De elektrische havenkraan 400 KA maakt deel uit van de collectie havenkranen van het Museum aan de Stroom (MAS).

De collectie havenkranen van het MAS

Op 5 juli 1974 besliste het College van Burgemeester en Schepenen van Antwerpen om bij de verschroting van de stedelijke havenkranen minstens één representatief exemplaar per reeks te behouden en over te dragen aan het Nationaal Scheepvaart Museum, vandaag het Museum aan de Stroom (MAS). De collectie van het MAS bevat in 2013 negentien historische havenkranen. De collectie is uniek in de wereld en toont de evolutie van de kraantechnologie. De oudste kraan, een 10-tonskraan besteld bij Stuckenholz in 1884, werd nog met de hand aangedreven. De laatste kranen van de collectie dateren uit de jaren 1960.

De havenkranen op de Rijnkaai

Op de Rijnkaai, ter hoogte van de hangars 26-27 en 29, staan twaalf havenkranen van de collectie van het MAS opgesteld. Het huidige uitzicht van de Scheldekaaien kwam tot stand tijdens grootschalige infrastructuurwerken om de haveninfrastructuur te verbeteren. Tussen 1877 en 1883 werden de Scheldekaaien rechtgetrokken en werd een kaaimuur gebouwd langs de rechteroever van de Schelde, van de Kattendijksluis tot aan het Zuid. Voor de nieuwe havenkaaien moesten honderden huizen gesloopt worden. Daarbij verdween de historische stadskern rond het Steen en de iets noordelijker gelegen historische havenzone "De Werf".

Een gekasseide strook van 80 m breed werd ingericht met kades, havenkranen, treinsporen en opslagplaatsen. Er werden over de hele strook twee reeksen sporen getrokken: de rails langs de straatkant van de afdaken waren bedoeld voor het goederenverkeer tussen de Scheldekaaien en het goederenstation Zuid, de sporen langs de kaaimuur waren bedoeld om de havenkranen op te rollen. De twaalf havenkranen langs de Rijnkaai staan op de originele sporen.

Elektrische kranen

Vanaf de industriële revolutie ontwikkelde de kraantechnologie aan een hoog tempo. IJzeren kranen vervingen de houten exemplaren. Aanvankelijk waren het nog handkranen, maar al snel werden die vervangen door stoomkranen, waterperskranen en uiteindelijk elektrische kranen. De ontwikkeling van de kraantechnologie werd aangespoord door een daling van het aantal matrozen op de schepen. In de periode van de zeilschepen hadden vrachtschepen voldoende matrozen om de vracht grotendeels met eigen mankracht te laden en lossen. Met de opkomst van de stoomschepen werd de bemanning kleiner en groeide de rol van de kranen. Tussen 1880, toen de stoomschepen opkwamen, en 1912, toen de zeilschepen hun belang vrijwel verloren hadden, steeg het aantal kranen in de Antwerpse haven van 17 tot 300. In 1931 stonden er in Antwerpen al 595 hijswerktuigen opgesteld.

In 1907 werd de eerste Antwerpse elektrische kraan in gebruik genomen. De elektrische kranen werden vanaf het jaar 1908 per stuk oplopend genummerd. Naast het nummer kregen de kranen per reeks ook twee letters als kenteken toegewezen. Zo is de 45 AA de oudste elektrische kraan van de collectie. De latere reeksen werden aangeduid met nummers zoals BD, CC, CD, CK, FA, GA, HA, en zo meer.

De bestelling van de havenkraan 400 KA

In december 1958 schreef het stadsbestuur een aanbesteding uit voor dertig nieuwe walkranen. In het kader van het tienjarenplan werden de kranen voor 40% door de stad Antwerpen gefinancierd en voor 60% door het rijk (openbare werken). De Nederlandse groep Holland Cranes schreef in tegen de laagste prijs conform de voorwaarden. Vanuit nationaal-economische en technische overwegingen werd echter beslist om twee contracten op te maken. Holland Cranes mocht twintig walkranen leveren. Een consortium van de Belgische bedrijven Boomse Metaalwerken en ACEC (Ateliers de Construction Electriques de Charleroi) kreeg daarnaast een contract om tweeëntwintig kranen te leveren.

Holland Cranes was een consortium van de werven Conrad-Stork (Haarlem), Gusto (Schiedam) en Verschure (Amsterdam). Ze bouwden de twintig bestelde topkranen van de KA-reeks in 1961 voor een bedrag van 54,5 miljoen Belgische frank. De kranen met de nummers 386 tot 405 werden opgesteld op de zuidkaaien van het Tweede Havendok en de noordkaaien van het Derde Havendok. Daar werden voor de 5-tonskranen zwaarder gefundeerde kraansporen aangelegd.

De introductie van de JA-, JB-, KA- en KB-kranen tussen 1957 en 1966 betekende dat een groot deel van de elektrische 2- en 3-tonskranen uit de jaren 1920 en 1930 werden vervangen. De laatste hydraulische kranen in de Antwerpse haven werden in 1975 buiten bedrijf gesteld. Enkele exemplaren van de reeksen KA, KB en KD bleven in dienst tot aan het begin van de eenentwintigste eeuw. Toen het gelijkspanningsnet van 550 volt werd afgesloten, werden ook de laatste elektrische kranen van de reeksen KA, KB en KD tussen 2003 en 2005 uit dienst genomen. De kranen KA, KB en KD bepaalden gedurende ongeveer 43 jaar mee het beeld van de haven van Antwerpen.

Beschrijving elektrische walkraan 400 KA

De 400 KA is een stalen torenkraan met een slanke constructie opgebouwd uit een portaal en een draaibare bovenbouw.

Het portaal bestaat uit een gelaste ronde kuipconstructie die de buigende momenten van de poten opneemt en een stijve ondersteuning aan de draaibare bovenbouw geeft. Op de kuipconstructie sluiten vier gelaste kokervormige poten aan. De poten van de KA zijn onderaan slank uitgevoerd zodat wagons en vorkliften onder het portaal kunnen rijden. Bovenaan zijn de poten breed om een stijve structuur te garanderen. Halfweg de poten zit een knik. Ter hoogte van die knik zijn de poten onderling verbonden met een kruis in U-profielen. Op dit kruis is een bordes in roostervloer gelegd, dat via een trap bereikbaar is vanop de kaai. Op het bordes staan het spilcontact en de rijweerstanden opgesteld. Vanop het bordes verschaft een ladder toegang tot de draaibare bovenbouw van de kraan. De poten zijn gevuld met een mengsel van cement, zand, zwaarspaat en schroot dat als ballast fungeert.

Het portaal met vier poten staat op een spoor met een breedte van vijf meter en is verrijdbaar. Iedere poot van het portaal staat op een bogie met twee rijwielen. Er worden twee van de vier bogies aangedreven, één aan kaaizijde en één aan landzijde. De aandrijving van het portaalrijdwerk gebeurt door middel van twee aangeflensde motoren op de aangedreven bogies. De bogies worden met rondsels, wormoverbrengingen en rechte tandwieloverbrenging in beweging gesteld. In de kaaimuur zijn elektriciteitsaansluitingen met walstroom ingewerkt. Aan de voet van de kraan is een haspel voor een elektriciteitskabel voorzien. De kabel zelf ontbreekt.

Het portaal en de bovenbouw zijn verbonden door een dubbelrijige zwenklager van het bedrijf Rothe Erde uit Duitsland. Door de zwenklager zijn het portaal en de bovenbouw stevig met elkaar verbonden zodat de krachten van het kraanwerk worden doorgegeven aan de onderbouw. Het stabiliserende tegengewicht kan zodoende in de holle poten van het portaal worden aangebracht. Op die plaats heeft het tegengewicht de grootst mogelijke hefboomkracht binnen het toegestane gabarit op de kaaien.

Op de hoogte van de dubbelrijige zwenklager is rondom de toren een bordes met roostervloer gebouwd. Aan de zijkant van de toren is de zwenkwerkfundatie gelast, waarin het complete zwenkwerk draaibaar om een verticale as is opgesteld. De elektromotor van de zwenkinstallatie zorgt ervoor dat de bovenbouw kan draaien bij het laden en lossen. Aan de achterzijde van de toren is ter hoogte van het bordes een ballastbak aangebracht. Die ballast uit zwaarspaat en ijzerafval dient om het lastmoment voor een deel te compenseren, zodat de Rothe Erde draaikranslager minder zwaar wordt belast. Achteraan op het platform staat het hijsmechanisme. De rotatie van de elektromotor wordt via een tandwieloverbrenging overgebracht op een trommel voor de hijskabel van 24 millimeter doorsnede.

De draaibare bovenbouw van de kraan bestaat, naast het platform, uit de toren en de giek. De giek is gebouwd als een geklonken vakwerkconstructie. De torenconstructie met beweegbaar tegengewicht aan de achterzijde van de toren is in de Antwerpse haven voor het eerst toegepast in 1945 op de Britse GA-kranen van Stothert & Pitt. De techniek is in de jaren 1950 verder geperfectioneerd. De toren is kokervormig gebouwd in gelaste staalplaat en is van de nodige plooiverstijvingen voorzien. De toren heeft een recht ondergedeelte en een spits toelopend bovengedeelte. Op de overgang van deze twee delen is het draaipunt van de giek aangebracht. De stuurcabine voor de kraandrijver is zo hoog mogelijk in de toren opgesteld. Het bedieningshuis geeft de kraandrijver een goed zicht rondom en naar boven. Een elektrische kachel en een verwarmde voetplaat zijn als verwarming voorzien. De cabine bevat een stoel voor de kraandrijver en de besturingsapparatuur. Om overbelasting van de kraan te voorkomen is een alarmsysteem opgesteld. De elektrische schakelapparatuur en de weerstanden staan binnen in de toren. De toren kan via ladders langs binnen beklommen worden. In de toren zijn twee vloeren aangebracht, één op twee derde hoogte van het rechte gedeelte van de toren en één ter hoogte van de knik. Aan de achterzijde van de toren is de glijbaan voor het contragewicht van de giek aangebracht. De glijbaan maakt een knik op de overgang van het rechte naar het spits toelopende gedeelte van de toren. Het contragewicht is met twee fleyerkettingen, die overgaan in kabels voorbij de torentop, verbonden aan de giekkop. Op de top van de toren is een bordes in roostervloer aangebracht, die toelaat de kabelschijven te onderhouden.

De eerste elektrische kranen hadden een vaste giek, waardoor enkel een last kon worden gehesen op het uiterste punt van de draaicirkel. De kranen moesten bijgevolg op ruime afstand van elkaar worden opgesteld. In 1923 werden kranen geïnstalleerd waarvan de giek met draadstangen onbelast kon worden versteld. In 1925 werden vier reeksen van vierstuks topkranen als experiment besteld. Een topkraan kan wel onder last worden versteld. De 400 KA is als topkraan gebouwd, zodat de giek tijdens de vlucht op en neer kan bewegen. Vlak boven de cabine, ongeveer ter hoogte van de knik in de toren, scharniert de giek rond de giekas. De torenconstructie maakt het mogelijk om de giek te balanceren met een tegengewicht dat aan de achterzijde van de torenbouw op en neer kan bewegen. Om de giek te laten bewegen moet dankzij het tegengewicht enkel de inertie worden overwonnen. Door de torenconstructie, het topmechanisme en het scharnierpunt van de giek lopen de krachten van de giektop op de lengteas van de giek, zodat die niet op buiging wordt belast maar op druk. Dit systeem zorgt ervoor dat de giek en het topmechanisme lichter kunnen worden uitgevoerd dan wanneer het tegengewicht aan de giek zelf is bevestigd. De giek wordt in beweging gezet door een tandlat die aan iedere zijde van de giek is gemonteerd. De tandlatten zijn cirkelvormig gebogen met de giekas als middelpunt. De elektromotor die het topmechanisme aandrijft is vlak boven de cabine geïnstalleerd op een platform vooraan de toren. De elektromotor zet rondseltandwielen in beweging die via de tandlatten de giek in beweging zetten. De giektop kan worden neergelaten tot op 1,30 meter van de kaai voor inspectie en smering van de topschijven.

Bij het toppen van de giek moet worden vermeden dat de last mee met de giek op en neer beweegt. Om een zo horizontaal mogelijke baan voor de last te bekomen zijn meerdere systemen uitgedacht. De meest gebruikte oplossing in de haven van Antwerpen is een langere loop van de hijskabel en de installatie van bijkomende kabelschijven. De hijskabel loopt van de hijstrommel naar een kabelschijf in de top van de toren. De kabel wordt vandaaruit geleid naar een keerschijf in de giektop en dan terug naar een tweede keerschijf in de torentop. De kabel gaat vervolgens naar de topschijf in de giek en omlaag naar de hijshaak. Bij het verstellen van de giek wordt de afstand tussen de kabelschijven op de top van de toren en de giektop vergroot of verkleind. Bij het intoppen (de giek naar de hoogste stand brengen) verkleint de afstand tussen de kabelschijven. De vrijgekomen kabellengte compenseert de stijgende hoogte van de giektop zodat de last op gelijke hoogte blijft.

De KA-kranen hebben een elektrische uitrusting van SEM en ACEC. Dit is het gevolg van de overname van SEM door ACEC in de periode dat het leveringscontract over de kranen werd heronderhandeld. De elektromotoren werken op 550 volt gelijkspanning. Het toerental van de gelijkstroommotoren kan precies en relatief eenvoudig worden geregeld met elektrische weerstanden en contactoren. Alle elektromotoren zijn geheel gesloten en gebouwd met ingebouwde rem, behalve de hijsmotor die een externe klossenrem heeft. De motoren staan buiten opgesteld, zodat het onderhoud of de eventuele demontage gemakkelijk kunnen gebeuren.

In het bestek van de haven staat dat iedere kraan moet uitgerust zijn met een automatische lastmomentbegrenzer. Dit systeem moet beletten dat de kraan wordt blootgesteld aan te grote krachten. Een verticale stang bevestigd aan de giekas, brengt op een mechanische manier de stand van de giek over aan de lastmomentbegrenzer. Op het platform ter hoogte van de dubbelrijige zwenklager staat het registratiesysteem opgesteld met meet- en schakeldozen. De verticale opnemer meet de last (lineair van 0 tot 5 ton) via de hefboom onderaan die in verbinding staat met het scharnierend opgesteld hijswerk. De schuin en scharnierend opgestelde opnemer meet de last afhankelijk van de giekstand. De installatie zal de kraan uitschakelen/beveiligen volgens de lastmomentcurve boven de 3 ton bij de maximale vlucht van 28 meter en boven de 5 ton bij 17 meter vlucht.

Technische kenmerken van de 400 KA

• Nuttige last: 3 ton (tot 28 meter) tot 5 ton (tot 17 meter)
• Hijssnelheid: 0,80 tot 1 meter per seconde
• Vlucht: minimum 7,5 meter, maximum 28 meter
• Massa: 101 ton
• Gewicht portaal: 61,2 ton
• Gewicht bovenbouw: 39,8 ton
• Gewicht giek: 4,37 ton
• Tegengewicht vast: 36,4 ton in portaal, 5,22 ton in platform
• Tegengewicht beweegbaar: 6,2 ton
• Lengte van de giek: 30,49 meter
• Kabellengte: 148,5 meter, 23,8 milimeter doorsnede
• Elektromotoren: 550 volt gelijkspanning
• Hijsen: 50 pk serie - ACEC-SEM type CK 5237 - 830 omw/min
• Zwenken: 15 pk compound - ACEC-SEM type CE 396 - 925 omw/min
• Toppen: 11,5 pk compound - ACEC-SEM type CE 393F - 1200 omw/min
• Kraanrijden, 11,5 pk compound - ACEC-SEM type CE 393F - 1000 omw/min
• Rijsnelheid: 18,5 meter per minuut
• Hansa omvormergroep: 550 volt DC motor en gekoppelde 220 volt AC generator. 220 volt werd op de kraan gebruikt voor de verlichting binnen, de schijnwerpers buiten en de last- en lastmoment apparatuur
• Systeem voor de lastbeveiliging/meting en een systeem voor de lastmomentbeveiliging/meting.