Technik

IAB entwickelt Enteiser für Lkw-Planen

Der Scholle keine Chance

Bei schwankenden Temperaturen um den Nullpunkt kommt es häufig vor, dass Lkw mit Planenaufbau Eisschollen von ihren Dächern verlieren und z. T. schwerwiegende Unfälle verursachen. Jährlich verzeichnet Deutschland ca. 200 dieser Unfälle. Neben immensen Sachschäden sind oft Verletzte oder Tote – nach Schätzung des Statistischen Bundesamtes 20 bis 30 pro Jahr – zu beklagen. Die Folgen für nachlässige Fahrzeugführer sind beachtlich. Das Nichtentfernen von Eis und Schnee wird mit einem Bußgeld geahndet. Unfallverursacher müssen sogar mit Freiheitsstrafen von bis zu 5 Jahren rechnen.

Stellt das Beseitigen von Eis und Schnee bei Pkw i. d. R. kein Problem dar, ist das bei Lkw mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden. Zur Begutachtung der Eis- und Schneeschichten muss sich der Fahrer zunächst Sicht auf das Fahrzeug verschaffen. Bei der mechanischen Beseitigung dieser Schichten kommt es dann regelmäßig zu Unfällen. Abstürze von Dächern oder Leitern aus mehreren Metern Höhe haben dabei häufig erhebliche Verletzungen zur Folge. Geht alles gut, sind die Arbeiten trotzdem zeitaufwendig und gefährlich.

Probekörper zur Bestimmung der Haftkraft von Eis auf Lkw-Planen.
Probekörper zur Bestimmung der Haftkraft von Eis auf Lkw-Planen.

Bisherige Lösungen risikobehaftet

Zur Beseitigung von Eis und Schnee werden bisher mobile oder stationäre Steighilfen genutzt. Als mobil werden Leitern bezeichnet, die etwas sicherer am Lkw anzustellen sind. Dennoch bleibt ein erhebliches Restrisiko. Demgegenüber erlauben stationäre Steighilfen (Gerüste und Container) ein relativ sicheres Arbeiten, denn zu reinigende Bereiche sind gut zugänglich. Realisierte Systeme gibt es bislang allerdings nur an zehn Autobahnraststätten und Autohöfen. Auch technische Systeme wie „AirPipe“ oder „Roof Safety Air Bag“ unterstützen die Dachenteisung. Die Lkw-Plane wird per Druckluft angehoben, damit Eis und Schnee seitlich abrutschen können. Diese leicht bedienbaren Systeme mindern zwar das Absturzrisiko, sind in ihrer Wirksamkeit aber stark eingeschränkt. Gleiches gilt für Dachheizplanen. Trotz hoher Akzeptanz beim Fahrer ist die lange Abtauzeit vor Fahrtantritt als problematisch einzustufen. Wasser läuft infolge der Ausbeulung der Planen nicht zwangsläufig ab und gefriert. Auch während der Fahrt kann es zu gegenteiligen Effekten kommen – wenn Schnee bei entsprechend niedrigen Temperaturen taut und, begünstigt vom Fahrtwind, zu Eis gefriert. Für alle technischen Systeme gilt: Sie müssen am Fahrzeug installiert sein. Offensichtlich das Hauptproblem. Nur verantwortungsbewusst agierende Spediteure scheuen nicht davor zurück, entsprechende Investitionen zu tätigen und damit auf einen langfristigen Erfolg zu setzen.

Laborversuchsstand mit aufgespannter Plane.
Laborversuchsstand mit aufgespannter Plane.

Neue Lösungen gefragt

Für den Fachbereich Maschinentechnik und die Gramm Fertigungstechnik war das Ausgangspunkt für die Entwicklung einer Vorrichtung zur Beseitigung von Eisschollen. Der Fokus des Projektes lag darauf, diese Schollen zu lösen, ggf. zu brechen und zu entfernen. Wichtig war in diesem Zusammenhang eine berührungsfreie Lösung, um die Lkw-Planen nicht zu beschädigen. Bereits patentierte Methoden, wie das Schmelzen des Eises durch Wärmezufuhr, schieden aus Gründen der Energieeffizienz und des Umweltschutzes von Anfang an aus. Auch Systeme wie Scheibenwalzen zum Brechen des Eises mit nachgeschalteter Abkehrvorrichtung entfielen, da bei diesen die Gefahr der Planenbeschädigung bestand. Zu bedenken war auch, dass elastische Lkw-Planen mechanischen Beanspruchungen ausweichen – sich der „Bauch“ also weiter vergrößert und das Eis in der Plane versinkt. Die wesentliche Herausforderung bestand darin, eine berührungslose Methode zu entwickeln, die zielgerichtet auf die Eisplatten wirkt, die Planen aber schont. Erschwerend kam hinzu, dass das zu beseitigende Eis in verschiedenen Formen – Einzelstücke oder Schollen mit unterschiedlicher Dicke und Festigkeit – vorliegen kann. Zudem sollte das Verfahren technisch einfach umsetzbar sein und keine hohen Anforderungen an den Nutzer stellen, also auch das Besteigen eines Lkw oder eines Gerüstes überflüssig machen. Die zu konzipierende Anlage sollte sich auf Autohöfen, Tankstellen oder in Speditionen problemlos aufstellen lassen und die Enteisung während einer langsamen Durchfahrt, ähnlich einer Waschanlage, ermöglichen.

Funktionsmuster vor der Inbetriebnahme.
Funktionsmuster vor der Inbetriebnahme.

Venturi-Effekt

Grundidee der Entwicklung stellt ein pneumatisches System dar, das durch eine gezielte Luftstromführung Eis „ansaugt“ und seitlich austrägt. Verengt sich der Strömungsquerschnitt, erhöhen sich in diesem Bereich die Strömungsgeschwindigkeit und der dynamische Druck, was dazu führt, dass der statische Druck sinkt – ein Zusammenhang, der u. a. Flugzeuge zum Fliegen bringt. Dieser Venturi-Effekt wurde genutzt, um das Eis schonend, d. h. ohne die Lkw-Plane in Mitleidenschaft zu ziehen, anzuheben, von dieser zu lösen und seitlich auszutragen. Dabei waren Strömungsformen und -geschwindigkeiten sowie sich daraus ergebende Sog- und Druckwirkungen zu entwickeln, denn nur bei hohen Geschwindigkeiten lässt sich das Eis allein durch statischen Druck lösen.

Weiterhin wurde über einen pulsierenden Luftstrom, der Eisplatten und Plane in eine niederfrequente Schwingung versetzt, nachgedacht, um das Lösen und Anheben der Eisplatten zu verstärken. Darüber hinaus waren Untersuchungen geplant, die sich mit dem seitlichen Abtragen und der Zerstörung der Eisplatten, unterstützt durch Hochdruckstrahlen, auseinandersetzen sollten. Wie sich später jedoch herausstellte, haben diese Lösungen teilweise funktioniert, waren aber nicht prozesssicher und wurden verworfen.

Mit einem modularen Versuchsstand wurde im kleintechnischen Maßstab getestet, welche Strömungsquerschnitte und Strömungsrichtungen, kombiniert mit dem Effekt der Sogwirkung, die maximale Abtragswirkung erreichen. Die Versuche haben gezeigt, dass

Für die Gramm Fertigungstechnik bedeutet die erfolgreiche Umsetzung der Enteisungsanlage den Einstieg in ein völlig neues Marktsegment, in dem das Alleinstellungsmerkmal dieser Entwicklung deutliche Vorteile gegenüber Mitbewerbern bietet. Erfahrungen zeigen, dass derartige innovative technische Neuerungen maßgeblich zur Stabilität eines Unternehmens beitragen.

Dipl.-Ing. Thomas Roske

Dr.-Ing Ulrich Palzer

IAB – Institut für Angewandte Bauforschung Weimar gGmbH

Gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
 
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