Abstract
Die kritischen Parameter bei einer Seilentgleisung sind die auftretenden sehr Komplexen überlagerten Seilschwingungen des herabfallenden Seiles und die kinetische Energie der gesamten umlaufenden Masse.
Die Ursache von Tragseilentgleisungen liegt in den konstruktiven Interferenzen von Seilschwingen unterschiedlicher Frequenz, Phasenlage und Ausbreitungsrichtung. Diese Schwingungen können durch Winde, aber auch durch Systemfehler verursacht werden.
Addieren sich die Schwingungsamplituden an einer Rollenbatterie, kann die Energie dieser Schwingung das Seil aus den Rollen heben, und sogar die Seilfänger überwinden. Die kinetische Energie des herabfallenden Seils bringt zusätzliche Anregungsenergie in das System ein und verstärkt die Schwingung, was sich über mehrere Masten propagieren lassen kann.
Auftretenden Schwingungen bei einer Tragseilentgleisung
Die Transversalschwingung
In dieser Schwingungsart erfolgt die Auslenkung zur Ausbreitungsrichtung senkrecht zum Seil. Jeder Transversalschwingung kann aus unterschiedlichen Frequenzen und Phasenlagen bestehen und in verschiedenen radialen Richtungen zum Seil existieren. Eine Sonderform der Transversalschwingung ist die zirkulare Schwingung – wie sie z.B. bei einem Springseil in der Fundamentalwelle vorkommt.
Transversalwellen mit identischer Frequenz aber mit einer Phasen Verschiebung die nicht exakt Π/2 ist, spricht man von einer elliptischen Schwingung.
Die Longitudinalschwingung
Bei dieser Schwingungsart wird das Seil in Intervallen der Wellenlänge – also dem Quotienten zwischen der Ausbreitungsgeschwindigkeit und der Frequenz – gestaucht oder komprimiert und gedehnt, bzw. entspannt.
Der Sessel als Massependel
Sessel mit unterschiedlichen Massen wirken als Mehrfachpendel. Hier wird das System durch die Bremsverzögerung angestossen. Die einzelnen Sessel schwingen aber mit unterschiedlicher Frequenz. Durch das Seil tauschen sie ihre Energien aus. Das Resultat ist eine stochastische Schwingung, bei der die Amplituden, Schwingungsdauer und Position von Energie-Minima und Maxima nicht vorhersagbar sind. Weil das Seil hohen lokalen Kräften und Kraftänderungen pro Zeiteinheit ausgesetzt ist, können sich leicht auch Transversalwellen und zirkulare Wellen bilden.
Bei einer Entgleisung ist es wichtig, die Energie aus diesen Schwingungen möglichst rasch zu entfernen.
Berechnung der Total-Energie bei einer Entgleisung (Anlagespezifisch)
Ekin-total = Ekin-translatorisch + Ekin-rotational + Epotentiell
Bei einer Seilentgleisung kann kinetische Energie von über 1,5 MJ erreicht werden (1,5 MJ entspricht ungefähr die freigesetzte Energie bei der Detonation einer Handgranate)