DGUV Information 214-911 - Sichere Einsätze von Hubschraubern bei der Luftarbeit

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Anhang 2 - Ermittlung von Außenlastkräften

Im System Hubschrauber mit Außenlast ergeben sich durch verschiedene Faktoren (z. B. Pendeln der Last) und Flugverfahren (z. B. Holz-Logging) sehr unterschiedliche Belastungen der Lastaufnahmemittel. Durch unterschiedliche Beschleunigungen des Hubschraubers im Rahmen von Luftarbeit ergibt sich zu dem eigentlichen statischen Anteil der Last noch ein dynamischer Anteil. Dieser kann kurzzeitig den 3 bis 4-fachen Wert der statischen Last annehmen. Die maximal zu erwartende Last ergibt sich somit aus dem statischen, dem dynamischen und zusätzlich einem möglichen aerodynamischen Anteil, der auf Grund des negativen Auftriebes der Last ab einer bestimmten Vorwärtsgeschwindigkeit entstehen kann. Auch die Anschlagtechnik der Last (z. B. Schnürung) führt zur Minderung der Bruchkraft bzw. Tragfähigkeit des Anschlagmittels. Die Überschreitung der Tragfähigkeit bzw. die dauerhafte Inanspruchnahme des Sicherheitsbereiches der Lastaufnahmemittel kann zum vorzeitigen Verschleiß bzw. zum Versagen führen. Grundlage für die Dimensionierung bzw. die Bereitstellung von Lastaufnahme- und Anschlagmitteln durch den Unternehmer ist die zuverlässige Bestimmung der maximal zu erwartenden Last.

Lastvergrößerung durch Downwash
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  • entsteht durch das Auftreffen der Rotorabwinde auf die Oberfläche (rote Fläche) der Last

  • ist bis ca. 30 km/h Vorwärtsgeschwindigkeit von Bedeutung, dann nicht mehr

  • ist stark von der Geometrie der Last abhängig (z. B. konvexe oder konkave Oberflächenform)

  • ist durch Versuche in verschiedenen Schwebehöhen für unterschiedliche Hubschraubertypen bestimmbar

Lastvergrößerungsfaktor Downwash LD

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Beispiel: Bei einer Anströmfläche von 6 m2 und einer Vergrößerung von 40 kg/m2 (AS 332c Super Puma, Schwebehöhe 20 m, Last 1000 kg) ergibt sich ein Vergrößerungsfaktor von 1,24 (Zunahme von 24 Prozent).

Lastvergrößerung durch Forward Speed Drag
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  • entsteht durch Auslenkung der Last (z. B. durch Luftwiderstand oder durch die Trägheitskraft)

  • wird durch Winkelbeziehungen berechnet (Verhältnis zwischen Gewichtskraft und Auslenkung)

  • spielt bei normaler Geometrie der Last eine untergeordnete Rolle

  • wird durch Reduktion der Geschwindigkeit verringert

Lastvergrößerungsfaktor Forward Speed Drag LF

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Beispiel: Bei einer Auslenkung von a = 30° in x-Richtung ergibt sich auf Grund der Winkelbeziehungen ein Faktor von 1,15.

Lastvergrößerung durch Querlage (Bank Angle)
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  • entsteht durch Auslenkung der Last (z. B. durch Fliehkraft in Kurven oder Luftwiderstand)

  • wird durch Winkelbeziehungen berechnet (Verhältnis zwischen Gewichtskraft und Auslenkung)

  • ist von der Kurvengeschwindigkeit abhängig

  • wird durch den Kurvenradius bestimmt

Lastvergrößerungsfaktor Bank Angle LB

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Beispiel: Bei einer Auslenkung von b = 40° in z-Richtung ergibt sich auf Grund der Winkelbeziehungen ein Faktor von 1,30.

Lastvergrößerung durch Beschleunigungen der Last
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  • entsteht durch Beschleunigungen der Last (z. B. Startlastvielfache oder Abfangen des Hubschraubers mit Last)

  • wird z. B. durch Trägheitsgesetz berechnet

Lastvergrößerungsfaktor Beschleunigungen LBE

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Beispiel: Wird in der Praxis durch den so genannten "static limit load factor" nach CS-27/29.865 abgedeckt.

Lastvergrößerung durch aerodynamische Komponente
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  • entsteht durch aerodynamische Kräfte an der Last (Anströmen der Last)

  • ist je nach Bauform und Ausführung der Last sehr unterschiedlich und kann nur für den Einzelfall bestimmt werden

  • hat zur Folge, dass die Last im Druckpunkt angeschlagen werden muss

Lastvergrößerungsfaktor aerodynamische Komponente LAE

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Beispiel: Der Faktor für den aerodynamischen Anteil z. B. eines Flugzeuges als Außenlast (in Rückenfluglage) kann bei einer Vorwärtsgeschwindigkeit von 70 km/h 1,8 betragen.

Zusammenfassen der Faktoren

Der Faktor der Lastvergrößerung setzt sich aus der Multiplikation der einzelnen Komponenten zusammen. Er deckt die quasistatischen Belastungen durch Auspendeln/Querlage und die dynamischen Belastungen (Schläge) durch Beschleunigungsspitzen ab. Der Faktor für "Arbeitsflug ohne Logging" (Helicopter External Sling Load Operation, HESLO 1, 2, 4 und 5) beträgt 3,0 und für die Arbeitsart "Logging" (Helicopter External Sling Load Operation, HESLO 3) auf Grund von höheren Beschleunigungsspitzen 3,5.

Spezielle Konstruktionen zur Lastaufnahme erfordern eine genaue Berechnung durch den Hersteller unter Einbeziehung aller zu erwartenden Faktoren.