200px|right
Žerjav je vrsta stroja, običajno opremljenega z dvižno vrvjo, žičnimi vrvmi ali verigami in snopiči, ki se lahko uporablja za dviganje in spuščanje materialov ter za njihovo vodoravno premikanje. Uporablja se predvsem za dvigovanje težkih predmetov in njihov transport na druga mesta. Naprava uporablja enega ali več preprostih strojev za ustvarjanje mehanske prednosti in tako premakne bremena, ki presegajo običajne zmožnosti človeka. Žerjavi se običajno uporabljajo v transportu za nakladanje in razkladanje tovora, v gradbeništvu za premikanje materialov in v proizvodnji za sestavljanje težke opreme.
Prvi znani žerjavni stroj je bil šaduf, naprava za dvigovanje vode, ki so jo izumili v starodavni Mezopotamiji (sodobni Irak), nato pa se je pojavil v staroegipčanski tehnologiji. Gradbeni žerjavi so se kasneje pojavili v Antični Grčiji, kjer so jih poganjali ljudje ali živali (na primer osli), uporabljali pa so jih za gradnjo stavb. Večji žerjavi so bili pozneje razviti v Rimskem cesarstvu, pri čemer so uporabljali človeška tekalna kolesa, kar je omogočalo dvigovanje težjih bremen. V visokem srednjem veku so bili uvedeni pristaniški žerjavi za nakladanje in razkladanje ladij ter pomoč pri njihovi gradnji – nekateri so bili vgrajeni v kamnite stolpe za dodatno moč in stabilnost.
Najzgodnejši žerjavi so bili zgrajeni iz lesa, vendar so lito železo, železo in jeklo prevzeli s prihodom industrijske revolucije.
Dolga stoletja so moč pridobivali s fizičnim naporom ljudi ali živali, čeprav je dvigala v vodnih mlinih in vetrnicah lahko poganjala izkoriščena naravna moč. Prvo mehansko moč so zagotovili parni stroji. Prvi parni žerjav je bil uveden v 18. ali 19. stoletju, mnogi pa so ostali v uporabi tudi v poznem 20. stoletju. Sodobni žerjavi običajno uporabljajo motorje z notranjim zgorevanjem ali električne motorje in hidravlične sisteme, da zagotovijo veliko večjo dvižno zmogljivost, kot je bilo mogoče prej, čeprav se ročna žerjava še vedno uporabljajo tam, kjer bi bilo zagotavljanje moči neekonomično.
Obstaja veliko različnih vrst žerjavov, od katerih je vsak prilagojen določeni uporabi. Velikosti segajo od najmanjših žerjavov, ki se uporabljajo v delavnicah, do najvišjih stolpnih žerjavov, ki se uporabljajo za gradnjo visokih stavb. Mini-žerjavi se uporabljajo tudi za gradnjo visokih stavb, da olajšajo gradnjo z doseganjem tesnih prostorov. Veliki plavajoči žerjavi se običajno uporabljajo za gradnjo naftnih ploščadi in reševanje potopljenih ladij.
Nekateri dvižni stroji ne ustrezajo natančno zgornji definiciji žerjava, vendar so na splošno znani kot žerjavi, kot so žerjavi viličarji in žerjavi nakladalniki.
Etimologija Žerjavi so bili tako imenovani zaradi podobnosti z dolgim vratom ptice, starogrško γερανός, francosko grue.
Zgodovina Antičnii Bližnji vzhod Prva vrsta žerjavnega stroja je bil šaduf, ki je imel vzvodni mehanizem in se je uporabljal za dvigovanje vode za namakanje. Izumili so ga v Mezopotamiji (sodobni Irak) okoli 3000 pr. n. št. Šadouf se je pozneje pojavil v staroegipčanski tehnologiji okoli 2000 pr. n. št.
Antična Grčija
Žerjav za dvigovanje težkih bremen so razvili stari Grki v poznem 6. stoletju pred našim štetjem. Arheološki zapisi kažejo, da se najkasneje do letas 515 pr. n. št. na kamnitih blokih grških templjev začnejo pojavljati značilni odrezki tako za dvižne klešče kot dvižno držalo. Ker te luknje kažejo na uporabo dvižne naprave in ker jih je mogoče najti nad težiščem bloka ali v parih, enako oddaljenih od točke nad težiščem, jih arheologi obravnavajo kot pozitivne potrebna dokazila za obstoj žerjava.
Uvedba vitla in dvigala s škripcem je kmalu privedla do razširjene zamenjave klančin kot glavnega sredstva navpičnega gibanja. V naslednjih 200 letih so grška gradbišča priča močnemu zmanjšanju obremenjenih uteži, saj je zaradi nove tehnike dviganja uporaba več manjših kamnov bolj praktična kot manj večjih. V nasprotju z arhaičnim obdobjem z vzorcem vedno večjih blokov so grški templji klasične dobe, kot je Partenon, vedno vsebovali kamnite bloke, ki so tehtali manj kot 15–20 ton. Prav tako je bila praksa postavljanja velikih monolitnih stebrov praktično opuščena v korist uporabe več stebrnih bobnov.
Čeprav natančne okoliščine prehoda z ramp na žerjavno tehnologijo ostajajo nejasne, se trdi, da so bile nestanovitne družbene in politične razmere v Grčiji bolj primerne za zaposlovanje majhnih profesionalnih gradbenih ekip kot velikega števila nekvalificirane delovne sile, zaradi česar je bil žerjav boljši od grškega polisa pred bolj delovno intenzivno rampo, ki je bila običajna v avtokratskih družbah Egipta ali Asirije.
Prvi nedvoumen literarni dokaz o obstoju sestavljenega sistema škripcev se pojavi v Mehanskih problemih (Mech. 18, 853a32–853b13), ki se pripisujejo Aristotelu (384–322 pr. n. št.), vendar so morda sestavljeni nekoliko pozneje. Približno v istem času so se velikosti blokov v grških templjih spet začele ujemati z njihovimi arhaičnimi predhodniki, kar kaže na to, da je bolj sofisticirana sestavljena jermenica morala že do takrat najti pot do grških gradbišč.
Rimsko cesarstvo
Razcvet žerjavov v starih časih je bil v času Rimskega cesarstva, ko se je gradbena dejavnost močno povečala in so stavbe dosegle ogromne razsežnosti. Rimljani so sprejeli grški žerjav in ga naprej razvijali. O njihovih tehnikah dviganja smo razmeroma dobro obveščeni, zahvaljujoč precej obširnim poročilom inženirjev Vitruvija (De Architectura 10.2, 1–10) in Herona iz Aleksandrije (Mechanica 3.2–5). Obstajata tudi dva ohranjena reliefa rimskih žerjavov s tekalnimi kolesi, pri čemer je Haterijev nagrobnik iz poznega 1. stoletja našega štetja še posebej podroben.
Najpreprostejši rimski žerjav, trispastos, je bil sestavljen iz enosmernega kraka, vitla, vrvi in bloka s tremi škripci. Ob mehanski prednosti 3:1 je bilo izračunano, da lahko en človek, ki dela z vitlom, dvigne 150 kg (3 škripci x 50 kg), ob predpostavki, da 50 kg predstavlja največji napor, ki ga človek lahko vloži v daljšem časovnem obdobju. Težji tipi žerjavov so imeli pet škripcev (pentaspastos) ali, v primeru največjega, sklop tri krat pet škripcev (Polyspastos) in so bili opremljeni z dvema, tremi ali štirimi drogovi, odvisno od največje obremenitve. Polispastos, ko so ga delali štirje možje na obeh straneh vitla, je lahko zlahka dvignil 3000 kg(3 vrvi x 5 škripcev x 4 možje x 50 kg). Če bi vitel zamenjali s tekalnim kolesom, bi lahko največjo obremenitev podvojili na 6.000 kg le pri polovici posadke, saj ima tekalno kolo veliko večjo mehansko prednost zaradi večjega premera. To je pomenilo, da je v primerjavi z gradnjo starodavnih egipčanskih piramid, kjer je bilo za premikanje 2,5 tone težkega kamnitega bloka po klančini (50 kg na osebo) potrebnih približno 50 mož, dvižna zmogljivost rimskega polyspastosa se je izkazala za 60-krat večjo (3000 kg na osebo).All data from:
Vendar pa številne obstoječe rimske stavbe, ki imajo veliko težje kamnite bloke od tistih, ki jih obdeluje polispastos, kažejo, da je splošna dvižna zmogljivost Rimljanov daleč presegala zmogljivost katerega koli posameznega žerjava. V Jupitrovem templju v Baalbeku, na primer, arhitravni bloki tehtajo do 60 ton vsak, en vogalni venčni blok pa celo več kot 100 ton, vsi pa so dvignjeni na višino približno 19 m. V Rimu glavni blok Trajanovega stebra tehta 53,3 tone, ki ga je bilo treba dvigniti na višino približno 34 m (glej konstrukcijo Trajanovega stebra).
Domneva se, da so rimski inženirji dvignili te izjemne uteži z dvema ukrepoma (glej spodnjo sliko za primerljivo renesančno tehniko): Najprej so, kot je predlagal Heron, postavili dvižni stolp, katerega štirje jambori so bili razporejeni v obliki štirikotnika z vzporednimi strani, podobno kot oblegovalni stolp, vendar s stebrom na sredini stavbe (Mechanica 3.5). Drugič, na tla okoli stolpa so postavili množico zapornikov, kajti čeprav imajo nižje razmerje vzvoda kot tekalna kolesa, jih je bilo mogoče postaviti v večjem številu in jih je lahko vodilo več ljudi (in poleg tega vprežne živali). To uporabo več zapornikov opisuje tudi Ammianj Marcellin (17.4.15) v povezavi z dvigom obeliska Lateranense v Circus Maximus (ok. 357 n. št.). Največjo dvižno zmogljivost posameznega vretena je mogoče določiti s številom lukenj železnih klinov, izvrtanih v monolit. V primeru arhitravnih blokov iz Baalbeka, ki tehtajo med 55 in 60 ton, osem obstoječih lukenj nakazuje dovoljeno težo 7,5 tone na klin. Dvigovanje tako težkih bremen v usklajenem delovanju je zahtevalo veliko koordinacije med delovnimi skupinami, ki so uporabljale silo za strehe.
Srednji vek V visokem srednjem veku je bil žerjav na tekalnem kolesu ponovno uveden v velikem obsegu, potem ko se je ta tehnologija v zahodni Evropi z razpadom Zahodnega rimskega cesarstva opustila. Najzgodnejša omemba tekalnega kolesa (magna rota) se ponovno pojavi v arhivski literaturi v Franciji okoli leta 1225, čemur sledi iluminirana upodobitev v rokopisu verjetno prav tako francoskega izvora iz leta 1240. V navigaciji so najzgodnejše uporabe pristaniških žerjavov dokumentirane za Utrecht leta 1244, Antwerpen leta 1263, Brugge leta 1288 in Hamburg leta 1291, medtem ko v Angliji tekalno kolo ni zabeleženo pred letom 1331.
Na splošno bi se vertikalni transport lahko izvedel varneje in ceneje z žerjavi kot z običajnimi metodami. Tipična področja uporabe so bila pristanišča, rudniki in zlasti gradbišča, kjer je imel žerjav na tekalnem kolesu ključno vlogo pri gradnji visokih gotskih stolnic. Kljub temu tako arhivski kot slikovni viri tistega časa kažejo, da na novo uvedeni stroji, kot so tekalna kolesa ali samokolnice, niso v celoti nadomestili bolj delovno intenzivnih metod, kot so lestve, kljuke in ročni vozički. Namesto tega so stari in novi stroji še naprej soobstajali na srednjeveških gradbiščih in pristaniščih.
Srednjeveške upodobitve prikazujejo žerjave, ki jih ročno poganjajo vitla s sekajočimi naperami, ročice, v 15. stoletju pa tudi vitla v obliki ladijskega kolesa. Znano je, da so bili vztrajniki v uporabi že leta 1123, da bi zgladili nepravilnosti impulzov in premagali 'mrtve točke' v procesu dviganja.
Natančen postopek, s katerim je bil žerjav na tekalnem kolesu ponovno uveden, ni zabeležen, čeprav je treba njegovo vrnitev na gradbišča nedvomno gledati v tesni povezavi s sočasnim vzponom gotske arhitekture. Ponovna pojavnost žerjava na tekalnem kolesu je morda posledica tehnološkega razvoja vitla, iz katerega se je strukturno in mehansko razvilo tekalno kolo. Druga možnost je, da srednjeveško tekalno kolo morda predstavlja namerno reinvencijo svojega rimskega predhodnika, vzetega iz Vitruvijeve De architectura, ki je bila na voljo v številnih samostanskih knjižnicah. Njegovo ponovno uvedbo je morda navdihnilo tudi opazovanje delovnih lastnosti vodnega kolesa, s katerim so si zgodnja tekalna kolesa delila veliko strukturnih podobnosti.
Struktura in postavitev Srednjeveško tekalno kolo je bilo veliko leseno kolo, ki se je vrtelo okoli osrednje gredi z dovolj široko tekalno potjo, da sta dva delavca hodila drug ob drugem. Medtem ko je prejšnje kolo z roko imelo napere neposredno v središčno gred, je imel naprednejši tip »roke s sponko« krake, razporejene kot tetive na obroč kolesa, kar je omogočilo uporabo tanjše gredi in zagotovilo s tem večjo mehansko prednost.