WO2017129406A1 - Tragstruktur für einen kran und kran hiermit - Google Patents

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WO2017129406A1
WO2017129406A1 PCT/EP2017/050498 EP2017050498W WO2017129406A1 WO 2017129406 A1 WO2017129406 A1 WO 2017129406A1 EP 2017050498 W EP2017050498 W EP 2017050498W WO 2017129406 A1 WO2017129406 A1 WO 2017129406A1
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crane
support
support member
connecting element
composite material
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PCT/EP2017/050498
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English (en)
French (fr)
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Jörg Stötzel-Lucas
Sunanth Venkateshwaran
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Terex Mhps Gmbh
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Publication date
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    • B66C23/62—Constructional features or details
    • B66C23/64—Jibs
    • B66C23/70—Jibs constructed of sections adapted to be assembled to form jibs or various lengths
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    • B66C23/36—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes specially adapted for use in particular purposes mounted on road or rail vehicles; Manually-movable jib-cranes for use in workshops; Floating cranes

Definitions

  • the invention relates to a support structure for a crane, in particular for a
  • the invention also relates to a crane with a corresponding support structure.
  • Supporting structures of cranes are used for receiving and removing load forces, through the force flow of which a crane is acted upon, in particular during operation by moving loads.
  • such support structures may be part of truss structures of masts or crane girders, in particular of cantilevers. Examples include tower cranes, crawler cranes,
  • Lattice boom cranes industrial cranes, process cranes, harbor cranes, in particular mobile harbor cranes, harbor rail cranes, floating cranes, harbor hoop gantry cranes, container bridges (so-called ship-to-shore cranes) or container stacking cranes.
  • the above-mentioned cranes may also have abutment structures with support structures formed by rigid rod-shaped, in particular tubular, abutment elements, in order to secure or additionally stabilize crane components, for example a boom, and to stiffen the arrangement of the corresponding crane components.
  • the supporting structures and their supporting elements must be designed to be correspondingly highly resilient. For this reason, in known cranes, the support structures and their support members are usually made entirely of steel materials.
  • EP 2 162 634 B1 is an arrangement for connecting an elongated
  • corner posts can consist of a double-shell seatbelt, wherein inside an outer steel tube an inner carbon fiber-reinforced one
  • the invention is based on the object to provide an improved support structure for a crane and an improved crane with a support structure. This object is achieved by the reproduced in claim 1 support structure and reproduced in claim 7 crane.
  • advantageous embodiments of the invention are given.
  • a support structure for a crane in particular for a truss structure of a mast or crane girder, in particular a cantilever, or for a Abpressiveskonstrutation of the crane, wherein the support structure comprises a first support member and a second support member connected to the first support member, wherein the second support member of a fiber composite material,
  • first support member is connected to the second support member via a connecting element having projections which extend for attachment to the second support member in the fiber composite material of the second support member, so that the first support member is connected to the second support member via a connecting element having projections which extend for attachment to the second support member in the fiber composite material of the second support member, so that the first support member is connected to the second support member via a connecting element having projections which extend for attachment to the second support member in the fiber composite material of the second support member, so that the
  • Connecting element is positively connected to the second support member.
  • a support structure has over known support structures in an advantageous At lower dead weight better mechanical properties.
  • the support structure may have a kind of outer frame structure, which
  • corresponding first support elements is formed and integrated into the corresponding second support elements of fiber composite material and thus in lightweight construction in order to optimize the overall mechanical properties of the entire support structure.
  • the positive connection allows a structurally simple way a particularly good power flow between the first and second support member.
  • a fast and thus economical connection can be achieved. Only one curing step is required.
  • deviating material of the first support element can be increased.
  • the second support element is rod-shaped, in particular rohrformig, is formed. If a corresponding support structure is part of a release construction, the second support element can also be designed as an abutment element.
  • the connecting element is cylindrical.
  • a correspondingly cylindrical, in particular hollow cylindrical and thus rohrformig or sleeve-shaped, formed base body of the connecting element allows a simple and very reliable connection between the connecting element and the second
  • the hybrid connection is structurally simply further improved by arranging the projections on an outer peripheral surface of the connecting element are and on an inner surface of the second support member, in particular at its end, protrude into the fiber composite material and in particular the outer peripheral surface bears against the inner surface.
  • the first support element is made of a metallic material, in particular of a steel material.
  • the second support element is fastened to the first support element via a connection element, the connection element is arranged between the connection element and the first support element and welded to the first support element. This allows a particularly stable connection of the first and second support member and a correspondingly good power transmission between them.
  • the support structure is formed like one of the support structures described above.
  • FIG. 1 is a schematic view of a crane
  • Figure 2 is a fragmentary view of the boom of the crane of Figure 1 and Figure 3 is a schematic sectional view of the connection of a diagonal brace to a Untergurtrohr.
  • a crane 1 shows a view of a crane 1, which is designed as a so-called mobile harbor crane for the handling of standardized containers, in particular ISO containers, between land and water or vice versa or within container terminals. Also, the crane 1 can be equipped with a gripper for handling bulk materials.
  • the crane 1 essentially has an undercarriage 2 and a superstructure 3 with a tower 4 and a boom 5. In the usual way, the crane 1 is supported on its undercarriage 2 and the wheel tire 2 a on land. About the Radsammlungfahrtechnike 2 a crane 1 is freely movable. It is also possible that the crane 1 is mounted on rails movable or stationary on a floating pontoon. On the undercarriage 2 of the superstructure 3 is a vertical
  • the uppercarriage 3 also carries a hoist.
  • the vertically extending tower 4 is supported, on which the boom 5 is articulated.
  • the boom 5 is pivotally connected to the tower 4 about a horizontal rocking axis and in addition via a hinged to the boom 5 and to the superstructure 3 luffing, the usual way
  • Hydraulic cylinder is formed, from its laterally projecting operating position in an upright position of rest pivot.
  • sheaves are rotatably mounted, are guided on the starting from the arranged on the superstructure 3 Hoisting hoisting ropes in the longitudinal direction LR of the boom 5 to the load L to be lifted.
  • FIG. 2 shows a partial view of the boom 5 of the crane 1 of Figure 1.
  • the boom 5 has a truss-like structure.
  • Truss structure of the boom 5 in this case comprises a support structure with rigid rod-shaped, preferably tubular, elongate support elements.
  • Truss structure is essentially formed by an upper flange 6, a lower flange 7 and a plurality of transverse to the longitudinal direction LR of the boom 5 seen X-shaped diagonal struts 8.
  • the upper chord 6 and the lower chord 7 extend spaced apart in each case in the longitudinal direction LR of the boom 5 and preferably at least partially parallel to each other.
  • the upper flange 6 is formed by two spaced-apart Obergurtrohren 6a, which are made of a metallic material, in particular a steel material.
  • the elongated, rod-shaped upper flange 6a have a round, in particular circular cross-section.
  • the lower chord 7 is formed from one or the same way as the upper chord 6 from two corresponding Untergurtrohren 7a.
  • each diagonal strut 8 is fastened with a first end 8a to a top flange tube 6a of the top chord 6 and with a second end 8b to the associated bottom chord tube 7a of the lower chord 7 or to the opposite upper chord tube 6a.
  • the diagonal struts 8 are each as well as the Obergurtrohre 6 a and
  • the diagonal struts 8 are made of a fiber composite material, in particular fiber composite plastic (FVK for short) and preferably made of CFK or GRP. These fiber composites are also known as carbon fiber reinforced plastic (short: KFK),
  • CFRK carbon fiber reinforced plastic
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • GFK glass fiber reinforced plastic
  • GFRP glass fiber reinforced plastic
  • the production of the diagonal struts 8 is carried out in a known manner by the corresponding carbon or glass fibers initially arranged around a mandrel around, in particular wound or braided, this impregnated in initially liquid or plasticized plastic and formed by its subsequent curing in the plastic Matrix to be fixed.
  • Each upper flange tube 6a and each lower flange tube 7a serves as a first support member of the support structure of the truss structure of the boom 5.
  • Each diagonal strut 8 serves as a second support member of the support structure connected to the first support member.
  • Each first support element is made of a metallic material, in particular
  • the support structure thus comprises a hybrid connection between at least one first support element and a second support element connected thereto of one of the material of the first
  • FIG. 3 shows a schematic sectional view of the connection of a
  • Diagonal strut 8 to a Untergurtrohr 7a Shown is a line of sight in
  • connection element 9 is required.
  • the connecting element 9 is positively connected to the second support element formed by the diagonal strut 8, so that the hybrid connection has at least one positive connection. For this has the
  • Connecting element 9 a cylindrical, in particular hollow cylindrical and thus tubular or sleeve-shaped, basic body with a round, preferably circular, cross-section.
  • the connecting element 9 is at least in a partial region of an outer circumferential surface 9 a of his
  • at least one annular row of spaced-apart projections 9b is provided in the circumferential direction of the circumferential surface 9a.
  • a plurality of rows of protrusions 9b preferably extend from the circumferential surface 9a in the radial direction of the
  • Diagonal strut 8 project the projections 9b at the end 8b of the diagonal strut 8 and within it into the fiber composite material of the diagonal strut 8, but not through the wall 8c of the diagonal strut 8 therethrough.
  • Diagonal strut 8 is thus free of projections 9b and is thus formed exclusively of fiber composite material, preferably its plastic component.
  • the region of the circumferential surface 9a arranged within the diagonal strut 8 preferably bears against the inner surface 8d of the diagonal strut 8. Accordingly, the wall thickness d of the wall 8c of the diagonal strut 8 has a larger dimension than the length of the projections 9b in the radial direction. That's it
  • the described positive-locking arrangement is achieved by, in the production of the second support element, that is the diagonal strut 8, the connecting element 9 and in particular its projections 9a are surrounded in the region of the interstices of the fiber composite material and in particular wrapped by its fibers or braided and in addition be surrounded by the matrix material.
  • the serving as a matrix material plastic component of the fiber composite material of the diagonal strut 8 is the positive connection between the second support member and the
  • the connecting element 9 like the first supporting elements, is made of a metallic material, in particular steel material. This can do that Connecting element 9 attached at its end facing away from the diagonal strut 8 end in a simple manner to the first support member formed by the Untergurtrohr 7 a and in particular welded. For a good introduction of force and power transmission between the first supporting elements, is made of a metallic material, in particular steel material. This can do that Connecting element 9 attached at its end facing away from the diagonal strut 8 end in a simple manner to the first support member formed by the Untergurtrohr 7 a and in particular welded. For a good introduction of force and power transmission between the
  • Support member may be provided between the connecting element 9 and the first support member 10, a connection element.
  • the connecting element 10 has a recess 10a, which is designed to be complementary to the surface of the first support element in order to lie flat against it and to be able to be welded thereto.
  • first support element in the form of
  • the hybrid connection thus comprises between the first and second support member a positive and a material connection.
  • the connecting element 10 can also be positively connected, for example, via a bolt connection extending through the first supporting element, to the first
  • Supporting element to be attached, so that the hybrid connection has two positive connections between the first and second support member.
  • the connecting element 10 can also be formed by the connecting element 9 itself or welded thereto as an additional component.
  • each diagonal strut 8 is attached to the associated upper chord tube 6a or optionally to the second lower chord tube 7a.
  • the connection between the two Obergurtrohren 6a extending diagonal struts 8 is formed in the same way.
  • the invention described herein is not limited to mobile harbor cranes, but also includes analogously constructed support structures of the initially mentioned crane types, which are part of their crane girders and in particular crane jibs.
  • Corresponding support structures can also be part of the truss structures of trussed masts, which are also referred to as lattice mast. Also, corresponding support structures as part of
  • first support members made of a metallic material, in particular of a steel material, provided, which are connected to fiber composite material and serving as Abwoods instituten second support elements.
  • second support elements are also elongated and in particular rod-shaped, preferably tubular, formed.
  • the required hybrid compound may be formed analogous to that described above.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Jib Cranes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Tragstruktur für einen Kran (1), insbesondere für eine Fachwerkkonstruktion eines Masts oder Kranträgers, insbesondere eines Auslegers (5), oder für eine Abspannungskonstruktion des Krans (1), wobei die Tragstruktur (2) ein erstes Tragelement und ein mit dem ersten Tragelement verbundenes zweites Tragelement umfasst, wobei das zweite Tragelement aus einem Faserverbundmaterial, insbesondere CFK oder GFK, hergestellt ist. Um eine verbesserte Tragstruktur für einen Kran (1)bereit zu stellen, wird vorgeschlagen, dass das erste Tragelement mit dem zweiten Tragelement über ein Verbindungselement (9) verbunden ist, das Vorsprünge (9b) aufweist, die zur Befestigung an dem zweiten Tragelement in das Faserverbundmaterial des zweiten Tragelements hineinragen, so dass das Verbindungselement (9) formschlüssig mit dem zweiten Tragelement verbundenist. Auch betrifft die Erfindung einen Kran (1) mit einer entsprechend verbesserten Tragstruktur.

Description

Tragstruktur für einen Kran und Kran hiermit
Die Erfindung betrifft eine Tragstruktur für einen Kran, insbesondere für eine
Fachwerkkonstruktion eines Masts oder Kranträgers, insbesondere eines Auslegers, oder für eine Abspannungskonstruktion des Krans, wobei die Tragstruktur ein erstes Tragelement und ein mit dem ersten Tragelement verbundenes zweites Tragelement umfasst, wobei das zweite Tragelement aus einem Faserverbundmaterial, insbesondere CFK oder GFK, hergestellt ist. Auch betrifft die Erfindung einen Kran mit einer entsprechenden Tragstruktur.
Tragstrukturen von Kranen dienen der Aufnahme und Abtragung von Lastkräften, durch deren Kraftfluss ein Kran insbesondere beim Betrieb durch bewegte Lasten beaufschlagt wird. Je nach Krantyp können derartige Tragstrukturen Bestandteil von Fachwerkkonstruktionen von Masten oder Kranträgern, insbesondere von Auslegern, sein. Zu nennen sind hier beispielsweise Turmkrane, Raupenkrane,
Gittermastraupenkrane, Industriekrane, Prozesskrane, Hafenkrane, insbesondere Hafenmobilkrane, Hafenschienenkrane, Schwimmkrane, Hafenreifenportalkrane, Containerbrücken (so genannte Ship-to-Shore-Cranes) oder Containerstapelkrane. Auch können die vorgenannten Krane Abspannungskonstruktionen mit von starren stabförmigen, insbesondere rohrförmigen, Abspannungselementen gebildeten Tragstrukturen aufweisen, um Krankomponenten wie beispielsweise einen Ausleger zu sichern beziehungsweise zusätzlich zu stabilisieren und hierfür zu verspannen und damit die Anordnung der entsprechenden Krankomponenten zu versteifen.
Da mit den genannten Kranen Lasten von mehreren Tonnen, insbesondere bis zu mehreren hundert Tonnen, bewegt werden, sind die Tragstrukturen und deren Tragelemente entsprechend hoch belastbar auszulegen. Aus diesem Grund sind bei bekannten Kranen die Tragstrukturen und deren Tragelemente üblicherweise vollständig aus Stahlwerkstoffen hergestellt.
In der EP 2 162 634 B1 ist eine Anordnung zum Verbinden eines länglichen
Elementes mit einer weiteren Komponente beschrieben. Hierbei wird eine
formschlüssige Verbindung zwischen einem aus Faserverbundmaterial hergestellten Zugelement für die Takelage von Segelschiffen oder Torsionswellen mit einer weiteren Komponente aus Metall hergestellt.
In der DE 78 27 772 U1 ist beschrieben, dass Eckstäbe eines Gittermastauslegers mit Verstärkungsprofilen aus CFK beklebt sein können.
In der DE 202 19 281 U1 ist ein Abspannelement eines Krans beschrieben, das ein Kohlefaserband aufweist.
In der DE 20 2013 003 309 U1 ist erwähnt, dass Gurte und Stäbe eines Kranträgers alternativ zu Stahlprofilen aus faserverstärkten Materialien hergestellt werden können.
Die DE 102 58 179 A1 offenbart in Bezug auf den Gitterträger eines Kranauslegers, dass dessen Eckstiele aus einem zweischaligen Gurtrohr bestehen können, wobei innerhalb eines äußeren Stahlrohrs ein innen liegender kohlefaserverstärkter
Rohrmantel angeordnet und hierbei vollflächig mit dem Stahlrohr verbunden ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Tragstruktur für einen Kran und einen verbesserten Kran mit einer Tragstruktur bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Tragstruktur und den in Anspruch 7 wiedergegebenen Kran gelöst. In den Ansprüchen 2 bis 6 und 8 bis 9 sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
Erfindungsgemäß wird eine Tragstruktur für einen Kran, insbesondere für eine Fachwerkkonstruktion eines Masts oder Kranträgers, insbesondere eines Auslegers, oder für eine Abspannungskonstruktion des Krans, wobei die Tragstruktur ein erstes Tragelement und ein mit dem ersten Tragelement verbundenes zweites Tragelement umfasst, wobei das zweite Tragelement aus einem Faserverbundmaterial,
insbesondere CFK oder GFK, hergestellt ist, dadurch verbessert, dass das erste Tragelement mit dem zweiten Tragelement über ein Verbindungselement verbunden ist, das Vorsprünge aufweist, die zur Befestigung an dem zweiten Tragelement in das Faserverbundmaterial des zweiten Tragelements hineinragen, so dass das
Verbindungselement formschlüssig mit dem zweiten Tragelement verbunden ist. Eine derartige Tragstruktur weist gegenüber bekannten Tragstrukturen in vorteilhafter Weise bei geringerem Eigengewicht bessere mechanische Eigenschaften auf. Hierbei kann die Tragstruktur eine Art äußere Rahmenstruktur aufweisen, die von
entsprechenden ersten Tragelementen gebildet wird und in die entsprechende zweite Tragelemente aus Faserverbundmaterial und somit in Leichtbauweise integriert werden, um insgesamt die mechanischen Eigenschaften der gesamten Tragstruktur zu optimieren. Somit können die selbst gegenüber hochfesten Stahlwerkstoffen höheren spezifischen Festigkeiten und Steifheiten, besseren
Korrosionsbeständigkeiten und überlegenen Ermüdungsverhalten entsprechender Faserverbundmaterialien genutzt werden. Die formschlüssige Verbindung ermöglicht in konstruktiv einfacher Weise einen besonders guten Kraftfluss zwischen dem ersten und zweiten Tragelement. Zudem kann durch das bei der Herstellung des zweiten Tragelements erfolgende Aushärten der Kunststoffkomponente und das hiermit einhergehende Fixieren der formschlüssigen Verbindung anders als beispielsweise bei einer Klebeverbindung eine schnelle und somit wirtschaftliche Verbindung erreicht werden. Es ist nur ein Aushärteschritt erforderlich. Durch die formschlüssige
Verbindung und insbesondere die hierbei vorgesehenen Vorsprünge des
Verbindungselements kann außerdem in vorteilhafter Weise eine Beschädigung von Fasern vermieden werden und die mechanische Belastbarkeit der hergestellten Hybridverbindung zwischen dem Faserverbundmaterial und dem hiervon
abweichenden Material des ersten Tragelements erhöht werden.
Vorteilhafte mechanische Eigenschaften ergeben sich dadurch, dass das zweite Tragelement stabförmig, insbesondere rohrformig, ausgebildet ist. Sofern eine entsprechende Tragstruktur Bestandteil einer Abspannungskonstruktion ist, kann das zweite Tragelement auch als Abspannungselement ausgebildet sein.
In konstruktiv einfacher Weise ist vorgesehen, dass das Verbindungselement zylinderförmig ausgebildet ist. Ein dementsprechend zylinderförmig, insbesondere hohlzylinderförmig und damit rohrformig beziehungsweise hülsenförmig, ausgebildeter Grundkörper des Verbindungselements ermöglicht eine einfache und besonders belastbare Verbindung zwischen dem Verbindungselement und dem zweiten
Tragelement.
Die Hybridverbindung wird konstruktiv einfach weiter dadurch verbessert, dass die Vorsprünge an einer äußeren Umfangsfläche des Verbindungselements angeordnet sind und an einer Innenfläche des zweiten Tragelements, insbesondere an dessen Ende, in das Faserverbundmaterial hineinragen und hierbei insbesondere die äußere Umfangsfläche an der Innenfläche anliegt. In vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass das erste Tragelement aus einem metallischen Material, insbesondere aus einem Stahlwerkstoff, hergestellt ist.
Dadurch können optimierte mechanische Eigenschaften der Tragstruktur realisiert werden. In konstruktiv einfacher Weise ist vorgesehen, dass das zweite Tragelement über ein Anschlusselement an dem ersten Tragelement befestigt ist, das Anschlusselement zwischen dem Verbindungselement und dem ersten Tragelement angeordnet und mit dem ersten Tragelement verschweißt ist. Dies ermöglicht eine besonders stabile Verbindung des ersten und zweiten Tragelements und eine entsprechend gute Kraftübertragung zwischen diesen.
Um einen verbesserten Kran mit einer Tragstruktur bereitzustellen, ist vorgesehen, dass die Tragstruktur wie eine der vorstehend beschriebenen Tragstrukturen ausgebildet ist. Die vorgenannten Vorteile in Bezug auf die Tragstruktur wirken sich in gleicher Weise auf einen Kran mit einer solchen Tragstruktur aus, wodurch sich insbesondere eine erhebliche Gewichtsreduktion des Krans und verbesserte mechanische Eigenschaften ergeben.
In vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass das zweite Tragelement eine
Diagonalstrebe einer Fachwerkkonstruktion eines Masts oder Kranträgers, insbesondere Auslegers, oder ein Abspannungselement einer
Abspannungskonstruktion des Krans ist.
In konstruktiv einfacher Weise ist vorgesehen, dass das erste Tragelement
Bestandteil eines Obergurts oder Untergurts des Masts oder Kranträgers,
insbesondere Auslegers, ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine schematische Ansicht eines Krans,
Figur 2 eine ausschnittsweise Ansicht des Auslegers des Krans aus Figur 1 und Figur 3 eine schematische Schnittansicht der Anbindung einer Diagonalstrebe an ein Untergurtrohr.
Die Figur 1 zeigt eine Ansicht eines Krans 1 , der als so genannter Hafenmobilkran für den Umschlag von normierten Behältern, insbesondere von ISO-Containern, zwischen Land und Wasser beziehungsweise umgekehrt beziehungsweise innerhalb von Container-Terminals ausgebildet ist. Auch kann der Kran 1 mit einem Greifer zum Umschlag von Schüttgütern ausgerüstet werden.
Der Kran 1 weist im Wesentlichen einen Unterwagen 2 und einen Oberwagen 3 mit einem Turm 4 und einem Ausleger 5 auf. In üblicher Weise wird der Kran 1 über seinen Unterwagen 2 und dessen Radreifenfahrwerke 2a auf dem Land abgestützt. Über die Radreifenfahrwerke 2a ist der Kran 1 frei verfahrbar. Auch ist es möglich, dass der Kran 1 auf Schienen verfahrbar oder stationär auf einem Schwimmponton befestigt wird. Auf dem Unterwagen 2 ist der Oberwagen 3 um eine vertikale
Drehachse drehbar gelagert. Der Oberwagen 3 trägt auch ein Hubwerk. Zudem ist auf dem Oberwagen 3 der sich in Vertikalrichtung erstreckende Turm 4 abgestützt, an dem der Ausleger 5 angelenkt ist. Der Ausleger 5 ist um eine horizontale Wippachse schwenkbar mit dem Turm 4 verbunden und zusätzlich über ein an dem Ausleger 5 und an dem Oberwagen 3 angelenktes Wippwerk, das üblicher Weise als
Hydraulikzylinder ausgebildet ist, aus seiner seitlich auskragenden Betriebsstellung in eine aufrechte Ruhestellung verschwenkbar. An der von dem Turm 4 abgewandten Spitze des Auslegers 5 sind Seilscheiben drehbar gelagert, über die ausgehend von dem am Oberwagen 3 angeordneten Hubwerk Hubseile in Längsrichtung LR des Auslegers 5 zu der anzuhebenden Last L geführt sind.
Die Figur 2 zeigt eine ausschnittsweise Ansicht des Auslegers 5 des Krans 1 aus Figur 1 . Der Ausleger 5 weist einen fachwerkartigen Aufbau auf. Die
Fachwerkkonstruktion des Auslegers 5 umfasst hierbei eine Tragstruktur mit starren stabförmigen, vorzugsweise rohrförmigen, länglichen Tragelementen. Die
Fachwerkkonstruktion wird im Wesentlichen von einem Obergurt 6, einem Untergurt 7 sowie mehreren quer zur Längsrichtung LR des Auslegers 5 gesehen X-förmig angeordneten Diagonalstreben 8 gebildet. Der Obergurt 6 und der Untergurt 7 erstrecken sich voneinander beabstandet jeweils in Längsrichtung LR des Auslegers 5 und vorzugsweise zumindest teilweise parallel zueinander. Der Obergurt 6 wird von zwei voneinander beabstandeten Obergurtrohren 6a gebildet, die aus einem metallischen Material, insbesondere einem Stahl Werkstoff, hergestellt sind. Hierbei weisen die länglichen, stabförmigen Obergurtrohre 6a einen runden, insbesondere kreisrunden Querschnitt auf. Der Untergurt 7 ist aus einem oder in gleicher Weise wie der Obergurt 6 aus zwei entsprechenden Untergurtrohren 7a gebildet. Bei nur einem Untergurtrohr 7a ergibt sich in Längsrichtung LR gesehen eine dreieckförmige Querschnittsstruktur des Auslegers 5. Bei zwei Untergurtrohren 7a ergibt sich entsprechender Weise eine viereckige Querschnittstruktur. Der Obergurt 6 und der Untergurt 7 beziehungsweise die einander gegenüberliegenden Obergurt- und Untergurtrohre 6a, 7a sind über die Diagonalstreben 8 miteinander verbunden, die zwischen diesen diagonal verlaufen. Insbesondere ist hierbei jede Diagonalstrebe 8 mit einem ersten Ende 8a an einem Obergurtrohr 6a des Obergurts 6 und mit einem zweiten Ende 8b am zugehörigen Untergurtrohr 7a des Untergurts 7 oder am gegenüberliegenden Obergurtrohr 6a befestigt. Auch andere Anordnungen der Diagonalstreben 8 und andersartig ausgebildete Obergurte 6 und Untergurte 7 sind zur Ausbildung der Fachwerkkonstruktion des Auslegers 5 denkbar. Die Diagonalstreben 8 sind jeweils ebenso wie die Obergurtrohre 6a und
Untergurtrohre 7a starr und stabförmig, insbesondere rohrförmig sowie vorzugsweise mit rundem, insbesondere kreisrundem, Querschnitt, ausgebildet. Anders als die vorgenannten Komponenten der Fachwerkkonstruktion sind die Diagonalstreben 8 aus einem Faserverbundmaterial, insbesondere Faserverbundkunststoff (kurz: FVK) und vorzugsweise aus CFK oder GFK, hergestellt. Diese Faserverbundmaterialien werden auch als kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (kurz: KFK),
carbonfaserverstärkter Kunststoff (kurz: CFK) oder in Englisch als carbon-fiber- reinforced plastic (kurz: CFRP) sowie umgangssprachlich als Carbon oder Karbon beziehungsweise als glasfaserverstärkter Kunststoff (kurz: GFK) oder in Englisch als glass-fibre reinforced plastic (kurz: GFRP) bezeichnet. Hierbei handelt es sich jeweils um einen Verbundwerkstoff, bei dem Kohlenstofffasern beziehungsweise Glasfasern in eine Kunststoff-Matrix eingebettet sind. Der Matrix-Werkstoff dient zur Verbindung der Fasern sowie zum Füllen der Zwischenräume. Als Matrix-Werkstoff sind verschiedenste Kunststoffe verwendbar. Die Herstellung der Diagonalstreben 8 erfolgt auf bekannte Weise, indem die entsprechenden Kohlenstoff- oder Glasfasern zunächst um einen Formkern herum angeordnet, insbesondere gewickelt beziehungsweise geflochten, werden, hierbei in zunächst flüssigem beziehungsweise plastifiziertem Kunststoff getränkt und durch dessen anschließendes Aushärten in der von dem Kunststoff gebildeten Matrix fixiert werden.
Jedes Obergurtrohr 6a und jedes Untergurtrohr 7a dient als erstes Tragelement der Tragstruktur der Fachwerkkonstruktion des Auslegers 5. Jede Diagonalstrebe 8 dient als mit dem ersten Tragelement verbundenes zweites Tragelement der Tragstruktur. Jedes erste Tragelement ist aus einem metallischen Material, insbesondere
Stahlwerkstoff, und jedes zweite Tragelement aus einem Faserverbundmaterial, insbesondere aus CFK oder GFK, hergestellt. Die Tragstruktur umfasst somit eine Hybridverbindung zwischen mindestens einem ersten Tragelement und einem hiermit verbundenen zweiten Tragelement aus einem von dem Material des ersten
Tragelements abweichenden Material in Form des entsprechenden
Faserverbundmaterials. Die zweiten Tragelemente werden vorwiegend auf Zug oder Druck belastet. Die Figur 3 zeigt eine schematische Schnittansicht der Anbindung einer
Diagonalstrebe 8 an ein Untergurtrohr 7a. Dargestellt ist eine Blickrichtung in
Längsrichtung LR des Auslegers 5 und damit des Untergurts 7 beziehungsweise dessen Untergurtrohrs 7a. Um die Hybridverbindung zwischen dem als erstes Tragelement dienenden Untergurtrohrs 7a und dem zweiten Ende 8b der als zweites Tragelement dienenden Diagonalstrebe 8 herzustellen, wird ein Verbindungselement 9 benötigt.
Das Verbindungselement 9 ist formschlüssig mit dem von der Diagonalstrebe 8 gebildeten zweiten Tragelement verbunden, so dass die Hybridverbindung mindestens eine formschlüssige Verbindung aufweist. Hierfür weist das
Verbindungselement 9 einen zylinderförmigen, insbesondere hohlzylinderförmigen und damit rohrförmigen beziehungsweise hülsenförmigen, Grundkörper mit einem runden, vorzugsweise kreisrunden, Querschnitt auf. Das Verbindungselement 9 ist zumindest in einem Teilbereich einer äußeren Umfangsfläche 9a seines
Grundkörpers mit stiftförmigen und vorzugsweise gleichmäßig voneinander beabstandeten Vorsprüngen 9b versehen, die sich in radialer Richtung von der Umfangsfläche 9a weggerichtet erstrecken. Hierbei ist in Umfangsrichtung der Umfangsfläche 9a gesehen zumindest eine ringförmige Reihe voneinander beabstandeter Vorsprünge 9b vorgesehen. Vorzugsweise erstrecken sich jedoch in Richtung der Längserstreckung des Verbindungselements 9 gesehen mehrere Reihen von Vorsprüngen 9b von der Umfangsfläche 9a in radialer Richtung des
Verbindungselements 9. Zur Befestigung des Verbindungselements 9 an der
Diagonalstrebe 8 ragen die Vorsprünge 9b am Ende 8b der Diagonalstrebe 8 und innerhalb derselben in das Faserverbundmaterial der Diagonalstrebe 8 hinein, jedoch nicht durch die Wand 8c der Diagonalstrebe 8 hindurch. Die Außenfläche der
Diagonalstrebe 8 ist somit frei von Vorsprüngen 9b und wird somit ausschließlich von Faserverbundmaterial, vorzugsweise dessen Kunststoffkomponente gebildet. Der innerhalb der Diagonalstrebe 8 angeordnete Bereich der Umfangsfläche 9a liegt vorzugsweise an der Innenfläche 8d der Diagonalstrebe 8 an. Dementsprechend weist die Wanddicke d der Wand 8c der Diagonalstrebe 8 ein größeres Maß auf als die Länge der Vorsprünge 9b in radialer Richtung. Dadurch ist das
Verbindungselement 9 zumindest teilweise innerhalb der Diagonalstrebe 8
angeordnet und hiervon beziehungsweise von dessen Faserbundmaterial
umschlossen, insbesondere ohne, dass hierbei dessen Fasern beschädigt werden, da diese um die Vorsprünge 9b herum angeordnet sind.
Die beschriebene formschlüssige Anordnung wird erreicht, indem bei der Herstellung des zweiten Tragelements, das heißt der Diagonalstrebe 8, das Verbindungselement 9 und insbesondere dessen Vorsprünge 9a im Bereich von deren Zwischenräumen von dem Faserbundmaterial umgeben werden und hierbei insbesondere von dessen Fasern umwickelt beziehungsweise umflochten und zusätzlich von dem Matrix- Werkstoff umgeben werden. Durch das Aushärten der als Matrix-Werkstoff dienenden Kunststoffkomponente des Faserverbundmaterials der Diagonalstrebe 8 wird die formschlüssige Verbindung zwischen dem zweiten Tragelement und dem
Verbindungselement 9 fixiert. Hierdurch ist eine zuverlässige und stabile
Krafteinleitung und Kraftübertragung zwischen dem zweiten Tragelement und dem Verbindungselement 9 möglich.
Das Verbindungselement 9 ist ebenso wie die ersten Tragelemente aus einem metallischen Material, insbesondere Stahlwerkstoff, hergestellt. Dadurch kann das Verbindungselement 9 an seinem von der Diagonalstrebe 8 abgewandten Ende auf einfache Weise an dem vom Untergurtrohr 7a gebildeten ersten Tragelement angebracht und insbesondere angeschweißt werden. Für eine gute Krafteinleitung und Kraftübertragung zwischen dem
Verbindungselement 9 und dem von dem Untergurtrohr 7a gebildeten ersten
Tragelement kann zwischen dem Verbindungselement 9 und dem ersten Tragelement ein Anschlusselement 10 vorgesehen sein. Das Anschlusselement 10 weist eine Ausnehmung 10a auf, die komplementär zur Oberfläche des ersten Tragelements ausgebildet ist, um flächig hieran anzuliegen und hiermit verschweißt werden zu können. Für das dargestellte rohrförmige erste Tragelement in Form des
Untergurtrohrs 7a ist die Ausnehmung entsprechend kreisabschnittformig ausgebildet. Die Hybridverbindung umfasst somit zwischen dem ersten und zweiten Tragelement eine formschlüssige und eine stoffschlüssige Verbindung.
Alternativ kann das Anschlusselement 10 auch formschlüssig, beispielsweise über eine das erste Tragelement durchgreifende Bolzenverbindung, an dem ersten
Tragelement befestigt werden, so dass die Hybridverbindung zwei formschlüssige Verbindungen zwischen dem ersten und zweiten Tragelement aufweist.
Das Anschlusselement 10 kann zudem von dem Verbindungselement 9 selbst ausgebildet oder als zusätzliche Komponente hieran angeschweißt sein.
In gleicher Weise ist das erste Ende 8a jeder Diagonalstrebe 8 an dem zugehörigen Obergurtrohr 6a oder gegebenenfalls zweiten Untergurtrohr 7a angebracht. Auch die Anbindung der zwischen beiden Obergurtrohren 6a verlaufenden Diagonalstreben 8 ist in gleicher Weise ausgebildet.
Die vorliegend beschriebene Erfindung ist nicht auf Hafenmobilkrane beschränkt, sondern umfasst auch analog aufgebaute Tragstrukturen der eingangs genannten Krantypen, die Bestandteil von deren Kranträgern und insbesondere Kranauslegern sind. Entsprechende Tragstrukturen können hierbei zudem auch Bestandteil der Fachwerkkonstruktionen von fachwerkartig aufgebauten Masten sein, die auch als Gittermast bezeichnet werden. Auch werden entsprechende Tragstrukturen als Bestandteil von
Abspannungskonstruktionen im eingangs genannten Sinne eingesetzt. Hierbei sind ebenfalls erste Tragelemente aus einem metallischen Material, insbesondere aus einem Stahlwerkstoff, vorgesehen, die mit aus Faserverbundmaterial hergestellten und als Abspannungselementen dienenden zweiten Tragelementen verbunden sind. Diese zweiten Tragelemente sind ebenfalls länglich und insbesondere stabförmig, vorzugsweise rohrförmig, ausgebildet. Die erforderliche Hybridverbindung kann hierbei analog zu der oben beschriebenen ausgebildet sein.
Bezugszeichenliste
1 Kran
2 Unterwagen
2a Radreifenfahrwerk
3 Oberwagen
4 Turm
5 Ausleger
6 Obergurt
6a Obergurtrohr
7 Untergurt
7a Untergurtrohr
8 Diagonalstrebe
8a erstes Ende
8b zweites Ende
8c Wand
8d Innenfläche
9 Verbindungselement
9a Umfangsfläche
9b Vorsprung
10 Anschlusselement
10a Ausnehmung d Wanddicke
L Last
LR Längsrichtung

Claims

Ansprüche
1 . Tragstruktur für einen Kran (1 ), insbesondere für eine Fachwerkkonstruktion eines Masts oder Kranträgers, insbesondere eines Auslegers (5), oder für eine
Abspannungskonstruktion des Krans (1 ), wobei die Tragstruktur (2) ein erstes
Tragelement und ein mit dem ersten Tragelement verbundenes zweites Tragelement umfasst, wobei das zweite Tragelement aus einem Faserverbundmaterial,
insbesondere CFK oder GFK, hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Tragelement mit dem zweiten Tragelement über ein Verbindungselement (9) verbunden ist, das Vorsprünge (9b) aufweist, die zur Befestigung an dem zweiten Tragelement in das Faserverbundmaterial des zweiten Tragelements hineinragen, so dass das Verbindungselement (9) formschlüssig mit dem zweiten Tragelement verbunden ist.
2. Tragstruktur nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das zweite
Tragelement stabförmig, insbesondere rohrförmig, ausgebildet ist.
3. Tragstruktur nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (9) zylinderförmig ausgebildet ist.
4. Tragstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (9b) an einer äußeren Umfangsfläche (9a) des Verbindungselements (9) angeordnet sind und an einer Innenfläche (8d) des zweiten Tragelements,
insbesondere an dessen Ende (8a, 8b), in das Faserverbundmaterial hineinragen und hierbei insbesondere die äußere Umfangsfläche (9a) an der Innenfläche (8d) anliegt.
5. Tragstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Tragelement aus einem metallischen Material, insbesondere aus einem
Stahl Werkstoff, hergestellt ist.
6. Tragstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Tragelement über ein Anschlusselement (10) an dem ersten Tragelement befestigt ist, das Anschlusselement (10) zwischen dem Verbindungselement (9) und dem ersten Tragelement angeordnet und mit dem ersten Tragelement verschweißt ist.
7. Kran (1 ) mit einer Tragstruktur, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgebildet ist.
8. Kran (1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Tragelement eine Diagonalstrebe (8) einer Fachwerkkonstruktion eines Masts oder Kranträgers, insbesondere Auslegers (5), oder ein Abspannungselement einer
Abspannungskonstruktion des Krans (1 ) ist.
9. Kran (1 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Tragelement Bestandteil eines Obergurts (6) oder Untergurts (7) des Masts oder Kranträgers, insbesondere Auslegers (5), ist.
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