Analyse von Konstruktionsmerkmalen von Raupenfahrwerken und Erstellung eines Lastenhefts fur den Neubau eines Tiefsee-Raupenfahrwerks

Inhaltsangabe:Zusammenfassung: Die Diplomarbeit beschäftigt sich mit den Konstruktionsmerkmalen von Raupenfahrwerken. Ziel ist die Erstellung eines Lastenhefts für den Grobentwurf eines Tiefsee-Raupenfahrwerks, welches als Geräteträger für eine Manganknollen-Sammelmaschine dienen soll. Zum besseren Verständnis der technisch-physikalischen Hintergründe und zur Beschreibung der Konstruktionsmerkmale von Raupenfahrwerken sowie für die Erstellung wichtiger Dimensionierungsgleichungen werden vorab die wichtigsten Aspekte der Fahrwerk-Boden-Interaktion mit den zugehörigen Gleichungen erläutert. Aufgabe ist es hierbei nicht, einen detailierten Überblick über die Bereiche Bodenmechanik und Fahrdynamik zu vermitteln - entsprechendes kann der einschlägigen Fachliteratur entnommen werden - sondern die Darstellung der für diese Arbeit relevanten Grundlagen. Hierbei wird die Thematik des Bodendrucks und der Bodendruckverteilung erörtert, da hierdurch die Fahrzeugeinsinkung und somit das Fahrverhalten wesentlich bestimmt wird. Zur Ermittlung des Einsatzgewichts des Fahrzeugs und der daraus resultierenden benötigten Raupenaufstandsfläche wird die Tragfähigkeit des Bodens bestimmt, bei der ein Betrieb des Fahrzeugs noch möglich ist. Die Einsinkung des Fahrwerks in den Boden durch die aufgebrachte Fahrzeuglast und die Schlupfeinsinkung bestimmen maßgeblich die Mobilität und das Traktionsvermögen des Fahrzeugs. Über die Bodenbeschaffenheit und die Raupenaufstandsfläche kann die theoretisch maximal erzielbare Traktion mit oder ohne Berücksichtigung des auftretenden Schlupfs berechnet werden. Es werden die inneren und äußeren Widerstandskräfte am Raupenfahrwerk erläutert, da diese für die Sicherstellung der Mobilität und die Auslegung des Leistungsbedarf von besonderer Wichtigkeit sind. Ebenso wird kurz auf die am Fahrzeug angreifenden Kräfte eingegangen, da diese bei der Dimensionierung der Fahrwerkskomponenten und der Bestimmung der Fahrwiderstände eine wesentliche Rolle spielen. Auf eine explizite Berechnung der Widerstände und angreifenden Kräfte wird in dieser Arbeit jedoch verzichtet. Des weiteren werden kurz die besonderen Vorgänge bei Kurvenfahrten und Wendemanövern erklärt. Zur experimentellen Untersuchung der Fahrwerk-Boden-Interaktion werden der Bollard-Pull-Test, der Drawbar-Pull-Test und der quasistationäre Fahrversuch vorgestellt. Ferner wird die Konstruktion des vorhandenen IKS-Fahrzeugs beschrieben. Hierbei wird insbesondere auf das Abstützsystem durch Pendelbalkenlagerung in Kombination mit einem System aus Ober- und Unterschwingen und auf das am Institut entwickelte Gummiraupenband mit Evolventenzähnen eingegangen. Im Hauptteil der Arbeit werden als Gestaltungsmerkmale von Raupenfahrwerken die verschiedenen Tragwerksstrukturen vorgestellt. Es werden Einteilungen bezüglich der Anzahl der Raupen, der Art der Abstützung und der Lenkungsart vorgenommen. Außerdem wird zwischen Trapez-, Halbtrapez- und Vollraupenlaufwerken unterschieden. Durch die Größe der realisierten Ein- bzw. Auslaufwinkel der Raupe bei Trapezlaufwerken wird maßgeblich der Bulldozing-Widerstand, aber auch die Überwindungsfähigkeit von Hindernissen und Grabeffekte bestimmt. Ein weiteres wichtiges Merkmal ist die Art der Kraftübertragung zwischen Antrieb und Raupe, wobei grundlegend zwischen form- und kraftschlüssigen Antrieben unterschieden wird. Durch die Anordnung, Aufhängung und Gestaltung der Laufrollen/Laufräder ergibt sich eine Einteilung der Laufwerke in Räder-, Schachtel-, oder Stützrollenlaufwerke. Laufrollenaufhängungen werden eingeteilt als solche, die starr, mit konstanter Beweglichkeit oder mit veränderlicher Beweglichkeit aufgehängt sind. Hierzu werden einige Ausführungsbeispiele aufgeführt. Eine Besonderheit stellen die Laufwerke mit vollem kinematischen Lastausgleich dar, die sich durch gute Geländeanpassung und gleich...