na wieży o szerokości przekroju 1,23 x 1,26 m.
- Bezpośredni dostęp do inspekcji profili wieży (brak możliwości korozji wewnątrz profilu).
- Zastosowanie punktów podczepienia lin eliminujące konieczność szukania środka ciężkości.
- Ułatwienia dla monterów do poruszania się po wysięgniku w przypadku takiej konieczności.
- Bardzo dobry dostęp do kabiny żurawia i możliwość wykorzystania podestu kabiny do udzielenia pierwszej pomocy w sytuacji kryzysowej.
- Szafa sterownicza zlokalizowana w kabinie, która zabezpiecza elektronikę przed wpływami atmosferycznymi.
- Niskie zapotrzebowanie na moc przyłączeniową, a tym samym niski koszt eksploatacji.
Komponenty i funkcjonalność
Wieża żurawia oparta jest na sprawdzonym systemie TS10, charakteryzującym się m.in. wydłużoną żywotnością. Dostępne są trzy długości wież: 11,8; 5,9 i 3,95 m, mieszczące się do standardowego kontenera. W przypadku najdłuższej wstawki wieży, przy takich długościach, wysokość żurawia można ustawić co 2 m. Żuraw posadowiony był na podstawie krzyżowej. Wymieniona już podstawa krzyżowa jest jednym elementem. Składa się do transportu i jest bardzo wygodna i szybka w montażu.
W prezentowanej „na ziemi” kabinie zainstalowany był panel operatorski Beckhoff, który w produkcji seryjnej zastąpiono panelem marki Siemens. Jest to rozwiązanie, które docenią nie tylko firmy używające żurawi wieżowych, ale zwłaszcza te zajmujące się ich wynajmem. Z poziomu dostępu operatora, montera, czy producenta można odczytać wiele parametrów. Przykładowo, po zalogowaniu jako monter dostępny jest podgląd ilości przepracowanych roboczogodzin na każdym napędzie, co zgodnie z najnowszymi przepisami, pozwala na obliczenie resursu. Z poziomu wyświetlacza dostępna jest instrukcja obsługi, a także możliwa pełna regulacja wyłączników końcowych, regulacja prędkości na poszczególnych biegach, czy wykonanie testu 110%. Dodatkową, unikalną w skali światowej funkcją jest monitoring jakości zasilania z sieci. Gdy któryś z parametrów sieci przekroczy ustalone wartości, żuraw zostaje zatrzymany, a na panelu pojawia się stosowny komunikat. Niezwykle przydatnym rozwiązaniem są również trzy lampy LED zamontowane na wysięgniku, mające ponad 24000 lm każda.
„W konstrukcji naszego żurawia zastosowaliśmy tylko sprawdzone rozwiązania. Nie chcieliśmy na żadnym etapie, projektowania, czy produkcji oszczędzać. Wykorzystujemy silniki i przekładnie SEW-Eurodrive, napędy i falowniki ABB, sterowanie Siemens i wiele innych elementów, pochodzących od znanych światowych dostawców. W przypadku mechanizmów i napędów, firma Krupinski Cranes skorzystała ze sprawdzonych technologii. Wybrała wciągarkę SEW-Eurodrive o mocy 18 kW i maksymalnej prędkości roboczej do 60 m./min (przy minimalnym obciążeniu) - bardzo konkurencyjną w stosunku do innych. Do napędu wodzaka i obrotu stosowane są urządzenia o mocy odpowiednio 3 i 4 kW.” - podkreśla Jacek Krupiński.
Plany rozwoju i przyszłość
Kolejne modele i innowacje
Podczas spotkania w Katowicach Daniel Gwoźdź, Prezes Zarządu Krupinski Cranes, nie tylko zaprezentował wszystkim zgromadzonym zalety nowego polskiego żurawia, ale również zdradził plany firmy dotyczące produkcji kolejnego żurawia wieżowego. „Oprócz realizacji pozyskanych już zamówień na żuraw KR 90-5, prowadzimy równolegle zaawansowane prace projektowe nad żurawiem wieżowym KR 160, o udźwigu maksymalnym 8 ton oraz wysięgu 60 metrów, którego produkcję uruchomimy wkrótce” - powiedział. Krupinski Cranes nie pozostaje tylko przy żurawiu KR 90-5. W latach 2020-2025 planuje wprowadzenie 11 modeli, w tym trzech w dwóch wersjach udźwigu maksymalnego. Obecnie na zaawansowanym etapie projektowania jest żuraw klasy 160 tm z 60-metrowym wysięgnikiem. Będzie dostępny w dwóch wersjach. Pierwsza, to 5-tonowa z napędami pochodzącymi z modelu KR 90-5, ale z bębnem na większą ilość liny i z większą prędkością roboczą. Główną jego zaletą będzie możliwość podniesienia 2,2 t na maksymalnej długości 60 m - co jest najlepszym wynikiem w tej klasie. Parametr ten jest najczęściej brany pod uwagę i doceniany przez firmy korzystające z żurawi. Prototyp żurawia KR 160 zostanie zaprezentowany już w lipcu tego roku. Z końcem 2019 roku do produkcji ma zostać wdrożony również model KR 130.
Daniel Gwoźdź dodał: „Chcemy dawać naszym klientom wybór różnych wielkości maszyn w zależności od zapotrzebowania. Naszym celem jest zaopatrywać polski rynek w żurawie wieżowe nowej generacji w miejsce dotychczas eksploatowanych rozwiązań starej generacji. Koncentrujemy się na wielkościach najbardziej popularnych w naszym kraju. Typizacja, unifikacja i powtarzalność rozwiązań przyniesie wkrótce korzyści naszym klientom, a niezawodna konstrukcja zapewni stałych odbiorców na następne lata. Chcemy, aby nasze żurawie oprócz jakości, trwałości i niezawodności były przyjazne dla operatorów i monterów, bezpieczne w eksploatacji, znosiły trudy ciężkich i wymagających placów budowy, jakie mamy w Polsce. Jestem bardzo dumny z naszego produktu i mam nadzieję, że znajdzie on wielu zwolenników i klientów w Polsce i w całej Europie”.
Wizja bezemisyjnej przyszłości
„W tej chwili produkcja Krupinski Cranes wynosi trzy żurawie miesięcznie. Równolegle realizujemy nowy projekt odnośnie napędów z silnikami na magnesach trwałych. Jesteśmy na końcowym etapie testowania takich rozwiązań. Jest to nieunikniona przyszłość, ale na wdrożenie do produkcji trzeba będzie jeszcze poczekać”. Daniel Gwoźdź wspomniał także, że Krupinski Cranes w planach ma budowę fabryki pod Gdańskiem z wykorzystaniem dotacji unijnych. Ma to być najnowocześniejszy taki zakład w Europie, gdzie konstrukcje stalowe produkowane będą na liniach zrobotyzowanych. Pierwsze żurawie z nowej fabryki trafią do klientów już za 4 lata.
Przyszłość jawi się jako czas jeszcze bardziej zaawansowanych technologii, obejmujących częściowo lub w pełni zautomatyzowane żurawie wieżowe. Dynamiczny rozwój robotyki oraz sztucznej inteligencji będzie prawdopodobnie sprzyjał wprowadzaniu nowych form nadzoru i kontroli, minimalizujących ryzyko błędów ludzkich. Niektóre koncepcje zakładają zasilanie maszyn odnawialnymi źródłami energii, współpracę z inteligentnymi systemami sterowania ruchem, a także integrację z cyfrowymi modelami budynków. Zmiany klimatyczne, coraz rzadsze surowce i surowsze normy emisji jasno pokazują, że sektor nie może zostać w tyle. Minimalna emisja CO₂, cichsza praca i niższe koszty eksploatacji. Żuraw, który nie tylko spełnia zaostrzające się standardy emisji, ale także przewiduje, co nas czeka. Jest to rozwiązanie, które jest nie tylko przyszłościowe, ale także niezbędne w świecie, który naprawdę chce budować w sposób zrównoważony.