Na de val van het West-Romeinse rijk stopte Europa 800 jaar lang met het gebruik van complexe kranen. Grote tredmolenkranen verschijnen in de 13e (Frankrijk) en 14e (Engeland), na windmolens en waterraderen.
Tijdens de Middeleeuwen werden er weinig technische documenten geschreven. Schilderijen en manuscriptafbeeldingen bieden het grootste deel van onze historische kennis. Pieter Brueghel de Oude’s “Toren van Babel” (1563).
Een paar tredmolenkranen zijn op kerkzolders onderhouden. In de late middeleeuwen waren grote kranen nodig om gotische kerken te bouwen, die hoger waren dan Romeinse monumenten. Beide omstandigheden leidden tot een ander gebruik van kranen dan in de Romeinse tijd.
Gotische gebouwen
Kranen waren blijkbaar geïnstalleerd in het gebouw, oorspronkelijk op de grond, en bewogen naar boven (en zijwaarts) naarmate de bouw vorderde, verschillende keren werd gedemonteerd en weer in elkaar gezet. Toen de kerk werd gebouwd, waren er enkele kranen boven het gewelf en onder het dak voor reparaties. (Bron, illustratie)
In de jaren zeventig werd een tredwielkraan gebruikt om de kathedraal van Canterbury te renoveren. Het dateert uit het einde van de 15e eeuw en heeft een diameter van 4,6 meter.
De muren van gotische gebouwen en kathedralen waren te dun om een enorme kraan en zijn gewicht te dragen, dus middeleeuwse illustratoren toonden af en toe kranen die buiten de muren waren gemonteerd.
De enorme tredwiel-zwenkkraan bovenop de 157 meter hoge Dom van Keulen is een ander goed beschreven middeleeuws hijsapparaat.
Hij stond van 1400 tot 1842. De kraan had twee loopwielen, was 15,7 meter hoog en had een 15,4 meter lange giek die het hele werkgebied kon doorkruisen.
Hafenkrane
De door een tredewiel aangedreven havenkraan was een middeleeuws innovatie. Grieken en Romeinen gebruikten het niet omdat ze genoeg slaven hadden. De amfora was een kleine Romeinse transportcontainer die snel kon worden geladen en geleegd met behulp van een menselijke transportband en een hellingbaan (bron).
In de 13e eeuw ontstonden havenkranen in Vlaanderen, Nederland, Duitsland en Engeland. Ze waren krachtiger dan bouwkranen en hadden twee loopwielen van 6,5 meter lang.
Deze krachtigere “motoren” zijn ontworpen voor snellere hef- (en daal-) snelheden, niet voor grotere lasten. Het laden en lossen van artikelen ging sneller dan bouwen, waar metselaars en timmerlieden zich langzaam voortbewogen.
Millwright gebouwd
Dockside tredwielkranen hebben houten daken om werknemers te beschermen tegen regen. Deze permanente constructies zijn waarschijnlijk gemaakt door dezelfde vakman als windmolens.
Postkranen waren houten constructies die draaiden op een centrale verticale as, terwijl torenkranen (voornamelijk gebouwd in Duitsland) gemetselde torens waren waarvan alleen de kap en de giekarm konden draaien.
Havenkranen werden niet gebruikt in Zuid-Europa, en hun aantal in middeleeuws Europa was klein in vergelijking met windmolens. Er zijn ongeveer 100 enorme havenkranen geïdentificeerd (bron). Daarvan zijn er nog twaalf.
De krachtigste havenkranen hebben twee loopwielen die door 3 tot 4 man worden gelopen.
In de jaren 1850 ontwikkelde het Londense havengebied de krachtigste tredmolen-havenkranen, elk met twee tredewielen van 3 meter breed, bewandeld door 3 tot 4 mannen (bron). Deze moeten niet worden verward met de bredere tredmolens die in 19e-eeuwse gevangenissen worden gebruikt.
Flexibiliteit van de kraan
Moderne kranen kunnen hun jibs 360 graden slingeren en lasten horizontaal verplaatsen. Middeleeuwse kranen konden alleen verticaal hijsen. De kraanmeester op de grond kon het gewicht alleen zijdelings verplaatsen met een touwtje. 14e-eeuwse havenkranen introduceerden de zwenkkraan.
In de 17e eeuw begonnen kranen te draaien, wat de werkcycli verkortte.
De eerste kraan die horizontale gewichtsbeweging mogelijk maakte, staat in het boek van Georgius Agricola uit 1550, hoewel Claude Perrault er pas in 1666 een bouwde. Een geavanceerd touwsysteem dreef een trolley rond de giek door twee touwen die aan de trolley waren bevestigd op te winden en af te wikkelen. (bron).
Door de masten te laten zakken of te verhogen, konden Griekse en Romeinse kranen ook horizontaal bewegen. De Grieken vonden ook een zwenkkraan uit, die op één mast rustte en werd bestuurd en in evenwicht gehouden door mannen die touwen op de grond vasthielden.
Aan het einde van de 18e eeuw werden veiligheidsmaatregelen ontworpen om vallende lasten en onverwachte omgekeerde rotatie van het loopwiel of de kaapstander te voorkomen.
Kranen
19e-eeuwse uitvindingen omvatten drie doorbraken. IJzeren constructies en tandwieloverbrengingen maakten kranen sterker en efficiënter. 1834 zag de eerste gietijzeren kraan. In hetzelfde jaar werd staaldraad uitgevonden om touw van natuurlijke vezels en metalen kettingen te vervangen. In 1851 werd de door stoom aangedreven kraan uitgevonden. Elke lading kan in elk tempo worden geheven met een krachtig genoeg stoommachine. (bron)
Rope werd snel populair, terwijl de andere twee er langer over deden. Hout, soms in combinatie met ijzer, bleef tot ver in de 20e eeuw een populair materiaal voor kraanvogels, vooral in houtrijke streken. In de tweede helft van de 19e eeuw kwamen er meer stoomkranen, hoewel handaangedreven kranen populair bleven. Het kraantechnologieboek uit 1904 wijdde de helft van zijn pagina’s aan handmatig bediende kranen. Ook verkocht: fietskranen.
Logisch, dit tijdperk
produceerde ook de krachtigste door spieren aangedreven kranen: ijzeren constructies en tandwielwerken, met behulp van staalkabels, maar nog niet voortgestuwd door stoom. Een met de hand aangedreven portaalkraan uit 1843 is hierboven afgebeeld. Deze Nederlandse tredwielkranen uit het begin van de 20e eeuw die werden gebruikt om boten op het land te slepen, zijn zeer opmerkelijk.
Het kraanboek uit 1904 wees de helft van zijn pagina’s toe aan handmatig bediende kranen.
Beste voorbeeld: de havenkranen van William Fairbairn uit 1850. Fairbairn heeft twee ijzeren platen geklonken om een boogvormige giek te creëren die steviger en praktischer is dan rechte houten of ijzeren giek. Enkele Fairbairn-stoomkranen zijn bewaard gebleven.
Sterkste handkraan
Deze enorme kranen werden korte tijd met de hand aangedreven. We kennen het grote mechanische voordeel van de tandwieloverbrengingen van deze kranen sinds Fairbairn ze documenteerde in zijn boek uit 1860 ‘Nuttige informatie voor ingenieurs’.
De eerste met de hand aangedreven Fairbairn-havenkranen konden 12 ton heffen tot een hoogte van 9 meter 30 en deze lading over een cirkel van 20 meter vegen (afbeelding links).
Vervolgens werd een 60-tons kraan gebouwd voor de nieuwe Keyham-dokken, die items vijf keer zwaarder kon hijsen tot 18 meter 60 en over een cirkel van 32 meter.
Fairbairn beschrijft deze “kolossale kraan”, de krachtigste handaangedreven kraan ooit gebouwd:
“De ketting loopt om twee verstelbare en twee vaste katrollen in de giek. Vervolgens wordt het binnen de giek over drie rollen naar de loop in de buis bij de grond getransporteerd. Elke zijde van de kraan heeft een stevig gietijzeren frame voor tandwielen en rondsels.
“Vier mannen, die elk aan een 18-inch lier werken, werken met twee 6-inch rondsels op een wiel van 5 voet 3,75 duim in diameter; dit beweegt het rechte wiel, 6 voet 8 duim in diameter, door een 8-inch rondsel, en op de as van de eerste is een kettingloop van 2 voet diameter.”
“Het voordeel van de tandwieloverbrenging is W/P = 18 x 63,75 x 80 / 6 x 8 x 12 = 158, of het nemen van het aantal tandwielen in elk wiel W/P = 18 x 95 x 100 / 12 x 9 x 10 = 158. Aangezien dit resultaat wordt verviervoudigd door de vaste en beweegbare katrollen, wordt de kracht van de mannen die op de handgrepen worden uitgeoefend 632 keer vermenigvuldigd met de tandwielen en blokken. Twee mannen zijn voldoende om de 60-tons kraan met uitgeschoven giek te verplaatsen.
Een mechanisch voordeel van 632 tegen 1 geeft aan dat elk van de vier jongens slechts 23,7 kilo nodig had om 60 ton te hijsen met een lier in plaats van een loopwiel.
We houden van tillen met krachtapparatuur en hardlopen op een loopband om fit te blijven.
Sinds september 2009 kan ‘s werelds krachtigste kraan 20.000 ton hijsen. Als hij dezelfde uitrusting zou gebruiken als de Fairbairn-kraan, zouden 1265 mannen die elk 25 kg wogen, 20.000 ton kunnen hijsen.
Dit is vergelijkbaar met de arbeid die nodig is om de obelisk van 340 ton in de 16e eeuw te verplaatsen. We zouden het 19e-eeuwse tandwiel kunnen upgraden en het mechanische voordeel vergroten.
Geen fossiele brandstoffen nodig. Door mensen aangedreven kranen zijn zo goed als verdwenen, zelfs voor de lichtste lasten. We houden van tillen met krachtapparatuur en hardlopen op een loopband om fit te blijven.
