Forscher schlagen große Wellen

4,5 Meter hohe Wellen rollen den fast 300 Meter langen Kanal entlang. Gewaltige Wasser­massen, in Bewegung gesetzt von der größten Wellen­maschine der Welt. Donnernd schlägt die Brandung auf den im Kanal errichteten Deich. Wird er halten? Welche Kräfte wirken wo? Lässt sich durch andere Sand- und Gesteins­zusammen­setzung die Festigkeit noch weiter verbessern? Deltares misst, analysiert und berät mit seinen Erkenntnissen Küsten­staaten auf der ganzen Welt beim Schutz gegen Natur­katastrophen und Über­schwem­mungen. In Delft baut das Nieder­ländische Forschungs­institut zur Zeit einen neuen Wellen­kanal, um anhand künstlicher Wellen Deiche und Wellen­brecher unter realistischen Bedingungen testen zu können. Nicht nur der Kanal an sich, auch der für die Anlage benötigte Portal­kran ist eine spektakuläre Sonder­anfertigung. Der nieder­ländische Kran­bau­partner von STAHL CraneSystems, CraneBuilders, nahm den Spezial­kran bereits im Herbst 2014 in Betrieb. Die feierliche Ein­weihung der Versuchs­anlage ist für den Sommer 2015 vorgesehen.

Zum Errichten der Test-Deiche nutzt Deltares einen eigens für diesen Zweck entwickelten Portal­kran, der sich über die gesamte Länge des Beckens verfahren lässt. Eine seiner Aufgaben besteht darin, mit Hilfe eines Greifers Sand und Gestein präzise im Kanal zu platzieren. Aus seiner verfahr­baren Kabine hat der Kran­führer stets alles im Blick: die Lade­fläche des LKWs neben dem Becken genauso wie den Grund des Kanals, der sich rund 20 Meter unter ihm befindet. Beim Er­richten der Test-Deiche ist schnelles und genaues Arbeiten gefragt. STAHL CraneSystems konstruierte eigens für diesen Zweck einen speziellen Greifer-Seil­zug auf Basis des SH 6, allerdings als TwinDrive-Konzept: Mit zwei Seil­trommeln und zwei Hub­motoren erreicht dieser Seilzug die gewünschte Hub­geschwindig­keit von bis zu 25 m/min. Durch eine neu entwickelte Ein­scherung, bei der die Aus­gleichs­rolle nicht zwischen, sondern waag­recht neben den Seil­zügen sitzt, konnte STAHL CraneSystems die Bau­höhe im Ver­gleich zum Standard-Seil­zug um 30 % verringern. Der Betrieb mit zwei Hub­werken ermöglicht zudem eine kontrol­lierte, stabile Be­wegung der Greifer­schaufel.

Ein zweiter, ebenfalls innerhalb des Portal­krans platzierter Seil­zug dient dazu, kleinere Bau­fahr­zeuge auf den Grund des Kanals zu heben. Beide Seil­züge lassen sich per Fern­steuerung zum Tandem­betrieb koppeln und synchron bedienen. Dies ist nötig, um die 20 Tonnen schwere, stählerne Begrenzungs­wand zu platzieren, mit der das Becken für einzelne Versuche verkürzt werden kann.

Seltene Konstruktion
Bei diesem Projekt waren zwar „nur“ Trag­lasten von 12,5 t gefordert, jedoch mussten beide Hebe­zeuge eine hohe Ein­stufung (FEM 3m) vorweisen. Diese Anforderung war beim Hilfs­hub­werk in der gewünschten Bau­höhe an einem Ein­schienen­fahr­werk nicht per Standard-Hebe­zeug zu realisieren. Aus diesem Grund setzte CraneBuilders auf einen Seilzug AS 7 und ließ von STAHL CraneSystems ein spezielles Ein­schienen­fahr­werk konzipieren, sodass der Seil­zug nun kompakte Ab­messungen mit einer hohen Ein­stufung kombiniert.

Portal­kran nach Maß
Beim Berechnen der Ab­messungen konnten die Konstrukteure von CraneBuilders Finger­spitzen­gefühl beweisen: Das Kran­portal musste durch die Eingangs­tore der Wartungs­halle passen, gleichzeitig aber hoch genug sein, damit der Labor-Container unter ihm hindurch passt, der sich bei Versuchen unabhängig vom Kran auf zwei innen­liegenden Gleisen entlang des Kanals verfahren lässt.

Gut ausgelegt
Um Schütt­gut und Lasten parallel zum Kanal aufnehmen zu können, verfügt der Kran auf einer Seite des Portals über 5 Meter lange Aus­leger für Hebe­zeuge und Kran­kabine. Ein großes Gegen­gewicht auf der gegenüber­liegenden Seite des Portal­kranes verhindert das Kippen des Kranes, wenn am Aus­leger schwere Lasten gehoben werden.

Sicherer Personen­transport
Um die Wirkung der Wellen zu messen, platzieren die Deltares-Wissen­schaftler Sonden im Damm. Mit einer am Portal­kran befestigten „Power Climber“-Hebe­bühne können sie in den Kanal hinab­fahren und mühelos die gewünschten Positionen in unter­schiedlichen Höhen erreichen. Sensoren auf der Unter­seite des Personen­korbes schalten den Senk­vorgang bei Kontakt mit dem Wasser automatisch ab. Eine Sicherheits­schaltung verhindert Unfälle mit dem unter dem Portal­kran hindurch­fahrenden Labor-Container sowie den gleich­zeitigen Betrieb von Seil­zügen und Hebe­bühne. Um Mess­fehler der empfindlichen Sensoren zu vermeiden, wurde die Strom­zuführung des Kran­portals und des Labor-Containers mit Hilfe von Schleif­leitungen in 4 Meter Höhe realisiert.

Genügsamer Riese
Alle Fahr- und Hub­motoren des Portal­krans sind frequenz­geregelt und exakt zu bedienen. Die von CraneBuilders konzipierte Kran­steuerung führt an Frequenz­umrichtern und Bremsen entstehende Energie ins Netz zurück und hilft somit, den Gesamt­energie­verbrauch der Kran­anlage gering zu halten.

Im Dienst der Wissenschaft
Deiche zu bauen ist eine anspruchs­volle Aufgabe: Steigungs­winkel, Material­zusammen­setzung und Ent­fernung zum Meer müssen exakt berechnet, simuliert und erprobt werden. Als Nation, deren Fläche zu 26 Prozent unterhalb des Meeres­spiegels liegt, sind die Nieder­lande wahre Experten in Sachen Deich­bau. Bedroht durch Klima­erwärmung und steigende Meeres­spiegel investiert das Land große Summen in die Küsten- und Deich­forschung. Welche Kräfte üben Wellen auf Deiche aus und wie kann die 400 Kilometer lange Küste der Nieder­lande lang­fristig geschützt werden? Der neue Versuchs­kanal soll neue Erkenntnisse liefern. CraneBuilders und STAHL CraneSystems sind stolz darauf, Deltares durch ihren Portal­kran bei der wichtigen Forschungs­arbeit unterstützen zu können.