Flaschenzug
Ein Flaschenzug ist eine Maschine, die den Betrag der aufzubringenden Kraft z. B. zum Bewegen von Lasten verringert. Der Flaschenzug besteht aus festen und losen Rollen und einem Seil. Bei komplizierten Flaschenzügen sind die Rollen mittels „Scheren“ zum Block zusammengefasst. Flaschenzüge werden dabei oft als Teil eines größeren Mechanismus eingesetzt, beispielsweise bei einem Kran, wie etwa einem Fahrzeugkran oder einem Turmkran oder in einem Elektroseilzug.
Geschichte
Bereits in der Antike war die Kraftminderung durch Anwendung der Hebelgesetze bekannt. Der Erfinder des Flaschenzugs ist nicht bekannt (evtl. Archytas), aber die Erfindung des zusammengesetzten Flaschenzuges<ref>Die einfachen Maschinen (Deutsches Museum) (PDF; 29 MB)</ref> wird Archimedes zugeschrieben.<ref>Plutarch: Bíoi parálleloi, Marcellus 14,8 (engl. Übers. Thayer, Loeb 1917); vgl. Polybios, Historíai 8, 5-7 (engl. Übers. Thayer, Loeb 1922ff). berichtete, dass Archimedes ein beladenes Kriegsschiff mittels Flaschenzügen und seiner eigenen Körperkraft aus dem Arsenal des Königs gezogen haben soll.</ref> Eine erste bildliche Darstellung der Kombination von Seil und einfacher Rolle befindet sich jedoch schon auf einem assyrischen Relief um 970 v. Chr. Mit Seilen verspannte Einbaumkräne, die über drei („Trispastos“) oder fünf Rollen („Pentaspastos“) liefen, sind seit 750 v. Chr. bekannt.
Zur Geschichte des Krans siehe Geschichte der Krane.
Vitruv, ein römischer Architekt, Ingenieur und Architekturtheoretiker des 1. Jahrhunderts v. Chr., beschrieb in seinem 10. Buch über den Maschinenbau ausführlich den Trispastos, Pentaspastos und Polyspastos. Zu jener Zeit war es aber kaum möglich, Seile für Flaschenzüge mit sehr vielen Rollen in der erforderlichen Länge und Tragfähigkeit herzustellen, oder sie waren in der benötigten Anzahl fast unbezahlbar.
Der griechische Mathematiker und Ingenieur Heron von Alexandria lebte vermutlich im 1. Jahrhundert und befasste sich ebenfalls mit dem Flaschenzug. Unter der regen Bautätigkeit der römischen Kaiser war der Baukran unentbehrlich zur Errichtung der Arenen. Dank verschiedener Umlenkrollen konnten die Bedienungsmannschaften bis zu sieben Tonnen schwere Steinblöcke heben. Im 6. Jahrhundert, um das Jahr 530, wurde ein Kalksandsteinmonolith mit einem Gewicht von 230 Tonnen als Schlussstein des Kuppeldaches für das Mausoleum des Theoderich bei Ravenna mittels komplizierten Flaschenzügen von 700 Arbeitern auf 16 Meter Höhe gebracht.<ref>GEOEPOCHE, Nr. 76, S. 139.</ref> Auch Leonardo da Vinci machte sich in seinen Erfindungen (bspw. im Codex Atlanticus,<ref>Kranbild mit Flaschenzug von Leonardo Beweglicher Flaschenzug an Kran</ref> Codex Forster II & III<ref>Flaschenzugstudie von Leonardo. Leonardos „Hebemaschine“. vitruvio.imss.fi.it</ref>) den Flaschenzug zunutze.<ref><templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />{{#if:20130125032741
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In der Renaissance fand der Flaschenzug seine spektakulärste Anwendung beim Transport und der Aufrichtung des Obelisken auf dem Petersplatz in Rom vom 30. April bis 16. September 1586 durch den Ingenieur Domenico Fontana.<ref><templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />{{#if:20100501073447
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Bis 1861 blieb der Flaschenzug und seine Anwendung weitgehend unverändert. Erst mit dem Differenzialflaschenzug, zum ersten Mal in London eingesetzt, konnte eine Effizienzsteigerung erreicht werden. Heute werden Flaschenzüge vor allem bei Kränen oder Spannvorrichtungen (Radspannwerke) für Fahrdrähte eingesetzt.
Funktionsprinzip und Teile des Flaschenzuges
Ein Flaschenzug besteht aus mindestens einer losen Rolle (Scheibe) sowie einem Seil. Das Funktionsprinzip ist in Abbildung 1 dargestellt. In A wird ein Gewicht mit der Masse m hochgezogen, wobei die obere Rolle nur die Kraft umlenkt und somit das Gewicht um genau die Strecke angehoben wird, die das Seil gezogen wird (blaue Markierung und blauer Pfeil). In B ist ein einfacher Flaschenzug dargestellt, bei dem das Seil am oberen Balken befestigt ist und das Gewicht an einer Rolle in der Seilschlaufe hängt. Wird hier das Seil um die gleiche Länge wie in A gezogen, so hebt sich das Gewicht nur um die Hälfte an. Die Seilteile links vom Seilabschnitt, an dem gezogen wird, müssen nämlich insgesamt um die Zugstrecke kürzer werden, die sich jedoch auf zwei Seilabschnitte verteilt. Die benötigte Kraft wird folglich halbiert, während das Seil doppelt so lange wie in A gezogen werden muss, um das Gewicht auf eine bestimmte Höhe anzuheben. In C ist ein Aufbau gezeigt, bei dem das Gewicht auf vier Seilabschnitte verteilt wird und folglich nur ein Viertel der Kraft benötigt wird. Die dargestellte Bauweise ist nicht platzsparend und die Rollen könnten zusammengeschoben werden (D). Eine sehr kompakte Bauweise (E) ergibt sich, wenn man die Rollen noch weiter zusammenschiebt und somit die oberen und unteren Rollen jeweils auf einer Achse liegen. Verdreht man die oberen Rollen, so ergibt sich dann die übliche Bauform (F).
{{#invoke:Vorlage:Anker|f |errCat=Wikipedia:Vorlagenfehler/Vorlage:Anker |errHide=1}} Flaschen
und Stahlseil (rechts im Bild)
Flaschen wurden die Halterungen der Rollen genannt und waren ursprünglich als Block (mhd. plock, ploch „großes“ oder „zusammenhängendes Stück“) aus einem Stück Hartholz (Esche, Rüster) gearbeitet. Heute nennt man die flachen Teile beiderseitig am Rand (Backe, Wange) und zwischen den Rollen (Damm) insgesamt Scheren. In der Seemannssprache wird der Flaschenzug als Talje bezeichnet. {{#if: Block (Schifffahrt)|{{#ifexist:Block (Schifffahrt)|
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Rollen
Die Rollen eines Flaschenzuges wurden früher ebenfalls Flaschen oder auch „Scheiben“ genannt. Der Begriff entstand etwa im 18. Jahrhundert: Bei Webmaschinen, speziell bei Bandwebmaschinen, werden die Spannrollen, welche die Kettfäden immer gespannt halten, als Flaschen bezeichnet.
Bevorzugt sind kugelgelagerte Rollen zu verwenden, um mit wenig Muskelkraft ein günstigeres Übersetzungsverhältnis zu erreichen. Bergsteiger benutzen bei Notlösungen (Spaltenbergung) auch einfache Karabiner, die jedoch durch die Gleitreibung die Zugarbeit erschweren.
Seil
Das Seil sollte ein Statikseil sein, um keine unnötigen Dehnungen bzw. Streckung zu erhalten, die den Hub verlängern würden. Für extreme Belastungen werden Stahlseile verwendet. Slacklines, die über den Ellington-Flaschenzug gespannt werden, haben bevorzugt anstelle des Seils ein Flach- oder Schlauchband. Dieser Ellington-Flaschenzug wurde nach seinem Erfinder benannt.<ref><templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />{{#if:20140201212350
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Die Art und Weise, wie das Seil über die Rollen geführt und eingefädelt wird, bezeichnet man als Einscherung.
Bauformen
Faktorenflaschenzug
Die Rollen bei einem Flaschenzug können sehr unterschiedlich angeordnet sein. Für die Zugkraft entscheidend ist aber immer die Anzahl der tragenden Seile <math>n</math>, auf die sich die Last verteilt. In der rechts abgebildeten Grundform des Flaschenzugs ist die Kraft an jeder Stelle des Seils gleich. Die Gewichtskraft <math>F_\mathrm{L}</math> der Masse <math>m</math> wird daher gleichmäßig auf die tragenden Seile zwischen den unteren und den oberen Rollen verteilt. Die Zugkraft berechnet sich mit der Schwerebeschleunigung <math>g</math> zu:
- <math>F_\mathrm{Z}=\frac{F_\mathrm{L}}{n}=\frac{m\cdot g}{n}</math>.
Nach der Goldenen Regel der Mechanik muss der Haken bei zunehmender Zahl der tragenden Seile eine immer längere Strecke <math>s</math> bewegt werden, um die gleiche Höhenänderung <math>h</math> zu erreichen:
- <math>s=n\cdot h</math>.
Es lässt sich leicht zeigen, dass die dazu benötigte Energie <math>E</math> von <math>n</math> unabhängig ist:
- <math>E = F_\mathrm{Z} \cdot s= \frac{F_\mathrm{L}}{n}\cdot n\cdot h = F_\mathrm{L} \cdot h=m\cdot g \cdot h</math>.
Die Belastung des Deckenhakens (<math>F_\mathrm{H}</math>) ergibt sich aus der Summe von Zugkraft <math>F_\mathrm{Z}</math> und Gewichtskraft <math>F_\mathrm{L}</math>.
- <math>F_\mathrm{H}= F_\mathrm{Z} + {F_\mathrm{L}}</math>
Die Belastung des Deckenhakens nimmt mit jeder weiteren Rolle ab.
Änderung von Zugrichtung und Angriffspunkt
mit geänderter Zugrichtung und dadurch geändertem Verhältnis bei gleicher Gewichtskraft und gleicher Zugstrecke
Wie wichtig auch die Anordnung der Angriffspunkte (Fixpunkt, Zugpunkt und Zugrichtung) ist, zeigt das nebenstehende Bild.
- Zugrichtungsänderung
- Wird die Zugrichtung entgegen der Gewichtskraft gerichtet, reduziert sich die Belastung des Deckenhakens (<math>F_\mathrm{H}</math>) und ergibt dadurch auch ein anderes Übersetzungsverhältnis.
- Die entgegengesetzte (aufwärtsgerichtete) Zugkraft (<math>F_\mathrm{ZAw}</math>) errechnet sich aus der Gewichtskraft (<math>F_\mathrm{L}</math>) dividiert durch die Anzahl der tragenden Seilstränge= <math>n (\text{tragend})</math>.
- <math>F_\mathrm{ZAw} = \frac{F_\mathrm{L}}{n (\text{tragend})}</math>
- Die Belastung des Deckenhakens (<math>F_\mathrm{H}</math>) ergibt sich aus Gewichtskraft minus entgegengerichteter Zugkraft (<math>F_\mathrm{ZAw}</math>). Mit jeder weiteren Rolle erhöht sich daher die Kraft <math>F_\mathrm{H}</math>.
- <math>F_\mathrm{H} = F_\mathrm{L} - F_\mathrm{ZAw}</math>
- Aus der „festen Rolle“ des oberen Bildes wird (gespiegelt) eine „lose Rolle“; das Verhältnis der Zugkraft (<math>F_\mathrm{ZAw}</math>) zur Gewichtskraft (<math>F_\mathrm{L}</math>) ändert sich damit von 1:1 auf 1:2. Die Zugkraft an der Decke (bzw. Deckenhaken) wird halbiert, die Zugstrecke verdoppelt sich.
- Aus dem Verhältnis 1:2 beim einfachen Flaschenzug wird somit 1:3.
- Entsprechend wird das Verhältnis beim dreifachen Flaschenzug von 1:3 zu 1:4.
- Angriffspunktänderung
- Beispielsweise werden bei der seilunterstützten Baumklettertechnik die vorgenannten Faktorenflaschenzüge auch mit vertauschten Fixpunkten verwendet. Dadurch kann, wenn <math>F_\mathrm{H}</math> mit <math>F_\mathrm{L}</math> getauscht wird, ein anderer Angriffspunkt genommen werden.
Potenzflaschenzug
-
Potenzflaschenzug 1:4
-
Vergleich zum Potenzflaschenzug:
Zwei gleiche, kombinierte Flaschenzüge 1:16 (FH = Zugkraft am Haken) -
Die gleichen zwei Flaschenzüge durch geänderten Einbau jetzt aber 1:12
(mit einer anderen Zugrichtung)
Beim Potenzflaschenzug wird die Krafteinsparung ausschließlich mittels loser Rollen erzielt: Das Seil jeder Rolle ist an der Stütze und der nächsten Rolle befestigt. Während auf die untere lose Rolle noch die volle Gewichtskraft wirkt, wird diese beim unteren Seil schon halbiert, sodass an der oberen losen Rolle nur noch die halbe Kraft angreift. An dieser Rolle wird die Kraft nochmals halbiert. Am Seil der letzten Rolle wirkt schließlich die Zugkraft, die durch eine feste Rolle nach unten umgelenkt wird. Dadurch potenziert sich die Wirkung mit der Anzahl <math>n</math> der losen Rollen:
- <math>F_\mathrm{Z} = \frac{F_\mathrm{L}}{2^n}</math>.
Differenzialflaschenzug
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Der Differenzialflaschenzug besteht aus zwei festen Rollen, die fest miteinander verbunden sind und unterschiedliche Durchmesser haben. Die Last hängt an einer losen Rolle. Bei diesem Flaschenzugtyp wird ein durchgehendes (d. h. an den Enden verbundenes) Seil verwendet, in dem die Spannung nicht überall gleich ist. Das Seil wird von der größeren Rolle zur Last und auf der anderen Seite über die kleinere Rolle zurückgeführt. Beim Hochziehen wickelt sich so das Seil auf die größere Rolle auf und von der kleineren Rolle ab. Bei einer Umdrehung wird also die Länge der Seilschlaufe, an der das Gewicht hängt, um die Differenz der beiden Rollenumfänge kürzer. Wegen der Schlaufe wird das Gewicht nach dem Prinzip des Flaschenzugs aber nur um die Hälfte dieser Strecke angehoben. Zusätzlich wird die Kraft, die für eine Umdrehung der Rollen benötigt wird, durch den Umfang der größeren Rolle bestimmt. Dieser Umfang entspricht nämlich gerade der Zugstrecke des Seils für eine Umdrehung, auf die die Arbeit dann verteilt wird. Somit ergibt sich für die Kraft:
- <math>F_\mathrm{Z} = F_\mathrm{L} \cdot \frac{2 \pi R - 2 \pi r}{2} \cdot \frac{1}{2 \pi R} = F_\mathrm{L} \cdot \frac{R - r}{2} \cdot \frac{1}{R}</math>.
- (<math>R</math> = Radius der großen Rolle; <math>r</math> = Radius der kleinen Rolle)
Ein wichtiger Vorteil dieses Flaschenzugtyps ist die Material- und Gewichtsersparnis. Durch das umlaufende Seil ist dessen Länge vom Übersetzungsverhältnis des Flaschenzugs fast unabhängig. Weiterhin sind immer nur drei Rollen erforderlich. Da für die Funktion ein (rutsch-)fester Kontakt zwischen Seil und Rollen erforderlich ist, wird bei einem Differenzialflaschenzug statt des Seils auch oft eine Kette und statt der Rolle ein Kettenrad verwendet.
Wird stattdessen eine Differenzialwinde mit der Kurbellänge K verwendet (siehe Abbildung, R und r sind weiterhin die Radien der Rollen), so lautet die Formel:
- <math>F_\mathrm{Z} = F_\mathrm{L} \cdot \frac{R - r}{2} \cdot \frac{1}{K}</math>.
Münchhausentechnik
Die Münchhausentechnik ist zur Selbstrettung geeignet, wenn beispielsweise der vorausgehende Bergführer in eine Spalte stürzt und der Partner keine Rettungstechniken beherrscht.<ref>Die Münchhausentechnik – Der Lügenbaron als Bergretter (PDF; 753 kB)</ref> Eine Variante der Münchhausentechnik besteht in der Verwendung eines Flaschenzugs als Selbstaufzug.<ref>Die zweite Variante besteht in der Prusiktechnik mit Steigschlinge und Prusikknoten</ref> Die Kräfteverteilung ist hierbei anders als beim gewöhnlichen Flaschenzug zu berechnen. Der gestürzte und am Seil hängende Kletterer (FL = Last) zieht sich über zwei Rollen (alternativ mit zwei Umlenkkarabinern) am Zugseil selbst in die Höhe. Der einfache Flaschenzug trägt nun den Kletterer mit drei Seilsträngen, wobei sich das Zuggewicht (FZ) am Zugseil auf 1/3 der Gewichtskraft reduziert. Somit beträgt unter Vernachlässigung von Reibung das Übersetzungsverhältnis 1:3.
Flaschenzug ohne Flaschen oder Rollen
Schweizer Flaschenzug
Ein Schweizer Flaschenzug ist ein Verfahren der Spaltenbergung bei Unfällen am Gletscher mit Hilfe eines kombinierten Potenz- und Faktorenflaschenzugs. Dabei wird das Seil direkt über die Karabiner umgelenkt, da bei einer solchen Hilfsmaßnahme meistens keine Rollen zur Verfügung stehen.
Ellington-Flaschenzug
Links oben das Kettenglied mit dem eingeschlauften Band, welches das Auge für den Karabiner bildet. Das Band zwischen den Karabinern wird von außen nach innen eingefädelt.
Der Ellington-Flaschenzug (nach seinem Erfinder benannt) besteht üblicherweise aus zwei Karabinern, durch die ein Band mehrfach geschlauft wird. Das Band wird durch die sich überlagernden Umwicklungen zu „Ersatzrollen“. Beim Spannen wird an der untersten (inneren) Bandlage gezogen und die darüberliegenden bewegen sich parallel dazu mit. Die große Reibung des Bandes auf dem Karabiner ergibt jedoch nur einen schlechten Wirkungsgrad.
Schnürungen
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Schnürungen, beispielsweise an Korsetts oder Schuhen verwenden ebenfalls eine rollenlose Zugtechnik. Hierbei ersetzen die Ösen, Haken oder Löcher die Stelle der Rollen. Die Vielzahl der Durchführungen erhöht die Reibung und verschlechtert den Wirkungsgrad, jedoch kann immer noch eine verstärkende Zug- bzw. Spannwirkung auf einer breiten Basis erreicht werden.<ref><templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />{{#if:20140221182343
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}} orthopaedie-feuerabend.de</ref><ref>Flaschenzug ohne Rollen; Prinzipien, Modelle etc. ABoK #3118 – 3121, dito #3260 – 3266</ref>
Fuhrmannsknoten
Der Fuhrmannsknoten (auch: Trucker’s Hitch) stellt einen Flaschenzug dar, der zur Erhöhung der Spannkraft beim Festzurren der Ladung angewandt wird. Der Verstärkungsfaktor entspricht hier 1:2 (ohne Berücksichtigung der hohen Reibung).
Reversion der Flaschenzüge
Spezialisierte Flaschenzüge nutzen auch eine Umkehrung der Zugfunktion eines Flaschenzuges.
- Bei Uhren mit Gewichtsantrieb hängt das Antriebsgewicht meist an einer losen Rolle; gelegentlich auch an der Unterflasche eines Rollenzugs, um die Laufzeit der Uhr zu erhöhen.
- Der Flugzeugträger Hornet (1943–1970) benutzte ein dampfbetriebenes Katapult, das durch einen Druckzylinder ein Faktoren-Flaschenzugsystem auseinanderdrückte. Über Umlenkrollen zog das so angetriebene Zugseil einen Schlitten, der das Flugzeug beschleunigte.<ref><templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />{{#if:20140222052725
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{{#if: || }}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Im Parameter 'archiv-url' wurde URL von WebCite erkannt, bitte Parameter 'webciteID' benutzen.|1}}
| archive.today |archive.is |archive.ph |archive.fo |archive.li |archive.md |archive.vn =
{{#if: || }}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Im Parameter 'archiv-url' wurde URL von archive.today erkannt, bitte Parameter 'archive-today' benutzen.|1}}
}}{{#if:
| {{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}
| {{#if: || }}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Der Wert des Parameter 'archiv-datum' ist ungültig oder hat ein ungültiges Format.|1}}
| }}
| {{#if: || }}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Der Pflichtparameter 'archiv-datum' wurde nicht angegeben.|1}}
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| {{#if:
| {{#if: || }}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Der Parameter 'archiv-datum' ist nur in Verbindung mit 'archiv-url' angebbar.|1}}
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}} loc.gov</ref><ref>Skizze mit Beschreibung des Katapults unter Deck. loc.gov</ref><ref><templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />{{#if:20140222040006
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| 9 = {{#if: Foto der „Katapultseile“. | {{#invoke:WLink|getEscapedTitle|Foto der „Katapultseile“.}} | {{#invoke:Webarchiv|getdomain|http://www.dwinfocus.com/Travelscapes/San-Francisco-June-08/11380147_2gGkjq/799584527_J9p8P}} }} {{#ifeq: | [] | [ | ( }}{{#if: {{#if: | {{{archiv-bot}}} | }} | des Vorlage:Referrer}} vom {{#time: j. F Y| 19700101000000 + {{#expr: floor {{#expr: {{#invoke:Str|sub|{{#invoke:Expr|base62|{{{webciteID}}}}}|1|10}}/86400}} }} days}} auf WebCite{{#if: | ; }}{{#ifeq: | [] | ] | ) }}
| #default= Der Wert des Parameters {{#if: webciteID | webciteID | ID }} muss entweder ein Zeitstempel der Form YYYYMMDDHHMMSS oder ein Schüsselwert mit 9 Zeichen oder eine 16-stellige Zahl sein!{{#if: || }}
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}} dwinfocus.com</ref>
- Aufzüge mit indirekt wirkendem hydraulischen Aufzug benutzen die gleiche Funktion, um mit kurzem Hub einen Aufzug zu bewegen.<ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}{{#ifeq: 0 | 0
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| Vorlage:Meyers-1905 – veraltete Parametrisierung
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- Ein umgekehrter Potenzflaschenzug beschleunigt das Zugseil.<ref>Wasserschöpfen vermittelst einer Flaschenzug-Einrichtung {{#if:Vorlage:Cite book/URL|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}| |}}}}{{#if:{{#if:
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- Mechatronische Pressen verwenden vorteilhaft das Flaschenzugprinzip, angelehnt an Leonardo Da Vincis Zeichnung vor 500 Jahren.<ref>{{#if:{{#ifexpr:{{#if:EP|0|1}} or {{#if:2143553|0|1}}|1}}|Fehlender Parameter {{#if:EP||„Land“{{#if:2143553|| und }}}}{{#if:2143553||„V-Nr“}}|}}{{#if: {{#invoke:Expr|TemplateBooland}}|{{#ifeq:|Patentanmeldung|Patentanmeldung|{{#ifeq:|Gebrauchsmuster|Gebrauchsmuster|Patent}}}} {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}|EP2143553B1|{{#switch: {{{DB}}}
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Hubhöhe unterschiedlicher Bauformen
M. 4 + 3 Rollen nebeneinander
R. „Ellington-Flaschenzug“
Die Anordnung der Rollen, bzw. der Flaschenzug-Bauart spielt auch eine entscheidende Rolle bei der maximal erreichbaren Hubposition. Während die übereinander angeordneten Rollen die längste Bauart (Eigenlänge) darstellt, kann die Anordnung auf einer Achse nebeneinander die Baulänge verkürzen. Eine der kürzesten Versionen eines Flaschenzuges stellt der Ellington-Flaschenzug dar.
Rücklaufsicherung
Beim Bewegen von Lasten kann es notwendig werden, die Last auf einer Höhe kurzfristig zu sichern bzw. zu fixieren. Die dafür notwendige Rücklaufsicherung gibt es mit verschiedenen Hilfsmitteln. Zum einen gibt es bei einigen Flaschenzügen schon angebaute Rücklaufsicherungen, welche mit Exzenterklemmen das Seil blockieren. Des Weiteren sind an- oder einzubauende Zusatzteile nützlich und werden entweder von Hand oder automatisch nachgeschoben. Beispiele: Gardaklemme, Kara-Acht-Schlinge, Prusikschlinge, Steigklemme, Tibloc und Tube um nur einige zu nennen.
Einige dieser Klemmvorrichtungen wirken in eine Richtung blockierend und können sich nicht selbsttätig lockern, um beispielsweise ein Absenken der Last zu ermöglichen.
Durch verschiedene Kombinationen kann dies jedoch erreicht werden. Der Bachmannklemmknoten kann am gezogenen Karabiner (in Abbildung 2: durch die blaue „Reißleine“) gelockert werden. Der Blake-Knoten lässt sich mit einer durchgeschlauften „Reißleine“ (Abbildung 3: blaue Leine → nach rechts unten) ebenfalls lockern. Somit lässt sich auch aus einiger Entfernung (z. B. von einem Standplatz am Boden) ein Flaschenzug fixieren, lockern und dadurch nochmals absenkend bedienen.
<ref>Heinz Prohaska: Clever gelöst. baumkletterschule.de</ref><ref>Bereits 1862 wurde ein Absenken/Bremsen von Lasten an Flaschenzügen vorgestellt. Bremsbarer Flaschenzug von Meunier in Paris. Peter Rittinger: Die allgemeine Industrieausstellung zu London im Jahre 1862. Hof und Staatsdruckerei, Wien 1862. S. 14; books.google.de</ref>
Reibungsverlust und Wirkungsgrad
Alle oben genannten Gleichungen gelten nur unter der Voraussetzung, dass keine Verluste durch Reibung auftreten. In der Praxis jedoch sind die Reibungsverluste der Umlenkrollen selbst sowie des Seils an den Umlenkrollen nicht zu unterschätzen. Auch besitzen das Seil, die beweglichen Umlenkrollen und die untere Aufhängung eine nicht unerhebliche Masse, die sich mit jeder neuen Rolle weiter erhöht. Die Zugkraft ist in der Praxis deshalb in jedem Fall größer als theoretisch errechnet:
- <math>F_\mathrm{Z} > \frac{F_\mathrm{L}}{n}</math>.
Für den Wirkungsgrad eines Flaschenzuges gilt:
- <math>\eta = \frac{W_\text{nutz}}{W_\text{zu}} = \frac{F_\mathrm{L} \cdot h}{F_\mathrm{Z} \cdot s}</math>.
Literatur
- M. Oppolzer, T. Wahls: I Like To Move It. Flaschenzüge in der Seiltechnik. Hamburg 2019, ISBN 978-3-9820618-0-1.
- Rescue Technician: Operational Readiness for Rescue Providers. St. Louis MI 1998, ISBN 0-8151-8390-9.
Weblinks
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- Materialsammlung und Aufgaben. LEIFIphysik.
- Entspannt auf Spannung. baumkletterschule.de – Flaschenzüge in der Baumpflege
- Flaschenzug ohne Flaschen. (PDF) Uni Münster.
- Leonardos Flaschenzugstudie mit 20 Rollen. (Codex Forster III) diomedia.com
Einzelnachweise und Anmerkungen
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