Wahlstory CPositionieren und Heben⏱ 30 hSprint 6 und 7
An Terminal 3 docken Fluggastbrücken an die Flugzeuge an. Eine Brücke an Flugsteig J bekommt neue Antriebe. Sie muss heben, fahren und ihre Kabine drehen, auf den Zentimeter vor der Flugzeugtür halten und der Tür folgen, wenn das Flugzeug beim Beladen einfedert.
Schritt 2 von 4. Du liest die Wahlstory ganz, klärt im Team die Anforderungen mit dem Auftraggeber und schreibt das Lastenheft. Dann legt ihr aus, entscheidet und bereitet die Messe vor.
Danach: Die Technikmesse
Der wichtigste Satz auf dieser Seite: Die Brücke darf das Flugzeug nie berühren, und die Fahrgäste dürfen keine Stufe spüren. Beides schafft nur ein geregelter Antrieb.
Der Auftrag in einem Satz
Legt Hub-, Fahr- und Drehantrieb einer Fluggastbrücke aus und plant die Positionierung an der Flugzeugtür und die Höhennachführung beim Be- und Entladen.
Darum geht es
Als Ingenieurbüro möchten wir die Antriebe der Fluggastbrücke so auslegen und regeln, dass sie zügig und ohne Berührung andockt und die Kabine der Tür folgt, damit die Fahrgäste sicher und ohne Stufe ein- und aussteigen und das Flugzeug pünktlich abgefertigt wird.
Die Lage
Die Brücke hängt an der Rotunde am Gebäude und steht vorn auf einem Hub- und Fahrwerk mit zwei angetriebenen Rädern. Zum Andocken fährt sie aus der Parkstellung an das Flugzeug heran, hebt oder senkt die Kabine auf die Höhe der Tür, dreht die Kabine parallel zum Rumpf und fährt die letzten Meter im Kriechgang an. Während des Ein- und Aussteigens und beim Beladen des Frachtraums federt das Flugzeug ein und aus. Die Kabine muss folgen.
Im Bild ist nur ein Fahrmotor zu sehen. Das Fahrwerk hat zwei, MA52 und MA54, gelenkt wird über unterschiedliche Drehzahlen.
Anforderungen des Auftraggebers
Diese Werte hat der Auftraggeber genannt. Alle sind Unterrichtswerte. Was hier fehlt, klärt ihr als Rückfrage, bevor ihr das Lastenheft schreibt.
| Nr. | Anforderung | Wert |
|---|---|---|
| C1 | Last am Hubwerk | Anteil von Tunnel und Kabine 16 t; dazu bis zu 40 Personen mit Handgepäck zu 90 kg |
| C2 | Hubbereich | Kabinenboden 2,4 m bis 5,8 m über dem Vorfeld |
| C3 | Hubantrieb | zwei Hubsäulen mit Spindel, selbsthemmend, Wirkungsgrad je Säule 0,30; Hubgeschwindigkeit bis 25 mm/s |
| C4 | Fahrantrieb | Masse auf dem Fahrwerk 16 t; zwei angetriebene Vollgummiräder, Durchmesser 0,60 m, cR = 0,015; bis 0,5 m/s, Beschleunigung 0,2 m/s²; auf den letzten 2 m Kriechgang 0,05 m/s |
| C5 | Drehantrieb der Kabine | Schwenkbereich 110°, Schwenkzeit höchstens 20 s, Massenträgheitsmoment der Kabine um die Drehachse 6.000 kg·m² |
| C6 | Genauigkeit | Halt vor der Tür auf ± 10 mm; Stufe zwischen Kabinenboden und Türschwelle höchstens 10 mm |
| C7 | Höhennachführung | das Flugzeug federt beim Be- und Entladen um bis zu 150 mm, höchstens 5 mm je Sekunde |
| C8 | Sicherheit | Annäherung an das Flugzeug nur im Kriechgang; Abstandssensoren an der Kabine; Totmannschalter am Bedienpult; Not-Halt in Kabine und Rotunde; Betrieb bis Windgeschwindigkeit 20 m/s |
| C9 | Versorgung | 3 AC 400 V 50 Hz aus dem Gebäude |
Rechne selbst: hier fängst du an
Die Tabelle nennt Startpunkte, keine Lösung. Ob ihr alle braucht und was danach kommt, entscheidet ihr.
| Was du suchst | Womit du anfängst |
|---|---|
| Hubkraft und Hubleistung | Masse aus C1, F = m · g; P = F · vη, auf zwei Säulen aufgeteilt |
| Fahrwiderstand | F = m · g · cR + m · a; Wind auf die Brücke als Störgröße mitdenken |
| Moment und Drehzahl am Rad | MRad = F · r; n = vπ · d |
| Schwenkbewegung | Profil wählen (Trapez), daraus Winkelbeschleunigung α; M = J · α |
| Weg im Kriechgang | t = sv; daraus ablesen, wie viel Zeit für die letzten 2 m bleibt |
| Höhennachführung als Regelkreis | w, x, r, e, y und z wie auf der Karte „Größen im Regelkreis“ zuordnen; die Geschwindigkeit aus C7 mit der Hubgeschwindigkeit aus C3 vergleichen |
| Auflösung der Geber | C6 in Spindelumdrehungen, Radumdrehungen und Geberinkremente umrechnen |
Euer Lastenheft zum Ausfüllen
Aus den Anforderungen oben und den Antworten des Auftraggebers macht ihr prüfbare Anforderungen: je Zeile eine Anforderung, ein Wert oder eine Grenze, wie sie geprüft wird, und ob sie Muss oder Soll ist. Das Lastenheft gebt ihr beim Auftraggeber zur Freigabe ab.
| Nr. | Anforderung | Wert oder Grenze | So wird geprüft | Muss oder Soll |
|---|---|---|---|---|
| L1 | ||||
| L2 | ||||
| L3 | ||||
| L4 | ||||
| L5 | ||||
| L6 | ||||
| L7 | ||||
| L8 | ||||
| L9 | ||||
| L10 |
Fertig bist du, wenn …
- das Lastenheft vom Auftraggeber freigegeben ist,
- Hub-, Fahr- und Drehantrieb mit Lastfällen, Moment, Drehzahl und Leistung ausgelegt und ausgewählt sind,
- das Bewegungsprofil für das Andocken vom Parkplatz bis an die Tür beschrieben ist, mit Geschwindigkeiten und Zeiten,
- die Positionierung beschrieben ist: welche Geber, welcher Regelkreis, wie die ± 10 mm erreicht werden,
- die Höhennachführung als Regelkreis mit allen Größen dargestellt und das Verhalten bei schnellem Einfedern bewertet ist,
- das Sicherheitskonzept beschreibt, was bei Not-Halt, Netzausfall, Sensorausfall und zu starkem Wind geschieht,
- die Kosten der Antriebe abgeschätzt sind,
- Plakat, drei Prüffragen und Wissensspeicher-Blatt für die Messe vorliegen.
Stolperfallen: Fragen, die ihr euch stellen solltet
Hier steht keine Antwort. Jede dieser Fragen gehört beantwortet in eure Dokumentation, mit Rechnung oder Begründung.
- Mit welcher Masse rechnest du beim Heben: mit den Fahrgästen, ohne, oder beides? Und wann ist welcher Fall der ungünstigere?
- Reicht für die Höhennachführung eine Steuerung nach Zeit, wenn die Hubgeschwindigkeit bekannt ist, oder braucht es einen Regelkreis?
- Was geschieht, wenn der Antrieb beim Andocken etwas zu weit fährt? Wer bemerkt es, und wie schnell muss er stehen?
- Darf die Kabine dem Flugzeug nach unten folgen, wenn dort gerade jemand aussteigt? Wie schnell ist zu schnell?
- Was geschieht mit der Lenkung, wenn einer der beiden Fahrmotoren ausfällt?
- Auf welchen der drei Antriebe wirkt der Wind als Störgröße, und wie stark?
Zahlen und Hintergrund
Fluggastbrücken verbinden das Gebäude mit dem Flugzeug. Sie fahren auf einem eigenen Fahrwerk über das Vorfeld, heben ihre Kabine auf Türhöhe und folgen dem Flugzeug automatisch, solange es angedockt ist. Bedient werden sie von geschultem Personal am Pult in der Kabine.
An Terminal 3 docken die Flugzeuge an den Flugsteigen H und J an Gebäudepositionen mit Fluggastbrücken an. Die Werte C1 bis C9 sind Unterrichtswerte. Daten zu einzelnen Flugzeugmustern und zu ihren Türhöhen fragt ihr beim Auftraggeber nach.
Weiter: Wie ihr euren Folgeauftrag ausstellt, steht in der Lektion „Die Technikmesse“. Die Formeln vom Lastfall zum Motor stehen auf der Karte „Formeln der Antriebstechnik“.