Bewegen schwerer Lasten

Normale Kräne, wie man sie im Bauwesen oder zum Beladen von Schiffen benutzt, heben Lasten bis etwa 200 Tonnen Gewicht. Was macht man aber in folgenden Fällen? Die vorkonstruierte 1500 Tonnen schwere Sektion eines Schiffes (z. B. der gesamte Aufbau oder der vordere Teil des Bugs) soll auf der Helling in seine endgültige Position gebracht werden, eine 6000 Tonnen schwere Rakete soll 5 km weit an die Startrampe transportiert werden, oder der 7000 Tonnen schwere Abschnitt eines Stadions soll versetzt werden. In all diesen Fällen müssen extrem schwere Lasten bewegt werden – und jedes Mal findet sich eine praktikable Lösung. Was sind schwere Lasten?
Der Transport schwerer Lasten gewinnt zunehmende Bedeutung in der Industrie, da man aus Kostenersparnis mehr und mehr dazu übergeht, größere Konstruktionseinheiten an speziellen Montageplätzen zusammenzubauen und diese vorgefertigten Teile zum Zielort zu transportieren, wo sie dann zur Endkonstruktion zusammengesetzt werden. Die Fertigteile werden jedoch immer größer und schwerer. Schwer ist nur eine relative Bezeichnung und bedarf näherer Präzisierung: In diesem Zusammenhang sind Lasten gemeint, die Hunderte bis Zehntausende von Tonnen wiegen können. Das Fortbewegen solcher Lasten hat bereits vor Jahrtausenden Probleme bereitet, so etwa der Transport schwerer Steine zum Bau von Pyramiden. Man kann sicher annehmen, dass damals Holzstämme als Rollen benutzt und tierische oder menschliche Muskelkraft eingesetzt wurden. Die eigentliche Entwicklung der Verfahren zum Bewegen schwerer Lasten begann mit der Entdeckung der Hebelgesetze, die bis heute Grundlage verschiedener Methoden sind. Archimedes soll einmal ausgerufen haben: »Gebt mir einen festen Punkt, und ich hebe die Welt aus den Angeln.« Er hatte erkannt, dass bei einem großen Hebelweg mit verhältnismäßig geringer Kraft eine große Last ein entsprechend kleineres Stück gehoben werden kann. Probleme des Lastentransports
Um schwere Lasten bewegen zu können, müssen stets die Reibungskräfte zwischen Last und Auflagefläche überwunden werden. Um die erforderliche Kraft zu reduzieren, ist es notwendig, diese Reibung durch geeignete Maßnahmen zu verringern. So wurden in früheren Zeiten schwere Gegenstände auf Rundhölzern gerollt, woraus sich dann die Räder entwickelt haben. Auch setzte man verschiedene Arten von Fetten ein, um schwere Lasten leichter zum Gleiten zu bringen, sie werden auch heute noch beim Stapellauf von Schiffen eingesetzt. Seit wenigen Jahren kommen besonders reibungsarme Oberflächen aus Kunststoff zum Einsatz wie etwa Polytetrafluoräthylen (Teflon®). Auch auf Luft- oder Wasserkissen können schwere Gegenstände reibungsarm gleiten, dieses Prinzip wird beispielsweise beim Betrieb der Luftkissenfähren über den Ärmelkanal ausgenutzt. Generell unterscheidet man zwischen Haft- und Gleitreibung. Die Haftreibung muss zunächst überwunden werden, um einen Gegenstand überhaupt zum Gleiten zu bringen, die Gleitreibung ist dann der jenige Widerstand, der während der Bewegung auf die Last einwirkt. Das Verhältnis zwischen der zum Bewegen erforderlichen Kraft und dem Reibungswiderstand wird als Reibungskoeffizient bezeichnet. Dabei ist der Haftreibungskoeffizient größer als der Gleitreibungskoeffizient, da eine größere Kraft erforderlich ist, einen Gegenstand in Bewegung zu setzen, als ihn in Bewegung zu halten. Gleitreibungsbeiwerte haben, in Abhängigkeit von der jeweiligen Oberflächenpaarung, sehr unterschiedliche Größenordnungen. Stahl auf gefettetem Stahl z. B. hat einen Reibungskoeffizienten von 0,17 bis 0,25, Stahl auf Teflon® 0,05 bis 0,1. Beim Gleiten von Stahl auf einem Luftkissen reduziert sich der Beiwert auf etwa 0,01. Neben allen Vorteilen kann geringe Reibung jedoch auch mancherlei Probleme mit sich bringen, wenn man z. B. bedenkt, dass bewegte Lasten auch wieder gebremst werden müssen. Je kleiner die Reibung in diesem Fall ist, desto aufwendiger müssen die Bremsvorrichtungen gestaltet sein. So sind für den Stapellauf großer Schiffe mächtige Ketten und starke Stahlseile erforderlich, um die riesige Schiffsmasse wieder zum Stehen bringen zu können. Prinzipiell können alle denkbaren Maschinen zum Bewegen großer Lasten verwendet werden, wenn sie nur genügend Kraft aufbringen, die Reibung zu überwinden. Portalkräne z. B. heben die Last an und befördern sie durch die Luft. Damit ist die Reibung zwischen Last und Erdboden aufgehoben, andererseits muss jedoch der Untergrund am Standort des Krans fest genug sein, um die großen Belastungen aufnehmen zu können. Bodenfestigkeit
Jede Oberfläche kann nur in bestimmten Grenzen belastet werden. Zulässige Belastungen sind z. B. für Schotter 33 Tonnen/m2, für nassen Sand 5,5 Tonnen/m2. Bei Mehrbelastung sinkt die Last ein. Eine mögliche Lösung, die Tragfähigkeit zu erhöhen, besteht im Vergrößern der belasteten Oberfläche, ist aber nicht überall durchführbar. Luftkissenfahrzeuge, die dem Transport schwerer Lasten über Wasser dienen, graben sich bei Betrieb über trockenen Sand ein, gleichgültig, wie groß die tragende Fläche ist. Es gibt keine allgemeingültige Universalmethode zum Bewegen schwerer Lasten, die hier gebrachten Beispiele zeigen lediglich einige Möglichkeiten.