Hubwerke in der Bühnentechnik : Spezielle Untersuchungen an "Not-Aus der Stoppkategorie 0"

Abstract

Aufgabenstellung: Anhand des vorliegenden Simulationsprogrammes sollen spezielle Berechnungen an Hubwinden, die in der Bühnentechnik verwendet werden, für den Lastfall "Not-Aus der Stoppkategorie 0", mit unterschiedlichen Lasten, Seillängen und Geschwindigkeiten durchgeführt werden. Zusätzlich sollen die Auswirkungen von unterschiedlich groß auftretenden Bremsmomenten und der verzögerte Einfall der zweiten Bremse untersucht werden, um die ungünstigsten Fälle ermitteln zu können. Das Ziel sollte sein, dass die Berechnung der Störfallbelastung mit einem vereinfachten Modell erfolgt und Beanspruchungen, die durch Schwingungen zu dynamischen Zusatzlasten führen, durch Berechnungsbeiwerte berücksichtigt werden. Solche Beiwerte werden zum Beispiel in der EN 13001-2 für die Festigkeitsberechnung im Kranbau herangezogen, um mit einem starrkörper-kinetischen Modell arbeiten zu können. In Anlehnung dazu sollen auch für den Sonderfall der Bühnentechnik relevante Berechnungsbeiwerte gefunden werden, damit im Allgemeinen auf die aufwendige Simulationsrechnungen verzichtet werden kann. Ergebnis: Die in der Aufgabenstellung formulierten Punkte, für den "Not-Aus der Stoppkategorie 0" wurden anhand der Daten von vier vorliegenden Hubwinden analysiert. Dazu wurden die maximal auftretenden Spitzenlasten und Verzögerungen für verschiedenste Störfälle, beim Senk- bzw. Hubvorgang ermittelt und in Abhängigkeit der Federrate c in Diagrammen abgebildet. Bei den Ergebnissen für den Bremsvorgang wurde neben der klassischen 2-Bremsen-Ausführung, die 4-Bremsen-Lösung bzw. 1-Bremsen-Sonderlösung und eine 60-prozentige Überhöhung des Nennbremsmomentes gegenübergestellt. Neben den Ergebnissen des verzögerten Einfalles der zweiten Bremse, wurde auch der Einfluss der Senk- bzw. Hubgeschwindigkeit untersucht. Mit den aus dem Simulationsprogramm erhaltenen Spitzenlasten wurden die Berechnungsbeiwerte Phi_stat, Phi_dyn und Phi_stör gebildet. Der erhaltene Berechnungsbeiwert Phi_stör bezieht sich dabei auf ein Berechnungsmodell, in dem einige Vereinfachungen getroffen werden. Da Phi_stör in seinem Wertebereich stark eingegrenzt werden konnte, ergaben sich für den Senk- und Hubvorgang sinnvolle Beiwerte, die in einer Tabelle zusammengefasst wurden. Damit können Störfallbelastungen, die während eines "Not-Aus der Stoppkategorie 0" auftreten, ermittelt werden, indem man die Ergebnisse der vereinfachten Störfallberechnung mit den Berechnungsbeiwerten Phi_stör kombiniert. Mit diesem Ergebnis kann nun auch in der Bühnentechnik auf eine aufwendige Simulationsrechnung verzichtet werden.

Scope of work: Based on the existing simulation programme, special calculations have to be carried out on lifting units which are used in stage technology for the case "emergency stop of the stop category 0", with different loads, cable lengths and speeds. In addition the effects of braking moments of different magnitude and the delayed incidence of the second brake should also be considered in order to be able to determine the worst cases. The aim should be that the calculation of the accident load is carried out with a simplified model and stresses, which lead to dynamic additional loads due to oscillations, are taken into account by calculation factors. Such coefficients are used, for example, in EN 13001-2 for the strength calculation in crane construction in order to be able to work with a rigid body kinetic model. In accordance with this, calculation coefficients relevant for the special case of stage technology are to be found, so that the complex simulation calculations can generally be dispensed with. Result: The principal points for the "emergency stop of stop category 0", which were formulated in the task position, were analysed on the basis of the data of four lifting winches. For this purpose, the maximum occurring peak loads and decelerations for various disturbances during the lowering or lifting process were determined and plotted as a function of the spring rate c in diagrams. The results for the braking process were compared with the classic 2-brakes version, the 4-brakes solution, the 1-brake special solution and a 60% increase of the nominal brake torque. In addition to the results of the delayed incidence of the second brake, the influence of the lowering and lifting speed was also determined. The calculation coefficients coefficients Phi_stat, Phi_dyn and Phi_stör were formed with the peak loads obtained from the simulation programme. The resulting calculation coefficient Phi_stör refers to a calculation model in which some simplifications are made. Since Phi_stör was strongly limited in its range of values, reasonable coefficients were combined for the lowering and lifting process, which were summarized in a table. In this way, accident loadings occurring during an "emergency stop of stop category 0" can be determined by combining the results of the simplified accident calculation with the calculation coefficients Phi_stör. With this result it is now also possible to dispense on a complex simulation calculation in stage technology.