Gestaltung und Dimensionierung von Windentrommeln bei mehrlagiger Bewicklung mit Kunststoffseilen

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Im Bereich der Seiltechnik wurden hochfeste, synthetische Fasern bisher vor allem für stehende Seile wie Tiefseeverankerungen oder Brückentragseile eingesetzt. Mit ihrer hohen Zugfestigkeit und einem gegenüber Drahtseilen drei- bis achtfach geringeren spezifischen Gewicht sind Kunststoffseile außerdem für Anwendungen in der mobilen Hebetechnik, dem Aufzugsbau oder auch der Tiefseeforschung - also als laufendes Seil - prädestiniert. Für dieses Einsatzfeld liegen bis heute nur wenige wissenschaftliche Untersuchungen vor, das Problem der Mehrlagenbewicklung einer Seiltrommel mit Kunststoffseil wurde noch nicht beleuchtet. Aus diesm Grund werden Kunststoffseile derzeit nur in Verbindung mit Treibscheibenwinden eingesetzt oder lediglich einlagig auf Seiltrommeln gewickelt. Die bestehenden Dimensionierungs- und Auslegungsrichtlinien für Seiltrommeln basieren zudem ausschließlich auf dem mechanischen Verhalten von Drahtseilen. Um das gesamte Potential der Kunststoffseile zu nutzen (z. B. Realisierung großer Seillängen) beschäftigt sich dieses Forschungsvorhaben mit der Analyse des Beanspruchungsmechanismus einer mehrlagig, mit Kunststoffseil bewickelten Seiltrommel. Dabei ist es das Ziel mit Hilfe analytischer, numerischer (FEM) und experimenteller Methoden eine Berechnungsmodell zu entwickeln, das ein beanspruchungsgerechtes, gewichtsoptimiertes Trommeldesign ermöglicht. Ein weiterer Schwerpunkt der Forschungsarbeit ist die Untersuchung des Spulungsverhaltens von Kunststoffseilen als Ursache für die axiale Belastung der Windentrommeln.