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Die Schwachstellen der Eindeichung sind die Flussmündungen.
Die Sturmfluten wandern die Flüsse aufwärts und überfluten quasi von hinten das Land.
Obwohl Hamburg 80 km vom Meer entfernt ist kommt es immer wieder zu Überflutungen durch das Meer.
Eine Lösung ist,
Mega Sperrwerke
einzusetzen. Mit solchen Mega Sperrwerken versucht man daher, die Flussmündungen durch riesige
Schleusentorsysteme zu sichern. Die Pfeiler zwischen den einzelnen Toren sind bautechnisch kompliziert,
denn sie stehen fast immer auf wenig tragfähigem Sedimentgrund.
Die notwendige Mechanik, um 50 m breite und 10 m hohe Stahltore zu heben - und das bei Sturm und
Wellengang - ist ebenfalls nicht von Pappe!
Bild 7.34
Das Sperrwerk Oosterscheldekering ist 2,5 km lang.
Es besteht aus 65 Pfeilern mit 40 m Höhe. Die Stahltore wiegen jeweils 480 Tonnen und sind 42 m breit.
Tribologische Probleme machen vor allem die Führungselemente und Lagerungen der Sperrtore.
Beim Setzen der Bauten kommt es zu enormen Kippkräften. Elastische Elemente sollen dieses Verhalten ausgleichen.
Bild 7.35
Am Betonpfeiler links sieht man die grüne Gleitbahn aus Kunststoff.
Hinter dem Hydraulikkolben kann man eine dünne Stange erkennen, die in ein Rohr einmündet.
Das ist ein Teil der Sensorik, die für das synchrone Anheben der beiden Kolben links und rechts dient.
Bild 7.36
Gelenkige Lagerung des Hubkolbens im Torblatt
Bild 7.37
Kommt Springflut und Sturm aus West zusammen, hat das Sperrwerk was zu tun!
Die Tore können 3 m Hochwasser abwehren.
Bei der Maeslant Sperre ist man einen anderen Weg gegangen: Keine Pfeiler im Strom.
Das Maeslantkering - altniederländisch für Maas = Land - ist ein Sturmflutwehr, das Rotterdam
und dort eine Million Menschen vor Sturmfluten schützt.
1991 bis 1997 errichteten 600 Arbeiter das Wehr. Es kostete 660 Mio. €. Es wurde dreimal so viel Stahl
verbaut wie zum Bau des Eifelturms in Paris. Das revolutionäre an diesem Flussabsperrwerk ist, dass
es schwimmen kann. Die beiden kreisbogenförmigen Torflügel drehen sich um ein Kugelgelenk an Land
und schwimmen langsam in die Mitte der Maas. Dort werden sie dann geflutet und sinken auf den
Flussboden ab. Die 22 Meter hohen Torflügel haben eine Länge von fast 240 Metern. Nach Gebrauch der
Tore werden sie leergepumpt, schwimmen auf und werden an Land geparkt. Dort befinden sich kreisbogenförmige
Tröge aus Beton, die geflutet werden können. Nach dem Einschwimmen der Flügel in die Tröge, schließen sich
hinter den Flügeln zwei Schleusen, das Wasser im Trog wird abgepumpt und die beiden Mega Bauwerke liegen
sicher und ohne Kontakt zum korrosiven Meerwasser auf dem Trockenen. Bis zur nächsten Sturmflut.
Bild 7.38
Sperrwerk mit ausgeschwommenen Toren. Rechts und links sind die gefluteten „Parkkanäle“ zu sehen.
Der Frachter oben zeigt die Größenverhältnisse. Die Fahrzeuge auf dem Parkplatz sind dafür zu klein.
Das Kugelgelenk in jedem Flügel hat es in sich. Es muss gigantische Kräfte aushalten, es soll reibungsarm
und verschleißfrei arbeiten und das Jahrzehnte lang, ohne Revision. Seine Dimensionen sind gewaltig!
Die Lagerkugel aus Stahl hat 10 Meter Durchmesser. Die Lagerschale ist mit einem Polymer ausgekleidet,
das so ähnlich auch beim menschlichen Gelenkersatz eingesetzt wird. Ultrahochmolekulares Polyethylen
(PE-UHMW) HDPE. Alleine dieser Teil der Konstruktion wiegt 650 Tonnen. Eine ursprünglich geplante Beschichtung
mit Gleitlack hatte sich nicht bewährt.
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Bild 7.39
Teil der Vorderachsaufhängung eines Kraftfahrzeugs: der ganz kleine Bruder des Maeslant-gelenks!
Bild 7.40
Auflagerpunkt des rechten Torflügels. Der Hügel unter dem Gelenk besteht aus 50 000 Tonnen Beton.
Nach rechts ragt der Torflügel in seiner Parkposition.
? Was ist das größte tribologische Problem des Kugelgelenks?
Das Losbrechmoment im ausgeschwenkten Zustand unter Strömungslast und Winddruck.
Etwas kleinere Kugelgelenke findet man in den riesigen Absetzbrücken im Braunkohletagebau.
Diese mechanischen Saurier sind noch zu ganz frühen DDR Zeiten entstanden. Diese Monster auf
mehreren Lafetten mit vier Meter breiten Raupenketten versetzen das taube Gestein, das der Schaufelbagger
weggräbt seitlich, wo es nicht stört. Die Reichweite des Versatzauslegers kann über 100 m sein.
Im Auslegerkopf befindet sich ein Kugelgelenk. Mit etwa 4 m Durch-messer. Zur Schmierung wurden ganz
spezielle Fette eingesetzt, die über Hochdruckleitungen in das Kugelgelenk gepresst wurden. Die Rezeptur
dieser Schmierstoffe ging in den Wirren der Wende verloren. Beim Ersatz durch moderne „Westware“ erlebte
man den tribologischen Graus. Beim langsamen Losschwenken des Auslegers gab es kanonenschusslaute
Knaller, die aus dem Gelenk stammten und solche Erschütterungen bewirkten, dass man um die mechanische
Festigkeit der Maschinen und ihrer Tragwerke bangte. Die Gelenkflächen zeigten beim Öffnen nach mehreren
Knallern schwere oberflächliche Ausbrüche und Zerrüttung.
Ein geeignetes Fett wurde nie gefunden. Auch weil sich niemand ernsthaft mit diesem Einzelproblem befassen
wollte. Der Jahresbedarf betrug nur etwa 4 Tonnen!
Die Lösung bis zum heutigen Tag ist die Auskleidung des Lagers mit gleitfreudigen Polymerplatten. Wie diese
zu Schmieren sind, weiß man glücklicherweise.
? Was erzeugt den Knall ?
Um den Ausleger auszuschwenken muss man das Haftreibmoment überwinden.
Bei hoher Last und großem Lagerdurchmesser und hoher Reibungs-zahl können das bei der Absetzbrücke
einige Meganewtonmeter sein. Dadurch biegt sich der Ausleger wie ein Stab im Wind. Bricht das Lager frei,
reduziert sich die Reibungszahl und damit das Moment auf dem Ausleger um etwa den Faktor 10. Schlagartig!
Die Spannung im Ausleger lässt dadurch ebenfalls um den Faktor 10 nach. Er schnellt zurück. Mit einem hörbaren Knall!
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