Sicherheits-Stoßdämpfer kippen Bühnenbild

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ACE Stoßdämpfer GmbH

Franke GmbH

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that - büro für theaterbetriebstechnik holtz + budde gbr

Bemessung der Konstruktion

„Der erste wichtige Schritt für das Realisationskonzept bestand für uns darin, dass wir uns mit einer Massenermittlung einen Überblick über das Gewicht und die Schwerpunktlage der Wandbaugruppen verschafften“, erläutert Peter Holtz. „So wurde uns recht schnell deutlich, dass die beiden großen Fenster im oberen Teil der Wand die ‚Problemzone’ darstellten. Da sie, wie die gesamte Rückseite der Wand, ebenfalls in der gekippten Position begehbar sein sollten, mussten wir der verbauten Macrolonplatte selbst bei enger Rasterung von Alu-Profilrahmen eine Dicke von mindestens 12 mm geben. So führte die Massenberechnung bereits zu 300 kg je Fenster mit einem Schwerpunkt von 4,90 m über dem Drehpunkt.“ Da die Konstrukteure von that es bei der kippenden Wand mit einem Rotationskörper zu tun hatten, war für die Ermittlung der beim Abbremsen der Wand auftretenden dynamischen Kräfte dessen Massenträgheitsmoment maßgeblich. Es ergab sich aus der Masse der Teilbereiche und dem Quadrat deren Abstand vom Drehpunkt. In Anlehnung an die unkomplizierteren Verhältnisse bei der linearen Bewegung kann man es vereinfacht so darstellen: Die Verzögerung, also die Geschwindigkeitsänderung pro Zeiteinheit, nimmt mit dem Abstand vom Drehpunkt zu. Um die maximal auftretende Geschwindigkeit beim Kippen in handhabbarer Größenordnung zu halten, wurde im unteren Bereich der Wand ein Gestell für Kontergewichte von 1.500 bis 2.100 kg vorgesehen. Damit sollte die Dauer des Kippvorgangs auf ca. 7 Sekunden verdoppelt werden. Auch in dieser so genannten Slow-Motion-Variante betrug die maximale Umfangsgeschwindigkeit rechnerisch noch 7 m/s und die darauf folgende Verzögerung 16 m/s².

Auswahl der Stoßdämpfer

Mit diesen dezidierten Ausführungen und zusätzlichen Angaben zum Gewicht der mit Ausnahme der Fenster größtenteils aus dünnwandigen Stahl-Hohlprofilen bestehenden Gitter- und Leiterkonstruktion wandten sich die Theaterbetriebstechniker an ihre Konstrukteurs-Kollegen der ACE Stoßdämpfer. Die Eckdaten in ein firmeneigenes Computerprogramm zur Auslegung der Applikation aus Stoßdämpfersicht eingegeben, konnte man so schnell die den Anforderungen entsprechenden Dämpfer ermitteln. Das Resultat für diesen Fall waren Sicherheits-Stoßdämpfer des Typs SCS38-300-F.

Diese zeichnen sich unter anderem dadurch aus, dass sie bei einem Hub von 300 mm beeindruckende 21.600 Nm pro Hub abbauen können. Normalerweise sind Dämpfer wie diese speziell für Not-Stopp-Aufgaben konzipiert und schützen die Endlagen von Konstruktionen wie z. B. bei Portal-Anlagen. Wie ihre noch leistungsfähigeren Verwandten, die Industrie-Stoßdämpfer, sind diese Maschinenelemente drückend wirksam. Beim Abbremsen, also dem Beaufschlagen der Kolbenstange, wird diese in den zylinderförmigen Körper eingeschoben. Dabei wird Hydrauliköl durch Drosselbohrungen verdrängt. Proportional zum verfahrenen Hub nimmt die Anzahl der noch wirksamen Drosselbohrungen ab, die Einfahrgeschwindigkeit wird geringer. Bei optimaler Größe und Anzahl der Bohrungen bleiben der Staudruck und damit die Gegenkraft während des gesamten Hubes nahezu konstant.

Um jedoch in diesem speziellen Fall der Geometrie des Wandaufbaus zu entsprechen, machten Peter Holtz und ACE über die Konstruktion eines Zuggestänges aus dem drückend wirkenden ein ziehend wirkendes System. Durch die einfache Montage in die bestehende Konstruktion vollzog sich die anschließende Finalisierung der „kippenden Wand“ fast von alleine.

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