Bodendruckverteilung unter Forstraupen
Forstraupen – in Fachkreisen als Kompaktgeräteträger bezeichnet – sind kompakte Arbeitsmaschinen, die durch ihre Raupenlaufwerke eine hohe Geländegängigkeit aufweisen und für verschiedene forstbetriebliche Arbeiten eingesetzt werden können. In jüngerer Vergangenheit haben diese Maschinen in der Forstwirtschaft an Bedeutung gewonnen und mittlerweile wird eine Vielzahl von Maschinen verschiedener Hersteller angeboten. Diese unterscheiden sich in ihren Einsatzgebieten und damit auch in ihrer Konstruktion teils erheblich voneinander, weisen jedoch fast durchgängig Eigengewichte von weniger als drei Tonnen auf. Zu den Arbeiten, für die Forstraupen eingesetzt werden, zählen neben der seilunterstützten Fällung und dem Vorrücken der Materialtransport, das Mulchen sowie die maschinelle Saat und Pflanzung. Bei den letztgenannten Arbeiten sind Fahrbewegungen abseits dauerhaft festgelegter Feinerschließungslinien praktisch unumgänglich. Darüber hinaus führten die geringen Eigengewichte von Forstraupen bereits zu Überlegungen, diese generell von dem Verbot der flächigen Befahrung der Waldfläche auszunehmen, das in den aktuell gültigen Standards von FSC und PEFC enthalten ist. Dies macht eine möglichst umfassende Einschätzung der tatsächlichen Bodenbelastung durch den Einsatz solcher Maschinen relevant.
In einer Kooperation mit PEFC Deutschland e.V. wurden Messungen der Bodendruckverteilung bei Fahrt über den Prüfstand von AWISS zur Ermittlung des dynamischen Kontaktflächendrucks mit drei verschiedenen Forstraupen durchgeführt. Untersucht wurden die Forstraupen Moritz FR75 (PM Pfanzelt Maschinenbau GmbH), RT55.2 (Martin Alther Forst- und Landmaschinen AG) und SmartSkidder (Suffel Fördertechnik GmbH & Co. KG), wobei mit jeder Maschine Messungen bei unterschiedlichen Lastzuständen vorgenommen wurden. Der Prüfstand ist mit Foliensensoren ausgestattet, die die Verteilung des vertikalen Bodendrucks mit einer Auflösung von 0,97 cm auf einer Fläche von 86 cm × 128 cm erfassen. Die Sensoren wurden unter einem Sandbett von 20cm Höhe eingebaut und nach jeder Überfahrt wurde die Sandschicht aufgelockert und egalisiert, so dass eine gleichmäßige Überdeckung der Sensoren für jede Messung gegeben war.
In den Messungen zeigte sich, dass die mittleren Bodendrücke bei Leerfahrten der Maschinen nicht höher lagen als der jeweilige theoretische Kontaktflächendruck, der sich als Quotient aus dem Eigengewicht und der Aufstandsfläche des Raupenlaufwerks berechnet. Die gleichzeitig ermittelten Spitzen-Bodendrücke innerhalb der belasteten Fläche lagen jedoch deutlich höher und erreichten i.d.R. mindestens doppelt so hohe Werte. Wurden Stammabschnitte mit den Forstraupen gerückt, zeigte sich bei Lastgewichten bis ungefähr 1 t ein moderater Anstieg der mittleren Bodendrücke, wobei die Spitzen-Bodendrücke überproportional zunahmen. Die Konzentration der Druckverteilung innerhalb der belasteten Fläche nahm damit bei steigender Last auf dem Raupenlaufwerk zu. Bei der schleiftragenden Rückung oder dem tragenden Transport von Lasten, die das Gewicht auf dem Laufwerk um etwa 50 % oder mehr erhöhten, war eine weitere Konzentration des Bodendrucks zu beobachten, da in diesen Fällen durch die Verlagerung des Schwerpunkts die wirksame Aufstandsfläche des Laufwerks verringert wurde. Als wesentliche Erkenntnis aus der Untersuchung kann festgehalten werden, dass auch bei (kompakten) Raupenfahrzeugen eine ungleichmäßige Verteilung des Bodendrucks unter den Laufwerken zu beobachten ist, wie sie für Radfahrwerke nachgewiesen wurde und nach bodenmechanischer Modellvorstellung grundsätzlich zu erwarten ist. Ebenso wie bei Rädern ist die Angabe des theoretischen Kontaktflächendrucks nicht ausreichend, um die Wirkung einer Befahrung auf das Bodengefüge abschätzen zu können.
Kontakt
Prof. Dr. Dirk Jaeger
Abteilungsleiter
Dr. Lorenz Breinig
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Dr. Henrik Brokmeier
Wissenschaftlicher Mitarbeiter