Celtnis, pazīstams arī kā tilta celtnis vai augšējais celtnis, ir mašīnas veids, ko izmanto celšanai. Celtņi parasti ir aprīkoti ar uztīšanas ierīci (saukta arī par stiepļu troses trumuļu), stiepļu trosēm vai ķēdēm un skrituļiem, ko var izmantot gan materiālu pacelšanai un nolaišanai, gan horizontālai pārvietošanai. Tas izmanto vienu vai vairākas vienkāršas mašīnas, piemēram, pacēlāju, lai radītu mehāniskas priekšrocības un tādējādi pārvietotu kravas, kas pārsniedz cilvēka parastās spējas. Celtņus parasti izmanto transporta nozarē kravu iekraušanai un izkraušanai, būvniecības nozarē materiālu pārvietošanai un apstrādes rūpniecībā smagas tehnikas montāžai.
Pirmos celtniecības celtņus izgudroja senie grieķi, un tos darbināja cilvēki vai zvēri, piemēram, ēzeļi. Šie celtņi tika izmantoti augstu ēku celtniecībai. Vēlāk tika izstrādāti lielāki celtņi, kuros tika izmantoti cilvēka protektora riteņi, kas ļāva pacelt lielākus svarus. Augstajos viduslaikos tika ieviesti ostas celtņi, lai iekrautu un izkrautu kuģus un palīdzētu to celtniecībā – daži tika iebūvēti akmens torņos, lai nodrošinātu papildu izturību un stabilitāti. Agrākie celtņi tika izgatavoti no koka, bet čuguns un tērauds pārņēma rūpnieciskās revolūcijas atnākšanu.
Daudzus gadsimtus enerģiju nodrošināja cilvēku vai dzīvnieku fiziska piepūle, lai gan ūdensdzirnavu un vējdzirnavu pacēlājus varēja darbināt ar izmantoto dabisko spēku. Pirmo “mehānisko” jaudu nodrošināja tvaika dzinēji, agrākais tvaika celtnis tika ieviests 18. vai 19. gadsimtā, un daudzi no tiem tika izmantoti vēl 20. gadsimta beigās. Mūsdienu celtņos parasti tiek izmantoti iekšdedzes dzinēji vai elektromotori un hidrauliskās sistēmas, lai nodrošinātu daudz lielāku celtspēju nekā iepriekš, lai gan joprojām tiek izmantoti manuālie celtņi, kur jaudas nodrošināšana nebūtu ekonomiska.
Celtņi pastāv ļoti dažādās formās – katrs ir pielāgots konkrētam lietojumam. Izmēri svārstās no mazākajiem strēles celtņiem, ko izmanto darbnīcās, līdz augstākajiem torņa celtņiem, ko izmanto augstu ēku celtniecībā. Kādu laiku mini celtņi tiek izmantoti arī augstu ēku celtniecībā, lai atvieglotu konstrukcijas, sasniedzot šauras vietas. Visbeidzot, mēs varam atrast lielākus peldošos celtņus, ko parasti izmanto naftas platformu celtniecībai un nogrimušu kuģu glābšanai.
Celtņu projektēšanā ir trīs galvenie apsvērumi. Pirmkārt, celtnim jāspēj pacelt kravas svaru; otrkārt, celtnis nedrīkst apgāzties; treškārt, celtnis nedrīkst plīst.
Celtņi ilustrē vienas vai vairāku vienkāršu mašīnu izmantošanu, lai radītu mehāniskas priekšrocības:
•Svira:
Līdzsvara celtnis satur horizontālu staru, kas pagriezta ap punktu, ko sauc par atbalsta punktu. Sviras princips ļauj lielo slodzi, kas piestiprināta sijas īsākajam galam, pacelt ar mazāku spēku, kas pielikts pretējā virzienā pret sijas garāko galu. Slodzes svara attiecība pret pielikto spēku ir vienāda ar garākās rokas un īsākās rokas garuma attiecību, un to sauc par mehānisko priekšrocību.
• Skriemelis:
Strēles celtnis satur noliektu statni, kas atbalsta fiksētu skriemeļa bloku. Kabeļi tiek aptīti vairākas reizes ap fiksēto bloku un ap otru bloku, kas piestiprināts slodzei. Kad kabeļa brīvo galu velk ar roku vai uztīšanas mašīnu, skriemeļu sistēma piegādā slodzei spēku, kas ir vienāds ar pielikto spēku, kas reizināts ar kabeļa garumu skaitu, kas iet starp diviem blokiem. Šis skaitlis ir mehāniskā priekšrocība.
• Hidrauliskais cilindrs:
To var izmantot tieši kravas pacelšanai vai netieši, lai pārvietotu strēli vai siju, kas nes citu pacelšanas ierīci.
Celtņi, tāpat kā visas mašīnas, ievēro enerģijas taupīšanas principu. Tas nozīmē, ka kravai piegādātā enerģija nevar pārsniegt mašīnā ievadīto enerģiju. Piemēram, ja skriemeļu sistēma pielikto spēku reizina ar desmit, tad slodze pārvietojas tikai par vienu desmito daļu līdz pieliktajam spēkam. Tā kā enerģija ir proporcionāla spēkam, kas reizināts ar attālumu, izejas enerģija tiek saglabāta aptuveni vienāda ar ieejas enerģiju (praksē nedaudz mazāka, jo daļa enerģijas tiek zaudēta berzes un citu neefektivitātes dēļ).
Tas pats princips var darboties arī otrādi. Dažu problēmu gadījumā lielas slodzes un liela augstuma kombinācija var paātrināt mazus objektus līdz milzīgam ātrumam. Šādi lādiņi var radīt nopietnus bojājumus tuvumā esošām konstrukcijām un cilvēkiem. Arī dzērves var iekļūt ķēdes reakcijās; viena celtņa plīsums savukārt var iznest tuvumā esošos celtņus. Celtņi ir rūpīgi jāuzrauga.
