EP4028350A1 - Vorrichtung und verfahren zum ausgleichen von zumindest vertikalen lageänderungen in reaktion auf schwankungen des untergrunds sowie verwendung - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum ausgleichen von zumindest vertikalen lageänderungen in reaktion auf schwankungen des untergrunds sowie verwendung

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Publication number
EP4028350A1
EP4028350A1 EP20771999.8A EP20771999A EP4028350A1 EP 4028350 A1 EP4028350 A1 EP 4028350A1 EP 20771999 A EP20771999 A EP 20771999A EP 4028350 A1 EP4028350 A1 EP 4028350A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
machine device
ground contact
force application
vertical
force
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20771999.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Vadim PALNAU
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FLSmidth AS
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp AG, ThyssenKrupp Industrial Solutions AG filed Critical ThyssenKrupp AG
Publication of EP4028350A1 publication Critical patent/EP4028350A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C9/00—Travelling gear incorporated in or fitted to trolleys or cranes
    • B66C9/10—Undercarriages or bogies, e.g. end carriages, end bogies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C9/00—Travelling gear incorporated in or fitted to trolleys or cranes
    • B66C9/16—Travelling gear incorporated in or fitted to trolleys or cranes with means for maintaining alignment between wheels and track

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for compensating for at least vertical changes in position in response to fluctuations in the ground.
  • the invention relates to machines or devices or applications in connection with material flow, logistics, conveyor technology.
  • the invention relates to a device and a method according to the preamble of the respective independent or co-ordinate claim.
  • the damage becomes particularly costly when very large, heavy devices such as excavators, cranes, conveyor systems, rail vehicles or crawler vehicles are affected.
  • all those systems can be named that are used in open-cast mining for the transport, relocation, dismantling or filling of earth or stones.
  • chassis components can be damaged or the systems fall over completely; disadvantageously, the systems can then possibly no longer be erected or repaired with the locally available devices.
  • the earthquakes are so strong that the devices are regularly lifted off track or even overturned (partial or complete lifting), with correspondingly serious consequences.
  • the actual specifications e.g. dismantling of material
  • Damage to people, material and nature can often not be avoided.
  • the cost of repairs or maintenance threatens to become immeasurably high. In some cases, a repair is no longer even financially or technically feasible.
  • the ISO 11031 standard in particular version 2016-09-15, also describes a context or guide for a technical design of systems with regard to earthquake risks, whereby essentially three different approaches for the design are presented: "modified seismic coefficient method” ; “Maximum response spectrum method”; “Time history response method”.
  • WO 2012/117573 A1 describes a system for releasing a translational relative movement of a rail vehicle along rails in response to a measured threshold value for an earthquake. From GB 2326629 A a crane with an extendable tree with a balancing mass and isolation against seismic loads is known.
  • a stabilization platform with electrical actuators and a gyroscope sensor is known from WO 2016/068826 A1.
  • the object of the invention is to provide a device and a method with the features described above, with which the safety of process engineering systems or machines, in particular conveyor systems, can be improved with regard to unexpected changes in position due to external effects such as earthquakes.
  • this object is achieved in particular by a mobile machine device with a material flow and / or logistics function, in particular a mobile conveyor technology device, set up to compensate for at least vertical changes in position (height positions) in response to fluctuations, in particular vertical fluctuations in the subsoil, in particular in response to seismatically caused ground fluctuations, especially in response to earthquakes, in particular in the case of a (not advanced) mobile machine device arranged stationary in a horizontal plane, with: a substructure with a large number of
  • Ground contact units in particular comprising or in the form of
  • Wheel units set up to support the entire machine device on the ground, in particular set up for mounting the machine device on rails or on another roadway; and with a superstructure set up to provide the material flow and / or logistics function, for example at least comprising one component from the group: crane, boom, ejector, conveyor belt, bunker, bridge; wherein at least one force application unit is coupled to at least one of the ground contact units, in particular to at least two ground contact units, the absolute vertical force (vertical preload) provided by the at least one force application unit or by all force application units (and acting on the machine device) in the direction of action on the ground contact units is oriented in the downward direction and is less than the absolute weight of the machine device (with reference to the usual acceleration due to gravity), the at least one force application unit being integrated in the substructure, in particular in the respective ground contact unit, that the machine device is at rest when the device is at rest Stop can be stored, that is to say non-resiliently without a resilient effect of the force application units, that is to say with a rigid coupling
  • a support “on stop” is to be understood as a support in which a spring action or a damper effect does not influence the support or at least the relative position of the mounted components.
  • the vertical force or preload is therefore smaller than the weight force, so that even a continuously provided preload cannot lift the machine device under normal acceleration due to gravity or cannot float.
  • a “stop” bearing is to be understood in particular as a non-elastic, inelastic bearing (without elastic resilience) with contact between at least two essentially rigid components without an integrated spring or damping function.
  • the storage on the stop is to be understood as at least essentially unsprung storage.
  • the storage “on stop” can also be limited or predefined vertically upwards by a predefined stop (machine element) in a predefined relative position.
  • the measures according to the invention can in particular also prevent a structurally highly stressful impact-like impact after the device has been lifted off.
  • the preload is so low that the device is not floatingly mounted with spring deflection in both vertical directions, but the preload is preferably so great that a dampening or interception of a vertical acceleration on impact can be felt.
  • the probability (or the risk) of a loss of ground contact can also be significantly reduced, even without the use of counterweights, in particular in the case of both vertical and horizontal accelerations.
  • the device can be designed to be slimmer from a structural point of view or else be loaded with a relatively larger amount of material for the conveying function.
  • the force application units do not have to fulfill any active vibration-related function, in particular no resilient or damping function of chassis with regard to dynamic locomotion or with regard to any continuously applied vibrations or oscillations. Rather, the force application units are set up to initiate or bring about a relative change in height position of the ground contact units as a function of vertical force threshold values. In other words: the Force application units are set up for an adjustment movement downwards vertically in response to a momentary reduction in the momentarily acting gravitational force, in particular if this is smaller than the absolute mass of the device at normal acceleration due to gravity.
  • the absolute force is to be understood as the sum of the forces acting on the device as intended or for a specific purpose, in particular the sum of all acting force application units, in particular in relation to a predefined direction, in particular at least in an exactly vertical downward direction.
  • the suspension of rail vehicles is a standard measure in the prior art.
  • Leaf springs, air springs, and spiral springs have traditionally been used for such suspensions since time immemorial.
  • typical rail vehicles are, in particular, rail vehicles.
  • the devices In the field of conveyor technology (handling technology), especially in cranes and large machines mounted on rails or caterpillars, the devices are in many cases movable or mobile, but essentially stationary for most of their use. This is required due to the system alone due to the use of conveyor belts or similar material flow components.
  • a suspension / damping or a floating mounting in the tolerance range of the spring force (vertical spring force greater than or equal to the total mass; spring travel both upwards and downwards) comparable to dynamically propelled vehicles is therefore usually not provided.
  • the present invention builds on, in particular based on the knowledge that in the case of a pretensioned mounting, there is a stop a spring effect is only exerted when the effective vertical force is less than the total mass, i.e. when the vertical spring force is less than the total mass.
  • the adjusting movement is only activated when the momentarily acting gravitational force or inertial forces fall below a vertical force that acts as standard at the shear point (corresponding to an activation of the adjusting movement caused by external (gravitational) effects).
  • the measures according to the invention not only improve ground contact, but can also ensure an advantageous catching function, in particular a damping function, when a device that is momentarily lifted vertically upwards hits the ground again.
  • the absolute pre-tensioning force is set smaller than the total mass of the device, it can be ensured that even in the event of a long-lasting earthquake, there is no need to worry about the device swinging up or the risk of resonance.
  • a downward movement caused by an earthquake back into the vertical zero position (support) can be intercepted in a very reliable manner by means of the force application units, in particular in a purely passive manner.
  • buffers or dampers can be integrated into the force application units, in particular rubber buffers and / or fluid dampers.
  • a bearing that is pretensioned against gravity to the stop has the particular advantage that there is no risk of a suspension system breaking through or irreversibly destroying it in the case of a floating bearing, even if high, unforeseen vertical accelerations occur due to earthquakes.
  • the force application unit acts between the ground contact units and the substructure in such a way that the ground contact units exit the substructure in the event of vertical changes be pushed out. In this way, an efficient downward adjustment movement can be ensured, in particular largely independent of the mass or the structural design of the superstructure.
  • the direction of gravity is also to be understood here as the vertical direction in the narrower sense.
  • the at least one ground contact unit is supported elastically pretensioned in the vertical effective direction.
  • the at least one force application unit can be a force application unit that acts at least approximately in the direction of gravity (force acting direction downwards, in particular vertically downwards). In this way, great operational reliability can also be provided; In particular, active regulation can be dispensed with.
  • the (respective) force application unit is in particular set up and arranged for unidirectional force application of the at least one ground contact unit downwards in the direction of gravity, in particular all of the ground contact units.
  • the (respective) force application unit is set up to provide vertical accelerations at the ground contact units in the direction of gravity greater than the acceleration due to gravity, in particular greater than 10 m / s 2 or greater than 12 m / s 2 . In this way, it is also possible to compensate for comparatively large instantaneous variations in the acceleration due to gravity actually acting.
  • the amount of an acceleration of the ground contact units to be implemented can also be designed or predefined locally (on individual ground contact units) between the ground and the machine device as a function of the magnitude of the maximum expected relative accelerations as a result of earthquakes in the vertical direction.
  • the inertial forces or inertial effects acting on the at least one ground contact unit are smaller by a factor of at least two or three digits than those on the entire machine device attacking inertial forces or Inertia effects.
  • this favors a short reaction time for a downward adjusting movement caused by the force application units, so that a position change reaction of the entire machine in the direction of gravity can be preceded by inertia.
  • inertia effect can refer to both inertia forces and moments of inertia.
  • the present invention relates primarily to translatory (vertical) movements of the ground contact units, so that moments of inertia can also be at least partially neglected or assumed to be zero, for example.
  • An adjusting function in the downward direction provided by prestressing can be provided by maximum prestressing in the standard stop position with normal acceleration due to gravity, in particular by spring prestressing. Since the preload is already maximally high in the zero position, a particularly good reactivity of the adjusting movement can also be ensured. With an elastically pretensioned spring, this setting function can also be continuously maintained or ensured in a particularly operationally reliable manner in a passive manner.
  • the ground contact units are mounted so that they can be vertically displaced relative to the superstructure by means of a plurality of force application units such that a relative change in position starting from a vertical zero position is released exclusively downwards to increase the vertical distance between the subsurface and the superstructure.
  • the ground contact units comprise wheel units which can be displaced vertically downwards from a vertical zero position (corresponding to the support position) in response to a reduction in the effective weight force currently acting on the wheel units.
  • wheels including the components permanently connected to them, can be in vertical direction are relocated downwards in the substructure, in particular fully automatically as a function of vertical force threshold values, in particular passively solely on the basis of instantaneous, externally justified vertical force differences or vertical force variations.
  • the elastic units are preferably pre-stressed in a predefinable manner.
  • the preload in particular spring force, is preferably continuously applied in the vertical direction at the bottom. This enables an arrangement without active regulation, whereby a very high level of system security can be ensured.
  • the ground contact units are preferably supported elastically pretensioned in the vertical effective direction exclusively by the weight of the entire device itself.
  • the force application units can be locked in a predefined vertical relative position in the ground contact units or can be fixed in a predefined relative position and switched ineffectively by means of a plurality of locking elements. This also enables the vertical positioning function to be switched on and off as an option.
  • the absolute vertical force provided by a plurality of force application units is less than a factor of 2 than the absolute weight force of the mobile machine device, in particular less than a factor of 3 or in the range from a factor of 3 to 10 or less than a factor of 10 or in the range from a factor of 11 to 25 or a factor of 30 to 100.
  • the measure according to the invention can also be implemented in a comparatively lean manner with little expenditure in terms of costs or materials.
  • the (respective) force application unit is set up to provide vertical adjustment paths (or spring paths) of at least 5 cm or at least 10 cm or at least 15 cm or at least 20 cm.
  • vertical adjustment paths or spring paths
  • the spring travel can in principle be set to any size.
  • the required spring deflection also depends on the intensity / level of the expected earthquake acceleration as well as the temporal progression or the duration of the ground tremors, and should therefore preferably be specified individually for a particular application or for a particular earthquake area.
  • the at least one force application unit has at least one spring, in particular at least one spring that is maximally pretensioned to the stop when the machine device is at rest, in particular a spring with a maximally soft spring constant, in particular a spring with maximally rapid response, in particular a spring with sufficiently great rigidity.
  • the effect of the force application unit can be further optimized with regard to the desired safety function in the event of unforeseen variations in the effective acceleration due to gravity or the instantaneous vertical forces.
  • the respective spring can in particular be designed as a compression spring. Alternatively or additionally, tension springs can also be provided.
  • the respective spring can act, for example, on a single wheel of the ground contact units, and / or, in particular in the case of comparatively low accelerations to be expected, also on an entire swing arm comprising several wheels.
  • An articulated swing arm can be designed as a five-wheel swing arm, for example.
  • the at least one force application unit is arranged on the respective ground contact unit or is in operative connection therewith in such a way that the mass that is prestressed and to be moved by the force application unit in the direction of gravity is minimally large, in particular only with regard to wheels or similar ground contact machine elements.
  • the operational reliability can be further improved, in particular thanks to faster response times, in particular thanks to the minimized inertia of the components to be placed (to be moved downwards).
  • the ground contact machine elements can also be designed as elements with a propulsion function, for example drive wheels that transmit drive torques.
  • the force application units can be designed to be comparatively slim or can be dimensioned to be comparatively small and inexpensive.
  • the at least one force application unit is arranged as far as possible at the bottom of the respective ground contact unit in such a way that the components preloaded by the force application unit in the direction of gravity and to be moved are minimized in number and mass, in particular are limited to wheels or, optionally, also wheel swing of the respective ground contact unit .
  • good efficiency and effectiveness can also be ensured by means of comparatively lean measures.
  • the (respective) force application unit has at least one spring with a spring characteristic in which the quotient of the spring force and the mass to be set (setting movement) is greater than an expected value of a vertical acceleration due to fluctuations (in particular said vertical fluctuations) in the subsurface.
  • the spring characteristic is chosen such that (neglecting friction effects) the quotient of the spring force and the mass to be set (adjusting movement for the ground contact units or at least for individual components of the ground contact units) is greater than an average Vertical acceleration of earthquakes that experience has shown at the respective location.
  • the mass to be set vertically downwards can also include the mass of the components firmly connected to a respective wheel.
  • the at least one force application unit has at least one damper, in particular a damper coupled to at least one pretensioned spring of the force application unit.
  • a damper coupled to at least one pretensioned spring of the force application unit.
  • At least one of the ground contact units has at least one wheel.
  • the respective ground contact unit can also have a plurality of wheels, of which at least two are pivotably coupled to one another via a wheel rocker.
  • the ground contact units can each also have a plurality of wheels which are each individually coupled to at least one spring in an at least approximately vertical effective direction.
  • the respective swing arm can be a special design feature of the respective machine device.
  • the swing arm can comprise a large number of wheels that can be arranged individually.
  • the mobile machine device has at least one lock to block the function of the (respective) force application unit, in particular to bridge the force flow path from the (respective) force application unit to the ground contact units.
  • the effect according to the invention can also be switched on / off depending on the situation, for example in connection with a horizontal displacement of the device or in connection with a propulsion of the device.
  • the mobile machine device has a total mass greater than 10, 100 or 1000 tons. In comparison to this, the masses to be moved by the force application units are comparatively small, in particular a factor of less than 100 or 1000 or an even greater factor.
  • the mobile machine device is mobile in at least one spatial direction, preferably in at least two spatial directions, in particular comprising at least one propulsion unit arranged in the substructure in operative connection with the ground contact units. Mobility can be ensured, for example, by propulsion, which enables slow shifting along a predefined movement path, e.g. on rails.
  • the mobile machine device is a vehicle, in particular a rail vehicle or a tracked vehicle.
  • the risk of damage is comparatively high, so that the measures according to the invention are particularly valuable.
  • a mobile machine device with material flow and / or logistics function in particular mobile conveyor technology device, set up to compensate for at least vertical changes in position in response to fluctuations, in particular vertical fluctuations in the subsoil, with: a substructure with a large number of ground contact units, in particular comprising or in the form of wheel units, set up to support the entire machine device on the ground, in particular set up for mounting the machine device on rails or on another roadway; and with a superstructure set up to provide the material flow and / or logistics function, for example at least comprising one component from the group: crane, boom, ejector, conveyor belt, bunker, bridge; wherein at least one force application unit is coupled to at least two ground contact units, the absolute vertical force provided by the force application units being smaller than the absolute weight of the machine device, the at least one force application unit being integrated into the substructure, in particular into the respective ground contact unit, in such a way that the Machine device when at rest Arrangement can be stored on a stop, the force
  • the aforementioned object is also achieved in particular by a method for supporting a mobile machine device with a material flow and / or logistics function, in particular a previously described mobile machine device or mobile conveyor technology device, against the ground (or against another support plane coupled to the ground) and to compensate for vertical changes in position in response to fluctuations, in particular vertical fluctuations in the subsoil, in particular in response to seismatic ground fluctuations, in particular in response to earthquakes, in particular in the case of a mobile machine device that is stationary in a horizontal plane, a superstructure of the entire mobile machine device on a substructure with a plurality of ground contact units, in particular comprising or in the form of wheel units, is supported on the ground, in particular on rails; wherein at least one of the ground contact units is in an operative position between the subsurface and the superstructure with an absolute force that is smaller than the absolute weight of the mobile machine device under regular gravitational acceleration conditions, in the direction of action on the ground contact units in the downward direction, in particular vertically downward, it is acted upon that the
  • the ground contact units can be displaced vertically downwards by relative position changes by means of force application units, in particular thanks to elastic pretensioning over the area of a vertical travel of the force application units, in particular also in a passive manner without active control.
  • the force application units which can ensure a vertical adjustment path downwards, the aforementioned advantages can be achieved with continuous contact of the ground contact units with the ground. A risk of track variations or derailments can be minimized.
  • the at least one force application unit which acts at least approximately in the direction of gravity, is coupled to at least two ground contact units in an operative position between the ground contact unit and the substructure and is acted upon with a force in the direction of action on the ground contact units in a downward direction that the at least one Force application unit provided absolute vertical force between the ground contact units and the substructure is set smaller than the absolute weight of the mobile machine device, in particular smaller factor 2 or smaller factor 3 or in the range factor 3 to 10 or smaller factor 10 or in the range factor 11 to 25 or factor 30 to 100.
  • the effect according to the invention can also be specifically adapted to the (earthquake) scenarios to be expected in a respective region of the earth.
  • the ground contact units are positioned or displaced by means of the force application units in such a way that an inertia-related position change reaction of the entire machine device is rushed in the direction of gravity.
  • the ground contact units are pretensioned with the lowest possible masses in the direction of force to the ground, a particularly fast, reactive adjusting movement can be provided even with very massive, heavy machine devices.
  • the amount of the absolute vertical force provided by the at least one force application unit is specified or regulated as a function of at least one parameter, in particular as a function of an amplitude of the external vertical movement and / or an amount of a vertical acceleration of the external vertical movement. In this way, the effect according to the invention can be specifically adapted and optionally also actively regulated.
  • the force of the at least one force application unit is a spring force, in particular with a spring characteristic in which the quotient of the spring force and the mass to be set is greater than an expected value of a vertical acceleration due to fluctuations in the ground. It has been shown that a design based on spring forces can be implemented in a comparatively simple manner and is also scalable and can provide a robust safety function.
  • an actuating function exercised between the ground contact units and the superstructure is locked vertically downwards as a function of time and / or as a function of instantaneous vertical accelerations. This also provides variability and flexibility in use.
  • an actuating function exercised between the ground contact units and the superstructure is provided passively by elastic pretensioning. This can also provide high (passive, inherent) operational reliability.
  • the aforementioned object is also achieved in particular by using a plurality of force application units elastically preloaded in the vertical direction to support a mobile machine device with a material flow and / or logistics function and to compensate for vertical changes in position in response to fluctuations, in particular vertical fluctuations in the subsurface, whereby the Force application units in a substructure between a superstructure and a plurality of ground contact units of the machine device act in such a way and with an absolute total force smaller than the absolute weight of the mobile machine device are pretensioned in such a way that the mobile machine device is mounted on a stop in a predefined and downwardly limited relative vertical position when it is at rest, and that an actuating function is provided in a downward direction, in particular in a passive manner by pretensioning, in particular in a mobile machine device in the form of a rail vehicle or caterpillar vehicle, in particular in a mobile machine device described above.
  • This enables the advantages mentioned above to be realized.
  • a machine device 10 comprises a superstructure 11, a substructure 12, ground contact units 13 with wheel units 15 and wheel rockers 15.1 and wheels 16 with wheel rims 16.1, as well as force application units 17 which, for example, have springs 17.1 and / or damper 17.2. Locks or locking elements 18 can optionally be provided.
  • the machine device 10 rests with the wheels 16 on rails 3 on a ground 1. In a standard state (in particular with expected acceleration due to gravity without earthquake), the ground contact units 13 rest on a stop (in a stop position) with the force application units 17 in a maximally pretensioned arrangement.
  • the entire machine device 10 can lose contact with the ground, in particular due to inertia.
  • a certain height variation can still be harmless, in particular if the machine device 10 only lifts off by a height variation Dc which is smaller than a height area x16 covered by the wheel rim.
  • Dc which is smaller than a height area x16 covered by the wheel rim.
  • weight Fg weight Fg
  • spring force F1 force in the stop F2
  • force on the floor F3 force on the floor F3.
  • I further parameters or key figures are of interest, which are described in more detail after FIG. 6: I, a, y, c, M, m, g, x.
  • FIG. 1 shows an exemplary ground contact unit 13 with a wheel unit 15, a wheel 16 having a wheel rim 16.1 which interacts with a rail 3.
  • a height range x16 of the wheel rim provides transverse stability even if the wheel lifts slightly upwards from the rail 3, as shown in FIG. 2 (Dc less than x16).
  • FIGS. 3, 4 illustrate the concept according to the invention, in which contact can or should be ensured to the fullest possible extent even with a height variation.
  • Fig. 3 shows a situation in which the machine device 10 is mounted on a stop.
  • the spring 17.1 is pretensioned to the maximum.
  • the (momentarily) acting weight Fg is greater than the sum of the counterforces acting vertically upwards.
  • the machine device 10 is / remains largely static.
  • a damper 17.2 and / or a lock 18 can be provided.
  • Fig. 5 shows a greatly simplified balance of forces.
  • the spring force F1 may be comparatively small.
  • FIG. 6 shows a corresponding balance of forces for a respective wheel unit 15, which together have to absorb or pass on the forces F1 and F2.
  • On the wheel unit (s) 15 acts in the center of gravity by a (instantaneous) weight Fg.
  • a spring force F1 and a force F2 exerted in the stop position act in the same direction as the weight Fg.
  • the sum of all these forces corresponds to the reaction force F3 on the ground, which is caused by all wheel units are exercised on the ground.
  • This balance of forces can be used as the basis for determining the appropriate spring constants and spring stiffnesses, as explained below.
  • a required or appropriate preload can be determined specifically by a spring force or spring stiffness or can be predefined for a structural design.
  • the preload can also be provided by means of alternative components that have the same effect.
  • M mass of the entire machine device m mass of a respective ground contact unit g gravitational acceleration x vertical center of gravity coordinate (height position) of a ground contact unit in the inertial system
  • the parameter x (x derived twice from time) describes both the center of gravity acceleration of the respective ground contact unit and the ground acceleration below this ground contact unit.
  • a spring force F1 acts between each ground contact unit and the machine device according to the following equation:
  • a pulse balance can be set up for a single ground contact unit (with Mg corresponding to the weight Fg), whereby the relationships can also be transferred to real systems based on several ground contact units:
  • x ' n0 rm denotes the lowest (lowest) value (threshold value, limit value) for the ground acceleration permitted for normal operation (x " n0 rm).
  • the relevant ground acceleration for lift-off is negative, i.e. x" n0 rm ⁇ 0.
  • the condition described above is for the spring stiffness c is fulfilled for any (positive) values of the spring stiffness. Under these conditions, the contact between the ground contact unit and the ground would remain even without the use of a pre-stressed actuating function or elastic support if an exclusively vertical movement (but no tilting due to horizontal acceleration components) is considered. If, however, it is assumed, for example, that the vertical acceleration of the ground relative to the ground contact unit reaches -1.1g, i.e. that the acceleration due to gravity is exceeded by 10%, then the spring stiffness c> mg / 10 (ly) where here for y the maximum value to be expected as a result of ground vibrations must be used
  • Machine device by defining the characteristic of the adjusting movement or the characteristic of the spring preload.
  • the person skilled in the art can undertake a device-related optimization of the actuating function, in particular with regard to minimized reaction times.
  • M mass of the entire machine device m mass of a respective ground contact unit g gravitational acceleration x vertical center of gravity coordinate (height position) of a ground contact unit in the inertial system x16 height range of the wheel rim

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine mobile Maschinenvorrichtung (10) mit Materialfluss- und/oder Logistikfunktion, eingerichtet zum Ausgleichen von zumindest vertikalen Lageänderungen in Reaktion auf Schwankungen des Untergrunds, mit: einem Unterbau (12) mit einer Vielzahl von Bodenkontakteinheiten (13), und mit einem Oberbau (11) eingerichtet zum Bereitstellen der Materialfluss- und/oder Logistikfunktion; wobei an wenigstens eine der Bodenkontakteinheiten (13) wenigstens eine Kraftbeaufschlagungseinheit (17) gekoppelt ist, wobei die von der wenigstens einen Kraftbeaufschlagungseinheit bereitgestellte absolute Vertikalkraft in Wirkrichtung auf die Bodenkontakteinheiten (13) in Richtung nach unten ausgerichtet ist und kleiner als die absolute Gewichtskraft der Maschinenvorrichtung ist, wobei die wenigstens eine Kraftbeaufschlagungseinheit (17) derart in den Unterbau (12) integriert ist, dass die Maschinenvorrichtung bei ruhender Anordnung auf Anschlag lagerbar ist, insbesondere mit passiv durch Vorspannung bereitgestellter Stellfunktion in Richtung nach unten. Dies liefert vornehmlich hohe Betriebssicherheit auch bei externen Effekten wie z.B. Erdbeben. Ferner betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren.

Description

Beschreibung
Vorrichtung und Verfahren zum Ausgleichen von zumindest vertikalen Lageänderungen in Reaktion auf Schwankungen des Untergrunds sowie Verwendung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ausgleichen von zumindest vertikalen Lageänderungen in Reaktion auf Schwankungen des Untergrunds. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Maschinen oder Geräte oder Anwendungen im Zusammenhang mit Materialfluss, Logistik, Fördertechnik. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des jeweiligen unabhängigen oder nebengeordneten Anspruchs.
Externe Schwingungen oder Beben, insbesondere Erdbeben, können großen Schäden an Anlagen, Fahrzeugen, Geräten oder sonstigen Vorrichtungen erzeugen. Der Schaden wird insbesondere dann kostspielig, wenn sehr große schwere Vorrichtungen wie z.B. Bagger, Kräne, fördertechnische Anordnungen, Schienenfahrzeuge oder Raupenfahrzeuge betroffen sind. Als besonders plakatives Beispiel können all jene Anlagen genannt werden, die im Tagebau beim Transportieren, Verlagern, Abbauen oder Aufschütten von Erden oder Steinen verwendet werden. Beispielsweise können Fahrwerks-Komponenten beschädigt werden, oder die Anlagen stürzen komplett um; nachteiliger Weise können die Anlagen dann mit den örtlich verfügbaren Geräten möglicherweise gar nicht mehr aufgerichtet bzw. repariert werden. In einigen Regionen der Erde sind die Erdbeben derart stark, dass die Vorrichtungen regelmäßig aus der Spur gehoben werden oder sogar umgeworfen werden (partielles oder vollständiges Abheben), mit entsprechend gravierenden Folgen. Das eigentliche Vorgaben (z.B. Abbau von Material) kann eventuell nicht mehr durchgeführt werden. Auch Schäden an Mensch und Material und Natur können oftmals nicht vermieden werden. Die Kosten für Reparatur oder Instandsetzung drohen unermesslich hoch zu werden. In manchen Fällen ist eine Reparatur nicht einmal mehr finanziell oder technisch realisierbar.
Interesse besteht daher an möglichst effektiven, aber doch technisch und auch in Fl inblick auf entstehende Zusatzkosten attraktiven Maßnahmen zur Vermeidung von Schäden, die durch von extern hervorgerufenen Schwingungen, Beben oder sonstigen (insbesondere in vertikaler Richtung wirkenden) Lagetoleranzen verursacht werden. Insbesondere stehen dabei die bei unvorhersehbaren Erdbeben hervorgerufenen vertikalen Positionsänderungen im Fokus der Betrachtung, denn hierdurch wird insbesondere auch das Risiko von Umstürzen oder Entgleisen begründet. Insbesondere besteht ein Bedarf an einer Optimierung von mobilen Anlagen und Großgeräten, welche im Wesentlichen für eine ortsfeste, statische Anordnung an einer vordefinierten Position vorgesehen sind, also welche kein Fahrwerk für schnelle dynamische Fahrten bei optimierter Federung und Dämpfung aufweisen, sondern allenfalls ein Fahrwerk für langsame Verlagerungen in einem begrenzten Bewegungsbereich, also ein Fahrwerk ohne aufwändige Federungs- bzw. Dämpfungstechnik, oder ein Fahrwerk für eine rein translatorische moderate Bewegung auf einem z.B. durch Schienen vorgegebenen Bewegungspfad.
Erdbeben sind oftmals unberechenbar, sei es hinsichtlich des Zeitpunkts des Auftretens, sei es hinsichtlich der Stärke. Daher ist es schwierig, einen sinnvollen Kompromiss bezüglich Aufwand und Nutzen von Vorkehrungs-Maßnahmen zu finden. In Regionen der Erde, die erfahrungsgemäß häufig von Erdbeben heimgesucht werden, gibt es bereits in vielen Fällen Empfehlungen, Normen oder Vorschriften für eine zumindest grobe Absicherung gegen Erdbeben. Als eine der Maßnahmen werden z.B. Ausgleichsgewichte empfohlen (insbesondere chilenische Norm NCh 2369 2003, Kapitel 11.6.1); deren Effekt ist jedoch in vielen Fällen eher nur bei Schwankungen in horizontaler Richtung vorteilhaft (Beschleunigungen in horizontaler Richtung); ein Effekt bei vertikalen Beschleunigungen und Lageänderungen ist oftmals unzureichend.
Auch die Norm ISO 11031, insbesondere Version 2016-09-15, beschreibt einen Kontext oder Leitfaden für eine technische Auslegung von Anlagen in Hinblick auf Erdbeben- Risiken, wobei im Wesentlichen drei unterschiedliche Ansätze für die Auslegung vorgestellt werden: „modified seismic coefficient method“; „maximum response spectrum method“; „time history response method“.
WO 2012/117573 A1 beschreibt ein System zum Freigeben einer translatorischen Relativbewegung eines Schienenfahrzeugs entlang von Schienen in Reaktion auf einen gemessenen Schwellwert für ein Erdbeben. Aus der GB 2326629 A ist ein Kran mit einem ausfahrbaren Baum mit einer Ausgleichsmasse und einer Isolation gegen seismische Belastung bekannt.
Aus der DE 102004011 896 A1 ist ein Schwingungsisolator mit Elastomerkörpern und einer Federanordnung bekannt.
Aus der WO 2016/068826 A1 ist eine Stabilisierungsplattform mit elektrischen Aktuatoren und einem Gyroskopsensor bekannt.
Ausgehend von derartigen bisher bekannten Maßnahmen besteht Interesse an einfachen, effektiven Maßnahmen, die auch hinsichtlich Kosten einen sinnvollen Kompromiss versprechen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren mit den eingangs beschriebenen Merkmalen zur Verfügung zu stellen, womit die Sicherheit von verfahrenstechnischen Anlagen bzw. Maschinen, insbesondere fördertechnischen Vorrichtungen, hinsichtlich unerwarteter Lageänderungen aufgrund externer Effekte wie z.B. Erdbeben verbessert werden kann. Insbesondere ist es Aufgabe, eine Vorrichtung und ein Verfahren mit den eingangs beschriebenen Merkmalen zur Verfügung zu stellen, womit durch Erdbeben verursachte vertikale Positionsänderungen von im Wesentlichen ortsfest angeordneten Systemen oder Anlagen auf sichere Weise abgefangen bzw. kompensiert werden können, insbesondere auch bei sehr massiven, großen, wuchtigen Vorrichtungen, insbesondere bei Schienen- oder Raupenfahrzeugen mit fördertechnischer oder materialflusstechnischer oder logistischer Funktion.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele werden in den Unteransprüchen aufgeführt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere gelöst durch eine mobile Maschinenvorrichtung mit Materialfluss- und/oder Logistikfunktion, insbesondere mobile Fördertechnikvorrichtung, eingerichtet zum Ausgleichen von zumindest vertikalen Lageänderungen (Höhenpositionen) in Reaktion auf Schwankungen, insbesondere Vertikalschwankungen des Untergrunds, insbesondere in Reaktion auf seismatisch bedingte Bodenschwankungen, insbesondere in Reaktion auf Erdbeben, insbesondere bei in horizontaler Ebene ortsfest ruhend angeordneter (nicht vorgetriebener) mobiler Maschinenvorrichtung, mit: einem Unterbau mit einer Vielzahl von
Bodenkontakteinheiten, insbesondere umfassend oder in Ausgestaltung als
Radeinheiten, eingerichtet zum Abstützen der gesamten Maschinenvorrichtung auf dem Untergrund, insbesondere eingerichtet für eine Lagerung der Maschinenvorrichtung auf Schienen oder auf einer sonstigen Fahrbahn; und mit einem Oberbau eingerichtet zum Bereitstellen der Materialfluss- und/oder Logistikfunktion, beispielsweise wenigstens umfassend eine Komponente aus der Gruppe: Kran, Ausleger, Abwerfer, Förderband, Bunker, Brücke; wobei an wenigstens eine der Bodenkontakteinheiten, insbesondere an wenigstens zwei Bodenkontakteinheiten, wenigstens eine Kraftbeaufschlagungseinheit gekoppelt ist, wobei die von der wenigstens einen Kraftbeaufschlagungseinheit bzw. von allen Kraftbeaufschlagungseinheiten bereitgestellte (und auf die Maschinenvorrichtung wirkende) absolute Vertikalkraft (vertikale Vorspannung) in Wirkrichtung auf die Bodenkontakteinheiten in Richtung nach unten ausgerichtet ist und kleiner als die absolute Gewichtskraft der Maschinenvorrichtung ist (mit Bezug auf die übliche Erdbeschleunigung), wobei die wenigstens eine Kraftbeaufschlagungseinheit derart in den Unterbau, insbesondere in die jeweilige Bodenkontakteinheit, integriert ist, dass die Maschinenvorrichtung bei ruhender Anordnung auf Anschlag lagerbar ist, also nicht-federnd ohne federnde Wirkung der Kraftbeaufschlagungseinheiten, also bei starrer Kopplung in vertikaler Richtung, insbesondere mit passiv durch Vorspannung bereitgestellter Stellfunktion in Richtung nach unten. Dies ermöglicht auch eine situationsbedingt automatisch aktivierbare Funktionalität, insbesondere bei Unterschreiten eines Mindestschwellwertes für die momentan wirkende Gravitationskraft bzw. Beschleunigung.
Als eine Lagerung „auf Anschlag“ ist dabei eine Auflagerung zu verstehen, bei welcher eine Federwirkung oder Dämpferwirkung die Lagerung oder zumindest die Relativposition der gelagerten Komponenten nicht beeinflusst. Die Vertikalkraft oder Vorspannung ist also kleiner als die Gewichtskraft, so dass auch eine kontinuierlich bereitgestellte Vorspannung die Maschinenvorrichtung bei üblicher Erdbeschleunigung nicht anheben kann bzw. nicht schwimmend lagern kann. Hierin ist ein Unterschied zur klassischen Radaufhängung von Fahrzeugen zu sehen, welche für eine dynamische Fahrt auf unebenem Untergrund zumindest federnd bei variabler (vertikaler) Relativposition und wahlweise auch gedämpft gelagert sind. Eine Lagerung „auf Anschlag“ ist insbesondere als nicht-elastische, unelastische Lagerung (ohne elastische Nachgiebigkeit) mit Kontakt unter wenigstens zwei im Wesentlichen starren Komponenten ohne integrierte Feder- oder Dämpfungsfunktion zu verstehen. Insbesondere bei Anlagen, die dazu vorgesehen sind, große Materialmengen zu bewegen und große Massen aufzunehmen, ist die Lagerung auf Anschlag als zumindest im Wesentlichen ungefederte Lagerung zu verstehen. Die Lagerung „auf Anschlag“ kann dabei auch durch einen vordefinierten Anschlag (Maschinenelement) in vordefinierter Relativposition nach vertikal oben begrenzt bzw. vordefiniert sein.
Es hat sich gezeigt, dass die erfindungsgemäßen Maßnahmen insbesondere auch ein strukturell stark belastendes stoßartiges Auftreffen nach dem Abheben der Vorrichtung verhindern können. Anders ausgedrückt: Die Vorspannung ist zwar derart gering, dass die Vorrichtung nicht schwimmend mit Federweg in beide Vertikalrichtungen gelagert ist, jedoch ist die Vorspannung bevorzugt auch derart groß, dass eine Abdämpfung bzw. ein Abfangen einer Vertikalbeschleunigung beim Aufprallen spürbar erfolgen kann.
Dank der erfindungsgemäßen Maßnahmen kann dabei auch die Wahrscheinlichkeit (bzw. das Risiko) eines Verlustes von Bodenkontakt signifikant verringert werden, auch ohne die Verwendung von Ausgleichsgewichten, insbesondere sowohl bei vertikalen als auch bei horizontalen Beschleunigungen. Hierdurch lässt sich also auch bisheriger vorrichtungstechnischer Aufwand einsparen, und die Vorrichtung kann in konstruktiver Hinsicht schlanker ausgelegt werden oder aber mit relativ größerer Materialmenge für die Fördertechnik-Funktion beladen werden.
Es hat sich gezeigt, dass die Kraftbeaufschlagungseinheiten keine aktive schwingungstechnische Funktion erfüllen müssen, insbesondere keine federnde oder dämpfende Funktion von Fahrwerken bezüglich dynamischer Fortbewegung oder bezüglich irgendwelcher kontinuierlich anliegender Vibrationen oder Schwingungen. Vielmehr sind die Kraftbeaufschlagungseinheiten eingerichtet, eine relative Höhenpositionsänderung der Bodenkontakteinheiten in Abhängigkeit von Vertikalkraft- Schwellwerten einzuleiten bzw. zu bewerkstelligen. Anders ausgedrückt: Die Kraftbeaufschlagungseinheiten sind eingerichtet für eine Nachstellbewegung nach vertikal unten in Reaktion auf eine momentane Verminderung der momentan wirkenden Gravitationskraft, insbesondere wenn diese kleiner ist als die absolute Masse der Vorrichtung bei normaler Erdbeschleunigung.
Insbesondere auch hinsichtlich Zusatzkosten der erfindungsgemäßen Maßnahmen kann erwähnt werden, dass sich hohe Kosteneffizient realisieren lässt.
Insbesondere bei Maschinenvorrichtungen in Ausgestaltung als Krane bzw. fördertechnischen Geräte lassen sich besonders große Vorteile durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen realisieren.
Als absolute Kraft ist dabei die Summe der auf die Vorrichtung bestimmungsgemäß bzw. zweckgebunden wirkenden Kräfte zu verstehen, insbesondere die Summe aller wirkenden Kraftbeaufschlagungseinheiten, insbesondere in Bezug auf eine vordefinierte Richtung, insbesondere zumindest in exakt vertikaler Richtung nach unten.
Die Federung von Schienenfahrzeugen ist eine standardmäßige Maßnahme im Stand der Technik. Üblicherweise werden für derartige Federungen seit jeher Blattfedern, Luftfedern, Spiralfedern verwendet. Typische Schienenfahrzeuge sind in diesem Fall insbesondere Eisenbahn-Fahrzeuge. Dabei geht es jedoch um eine Lagerung und Dämpfung von dynamischen Vortriebsbewegungen, also während einer Verlagerung des Schienenfahrzeugs. Im Bereich der Fördertechnik (Umschlagtechnik), insbesondere bei auf Schienen oder Raupen gelagerten Kranen und Großmaschinen, sind die Geräte zwar auch in vielen Fällen beweglich bzw. mobil, jedoch im Wesentlichen über die meiste Zeit der Verwendung statisch ortsfest angeordnet. Dies wird allein schon aufgrund der Verwendung von Förderbändern oder dergleichen Materialfluss-Komponenten systembedingt gefordert. Eine Federung/Dämpfung bzw. eine schwimmende Lagerung im Toleranzbereich der Federkraft (vertikale Federkraft größer gleich der Gesamtmasse; Federweg sowohl nach oben als auch nach unten) vergleichbar zu dynamisch vorgetriebenen Fahrzeugen ist daher üblicherweise nicht vorgesehen. An dieser Stelle knüpft die vorliegende Erfindung an, insbesondere basierend auf der Erkenntnis, dass bei einer vorgespannten Lagerung auf Anschlag eine Federwirkung erst bei Unterschreiten einer effektiven Vertikalkraft kleiner der Gesamtmasse ausgeübt wird, also bei einer vertikalen Federkraft kleiner der Gesamtmasse. Insofern wird die Stellbewegung erst dann aktiviert, wenn die momentan wirkende Gravitationskraft oder Trägheitskräfte eine standardmäßig im Scherpunkt angreifende Vertikalkraft unterschreiten (entsprechend einer durch externe (Gravitations-)Effekte bedingten Aktivierung der Stellbewegung).
Es hat sich gezeigt, dass im Falle eines Erdbebens auch deutlich größere Federwege bzw. vertikale Lagedifferenzen durch die Bodenkontakteinheiten aufgenommen werden können, als üblicherweise bei horizontaler Verlagerung bzw. bei Vortrieb erforderlich.
Es hat sich gezeigt, dass die erfindungsgemäßen Maßnahmen nicht nur den Bodenkontakt verbessern, sondern auch eine vorteilhafte Auffang-Funktion, insbesondere eine abdämpfende Funktion beim Aufprallen einer momentan vertikal nach oben angehobenen Vorrichtung wieder auf dem Boden sicherstellen können. Insbesondere da die absolute Vorspannkraft kleiner als die Gesamtmasse der Vorrichtung eingestellt ist, kann sichergestellt werden, dass auch bei länger andauerndem Erdbeben kein Aufschwingen der Vorrichtung bzw. kein Resonanz-Risiko befürchtet werden muss. Anders ausgedrückt: Eine durch Erdbeben begründete Abwärtsbewegung zurück in die vertikale Nullposition (Auflager) kann mittels der Kraftbeaufschlagungseinheiten auf sehr betriebssichere Weise abgefangen werden, insbesondere rein passiv.
Wahlweise können Puffer oder Dämpfer in die Kraftbeaufschlagungseinheiten integriert sein, insbesondere Gummipuffer und/oder Fluiddämpfer.
Eine entgegen der Schwerkraft vorgespannte Lagerung auf Anschlag hat insbesondere auch den Vorteil, dass ein Durchschlagen bzw. irreversibles Zerstören eines Federungs-Systems bei einer schwimmenden Lagerung nicht riskiert wird, selbst dann nicht, wenn durch Erdbeben begründete hohe unvorhergesehene Vertikalbeschleunigungen auftreten.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wirkt die Kraftbeaufschlagungseinheit dabei derart zwischen den Bodenkontakteinheiten und dem Unterbau, dass die Bodenkontakteinheiten bei Vertikaländerungen nach unten aus dem Unterbau herausgedrückt werden. Hierdurch kann eine effiziente Nach-Stellbewegung nach unten sichergestellt werden, insbesondere weitgehend unabhängig von der Masse oder der konstruktiven Ausgestaltung des Oberbaus.
Als vertikale Richtung im engeren Sinne ist hier auch die Schwerkraftrichtung zu verstehen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die wenigstens eine Bodenkontakteinheit in vertikaler Wirkrichtung elastisch vorgespannt aufgelagert. Dabei kann die wenigstens eine Kraftbeaufschlagungseinheit eine zumindest annähernd in Schwerkraftrichtung wirkende Kraftbeaufschlagungseinheit sein (Kraftwirkrichtung nach unten, insbesondere nach vertikal unten). Hierdurch kann auch große Betriebssicherheit bereitgestellt werden; insbesondere kann eine aktive Regelung entbehrlich werden. Die (jeweilige) Kraftbeaufschlagungseinheit ist insbesondere eingerichtet und angeordnet für unidirektionale Kraftbeaufschlagung der wenigstens einen Bodenkontakteinheit in Schwerkraftrichtung nach unten, insbesondere aller Bodenkontakteinheiten.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die (jeweilige) Kraftbeaufschlagungseinheit eingerichtet zum Bereitstellen von Vertikalbeschleunigungen an den Bodenkontakteinheiten in Schwerkraftrichtung größer der Erdbeschleunigung, insbesondere größer 10m/s2 oder größer 12m/s2. Hierdurch können auch vergleichsweise große momentane Variationen der tatsächlich wirkenden Erdbeschleunigung kompensiert werden.
Der Betrag einer zu realisierenden Beschleunigung der Bodenkontakteinheiten kann dabei auch in Abhängigkeit der Größe der maximal zu erwartenden Relativbeschleunigungen infolge von Erdbeben in vertikaler Richtung lokal (an einzelnen Bodenkontakteinheiten) zwischen Boden und Maschinenvorrichtung ausgelegt bzw. vordefiniert werden.
Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn die an der wenigstens einen Bodenkontakteinheit angreifenden Trägheitskräfte oder Trägheitswirkungen (insbesondere auch in rein translatorischer Wirkrichtung, also ohne Trägheitsmomente) um einen Faktor von mindestens im zwei- oder dreistelligen Bereich kleiner sind als die an der gesamten Maschinenvorrichtung angreifenden Trägheitskräfte oder Trägheitswirkungen. Dies begünstigt nicht zuletzt eine kurze Reaktionszeit für eine durch die Kraftbeaufschlagungseinheiten bewirkte Stellbewegung nach unten, so dass einer trägheitskraftbegründeten Lageänderungs-Reaktion der gesamten Maschine in Richtung der Schwerkraft vorausgeeilt werden kann. Durch entsprechende Dimensionierung der von den Kraftbeaufschlagungseinheiten bewegten (gestellten) Bodenkontakteinheiten kann deren Masse minimiert werden und entsprechend auch die zu überwindenden Trägheitskräfte minimiert werden.
Der Begriff „Trägheitswirkung“ kann sich dabei sowohl auf Trägheitskräfte als auch auf Trägheitsmomente beziehen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich vornehmlich auf translatorische (vertikale) Bewegungen der Bodenkontakteinheiten, so dass Trägheitsmomente beispielsweise auch zumindest teilweise vernachlässigt oder als null unterstellt werden können.
Eine/die durch Vorspannung bereitgestellte Stellfunktion in Richtung nach unten kann dabei durch eine maximale Vorspannung in standardmäßiger Anschlagsposition bei üblicher Erdbeschleunigung bereitgestellt sein, insbesondere durch eine Federvorspannung. Indem die Vorspannung bereits in der Nullposition maximal groß ist, kann auch eine besonders gute Reaktivität der Stellbewegung sichergestellt werden. Bei elastisch vorgespannter Feder kann diese Stellfunktion auch besonders betriebssicher auf passive Weise kontinuierlich vorgehalten bzw. sichergestellt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Bodenkontakteinheiten mittels einer Mehrzahl von Kraftbeaufschlagungseinheiten derart vertikal relativ zum Oberbau verlagerbar gelagert, dass eine relative Positionsänderung ausgehend von einer vertikalen Nullposition ausschließlich nach unten zur Vergrößerung des Vertikalabstandes zwischen dem Untergrund und dem Oberbau freigegeben ist. Insbesondere umfassen die Bodenkontakteinheiten Radeinheiten, welche aus einer vertikalen Nullposition (entsprechend der Auflager-Position) in Reaktion auf eine Verminderung der effektiven momentan auf die Radeinheiten wirkenden Gewichtskraft vertikal nach unten verlagerbar sind. Insbesondere können Räder einschließlich der fest damit verbundenen Komponenten über elastische Einheiten (insbesondere Federn) in vertikaler Richtung relativ im Unterbau nach unten verlagert werden, insbesondere vollautomatisch in Abhängigkeit von Vertikalkraftschwellwerten, insbesondere passiv allein aufgrund von momentanen extern begründeten Vertikalkraftdifferenzen bzw. Vertikalkraftvariationen.
Im Normalzustand, also in der vertikalen Nullposition, also bei Auflagerung auf Anschlag, sind die elastischen Einheiten bevorzugt vordefinierbar vorgespannt. Die Vorspannung, insbesondere Federkraft, liegt in vertikaler Richtung an unten bevorzugt kontinuierlich an. Dies ermöglicht eine Anordnung ohne aktive Regelung, wodurch sehr hohe Systemsicherheit sichergestellt werden kann.
Im Normalzustand, also in der vertikalen Nullposition, sind die Bodenkontakteinheiten bevorzugt ausschließlich durch das Eigengewicht der gesamten Vorrichtung in vertikaler Wirkrichtung elastisch vorgespannt aufgelagert.
Die Kraftbeaufschlagungseinheiten können in vordefinierbarer vertikaler Relativposition in den Bodenkontakteinheiten arretierbar sein oder in einer vordefinierten Relativposition fixierbar und mittels einer Mehrzahl von Sperrelementen wirkungslos schaltbar sein. Dies ermöglicht optional auch ein Zu-/Abschalten der vertikalen Stellfunktion.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die von einer Mehrzahl von Kraftbeaufschlagungseinheiten, insbesondere von allen Kraftbeaufschlagungseinheiten bereitgestellte absolute Vertikalkraft kleiner Faktor 2 als die absolute Gewichtskraft der mobilen Maschinenvorrichtung, insbesondere kleiner Faktor 3 oder im Bereich Faktor 3 bis 10 oder kleiner Faktor 10 oder im Bereich Faktor 11 bis 25 oder Faktor 30 bis 100. Flierdurch kann die erfindungsgemäße Maßnahme auch auf vergleichsweise schlanke Weise bei wenig kostentechnischem oder materialtechnischem Aufwand realisiert werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die (jeweilige) Kraftbeaufschlagungseinheit eingerichtet zum Bereitstellen von vertikalen Stellwegen (bzw. Federwegen) von mindestens 5cm oder mindestens 10cm oder mindestens 15cm oder mindestens 20cm. Hierdurch kann insbesondere auch bei Schienenfahrzeugen ein Entgleisen bzw. ein Ausheben aus der Spur effektiv vermieden werden. Es ist zu erwähnen, dass der Federweg grundsätzlich beliebig groß eingestellt sein/werden kann. Der benötigte Federweg hängt freilich auch von der Intensität/Höhe der erwarteten Erdbebenbeschleunigung sowie von dem zeitlichen Verlauf bzw. von der Dauer der Bodenerschütterungen ab, und sollte daher bevorzugt individuell für einen jeweiligen Anwendungsfall bzw. für ein jeweiliges Erdbebengebiet vorgegeben werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die wenigstens eine Kraftbeaufschlagungseinheit wenigstens eine Feder auf, insbesondere wenigstens eine bei ruhender Maschinenvorrichtung jeweils auf Anschlag maximal vorgespannte Feder, insbesondere eine Feder mit maximal weicher Federkonstante, insbesondere eine Feder mit maximal schneller Reaktion, insbesondere eine Feder mit hinreichend großer Steifigkeit. Hierdurch kann die Wirkung der Kraftbeaufschlagungseinheit weiter optimiert werden hinsichtlich der gewünschten Sicherheits-Funktion bei unvorhergesehenen Variationen der wirkenden Erdbeschleunigung bzw. der momentanen Vertikalkräfte.
Die jeweilige Feder kann insbesondere als Druckfeder ausgestaltet sein. Wahlweise können alternativ oder zusätzlich auch Zugfedern vorgesehen sein.
Die jeweilige Feder kann dabei z.B. jeweils auf ein einzelnes Rad der Bodenkontakteinheiten wirken, und/oder insbesondere bei vergleichsweise geringen zu erwartenden Beschleunigungen auch auf eine gesamte Radschwinge umfassend mehrere Räder. Eine gelenkig gelagerte Radschwinge kann z.B. als Fünf-Räder- Schwinge ausgestaltet sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die wenigstens eine Kraftbeaufschlagungseinheit derart an der jeweiligen Bodenkontakteinheit angeordnet oder steht damit in Wirkverbindung, dass die von der Kraftbeaufschlagungseinheit in Schwerkraftrichtung vorgespannte und zu bewegende Masse minimal groß ist, insbesondere lediglich betreffend Räder oder dergleichen Bodenkontakt-Maschinenelemente. Flierdurch kann die Betriebssicherheit weiter verbessert werden, insbesondere dank schneller Reaktionszeiten, insbesondere dank minimierter Massenträgheit der zu stellenden (nach unten zu verlagernden) Komponenten. Die Bodenkontakt-Maschinenelemente können dabei auch als Elemente mit Vortriebs-Funktion ausgestaltet sein, z.B. Antriebsmomente übertragende Antriebsräder.
Dies begünstigt schnelle relative vertikale Positionsänderungen von z.B. einzelnen Rädern mit im Vergleich zur absoluten Masse der mobilen Maschinenvorrichtung vernachlässigbar kleiner Masse. Zudem können die Kraftbeaufschlagungseinheiten vergleichsweise schlank ausgelegt werden bzw. vergleichsweise klein und kostengünstig dimensioniert sein.
Es hat sich gezeigt, dass durch die Lagerung auf Anschlag bei einer - im Vergleich zu der Masse der Bodenkontakteinheiten - relativ großen Vorspannkraft ein hoch-reaktives Verhalten bezüglich der Nachstellbewegung erfolgen kann, so dass die erfindungsgemäße Maßnahme insbesondere auch in Hinblick auf große Trägheitskräfte der gesamten Vorrichtung sehr effizient sein kann.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die wenigstens eine Kraftbeaufschlagungseinheit derart maximal weit unten an der jeweiligen Bodenkontakteinheit angeordnet, dass die von der Kraftbeaufschlagungseinheit in Schwerkraftrichtung vorgespannten und zu bewegenden Komponenten in der Anzahl und Masse minimiert sind, insbesondere auf Räder oder wahlweise auch Radschwingen der jeweiligen Bodenkontakteinheit limitiert sind. Hierdurch kann mittels vergleichsweise schlanker Maßnahmen auch eine gute Effizienz und Effektivität sichergestellt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die (jeweilige) Kraftbeaufschlagungseinheit wenigstens eine Feder mit einer Federcharakteristik auf, bei welcher der Quotient aus Federkraft und zu stellender Masse (Stellbewegung) größer ist als ein Erwartungswert einer Vertikalbeschleunigung begründet durch Schwankungen (insbesondere besagte Vertikalschwankungen) des Untergrunds. Hierdurch kann ein breites Spektrum von zu erwartenden Katastrophen-Szenarien abgedeckt werden, insbesondere auch bei rein horizontalen Schwankungen des Untergrundes.
Insbesondere ist die Federcharakteristik derart gewählt, dass (bei Vernachlässigung von Reibungseffekten) der Quotient aus Federkraft und zu stellender Masse (Stellbewegung für die Bodenkontakteinheiten oder zumindest für einzelne Komponenten der Bodenkontakteinheiten) größer ist als eine durchschnittliche Vertikalbeschleunigung von am jeweiligen Standort erfahrungsgemäß auftretenden Erdbeben. Die nach vertikal unten zu stellende Masse kann dabei auch die Masse der fest mit einem jeweiligen Rad verbundenen Komponenten umfassen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die wenigstens eine Kraftbeaufschlagungseinheit wenigstens einen Dämpfer auf, insbesondere einen an wenigstens eine vorgespannte Feder der Kraftbeaufschlagungseinheit gekoppelten Dämpfer. Hierdurch kann optional auch die beim Aufprallen der Vorrichtung auf dem Untergrund hervorgerufene Belastung minimiert werden, also optional eine zusätzliche Sicherheits-Funktion, falls gewünscht. Ein Feder-Dämpfer-System kann dabei in Abstimmung der einzelnen Komponenten besonders zweckdienlich für den jeweiligen Anwendungsfall ausgelegt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist wenigstens eine der Bodenkontakteinheiten wenigstens ein Rad auf. Die jeweilige Bodenkontakteinheit kann auch eine Mehrzahl von Rädern aufweisen, von denen wenigstens zwei über eine Radschwinge schenkbar gelagert aneinander gekoppelt sind. Die die Bodenkontakteinheiten können jeweils auch eine Mehrzahl von Rädern aufweisen, welche jeweils individuell an wenigstens eine Feder bei zumindest annähernd vertikaler Wirkrichtung gekoppelt sind.
Die jeweilige Radschwinge kann dabei eine konstruktive Besonderheit der jeweiligen Maschinenvorrichtung sein. Insbesondere kann die Radschwinge je nach Art der Maschinenvorrichtung eine Vielzahl von individuell anordenbaren Rädern umfassen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die mobile Maschinenvorrichtung wenigstens eine Arretierung zum Sperren der Funktion der (jeweilige) Kraftbeaufschlagungseinheit auf, insbesondere zum Überbrücken des Kraftflusspfades von der (jeweilige) Kraftbeaufschlagungseinheit auf die Bodenkontakteinheiten. Hierdurch kann die erfindungsgemäße Wirkung situationsbedingt auch zu-/abgeschaltet werden, beispielsweise im Zusammenhang mit einer horizontalen Verlagerung der Vorrichtung bzw. im Zusammenhang mit einem Vortrieb der Vorrichtung. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die mobile Maschinenvorrichtung eine Gesamtmasse größer 10, 100 oder 1000 Tonnen auf. Im Vergleich dazu sind die durch die Kraftbeaufschlagungseinheiten zu bewegenden Massen vergleichsweise klein, insbesondere kleiner Faktor 100 oder 1000 oder noch größerer Faktor.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die mobile Maschinenvorrichtung in wenigstens einer Raumrichtung mobil, bevorzugt in wenigstens zwei Raumrichtungen, insbesondere umfassend wenigstens eine im Unterbau angeordnete Vortriebseinheit in Wirkverbindung mit den Bodenkontakteinheiten. Die Mobilität kann z.B. durch einen Vortrieb sichergestellt werden, welcher ein langsames Verlagern entlang eines vordefinierbaren Bewegungspfades ermöglicht, z.B. auf Schienen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die mobile Maschinenvorrichtung ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug oder ein Raupenfahrzeug. Bei derartigen Fahrzeugen ist das Risiko von Schäden vergleichsweise hoch, so dass die erfindungsgemäßen Maßnahmen besonders wertvoll sind.
ITEM Die zuvor genannte Aufgabe wird besonders vorteilhaft auch gelöst durch eine mobile Maschinenvorrichtung mit Materialfluss- und/oder Logistikfunktion, insbesondere mobile Fördertechnikvorrichtung, eingerichtet zum Ausgleichen von zumindest vertikalen Lageänderungen in Reaktion auf Schwankungen, insbesondere Vertikalschwankungen des Untergrunds, mit: einem Unterbau mit einer Vielzahl von Bodenkontakteinheiten, insbesondere umfassend oder in Ausgestaltung als Radeinheiten, eingerichtet zum Abstützen der gesamten Maschinenvorrichtung auf dem Untergrund, insbesondere eingerichtet für eine Lagerung der Maschinenvorrichtung auf Schienen oder auf einer sonstigen Fahrbahn; und mit einem Oberbau eingerichtet zum Bereitstellen der Materialfluss- und/oder Logistikfunktion, beispielsweise wenigstens umfassend eine Komponenten aus der Gruppe: Kran, Ausleger, Abwerfer, Förderband, Bunker, Brücke; wobei an wenigstens zwei Bodenkontakteinheiten jeweils wenigstens eine Kraftbeaufschlagungseinheit gekoppelt ist, wobei die von den Kraftbeaufschlagungseinheiten bereitgestellte absolute Vertikalkraft kleiner als die absolute Gewichtskraft der Maschinenvorrichtung ist, wobei die wenigstens eine Kraftbeaufschlagungseinheit derart in den Unterbau, insbesondere in die jeweilige Bodenkontakteinheit, integriert ist, dass die Maschinenvorrichtung bei ruhender Anordnung auf Anschlag lagerbar ist, wobei die Kraftbeaufschlagungseinheiten jeweils wenigstens eine vorgespannte Feder mit Wirkrichtung nach vertikal unten aufweisen, wobei die Kraftbeaufschlagungseinheiten eingerichtet sind zum Bereitstellen von Vertikalbeschleunigungen an den Bodenkontakteinheiten in Schwerkraftrichtung größer der Erdbeschleunigung, wobei die jeweilige Bodenkontakteinheit wenigstens ein Rad aufweist, und wobei die Bodenkontakteinheiten mittels der Kraftbeaufschlagungseinheiten derart vertikal relativ zum Oberbau verlagerbar gelagert sind, dass eine relative Positionsänderung ausgehend von einer vertikalen Nullposition ausschließlich in Richtung nach unten zur Vergrößerung des Vertikalabstandes zwischen dem Untergrund und dem Oberbau freigebbar ist. Dies liefert zahlreiche zuvor genannte Vorteile.
Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere auch gelöst durch Verfahren zum Abstützen einer mobilen Maschinenvorrichtung mit Materialfluss- und/oder Logistikfunktion, insbesondere einer zuvor beschriebenen mobilen Maschinenvorrichtung bzw. mobilen Fördertechnikvorrichtung, gegenüber dem Untergrund (bzw. gegenüber einer sonstigen an den Untergrund gekoppelten Abstützebene) und zum Ausgleichen von vertikalen Lageänderungen in Reaktion auf Schwankungen, insbesondere Vertikalschwankungen des Untergrunds, insbesondere in Reaktion auf seismatisch bedingte Bodenschwankungen, insbesondere in Reaktion auf Erdbeben, insbesondere bei in horizontaler Ebene ortsfest angeordneter mobiler Maschinenvorrichtung, wobei ein Oberbau der gesamten mobilen Maschinenvorrichtung an einem Unterbau mit einer Vielzahl von Bodenkontakteinheiten, insbesondere umfassend oder in Ausgestaltung als Radeinheiten, auf dem Untergrund abgestützt wird, insbesondere auf Schienen; wobei wenigstens eine der Bodenkontakteinheiten in einer Wirkposition zwischen dem Untergrund und dem Oberbau derart mit einer absoluten Kraft, die unter regulären-Erdbeschleunigungsbedingungen kleiner ist als die absolute Gewichtskraft der mobilen Maschinenvorrichtung, in Wirkrichtung auf die Bodenkontakteinheiten in Richtung nach unten, insbesondere nach vertikal unten, beaufschlagt wird, dass die mobile Maschinenvorrichtung bei ruhender Anordnung auf Anschlag gelagert wird, und dass eine Stellfunktion in Richtung nach unten bereitgestellt wird. Dies liefert zuvor genannte Vorteile. Insbesondere kann der folgende Effekt sichergestellt werden: Bei von extern wirkenden vertikalen Kräften, welche eine Verringerung der momentan effektiven Gewichtskraft der Vorrichtung zur Folge haben, können die Bodenkontakteinheiten mittels Kraftbeaufschlagungseinheiten insbesondere dank elastischer Vorspannung über den Bereich eines vertikalen Stellweges der Kraftbeaufschlagungseinheiten vertikal nach unten durch relative Positionsänderung verlagert werden, insbesondere auch auf passive Weise ohne aktive Regelung. Insbesondere lassen sich dank der Kraftbeaufschlagungseinheiten, die einen vertikalen Stellweg nach unten sicherstellen können, zuvor genannte Vorteile bei kontinuierlichem Kontakt der Bodenkontakteinheiten zum Boden realisieren. Ein Risiko von Spurvariationen bzw. Entgleisungen kann minimiert werden.
Gemäß einer Ausführungsform wird die wenigstens eine zumindest annähernd in Schwerkraftrichtung wirkende Kraftbeaufschlagungseinheit derart an wenigstens zwei Bodenkontakteinheiten in einer Wirkposition zwischen der Bodenkontakteinheit und dem Unterbau gekoppelt und derart mit einer Kraft in Wirkrichtung auf die Bodenkontakteinheiten in Richtung nach unten beaufschlagt, dass die von der wenigstens einen Kraftbeaufschlagungseinheit bereitgestellte absolute Vertikalkraft zwischen den Bodenkontakteinheiten und dem Unterbau kleiner als die absolute Gewichtskraft der mobilen Maschinenvorrichtung eingestellt wird, insbesondere kleiner Faktor 2 oder kleiner Faktor 3 oder im Bereich Faktor 3 bis 10 oder kleiner Faktor 10 oder im Bereich Faktor 11 bis 25 oder Faktor 30 bis 100. Flierdurch kann die erfindungsgemäße Wirkung auch spezifisch auf die in einer jeweiligen Region der Erde zu erwartenden (Erdbeben-)Szenarien adaptiert werden.
Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn die Bodenkontakteinheiten mittels der Kraftbeaufschlagungseinheiten derart gestellt oder verlagert werden, dass einer trägheitskraftbegründeten Lageänderungs-Reaktion der gesamten Maschinenvorrichtung in Richtung der Schwerkraft vorausgeeilt wird. Anders ausgedrückt: Indem die Bodenkontakteinheiten mit möglichst geringen Massen vorgespannt in Kraftrichtung zum Boden gelagert werden, kann eine besonders schnelle, reaktive Stellbewegung auch bei sehr massiven, schweren Maschinenvorrichtungen bereitgestellt werden. Gemäß einer Ausführungsform wird der Betrag der von der wenigstens einen Kraftbeaufschlagungseinheit bereitgestellten absoluten Vertikalkraft in Abhängigkeit von wenigstens einem Parameter vorgegeben oder geregelt, insbesondere in Abhängigkeit von einer Amplitude der externen Vertikalbewegung und/oder eines Betrags einer vertikalen Beschleunigung der externen Vertikalbewegung. Hierdurch kann die erfindungsgemäße Wirkung spezifisch angepasst und wahlweise auch aktiv eingeregelt werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Kraft der wenigstens einen Kraftbeaufschlagungseinheit eine Federkraft, insbesondere mit einer Federcharakteristik, bei welcher der Quotient aus Federkraft und zu stellender Masse größer ist als ein Erwartungswert einer Vertikalbeschleunigung begründet durch Schwankungen des Untergrunds. Es hat sich gezeigt, dass eine Auslegung basierend auf Federkräften auf vergleichsweise einfache Weise realisierbar ist und auch skalierbar ist und eine robuste Sicherheits-Funktion bereitstellen kann.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine zwischen den Bodenkontakteinheiten und dem Oberbau ausgeübte Stellfunktion nach vertikal unten zeitabhängig und/oder abhängig von momentanen Vertikalbeschleunigungen arretiert. Dies liefert auch Variabilität und Flexibilität bei der Verwendung.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine zwischen den Bodenkontakteinheiten und dem Oberbau ausgeübte Stellfunktion passiv durch elastische Vorspannung bereitgestellt wird. Dies kann auch hohe (passive, inhärente) Betriebssicherheit bereitstellen.
Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere auch gelöst durch Verwendung einer Mehrzahl von elastisch in vertikaler Richtung vorgespannten Kraftbeaufschlagungseinheiten zum Abstützen einer mobilen Maschinenvorrichtung mit Materialfluss- und/oder Logistikfunktion und zum Ausgleichen von vertikalen Lageänderungen in Reaktion auf Schwankungen, insbesondere Vertikalschwankungen des Untergrunds, wobei die Kraftbeaufschlagungseinheiten in einem Unterbau zwischen einem Oberbau und einer Vielzahl von Bodenkontakteinheiten der Maschinenvorrichtung derart wirken und mit einer absoluten Gesamt-Kraft kleiner als die absolute Gewichtskraft der mobilen Maschinenvorrichtung derart vorgespannt sind, dass die mobile Maschinenvorrichtung bei ruhender Anordnung auf Anschlag in einer vordefinierten und nach unten begrenzten relativen Vertikalposition gelagert wird, und dass eine Stellfunktion in Richtung nach unten bereitgestellt wird, insbesondere auf passive Weise durch Vorspannung, insbesondere in einer mobilen Maschinenvorrichtung in Ausgestaltung als Schienenfahrzeug oder Raupenfahrzeug, insbesondere in einer zuvor beschriebenen mobilen Maschinenvorrichtung. Hierdurch lassen sich zuvor genannte Vorteile realisieren.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung wenigstens eines Ausführungsbeispiels anhand von Zeichnungen, sowie aus den Zeichnungen selbst. Dabei zeigt
Fig. 1, 2 jeweils in schematischer Darstellung eine Bodenkontakteinheit in unterschiedlichen Höhenpositionen relativ zum Boden, zur Verwendung in einer Maschinenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 3, 4 jeweils in schematischer Darstellung in einer Seitenansicht ein
Kräftegleichgewicht an einer Maschinenvorrichtung bei Kraftbeaufschlagung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 5, 6 jeweils in schematischer Darstellung ein Kräftegleichgewicht an einer Maschinenvorrichtung bei Kraftbeaufschlagung durch eine Federkraft gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Bei Bezugszeichen, die nicht explizit in Bezug auf eine einzelne Figur beschrieben werden, wird auf die anderen Figuren verwiesen.
Die Figuren werden zwecks leichteren Verständnisses zunächst zusammen unter Bezugnahme auf alle Bezugszeichen beschrieben. In den jeweiligen Figuren gezeigte Einzelheiten oder Besonderheiten werden individuell beschrieben.
Eine Maschinenvorrichtung 10 umfasst einen Oberbau 11, einen Unterbau 12, Bodenkontakteinheiten 13 mit Radeinheiten 15 und Radschwingen 15.1 und Räder 16 mit Radkränzen 16.1, sowie Kraftbeaufschlagungseinheiten 17, welche z.B. Federn 17.1 und/oder Dämpfer 17.2 aufweisen. Optional können Arretierungen bzw. Sperrelemente 18 vorgesehen sein. Die Maschinenvorrichtung 10 ruht mit den Rädern 16 auf Schienen 3 auf einem Untergrund 1. In einem standardmäßigen Zustand (insbesondere bei erwartungsgemäßer Erdbeschleunigung ohne Erdbeben) ruhen die Bodenkontakteinheiten 13 auf Anschlag (in einer Anschlagsposition) mit den Kraftbeaufschlagungseinheiten 17 in maximal vorgespannter Anordnung.
Bei einem Erdbeben oder vergleichbar gravierenden externen Effekten kann die gesamte Maschinenvorrichtung 10 den Bodenkontakt verlieren, insbesondere aufgrund von Massenträgheit. Eine gewisse Höhenvariation kann noch unbedenklich sein, insbesondere wenn die Maschinenvorrichtung 10 nur um eine Höhenvariation Dc abhebt, die kleiner ist als ein vom Radkranz überdeckter Höhenbereich x16. Um den Bodenkontakt in allen denkbaren Zuständen und bei allen möglicherweise auftretenden Schwankungen bezüglich Erdbeschleunigung und Höhenposition sicherstellen zu können, ist es vorteilhaft, die Charakteristik einer auf die Bodenkontakteinheiten 13 ausgeübten Stellbewegung näher zu definieren.
Folgende Kräfte können näher untersucht werden: Gewichtskraft Fg, Federkraft F1, Kraft im Anschlag F2, Kraft am Boden F3. Folgende weitere Parameter oder Kennzahlen sind von Interesse, die im Nachgang zur Fig. 6 näher beschrieben werden: I, a, y, c, M, m, g, x.
In Fig. 1 ist eine beispielhafte Bodenkontakteinheit 13 mit einer Radeinheit 15 gezeigt, wobei ein Rad 16 einen Radkranz 16.1 aufweist, welcher mit einer Schiene 3 interagiert. Ein Höhenbereich x16 des Radkranzes liefert eine Querstabilität auch dann, wenn das Rad leicht von der Schiene 3 nach oben abhebt, wie in Fig. 2 gezeigt (Dc kleiner als x16). Jedoch soll möglichst auch eine Situation wie in Fig. 2, also in welcher der Kontakt zwischen Rad 16 und Untergrund 1 , 3 schon zumindest teilweise beeinträchtigt oder unterbunden ist, möglichst vermieden werden. Die folgenden Figuren 3, 4 veranschaulichen das erfindungsgemäße Konzept, bei welchem auch bei einer Höhenvariation ein möglichst vollumfänglicher Kontakt sichergestellt bleiben kann bzw. soll. Fig. 3 zeigt eine Situation, in welcher die Maschinenvorrichtung 10 auf Anschlag gelagert ist. Die Feder 17.1 ist maximal vorgespannt. Die (momentan) wirkende Gewichtskraft Fg ist größer als die Summe der vertikal nach oben wirkenden Gegenkräfte. Die Maschinenvorrichtung 10 ist/bleibt also weitgehend statisch angeordnet. Wahlweise kann ein Dämpfer 17.2 und/oder eine Arretierung 18 vorgesehen sein.
Fig. 4 zeigt eine Situation, in welcher die (momentan) wirkende Gewichtskraft Fg zeitweise aufgrund einer Untergrundbewegung und aufgrund einer Massenträgheit der Maschinenvorrichtung 10 nicht ausreichend groß ist, um den Bodenkontakt kontinuierlich sicherzustellen. Die Maschinenvorrichtung 10 ist jetzt also nicht mehr auf Anschlag gelagert, so dass auch keine Reaktionskraft in der Anschlagsposition ausgeübt wird. Vielmehr wird nur noch eine Federkraft ausgeübt, wodurch die Radeinheit 15 nach unten verlagert wird. Insbesondere aufgrund eines krassen Verhältnis-Faktors der Massen der gesamten Maschinenvorrichtung 10 (sehr groß) und der einzelnen Radeinheit 15 (vergleichsweise sehr klein) kann sichergestellt werden, dass die Federkraft die momentane Ist-Position des Schwerpunktes der gesamten Maschinenvorrichtung 10 nicht spürbar beeinflusst, sondern vielmehr ausschließlich eine nach unten gerichtete Stellbewegung der Radeinheit 15 herbeiführt, so dass Bodenkontakt sichergestellt ist. Trotz Abhebens kann die Maschinenvorrichtung 10 am Boden haften bleiben und darüber gegen horizontale Lage-Änderungen gesichert werden. Erwähnenswert ist, dass im Bereich der Feder entsprechende Führungen oder Längenausgleichs-Einheiten vorgesehen sein können (jeweils nicht dargestellt), so dass die Quersteifigkeit und die Position der Räder 16 in der korrekten Position unter dem Oberbau auch bei Querbeschleunigungen sichergestellt ist.
Fig. 5 zeigt eine stark vereinfachte Kräftebilanz. Auf die Maschinenvorrichtung 10 wirkt im Schwerpunkt eine (momentane) Gewichtskraft Fg, und dieser Gewichtskraft wirken am Unterbau 12 die Federkraft F1 und eine in der Anschlagsposition ausgeübte Kraft F2 (Reaktionskraft) entgegen (actio = reactio). Im Vergleich zur Gewichtskraft Fg mag die Federkraft F1 vergleichsweise klein sein.
Fig. 6 zeigt eine entsprechende Kräftebilanz für eine jeweilige Radeinheit 15, welche in der Summe zusammen die Kräfte F1 und F2 aufnehmen bzw. weiterleiten müssen. Auf die Radeinheit(en) 15 wirkt im Schwerpunkt eine (momentane) Gewichtskraft Fg. Eine Federkraft F1 und eine in der Anschlagsposition ausgeübte Kraft F2 wirken in dieselbe Richtung wie die Gewichtskraft Fg. Die Summe aller dieser Kräfte entspricht der Reaktionskraft F3 am Boden, die von allen Radeinheiten auf den Boden ausgeübt wird. Diese Kräftebilanz kann die Basis für die Ermittlung der zweckdienlichen Federkonstanten und Federsteifigkeiten zugrunde gelegt werden, wie im Folgenden erläutert.
Insbesondere unter Bezugnahme auf die Figuren 3 bis 6 wird im Folgenden ein idealisierter Fall einer ausschließlich vertikalen Bewegung bzw. Schwankung betrachtet. Dabei wird im Einzelnen dargestellt, auf welche Weise eine erforderliche oder zweckdienliche Vorspannung speziell durch eine Federkraft oder Federsteifigkeit ermittelt bzw. für eine konstruktive Auslegung vordefiniert werden kann. Wahlweise kann die Vorspannung auch mittels alternativer gleichwirkender Komponenten bereitgestellt werden. Zunächst werden speziell für die Betrachtung einer Feder- Vorspannung die folgenden Kenngrößen eingeführt, die hier nur in der Beschreibung, nicht aber in den Figuren näher erläutert werden:
/ Länge der entspannten/freien Feder a Länge der auf Anschlag vorgespannten Feder (vgl. Fig. 3), mit a < / y momentane Federlänge c Federsteifigkeit (insbesondere c = const.)
M Masse der gesamten Maschinenvorrichtung m Masse einer jeweiligen Bodenkontakteinheit g Erdbeschleunigung x vertikale Schwerpunktskoordinate (Höhenposition) einer Bodenkontakteinheit im Inertialsystem
Fg Gewichtskraft, insbesondere der gesamten Maschinenvorrichtung F1 Federkraft
F2 Kraft im Anschlag
F3 Kraft am Boden
Für eine auf Anschlag vorgespannte Feder (Normalbetrieb) gilt y = a = const. Was die Federsteifigkeit c betrifft, so kann hier von einer linear elastischen Feder ausgegangen werden. Für spezifische Anwendung können sich auch allgemeinere Federcharakteristiken als zweckdienlich erweisen, insbesondere Federn mit einer degressiven Kennlinie. Die vorliegende Analyse ist entsprechend darauf übertragbar.
Da hier vorausgesetzt wird, dass der Kontakt zwischen Boden und Bodenkontakteinheiten stets erhalten bleibt, beschreibt die Kenngröße x (x zweifach nach der Zeit abgeleitet) sowohl die Schwerpunktsbeschleunigung der jeweiligen Bodenkontakteinheit als auch die Bodenbeschleunigung unterhalb dieser Bodenkontakteinheit.
Zwischen einer jeden Bodenkontakteinheit und der Maschinenvorrichtung wirkt demnach also eine Federkraft F1 gemäß der folgenden Gleichung:
F1 = c (I -y)
Unter Bezugnahme auf Fig. 5, 6 kann eine Impulsbilanz beispielhaft für eine einzige Bodenkontakteinheit aufgestellt werden (mit Mg entsprechend der Gewichtskraft Fg), wobei die Zusammenhänge auch auf reale Systeme gestützt durch mehrere Bodenkontakteinheiten übertragbar sind:
M(x + y) = -Mg + F1 + F2
Fl insichtlich der Forderung nach im Normalbetrieb stets auf Anschlag vorgespannten Federn ( F2 > 0) kann die folgende Bedingung aufgestellt werden:
M (X norm + g) ~ F1 > 0 bZW. F1 < M (X norm + 9)
Dabei ist im Falle von auf Anschlag vorgespannten Federn die Relativbeschleunigung zwischen Maschinenvorrichtung und Bodenkontakteinheiten null, so dass dann y = 0 gilt.
Für einen oberen Schwellwert für die (gesamte) Federsteifigkeit gilt: C ge samt M (X norm 9) / (I )
Dabei bezeichnet x' n0rm den niedrigsten (untersten) Wert (Schwellwert, Grenzwert) für die für einen Normalbetrieb zulässige Bodenbeschleunigung (x" n0rm)· Dabei ist für das Abheben die relevante Bodenbeschleunigung negativ, also x" n0rm < 0.
Damit auch bei stärkeren Bodenerschütterungen mit Bodenbeschleunigungen x < x norm der Kontakt zwischen dem Untergrund und der jeweiligen Bodenkontakteinheit erhalten bleibt, muss die Kontaktbedingung F3 > 0 erfüllt sein. Aus der Impulsbilanz für eine Bodenkontakteinheit in vertikaler Richtung m X = F3- mg - F1 - F2 folgt m x + mg + c(l-y) > 0
Dabei befindet sich eine Feder bei erhöhten Bodenbeschleunigungen üblicherweise nicht im Anschlag, so dass y > 0 und F2 = 0 gilt. Für die Federsteifigkeit folgt die Bedingung c > -m (x +g) / (I - y), mit l > y
Sofern die vertikale Beschleunigung des Bodens relativ zur Bodenkontakteinheit -g nicht unterschreitet und der zur Verfügung stehende Federweg, bei dem die Feder eine Kraft, insbesondere Druckkraft ausübt, die hinreichend groß ist und stets / > y vorausgesetzt werden darf, so ist die zuvor beschriebene Bedingung für die Federsteifigkeit c für beliebige (positive) Werte der Federsteifigkeit erfüllt. Unter diesen Voraussetzungen bliebe der Kontakt zwischen Bodenkontakteinheit und Boden auch ohne die Verwendung einer vorgespannten Stellfunktion bzw. elastischen Stützung bestehen, wenn eine ausschließlich vertikale Bewegung (jedoch kein Kippen infolge von Florizontalbeschleunigungskomponenten) betrachtet wird. Wird jedoch beispielsweise angenommen, dass die vertikale Beschleunigung des Bodens relativ zur Bodenkontakteinheit -1,1g erreicht, dass also die Erdbeschleunigung dem Betrage nach um 10% überschritten wird, dann folgt für die Federsteifigkeit c > mg/ 10 (l-y) wobei hier für y der maximale in Folge von Bodenerschütterungen zu erwartende Wert einzusetzen ist.
Wird als Beispiel weiter angenommen, dass sich die Feder auf maximal y = 0,9/ längt bzw. ausdehnen kann, so wird für die Federsteifigkeit die folgende Bedingung erhalten: c > mg/ 1 In diesem beispielhaft skizzierten Rahmen kann eine Auslegung der
Maschinenvorrichtung durch Definition der Charakteristik der Stellbewegung bzw. der Charakteristik der Feder-Vorspannung erfolgen. Der Fachmann kann basierend auf diesen Ansätzen eine vorrichtungstechnische Optimierung der Stellfunktion vornehmen, insbesondere in Hinblick auf minimierte Reaktionszeiten. Die zuvor hinsichtlich ausschließlich vertikaler Schwankungen angestellten
Betrachtungen können unter Berücksichtigung von relativen Beschleunigungen zwischen Boden und Bodenkontakteinheit infolge von horizontalen Bodenerschütterungen verallgemeinert werden, insbesondere um auch solche horizontalen Bodenerschütterungen zu berücksichtigen, die zum Kippen einer Maschinenvorrichtung und damit ebenfalls zu Kontaktverlust zwischen
Maschinenvorrichtung und Untergrund führen können. Dabei können die in realen Systemen stets vorhandenen Reibungseffekte beispielsweise auch durch eine angemessene Erhöhung der erforderlichen Federsteifigkeit berücksichtigt werden. Bezugszeichenliste
I Untergrund
3 Schiene oder Fahrbahn
10 Maschinenvorrichtung
I I Oberbau
12 Unterbau
13 Bodenkontakteinheit
15 Radeinheit
15.1 Radschwinge
16 Rad
16.1 Radkranz
17 Kraftbeaufschlagungseinheit
17.1 Feder
17.2 Dämpfer
18 Arretierung bzw. Sperrelement
Fg Gewichtskraft, insbesondere der gesamten Maschinenvorrichtung
F1 Federkraft
F2 Kraft im Anschlag
F3 Kraft am Boden
/ Länge der entspannten/freien Feder a Länge der auf Anschlag vorgespannten Feder, mit a < / y momentane Federlänge c Federsteifigkeit (insbesondere c = const.)
M Masse der gesamten Maschinenvorrichtung m Masse einer jeweiligen Bodenkontakteinheit g Erdbeschleunigung x vertikale Schwerpunktskoordinate (Höhenposition) einer Bodenkontakteinheit im Inertialsystem x16 Höhenbereich Radkranz
Dc Höhenvariation bzw. Abheben

Claims

Ansprüche
1. Mobile Maschinenvorrichtung (10) mit Materialfluss- und/oder Logistikfunktion, insbesondere mobile Fördertechnikvorrichtung, eingerichtet zum Ausgleichen von zumindest vertikalen Lageänderungen in Reaktion auf Schwankungen, insbesondere Vertikalschwankungen des Untergrunds, mit:
-einem Unterbau (12) mit einer Vielzahl von Bodenkontakteinheiten (13), insbesondere umfassend oder in Ausgestaltung als Radeinheiten (15), eingerichtet zum Abstützen der gesamten Maschinenvorrichtung auf dem Untergrund (1), insbesondere eingerichtet für eine Lagerung der Maschinenvorrichtung auf Schienen (3) oder auf einer sonstigen Fahrbahn;
-einem Oberbau (11) eingerichtet zum Bereitstellen der Materialfluss- und/oder Logistikfunktion, beispielsweise wenigstens umfassend eine Komponente aus der Gruppe: Kran, Ausleger, Abwerfer, Förderband, Bunker, Brücke; d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass an wenigstens eine der Bodenkontakteinheiten (13) wenigstens eine Kraftbeaufschlagungseinheit (17) gekoppelt ist, wobei die von der wenigstens einen Kraftbeaufschlagungseinheit bereitgestellte absolute Vertikalkraft in Wirkrichtung auf die Bodenkontakteinheiten (13) in Richtung nach unten ausgerichtet ist und kleiner als die absolute Gewichtskraft der Maschinenvorrichtung ist, wobei die wenigstens eine Kraftbeaufschlagungseinheit (17) derart in den Unterbau (12) integriert ist, dass die Maschinenvorrichtung bei ruhender Anordnung auf Anschlag lagerbar ist, insbesondere mit passiv durch Vorspannung bereitgestellter Stellfunktion in Richtung nach unten.
2. Mobile Maschinenvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die wenigstens eine Bodenkontakteinheit (13) in vertikaler Wirkrichtung elastisch vorgespannt aufgelagert ist; und/oder wobei die wenigstens eine Kraftbeaufschlagungseinheit (17) eine zumindest annähernd in Schwerkraftrichtung wirkende Kraftbeaufschlagungseinheit ist; und/oder wobei die Kraftbeaufschlagungseinheit eingerichtet und angeordnet ist für unidirektionale Kraftbeaufschlagung der wenigstens einen Bodenkontakteinheit (13) in Schwerkraftrichtung nach unten, insbesondere aller Bodenkontakteinheiten; und/oder wobei die Kraftbeaufschlagungseinheit eingerichtet ist zum Bereitstellen von Vertikalbeschleunigungen an den Bodenkontakteinheiten in Schwerkraftrichtung größer der Erdbeschleunigung, insbesondere größer 10m/s2 oder größer 12m/s2; und/oder wobei die an der wenigstens einen Bodenkontakteinheit angreifenden Trägheitskräfte oder Trägheitswirkungen um einen Faktor von mindestens im zwei- oder dreistelligen Bereich kleiner sind als die an der gesamten Maschinenvorrichtung angreifenden Trägheitskräfte oder Trägheitswirkungen; und/oder wobei eine/die durch Vorspannung bereitgestellte Stellfunktion in Richtung nach unten durch eine maximale Vorspannung in standardmäßiger Anschlagsposition bei üblicher Erdbeschleunigung bereitgestellt ist, insbesondere durch eine Federvorspannung.
3. Mobile Maschinenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bodenkontakteinheiten (13) mittels einer Mehrzahl von Kraftbeaufschlagungseinheiten (17) derart vertikal relativ zum Oberbau verlagerbar gelagert sind, dass eine relative Positionsänderung ausgehend von einer vertikalen Nullposition ausschließlich nach unten zur Vergrößerung des Vertikalabstandes zwischen dem Untergrund (1) und dem Oberbau (11) freigegeben ist; und/oder wobei die Kraftbeaufschlagungseinheiten (17) in vordefinierbarer vertikaler Relativposition in den Bodenkontakteinheiten (13) arretierbar sind oder in einer vordefinierten Relativposition fixierbar sind und mittels einer Mehrzahl von Sperrelementen wirkungslos schaltbar sind.
4. Mobile Maschinenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die von einer Mehrzahl von Kraftbeaufschlagungseinheiten (17) bereitgestellte absolute Vertikalkraft kleiner Faktor 2 als die absolute Gewichtskraft der mobilen Maschinenvorrichtung (10) ist, insbesondere kleiner Faktor 3 oder im Bereich Faktor 3 bis 10 oder kleiner Faktor 10 oder im Bereich Faktor 11 bis 25 oder Faktor 30 bis 100; und/oder wobei die wenigstens eine Kraftbeaufschlagungseinheit (17) eingerichtet ist zum Bereitstellen von vertikalen Stellwegen von mindestens 5cm oder mindestens 10cm oder mindestens 15cm oder mindestens 20cm.
5. Mobile Maschinenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Kraftbeaufschlagungseinheit (17) wenigstens eine Feder (17.1) aufweist, insbesondere wenigstens eine bei ruhender Maschinenvorrichtung jeweils auf Anschlag maximal vorgespannte Feder.
6. Mobile Maschinenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Kraftbeaufschlagungseinheit (17) derart an der jeweiligen Bodenkontakteinheit (13) angeordnet ist oder damit in Wirkverbindung steht, dass die von der Kraftbeaufschlagungseinheit in Schwerkraftrichtung vorgespannte und zu bewegende Masse minimal groß ist, insbesondere lediglich betreffend Räder (16) oder dergleichen Bodenkontakt-Maschinenelemente; und/oder wobei die wenigstens eine Kraftbeaufschlagungseinheit (17) derart maximal weit unten an der jeweiligen Bodenkontakteinheit angeordnet ist, dass die von der Kraftbeaufschlagungseinheit in Schwerkraftrichtung vorgespannten und zu bewegenden Komponenten in der Anzahl und Masse minimiert sind, insbesondere auf Räder (16) oder wahlweise auch Radschwingen (15.1) der jeweiligen Bodenkontakteinheit limitiert sind.
7. Mobile Maschinenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kraftbeaufschlagungseinheit (17) wenigstens eine Feder (17.1) mit einer Federcharakteristik aufweist, bei welcher der Quotient aus Federkraft und zu stellender Masse größer ist als ein Erwartungswert einer Vertikalbeschleunigung begründet durch Schwankungen des Untergrunds (1).
8. Mobile Maschinenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Kraftbeaufschlagungseinheit (17) wenigstens einen Dämpfer (17.2) aufweist, insbesondere einen an wenigstens eine vorgespannte Feder (17.1) der Kraftbeaufschlagungseinheit gekoppelten Dämpfer.
9. Mobile Maschinenvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine der Bodenkontakteinheiten (13) wenigstens ein Rad (16) aufweist; und/oder wobei die jeweilige Bodenkontakteinheit eine Mehrzahl von Rädern aufweist, von denen wenigstens zwei über eine Radschwinge (15.1) schenkbar gelagert aneinander gekoppelt sind; und/oder wobei die Bodenkontakteinheiten jeweils eine Mehrzahl von Rädern aufweisen, welche jeweils individuell an wenigstens eine Feder (17.1) bei zumindest annähernd vertikaler Wirkrichtung gekoppelt sind; und/oder wobei die mobile Maschinenvorrichtung wenigstens eine Arretierung (18) zum Sperren der Funktion der Kraftbeaufschlagungseinheit (17) aufweist, insbesondere zum Überbrücken des Kraftflusspfades von der Kraftbeaufschlagungseinheit auf die Bodenkontakteinheiten.
10. Mobile Maschinenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mobile Maschinenvorrichtung (10) in wenigstens einer Raumrichtung mobil ist, bevorzugt in wenigstens zwei Raumrichtungen, insbesondere umfassend wenigstens eine im Unterbau (12) angeordnete Vortriebseinheit in Wirkverbindung mit den Bodenkontakteinheiten (13); wobei die mobile Maschinenvorrichtung ein Fahrzeug ist, insbesondere ein Schienenfahrzeug oder ein Raupenfahrzeug.
11. Verfahren zum Abstützen einer mobilen Maschinenvorrichtung (10) mit Materialfluss- und/oder Logistikfunktion, insbesondere einer mobilen Maschinenvorrichtung oder mobilen Fördertechnikvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gegenüber dem Untergrund (1) und zum Ausgleichen von vertikalen Lageänderungen in Reaktion auf Schwankungen, insbesondere Vertikalschwankungen des Untergrunds, insbesondere bei in horizontaler Ebene ortsfest angeordneter mobiler Maschinenvorrichtung, wobei ein Oberbau (11) der gesamten mobilen Maschinenvorrichtung an einem Unterbau (12) mit einer Vielzahl von Bodenkontakteinheiten (13), insbesondere umfassend oder in Ausgestaltung als Radeinheiten (15), auf dem Untergrund abgestützt wird, insbesondere auf Schienen (2); d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass wenigstens eine der
Bodenkontakteinheiten (13) in einer Wirkposition zwischen dem Untergrund und dem Oberbau derart mit einer absoluten Kraft kleiner als die absolute Gewichtskraft der mobilen Maschinenvorrichtung (10) in Wirkrichtung auf die Bodenkontakteinheiten (13) in Richtung nach unten, insbesondere nach vertikal unten, beaufschlagt wird, dass die mobile Maschinenvorrichtung bei ruhender Anordnung auf Anschlag gelagert wird, und dass eine Stellfunktion in Richtung nach unten bereitgestellt wird.
12. Verfahren nach dem vorhergehenden Verfahrensanspruch, wobei die wenigstens eine zumindest annähernd in Schwerkraftrichtung wirkende Kraftbeaufschlagungseinheit (17) derart an wenigstens zwei Bodenkontakteinheiten (13) in einer Wirkposition zwischen der Bodenkontakteinheit und dem Unterbau (12) gekoppelt wird und derart mit einer Kraft in Wirkrichtung auf die Bodenkontakteinheiten in Richtung nach unten beaufschlagt wird, dass die von der wenigstens einen Kraftbeaufschlagungseinheit bereitgestellte absolute Vertikalkraft zwischen den Bodenkontakteinheiten und dem Unterbau kleiner als die absolute Gewichtskraft der mobilen Maschinenvorrichtung eingestellt wird, insbesondere kleiner Faktor 2 oder kleiner Faktor 3 oder im Bereich Faktor 3 bis 10 oder kleiner Faktor 10 oder im Bereich Faktor 11 bis 25 oder Faktor 30 bis 100; und/oder wobei die Bodenkontakteinheiten mittels der Kraftbeaufschlagungseinheiten derart gestellt oder verlagert werden, dass einer trägheitskraftbegründeten Lageänderungs-Reaktion der gesamten Maschinenvorrichtung in Richtung der Schwerkraft vorausgeeilt wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei der Betrag der von der wenigstens einen Kraftbeaufschlagungseinheit (17) bereitgestellten absoluten Vertikalkraft in Abhängigkeit von wenigstens einem Parameter vorgegeben oder geregelt wird, insbesondere in Abhängigkeit von einer Amplitude der externen Vertikalbewegung und/oder eines Betrags einer vertikalen Beschleunigung der externen Vertikalbewegung; und/oder wobei die Kraft der wenigstens einen Kraftbeaufschlagungseinheit (17) eine Federkraft ist, insbesondere mit einer Federcharakteristik, bei welcher der Quotient aus Federkraft und zu stellender Masse größer ist als ein Erwartungswert einer Vertikalbeschleunigung begründet durch Schwankungen des Untergrunds (1).
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei eine zwischen den Bodenkontakteinheiten (13) und dem Oberbau (11) ausgeübte Stellfunktion nach vertikal unten zeitabhängig und/oder abhängig von momentanen Vertikalbeschleunigungen arretiert wird; und/oder wobei eine zwischen den Bodenkontakteinheiten (13) und dem Oberbau ausgeübte Stellfunktion passiv durch elastische Vorspannung bereitgestellt wird.
15. Verwendung einer Mehrzahl von elastisch in vertikaler Richtung vorgespannten Kraftbeaufschlagungseinheiten (17) zum Abstützen einer mobilen Maschinenvorrichtung mit Materialfluss- und/oder Logistikfunktion und zum Ausgleichen von vertikalen Lageänderungen in Reaktion auf Schwankungen, insbesondere Vertikalschwankungen des Untergrunds (1), wobei die Kraftbeaufschlagungseinheiten (17) in einem Unterbau zwischen einem Oberbau (11) und einer Vielzahl von Bodenkontakteinheiten (13) der Maschinenvorrichtung derart wirken und mit einer absoluten Gesamt-Kraft kleiner als die absolute Gewichtskraft der mobilen Maschinenvorrichtung derart vorgespannt sind, dass die mobile Maschinenvorrichtung bei ruhender Anordnung auf Anschlag in einer vordefinierten und nach unten begrenzten relativen Vertikalposition gelagert wird, und dass eine Stellfunktion in Richtung nach unten bereitgestellt wird, insbesondere auf passive Weise durch Vorspannung, insbesondere in einer mobilen Maschinenvorrichtung in Ausgestaltung als Schienenfahrzeug oder Raupenfahrzeug, insbesondere in einer mobilen Maschinenvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche.
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