Kraana, tuntud ka kui sildkraana või sildkraana, on tõstmiseks kasutatav masin. Kraanad on üldjuhul varustatud kerimisseadmega (nimetatakse ka trossitrumliks), trosside või kettide ja veoratastega, mida saab kasutada nii materjalide tõstmiseks ja langetamiseks kui ka horisontaalsuunas liigutamiseks. See kasutab ühte või mitut lihtsat masinat, nagu tõstuk, mehaanilise eelise loomiseks ja seega koormate liigutamiseks inimese tavapärastest võimetest kaugemale. Kraanasid kasutatakse tavaliselt transporditööstuses kauba peale- ja mahalaadimiseks, ehitustööstuses materjalide teisaldamiseks ja töötlevas tööstuses raskete seadmete kokkupanekuks.
Esimesed ehituskraanad leiutasid iidsed kreeklased ja neid kasutasid mehed või loomad, näiteks eeslid. Neid kraanasid kasutati kõrgete hoonete ehitamiseks. Hiljem töötati välja suuremad kraanad, mis kasutasid inimeste turvise rattaid, võimaldades tõsta suuremaid raskusi. Kõrgkeskajal võeti kasutusele sadamakraanad laevade peale- ja mahalaadimiseks ning nende ehitamise abistamiseks – mõned neist ehitati kivitornidesse, et anda tugevust ja stabiilsust. Varasemad kraanad ehitati puidust, kuid malm ja teras võtsid tööstusrevolutsiooni tulekuga võimust.
Paljude sajandite jooksul saadi elektrit inimeste või loomade füüsilise pingutuse abil, kuigi vesi- ja tuuleveskite tõstukeid võis käitada ka loodusliku jõu abil. Esimese "mehaanilise" jõu andsid aurumasinad, varaseim aurukraana võeti kasutusele 18. või 19. sajandil, paljud jäid kasutusele 20. sajandi lõpuni. Kaasaegsed kraanad kasutavad tavaliselt sisepõlemismootoreid või elektrimootoreid ja hüdrosüsteeme, et pakkuda senisest palju suuremat tõstevõimet, kuigi käsitsi kraanasid kasutatakse endiselt seal, kus jõu varustamine oleks ebaökonoomne.
Kraanasid on tohutul hulgal – igaüks on kohandatud konkreetseks kasutuseks. Suurused ulatuvad väikseimatest noolkraanadest, mida kasutatakse töökodades, kuni kõrgeimate tornkraanadeni, mida kasutatakse kõrgete hoonete ehitamiseks. Mõnda aega kasutatakse minikraanasid ka kõrgete hoonete ehitamisel, et hõlbustada konstruktsioone, jõudes kitsastesse kohtadesse. Lõpuks võime leida suuremaid ujuvkraanasid, mida tavaliselt kasutatakse naftapuurtornide ehitamiseks ja uppunud laevade päästmiseks.
Kraanade projekteerimisel on kolm peamist kaalutlust. Esiteks peab kraana olema võimeline tõstma koorma raskust; teiseks ei tohi kraana ümber kukkuda; kolmandaks ei tohi kraana puruneda.
Kraanad illustreerivad ühe või mitme lihtsa masina kasutamist mehaanilise eelise loomiseks:
•Hoob:
Tasakaalukraana sisaldab horisontaalset tala, mis on pööratud ümber punkti, mida nimetatakse tugipunktiks. Kangi põhimõte võimaldab tala lühema otsa külge kinnitatud rasket koormust tõsta tala pikemale otsale vastupidises suunas rakendatud väiksema jõuga. Koormuse massi ja rakendatava jõu suhe on võrdne pikema ja lühema õla pikkuste suhtega ning seda nimetatakse mehaaniliseks eeliseks.
• Rihmaratas:
Noolkraana sisaldab kallutatud tugiposti, mis toetab fikseeritud rihmarattaplokki. Kaablid mähitakse mitu korda ümber fikseeritud ploki ja ümber teise koorma külge kinnitatud ploki. Kui kaabli vaba otsa tõmmatakse käsitsi või kerimismasinaga, annab rihmarataste süsteem koormusele jõu, mis on võrdne rakendatud jõuga, mis on korrutatud kahe ploki vahelt läbiva kaabli pikkuste arvuga. See number on mehaaniline eelis.
• Hüdrauliline silinder:
Seda saab kasutada otse koorma tõstmiseks või kaudselt noole või tala liigutamiseks, mis kannab teist tõsteseadet.
Kraanad, nagu kõik masinad, järgivad energiasäästu põhimõtet. See tähendab, et koormale antav energia ei tohi ületada masinasse sisestatud energiat. Näiteks kui rihmarataste süsteem korrutab rakendatud jõu kümnega, liigub koormus rakendatava jõuni vaid kümnendiku. Kuna energia on võrdeline jõuga, mis on korrutatud vahemaaga, siis hoitakse väljundenergia ligikaudu võrdsena sisendenergiaga (praktikas veidi vähem, kuna osa energiast läheb hõõrdumise ja muude ebaefektiivsuste tõttu kaotsi).
Sama põhimõte võib toimida ka vastupidises suunas. Mõne probleemi korral võib suure koormuse ja suure kõrguse kombinatsioon kiirendada väikesed objektid tohutu kiiruseni. Sellised mürsud võivad tõsiselt kahjustada lähedalasuvaid struktuure ja inimesi. Ka kraanad võivad sattuda ahelreaktsiooni; ühe kraana purunemine võib omakorda välja viia läheduses olevad kraanad. Kraanasid tuleb hoolikalt jälgida.
