Verfahren und Anordnung zum Transport langgestreckter, sperriger Lasten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Transport langgestreckter, sperriger Lasten mit einem seilgeführten Auftriebskörper, der ein Tragseil mit einem Ballon- und einem Kranknoten aufweist.
Allgemein bekannt ist der Transport von langgestreckten, sperrigen Gütern mittels
Sattelschleppern. Ein solcher Transport kann sehr zeit- und kostenaufwendig sein, insbesondere dann, wenn die Strecken sehr lang oder kurvenreich sind und die
Infrastruktur ungeeignet ist. Zum Entladen des Transportgutes ist ein Kran erforderlich.
Bekannt ist auch der Einsatz von „Leichter als Luft"-Fahrzeugen in vielfältigen
Möglichkeiten von Anwendungen sowohl im zivilen als auch im militärischen
Bereich.
So wurde vorgeschlagen, große und schwere Güter mit einem Luftschiff oder geschleppten Ballons zu transportieren, wobei die Last bei Luftschiffen auf einer absenkbaren Plattform und bei geschleppten Ballons, wie beim CL 75, in einem
Lastrahmen untergebracht ist.
Aus der DE 102 10 540 A1 ist ein seilgeführter Auftriebskörper, insbesondere zum
Umsetzen von Lasten bekannt, der über mindestens drei am Boden verankerte
Seile gefesselt ist, deren freie Länge über zugeordnete, ferngesteuerte
Bodenwinden veränderbar ist. Die Takelung des Ballons ist auf einen Ballonknoten geführt, der über ein Zwischenseil (Pendelseil) mit einem Kranknoten verbunden ist, von dem die Fesselseile und ein Hakenseil mit Kranhaken abzweigen.
Zum Transportieren von schweren Lasten in Gebieten mit schwacher Infrastruktur und Böden mit niedriger Lastaufnahmefähigkeit ist in der DE 102 26 868 A1 ein Lasttransporter mit einem Kettenfahrzeug beschrieben, der mit einem „Leichter als Luft"-Fahrzeug verbunden ist, dessen Auftriebskraft mindestens teilweise dem Gewicht der Ladung entspricht. Bei Verwendung zum Be- und Entladen ist die Auftriebskraft des Aerostaten größer als das Gewicht der Ladung und kleiner als das Fahrzeug mit Ladung. Der Lasttransporter enthält eine Kranwinde, ein mit dem Lastknoten verbundenes Windenseil und zwei mit je einem Flaschenzug verbundene Zwischenseile.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zum Transport und als Kran für langgestreckte, sperrige Lasten über weite oder bergige kurvigeenreiche Strecken hinweg auch bei ungeeigneter Infrastruktur vorzuschlagen, wobei beim Wechsel vom Transportmodus auf einen Kranmodus das Transportgut in der Transporteinheit verbleiben und der Vorgang vom Boden aus fernsteuerbar sein muss.
Das Problem wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 2 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen ausgeführt.
Nach dem Verfahren zum Transport und als Kran für langgestreckte, sperrige Lasten mit einem seilgeführten Auftriebskörper, der ein Tragseil mit einem Ballon- und einem Kranknoten aufweist, wird erfindungsgemäß die in einer mit dem Tragseil verbundenen, dreh- und kippbaren Lastaufnahmeeinheit im Schwerpunkt eingespannte Last im Transportmodus über einen unteren Drallfänger an der Lastaufnahmeeinheit befestigte Transportwindenseile von mehreren mobilen steuerbaren Winden gezogen wird. Die Kranwindenseile werden ferngesteuert mit Hebeseilen zum Kranknoten hochgezogen und gesichert. Im Kranmodus werden die Sicherung der Kranwindenseile aufgehoben, die Kranwindenseile vom Kranknoten zu mobilen oder stationären, steuerbaren Winden herabgelassen und mit den Transportwindenseilen verbunden. Durch Änderung der freien Länge der einzelnen Windenseile wird die Last in die erforderliche Position gebracht.
Bei der Anordnung zum Transport und als Kran ist die langgestreckte, sperrige Last in ihrem Schwerpunkt in einer zu öffnenden, dreh- und kippbaren, der Form angepassten Lastaufnahmeeinheit eingespannt, die über ein unteres Tragseil, einen Kranknotenpunkt, ein oberes Tragseil und dem Ballonknotenpunkt mit dem Auftriebskörper verbunden ist. Erfindungsgemäß ist der Kranknotenpunkt als eine räumliche Strukturkonstruktion mit einem etwa zentrisch zur Vertikalachse von beiden Enden mit einem bis zu seinem Maximalwert ansteigendem Durchmesser ausgeführt. Die Strukturkonstruktion weist vorzugsweise eine näherungsweise Kugel- Ei- oder Birnenform auf. Im unteren Bereich des Kranknotenpunktes sind
mehrere, vorzugsweise drei, mit gleichem Abstand, vorzugsweise 120°, am Umfang verteilte Führungsrollenpaare für Hebeseile von Kranwindenseilen und im oberen Bereich im Abstand zwischen zwei Führungsrollenpaaren Führungsrollen für Hebeseile von einem Transportsicherungsring angeordnet. Auf einer Plattform der Lastaufnahmeeinheit sind den Hebeseilen zugeordnete, fernsteuerbare Winden montiert. Zur Verhinderung einer Bewegung der Kranwindenseile ist im Transportmodus der Transportsicherungsring bis in die Nähe der Enden der hochgezogenen Hebeseile für die Kranwindenseile absenkbar.
Die Erfindung kann sowohl zum Transport und als Kran für langgestreckte, sperrige Lasten über weite, kurvenreiche Strecken hinweg auch bei ungeeigneter Infrastruktur eingesetzt werden. Beim Wechsel vom Transportmodus auf den Kranmodus kann das Transportgut in der Transporteinheit verbleiben. Der Vorgang ist vom Boden aus fernsteuerbar. Besonders geeignet ist die Erfindung zum Transport und der Montage von Flügeln für Windkraftanlagen, die vom Tal über Serpentinen auf einen Berg transportiert werden müssen.
Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 : System beim Transport eines Flügels für Windkraftanlagen.
Fig. 2: Kranknotenpunkt/Lastaufnahmeeinheit im Transportmodus - Ansicht von unten Fig. 3: Kranknotenpunkt/Lastaufnahmeeinheit im Transportmodus - Ansicht von oben
Fig. 4: Detail Kranknotenpunkt im Transportmodus
Fig. 5: Detail Lastaufnahmeeinheit mit Plattform und Winden im Transportmodus Fig. 6: System als Balkonkran bei der Montage eines Flügels am Generator Fig. 7: Kranknotenpunkt/Lastaufnahmeeinheit im Kranmodus - Ansicht von unten Fig. 8: Detail Kranknotenpunkt im Kranmodus
Das in Fig. 1 dargestellte System zeigt die Konfiguration für den Transportmodus mit versetzter Fahrweise der auf drei Lastkraftwagen montierten Winden 14 auf Serpentinen in bergigen Regionen. Es verwendet als Auftriebskörper 3 einen Ballon
mit einem Ballonnetz 21 , wobei die unteren Enden des Ballonnetzes 21 in einem Ballonknotenpunkt 13 zusammengefasst sind. Der Auftriebskörper 3 kann eine beliebige Form aufweisen und außer über ein Ballonnetz 21 auch über andere bekannte Verbindungen an den Ballonknotenpunkt 13 angekoppelt sein. Die ein langgestrecktes, sperriges Gut aufnehmende Lastaufnahmeeinheit 2 ist mit dem Ballonknotenpunkt 13 über den oberen Drallfänger 11, ein unteres Tragseil 7, einen Kranknotenpunkt 1, ein oberes Tragseil 12 und über den unteren Drallfänger 10 mit den Transportwindenseilen 4 und den mobilen Winden 14 verbunden. Die Einfügung des Kranknotenpunktes 1 und damit eine Unterteilung des Tragseiles in ein unteres Tragseil 7 und oberes Tragseil 12 entkoppelt bei Wind teilweise die Bewegung der Flügel 20 einer Windkraftanlage als Last von der Bewegung des Auftriebskörpers 3, insbesondere beim Einsatz als Kran. Nach dem gewählten Ausführungsbeispiel wird der Auftriebskörper 3 durch die steuerbaren Winden 14 gefesselt und geführt, die auf drei mobilen Einheiten montiert sind, zum Beispiel auf Lastkraftwagen. Je nach Gegebenheiten ermöglichen 2 - 3 Lastkraftwagen mit aktiv gesteuerten Winden 14 eine größtmögliche Flexibilität um Hindernissen auszuweichen. Die Flughöhe und Flugrichtung des Auftriebskörpers 3 samt Ladung 20 wird bestimmt durch die Bewegung der mobilen Einheiten 14 und die Veränderung der freien Länge der Transportwindenseile 4. Der Auftriebskörper 3 kann beliebig horizontal und vertikal geführt werden und so das Transportgut 20 Hindernissen ausweichen und trotzdem stets in der Waagerechten bleiben und sich stets in den Wind drehen, um somit den geringsten Widerstand zu bieten.
Die Lastaufnahmeeinheit 2 in Fig. 2 stellt eine stabile Konstruktion in geeigneter Ausführung dar, z. B. in Form eines Gestells aus zwei Teilen, die an einem Ende drehbar gelagert sind und mit einer Hydraulik 10 geöffnet und nachdem das Transportgut 20 in seinem Schwerpunkt eingelegt ist, sicher geschlossen werden können. Die beiden sich gegenüber liegenden Innenflächen weisen schalenförmige Polsterungen in der Form des halbierten Querschnitts des Transportgutes auf, im Ausführungsbeispiel des Flügels 20 einer Windkraftanlage. Werden lange Rohre transportiert, werden die Polsterungen einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen. An der Ober- und Unterseite der hängenden Lastaufnahmeeinheit 2 sind die Drallfänger 11 , 10 und kurz oberhalb des Schwerpunktes an den
gegenüber liegenden Seiten Kippgelenke angeordnet. Die Transportwindenseile 4 der mobilen Winden 14 sind am unteren Drallfänger 10 befestigt. Die Kranwindenseile 5 hängen in Lagen zwischen dem Kranknotenpunkt 1 und der Lastaufnahmeeinheit 2. Die auf der Plattform 17 der Lastaufnahmeeinheit 2 montierten Spillwinden 19 haben den an den Hebeseilen 8 befestigten Transportsicherungsring 9 ferngesteuert heruntergefahren, so dass dieser eine Bewegung der Kranwindenseile 5 verhindert.
In der Fig. 3 sind von oben der Kranknotenpunkt 1 und die Lastaufnahmeeinheit 2 mit den auf der Plattform 17 angeordneten Winden 18, 19 für die Hebeseile 6, 8 dargestellt. Der an den Hebeseilen 8 herabgelassene Transportsicherungsring 9 lässt nur eine Bewegung der Kranwindenseile 5 innerhalb des Transportsicherungsringes 9 zu.
Die Fig. 4 zeigt eine Detailansicht einer bevorzugten Ausführungsform des Kranknotenpunktes 1 im Transportmodus. Der Kranknotenpunkt 1 ist eine Strukturkonstruktion, die zwischen den Auftriebskörper 3 und der Lastaufnahmeeinheit 2 installiert wird und über Tragseile 7,12 diese verbindet. In Abhängigkeit von der erforderlichen Anzahl von Transport- und Kranwindenseilen 4, 5 werden mehrere, vorzugsweise je drei mit den Kranwindenseilen 5 und den Transportsicherungsring 9 verbundene Hebeseile 6, 8 verwendet. Es können aber auch je vier oder mit Einschränkungen auch nur je zwei Hebeseile 6, 8 eingesetzt werden. In gleichmäßigem Abstand zueinander, bei drei Hebeseilen 6 jeweils im Winkel von 120° versetzt, werden im unteren Bereich je zwei kleine Rollen 16 angeordnet, welche die Aufgabe haben, die Hebeseile 6 für die Kranwindenseile 5 zu führen bzw. umzulenken. Die Kranwindenseile 5 sind für den Transportbetrieb durch die Hebeseile 6 hochgezogen. Die Verbindung erfolgt im ersten Drittel der Kranwindenseile 5. Im Winkel von 60° versetzt zu den Rollen 16 der Kranwindenseile 5, werden ebenfalls im 120° Winkel versetzt im oberen Bereich kleine Rollen 15 für die Führung der Hebeseile 8 für den Transportsicherungsring 9 angeordnet. Im Transportmodus ist der Transportsicherungsring 9 heruntergelassen. Die Grundform des Kranknotenpunktes 1 kann kugel-, ei- oder birnenförmig sein. Die Strukturkonstruktion des Kranknotenpunktes 1 muss so ausgeführt sein, dass sie leicht und trotzdem stabil ist sowie eine geeignete
aerodynamische Form aufweist, damit sie Kräfte auch im Abstand von der Mittelachse aufnehmen bzw. übertragen kann und windunempfindlich ist. Der Kranknotenpunkt 1 kann auch die Form eines auf die Spitze gestellten Doppelkegels oder einer Doppelpyramide mit der Anzahl der versetzt angeordneten Hebeseilen 6, 8 entsprechenden Seitenflächen aufweisen, auch mit unterschiedlicher Höhe der unteren/oberen Teilkörper.
In der Fig. 5 ist die Anordnung der verschiedenen Winden 18, 19 auf der oberen Plattform 17 der Lastaufnahmeeinheit 2 dargestellt. Die Anordnung erfolgt analog zu der Anordnung der Rollen 15, 16 im Kranknotenpunkt 1. Die Winden der Hebeseile 8 des Transportsicherungsringes 9 werden als Spillwinden 19 ausgeführt, die der Hebeseile 6 der Kranwindenseile 5 als kleine Seilwinden 18. Die Winden werden mit Batterien/Akkus, ferngesteuert betrieben.
Nach Fig. 6 ist das System in der Krankonfiguration dargestellt. Die Kranwindenseile 5 weisen an den unteren Enden Seilkupplungen auf, die ein einfaches Verbinden mit den Transportwindenseilen 4 der drei mobilen Winden 14 ermöglichen. Dadurch wird das darunter in der Lastaufnahmeeinheit 2 eingespannte Transportgut, hier ein Flügel 20 einer Windkraftanlage, unabhängig von der Bewegung des Auftriebskörpers 3 und kann durch Veränderung der freien Längen der einzelnen mobilen Winden 14 in die erforderliche Position gebracht werden. Die Funktion der mobilen Winden 14 können auch stationäre Winden übernehmen, die mit entsprechendem Ballast gesichert sind. Die manuelle Sicherung gegen Windeinflüsse erfolgt über zwei am Ende des Flügels 20 angebrachte Seile durch mehrere kleine Winden oder Personen mit Muskelkraft.
Wie aus dem in Fig. 7 dargestellten Blick von unten auf die Lastaufnahmeeinheit 2 erkennbar ist, wurden die Transportwindenseile 4 vom unteren Drallfänger 10 der Lastaufnahmeeinheit 2 gelöst und die Kranwindenseile 5 mit den mobilen Winden 14 verbunden. Die auf der Plattform 17 der Lastaufnahmeeinheit 2 montierten Spillwinden 19 haben den an den Hebeseilen 8 befestigten Transportsicherungsring 9 ferngesteuert hochgezogen, sodass sich die Kranwindenseile 5 frei bewegen können. Die Hebeseile 6 der Kranwindenseile 5 werden auf die erforderliche Länge ausgefahren.
In der Fig. 8 ist eine Detailansicht vom Kranknotenpunkt 1 im Kranmodus dargestellt. Im Kranmodus ist der Transportsicherungsring 9 hochgezogen, bis er an der Strukturkonstruktion vom Kranknotenpunkt 1 anliegt. Dadurch werden die Kranwindenseile 5 in ihrer Bewegung freigegeben. Die Hebeseile 6, welche im ersten Drittel der Kranwindenseile 5 verbunden sind, werden auf die erforderliche Länge durch die Seilwinden 18 ausgefahren. Durch die um 60° versetze Anordnung der Seile 6, 8 und der Rollen 15, 16 zueinander, ist eine uneingeschränkte Bewegung der Kranwindenseile 5 und der Hebeseile 8 für den Transportsicherungsring 9 möglich.
Der in den Fig.1-5 dargestellte Transportablauf gestaltet sich mit der erfindungsgemäßen Anordnung wie folgt:
Das zu transportierende Gut, ein Flügel 20 einer Windkraftanlage, ist am Ausgangsort in Position gebracht und gesichert. Der georderte Auftriebskörper 3 mit der Lastaufnahmeeinheit 2 wird im unbelasteten Transportmodus mittels der mit den mobilen Windenträgern 14 verbundenen Transportwindenseilen 4 zum Ausgangsort geschleppt. Die mobilen Windenträger 14 müssen eine Masse aufweisen, die größer ist als die Tragkraft des Auftriebskörpers 3 mit der Lastaufnahmeeinheit 2, gegebenenfalls durch Ballastaufnahme, z. B. in vorhandene Wassertanks. Die mobilen Windenträger 14 werden um das Transportgut 20 herum so in Position gebracht, dass sich der Auftriebskörper 3 mit der Lastaufnahmeeinheit 2 in einem durch die mobilen Winden 14 gebildeten Dreieck und oberhalb des Transportgutes 20 befindet. Die Lastaufnahmeeinheit 2 wird durch koordiniertes Aufrollen der Transportwindenseile 4 der mobilen Winden 14 bis in Bodennähe gezogen und über ein Ankerseil von einem mit Ballast versehenen Winden-/Transportfahrzeug, einer mobilen Winde 14, zum unteren Drallfänger 10 der Lastaufnahmeeinheit 2 für die Zeit der Lastaufnahme verbunden. Außerdem ermöglicht ein mit dem Ballonknotenpunkt 13 ständig verbundenes Auslenkseil, den Auftriebskörper 3 zu jeder Zeit auf den Boden zu ziehen. Das Ende des Auslenkseils ist entweder mit einer mobilen Winde 14 als Auslenkfahrzeug, einer Bodenwinde oder einem Boden-/Erdungsanker verbunden. Das Transportgut 20 wird in die Lastaufnahmeeinheit 2 eingespannt und je nach Bedarf gesichert. Danach kann das Ankerseil wieder gelöst werden und es kann
das Anheben des Transportgutes 20 mittels des Auftriebskörpers 3 durch koordiniertes Abrollen der Transportwindenseile 4 der mobilen Winden 14 oder einer Ortsveränderung der mobilen Windenträger erfolgen. Nach der Aufnahme der Last 20 ist kein Ballast mehr erforderlich. Beim Transportvorgang erfolgt das Navigieren des Auftriebskörpers 3 mit dem Transportgut 20 durch die versetzte Bewegung der mobilen Winden 14/der Windentransportfahrzeuge und/oder durch Änderung der freien Längen der Transportwindenseile 4. Das Absetzen der Last 20 geschieht in umgekehrter Reihenfolge.
Zur Realisierung der Kranfunktion wird nach Fig. 6-8 die Last 20 wie bei der Lastaufnahme oben beschrieben, bis in Bodennähe herabgelassen und mit einem Ankerseil gesichert. Danach werden die Kranwindenseile 5 vom Kranknotenpunkt 1 herabgelassen und mit den Windenseilen 4 der am Boden stehenden Winden14 verbunden. Das ist notwendig um die Ballonbewegung von der Last 20 zu entkoppeln und damit genau an die Montageposition positionieren zu können, z. B. zur Verschraubung des Flügels 20 an den Generator einer Windkraftanlage. Durch Änderung der freien Längen der Kranwindenseile 5 wird die Last 20 in der Lastaufnahmeeinheit 2 in die erforderliche Höhe und genaue Position angehoben. Eine manuelle Sicherung gegen Windeinflüsse erfolgt über zwei am Ende des Flügels 20 angebrachte Seile durch mehrere kleine Winden oder Personen mit Muskelkraft. Damit ist eine Kranfunktion realisiert. Nach Abschluss der Montagearbeiten kann die Lastaufnahmeeinheit 2 geöffnet, bis in Bodennähe abgesenkt und mit dem Ankerseil gesichert werden. Dann kann der oben beschriebene Umbau zum Transportmodus erfolgen.
Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen und Begriffe
1 Kranknotenpunkt
2 Lastaufnahmeeinheit
3 Auftriebskörper
4 Transportwindenseile
5 Kranwindenseile
6 Hebeseile für die Kranwindenseile
7 Tragseil zwischen Kranknotenpunkt und Lastaufnahmeeinheit
8 Hebeseile für den Transportsicherungsring
9 Transportsicherungsring
10 unterer Drallfänger an der Lastaufnahmeeinheit
11 oberer Drallfänger an der Lastaufnahmeeinheit
12 Tragseil zwischen Kranknotenpunkt und Auftriebskörper
13 Ballonknotenpunkt
14 mobile Winden
15 Rollen für die Hebeseile des Transportsicherungsringes
16 Rollen für Hebeseile der Kranwindenseile
17 Plattform der Lastaufnahmeeinheit
18 kleine Winden
19 Spillwinden
20 Flügel einer Windkraftanlage
21 Ballonnetz