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Anlage zum Schleppen von Schiffen auf Binnenwasserstraßen Im Patent
.j.3'7309 ist eine Hängebahnanlage beschrieben, bestehend aus einer durchlaufenden
festen Fahrscliierie, die an einem in der senkrechten Längsebene steifen, nach der
Seite aber biegu.ngs- und verwindungsfähigen Hängefachwerk hängt. Die nachfolgend
beschriebene Erfindung stellt eine Fortbildung jener Konstruktion dar, indem nunmehr
auch auf die Steifigkeit des Tragwerks in der Längsebene verzichtet wird und die
Schiene unmittelbar an ein seil-, band- oder kettenartiges Tragorgan gehängt wird.
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Der konstruktive Gedanke einer solchen Lösung mag an sich naheliegend
erscheinen; tatsächlich sind aber derartige Konstruktionen als Hängehahnen bisher
noch nicht bekannt geworden. Der Grund mag darin liegen, daß nian befürchtete, daß
sich unter der wandernden Einzellast infolge Verzerrung des beweglichen Tragorgans
übermäßige Biegungsbeanspruchungen der Schiene einstellen würden. Diese rechnerisch
zu erfassen, mußte unmöglich erscheinen, weil sie von den schwer erfaßbaren Formänderungen
des kinematisch und elastisch beweglichen Tragwerkes zum großen Teil abhängig sind.
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Nachdem es jedoch auf Grund eingehender I# orschungen auf diesem Gebiete
gelungen ist, einen praktisch brauchbaren Berechnungsweg zu finden und dadurch eine
genaue Bemessung solcher Anlagen zu ermöglichen, zeigte sich, daß derartige Ausführungen
nicht nur möglich sind, sondern in vielen Fällen, wie besonders bei ihrer Verwendung
als Treidelschwebebahn, gegenüber den bisher bekannten Konstruktionen, insbesondere
auch gegenüber der in der obengen.annten Patentschrift beschriebenen Bauweise, sehr
bedeutende wirtschaftliche Vorteile haben.
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Die Erfindung beruht also auf der plani n, äßigen Verwendung eines
Hängebahnsvsteins, bestehend aus einer. sowohl in der senkrechten wie auch in der
waagerechten Ebene biegsamen Schiene, die an einem seil-, band- oder kettenartigen,
also kinematisch beweglichen Tragorgan hängt und durch ihre Biegungsfestigkeit eine
örtliche Aussteifung dieses beweglichen Tragsystems herbeiführt.
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Indem im nachfolgenden die Berechnung eines solchen Systems kurz dargestellt
ist, wird dem Hängebahnbau ganz allgemein diese neue Ausführung erschlossen. Gleichzeitig
werden einige besonders geeignete konstruktive Ausführungsformen beschrieben.
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In der Abb. r ist das Svstern in der einfachsten Form mit senkrechten
Aufhängestäben dargestellt. Abb. 2 zeigt ein einzelnes Feld dieses Systems zur Erläuterung
der statischen
Berechnung. Die Abb. 3 bis 5 veranschaulichen, die
Anwendung eines Systems mit schräg gestellten Aufhängestäben als Treidelschwebebahn
in Ansicht, Grundriß und Ouerschnitt. Die Abb. 6 und 7 geben als konstruktive Einzelheiten
einer solchen Anlage einen Gurtknotenpunkt in zwei Projektionen wieder.
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Das Tragorgan. a, in der Folge kurz »Kette« genannt, ist in den Punkten
A, B usw. durch die in den Abb.4 bis 6 erkennbaren ebenso bezeichneten Kragböcke
gestützt. An der Kette a ist mit Hilfe der Hängestäbe c die biegsame Schiene b aufgehängt,
an der beispielsweise die Zugkatzen d entlanglaufen, die zum Schleppen der Schiffe
e dienen. Bezeichnet man mit P (Abb. 3) die auf einen Aufhängepunkt des Tragwerkes
entfallende, als Einzellast betrachtete Verkehrslast, mit Z, den Abstand der Aufhängepunkte
voneinander, mit H den Horizontalzug der Kette, mit E den Elastizitätsmodul, mit
I das Träg heits- und mit W das Widerstandsmoment der Fahrschiene, bezogen auf die
waagerechte Schwerachse des Schienenquerschnittes, mit ß die zulässigen Biegungsbeanspruchungen
derselben, so ist, wenn die Verkehrslast in der Mitte zwischen zwei Aufhängepunkten
?a und n + l der Fahrschiene angreift, die maximale Beanspruchung der Schiene auf
Biegung mit ausreichender Annäherung in folgender Weise zu bestimmen: Es ist:
Hierin ist 31" das- durch die Formänderung der Kette infolge von P verursachte Biegungsmoment
der Schiene am nächsten Aufhängepunkt 7a bzw. n + 1. Zu seiner Bestimmung
dienen die Werte 1c2, ,u3 und ,u4 von der Größe:
und
wobei
H5 +P mja ist der kleinste Horizontalzug der Kette bei Verkehrslast. Er tritt ein,
wenn die Last noch in der Nähe der Systemenden steht, so daß MP, das Diegungsmoment
.der Last P für einen einfachen Balken auf zwei Stützen von der Stützweite l des
Kettensystems, vernachlässigbar klein wird und man v ereinfacht setzen kann:
G ist das Eigengewicht des ganzen Systems von der Länge 1,
ist der Eigengewichtshorizontalzug in der Kette bei der Montagetemperatur,
ist der Unterschied zwischen der Kettenlänge lkz bei H, und der Spannweite 1, g
ist das Eigengewicht des Systems für die Längeneinheit, f ist der Stich der Kette
bei Montagetemperatur, s",@ A l ist das größte Maß der durch Spannungs- und Temperaturänderungen
erzeugten Dehnung der Kette einschließlich Widerlagernäherung, a, ist die durch
Änderung des Horizontalzuges gegenüber I-Ig erzeugte Diegungsspannung der Schiene
und kann bestimmt werden aus:
worin h die Höhe der Schiene bedeutet. Da 6p sehr klein ist, kann es praktisch vernachlässigt
werden.
Für die Berechnung der Kette ist der größte auftretende
Horizontalzug Hm;" maßgebend. Er wird z. B. bei vier Einzellasten P in symmetrischer
Stellung in Systemmitte:
Hierin bedeutet außer den oben schon erklärten Bezeichnungen: ibll"1 das Biegungsmoment
der Last P, für einen einfachen Balken von der Stützweite l am Angriffspunkt von
P, AI,Y, das Biegungsmoment der Last P_ für einen einfachen Balken von der Stützweite
l am Angriffspunkt von P=, 11 izp das Biegungsmoment aller Lasten für einen
einfachen Balken von der Stützweite l am Angriffspunkt von P, W_.@P das Bieg ingsmornent
aller Lasten für einen einfachen Balken von der Stützweite L am Angriffspunkt von
P_, 1"i" 0 l die unter der eingesetzten Belastung noch mögliche kleinste Kettendehnung
aus Spannungs- und Temperaturänderungen einschließlich Widerlagerbewegungen.
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Die Anwendung dieser Formeln für die Biegungsbeanspruchungen der Schiene
gibt uns ein Bild von der gegenseitigen Abhängigkeit der Veränderlichen P,
H, 2, J, lY. a und E liegen durch die Wahl der Stahlsorten fest. Es zeigt
sich, daß es zweckmäßig ist, eine Schiene zu wählen mit möglichst großem bi' bei
kleine;, J. Das erforderliche W ist hauptsächlich abhängig von P und 2, weil in
der Formel 2 der Einfluß von o,23 # P # ? (Moment für den einfachen Balken von der
Stützweite 2) in der Regel überwiegt. W und 2 werden zweckmäßig auf Grund dieser
einfachen Beziehungen nach praktischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten festgelegt.
Das gleiche gilt von dem Wert J, der in hohem :Maße von W beeinflußt wird. Hiernach
läßt sich alsdann das erforderliche I-1
und damit, auf Grund des zunächst
überschläglich angenommenen Eigengewichts, Form und Spannweite der Kette bestimmen.
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Die vorstehend beschriebene Rechnungstnethode gilt zunächst für den
einfachsten Fall einer Vielfachaufhängung nach Abb. i. Eine Ausführung nach Abb.
3, die in ähnlicher Weise zu berechnen ist, hat den Vorteil einer Verringerung der
Zahl der Gurtknotenpunkte und einer gewissen Versteifung des Svstems. Dieses Svstem
stellt also eine Übergangsform zum Hängefachwerk nach Patent 437 3o9 dar.
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Um einer Überlastung der Tragkette durch unbeabsichtigte Häufung der
Verkehrslasten in einem Felde nach Möglichkeit vorzubeugen, empfiehlt es sich, die
Aufhängepunkte .i, B usw. des Tragwerkes bei Überschreiten eines gewissen
einseitigen Horizontalzuges nachgiebig zu gestalten. Das geschieht am einfachsten,
indem man eine geringe Kippbewegung der Stützböcke A, B ermöglicht. Hierdurch wird
der Durchhang der Tragkette in dem belasteten Feld vergrößert und der Horizontalzug
entsprechend verringert. Gleichzeitig wird ein Teil des Horizontalzuges auf den
nächstfolgenden Stützbock abgeleitet, was wiederum sehr erwünscht ist.