Das dynamische Verhalten von Seilbahnfahrzeugen in Wechselwirkung mit der Dynamik der Seile

Abstract

Die Arbeit beschäftigt sich mit der Dynamik der Seilbahn. Das komplexe Schwingungssystem einer Seilbahn resultiert aus dem Energieaustausch zwischen den mechanischen Komponenten einer Seilbahn unter Berücksichtigung unterschiedlicher Erregungsmechanismen. Zu den Erregungsmechanismen zählen unter anderem Kräfte aufgrund von Witterungsverhältnissen aber auch aus dem Betrieb der Seilbahn resultierende Kräfte beziehungsweise dynamische Erscheinungen wie beispielsweise der Selbsterregungsmechanismus, die kritische Schwingungsphänomene hervorrufen können. Die theoretischen Kenntnisse über das mechanische System der Seilbahn sollen zukünftigen Entwicklungsprojekten Hilfestellungen liefern, um das dynamische Verhalten der Seilbahn zu verbessern und das Risiko für unangenehme Schwingungsphänomene zu reduzieren. In dieser Arbeit wurde Grundlagenwissen erarbeitet, wie zukünftig das dynamische Verhalten der Seilbahn berechnet bzw. verbessert werden kann. Die Erweiterung der Seilrechnung aufgrund der gewonnen Erkenntnisse über die Dynamik der Seilbahn, war das primäre Ziel dieser Forschungsarbeit. Wünschenswert wäre, ausgehend von der Korrelation relevanter Seilparameter, das dynamische Verhalten des mechanischen Systems einer Seilbahn zu geringsten Bahnkosten festlegen zu können. Es ist jedoch noch erheblicher Forschungsbedarf gegeben, um unter Berücksichtigung des dynamischen Verhaltens der Seilrechnung die wirtschaftlich optimale Seilbahnkonstruktion zu ermitteln. Diese Arbeit beschäftigt sich primär mit einer einheitlichen mathematischen Formulierung verschiedenster Schwingungsformen an Seilbahnen. Das zentrale Forschungsthema war die mathematische Formulierung der Seildynamik auf Basis der Wellengleichung. Die Grundlage dafür liefern Ortsfunktionen in Form einer orthonormalen Basis. Die aus diesem Forschungsprojekt resultierende Seilrechnung wird als stationäre Lösung der Seildynamik gewonnen. In dieser Arbeit ist es gelungen, die Seilstatik und Seildynamik in einer einheitlichen mathematischen Formulierung zu vereinigen.

This paper deals with the dynamic behaviour of ropeways. The complex oscillating system of ropeways results from the energy exchange between the mechanical equipment of the ropeway taking different exciting mechanisms into consideration. The exciting mechanisms include forces due to meteorological conditions or resulting from the operation of the installation, as well as dynamic phenomena like self-excitation which can induce critical oscillation. The theoretical findings about the mechanical system of the ropeway shall be of help for future development projects aimed at improving the dynamic behaviour of ropeways and reducing the risk of unpleasant oscillation phenomena. The study produced basic knowledge about computing and improving the dynamic behaviour of ropeways. The primary goal of this work was to expand the ropeline calculation by the technical findings resulting from the research on ropeway dynamics. The ultimate goal is to determine the dynamic behavior of the mechanical equipment of a ropeway based on the minimal installation costs correlated to the relevant ropeline parameters. There is, however, still need for substantial research to determine an economically optimum ropeway design taking the dynamic behavior of ropeline calculation into consideration. This paper deals primarily with a consistent mathematical formulation of the different oscillation phenomena on ropeways. The central topic of research was a consistent model of rope dynamics based on the wave equation using space functions in form of an orthonormal base. The resulting ropeline calculation is a steady-state solution of rope dynamics. The main achievement of this work is a unified mathematical formulation of rope statics and rope dynamics.