Entwicklung eines Konzepts für die Auslegung teleskopierbarer Auslegersysteme

Abstract

Die Diplomarbeit mit dem Titel "Entwicklung eines Konzepts für die Auslegung teleskopierbarer Auslegersysteme" wurde in Kooperation der Technischen Universität Wien mit der Firma Rosenbauer International AG erstellt.<br />Zum derzeitigen Zeitpunkt bietet die Firma Rosenbauer einen von ihnen entwickelten und produzierten Löscharm an. Auch Hubrettungsbühnen werden im Konzern hergestellt, wobei die Auslegersysteme von externen Lieferanten zugekauft werden. Die Diplomarbeit soll die Basis bieten, um in Zukunft die Reichweiten der Auslegersysteme zu steigern und unter Umständen diese auch selbst herzustellen zu können.<br />Im ersten Teil der Arbeit wurde ein Auslegungskonzept für ein vierteiliges Teleskopauslegersystem, welches eine analytische Berechnung und Berechnungen nach der Finiten Elemente Methode beinhaltet, erstellt.<br />Dabei wurde besonders darauf geachtet, die Berechnungen weitgehend zu parametrisieren. Ausgehend von einem rechteckigen Auslegerprofilquerschnitt wurden unter Anwendung des erstellten Finite Elemente Modells eine beanspruchungsgerechtere Querschnittsform entwickelt. Die bereits für Auslegerstrukturen verwendete Aluminium-Knetlegierung 6061 wurde hinsichtlich ihrer Schweißeignung nach realer Verarbeitung untersucht. Dabei wurde festgestellt, dass die Legierung vor allem im Bereich der wärmebeeinflussten Zonen einen starken Abfall der Festigkeit und der Bruchzähigkeit aufweist.<br />Jegliche Erkenntnisse, welche in den ersten Schritten der Arbeit gewonnen wurden dienten als Basis einer Variantenstudie. Dabei wurde ein konkretes Auslegersystem nach den Vorgaben der Firma Rosenbauer dem erstellten Berechnungskonzept unterzogen. Die maßgeblichen Eigenschaften des erarbeiteten Teleskopsystems wurden mit einer Auslegerstruktur aus Feinkornbaustahl, einer Aluminiumknetlegierung und einer Kombination der o.g. Materialien verglichen. Die Auslegervariante aus Aluminium wies Vorteile in Bezug auf ihre geringe Eigenmasse auf, zeigte allerdings Probleme bei der Materialverarbeitung. Die Variante aus Stahl stellte die Bauweise mit den kleinsten Hauptabmessungen dar, allerdings bei deutlich höherer Eigenmasse. Die Materialkombination vereinigt die Vorteile der beiden genannten Versionen hinsichtlich Gesamtmasse und verringert das Verarbeitungsproblem.<br />

This thesis, entitled "Development of a design concept for telescopic boom systems" was created in cooperation with the Technical University of Vienna and the company Rosenbauer International AG. At this time, the company Rosenbauer International AG produces by their own developed High Reach Extendable Turret. Rescue platforms are also produced in the Rosenbauer Group but the boom systems are purchased from external suppliers. The thesis should be the basic for the future to be able to produce the boom system in the Group or obtain further developments in terms of range extensions of the High Reach Extendable Turret.<br />In the first part of the work, a design concept for a four-piece telescopic boom system, which includes an analytical calculation and calculations using the finite element methode, has been created. The particular attention was paid to parameterize the calculations so that the relevant parameters can be easily varied. Starting with a rectangular cross-section boom, the developed finite element model was used to create a stress fairer cross-sectional shape. The aluminum alloy 6061 is already used for boom structures. In this thesis welded samples were proofed of their welding suitability. It was found, that the alloy exhibits are mainly in the area of heat affected zones, and affects a sharp drop in the strength and fracture toughness.<br />All results, which were obtained in the first parts of the work, formed the basis of a variant study. The developed design concept was used to compare a boom system. The requirements of the example boom system was given by the Company. The main features of the boom structure were compared by the variation of the materials. The main features of the boom structure were compared with a cantilever structure made of fine grained steel, aluminum alloy and a combination of these materials. The aluminum boom variant has its advantage in the low mass, carries certainly the problem of material processing. The variant of the fine grained steel design shows the smallest main dimensions by a significantly higher mass. The combination of materials combines the benefits of both versions in terms of total mass and reduced processing problems.