Die Schiebebühne ist eines der wichtigsten Bestandteile der Verladestelle. Gedanken dazu mache ich mir seit längerem und es ist an der Zeit, den Nachbau in Angriff zu nehmen. Auf den nächsten Seiten stelle ich das Vorbild vor, lege meine Überlegungen und Planungen dar und werde über die Realisierung des Projektes berichten.
Die Bühne ist 14,40m lang und 4,90 m breit, inkl. Laufsteg a.d. Seite zum Streckengleis. Die Höhe der Bühne beträgt 0,76 m, von SO Grubengleise zu SO Abstellgleise. Der Antrieb erfolgte mittels E-Motor. Dieser ist seitlich, nicht ganz mittig, an der Bühne angebracht und treibt über eine Kette eine Seiltrommel an, auf der die Zugseile aufgewickelt sind. Die Enden der Seile sind in den Grubenwänden verankert. Durch Umkehrung der Motordrehrichtung wurden die Zugseile der Verschubrichtung entsprechend auf bzw. abgetrommelt. Die Stromversorgung erfolgte über ein Kabel, dass von der Bühne, knapp unterhalb SO der Abstellgleise, entlang der siloseitigen Grubenwand, zur bergseitigen Grubenwand führte. Wie das Kabel dort gelagert war, konnte mir bisher keiner sagen. Vermutet wird eine Trommel mit einem Aufspulmechanismus.
← Verriegelungsmechanismus
Der Schaltkasten befindet sich auf dem siloseitig angebrachten Bedienstand. Zwei in Kopfhöhe montierte Lampen sorgten für Beleuchtung. Die Wände der Bühnengrube bestehen aus gegossenem Beton. Die Seiten, an denen die Bühne läuft, sind an den oberen Rändern mit massiven Winkeleisen eingefasst, in die die Sperrriegel der Bühne greifen. Die Bühne läuft auf vier Grubenschienen, welche teils auf Beton, teils auf Holzschwellen liegen. Der Boden selber ist mit Schotter aufgefüllt.
Erwähnenswert, wenn auch für meine Belange ohne Bedeutung, ist die Tatsache, dass in den Ladesilos auch LKW's beladen wurden. Diese sind über das Werksgelände kommend, von der Rückseite in die Silos ein -und nach dem Beladen über die Schiebebühne und die angrenzende Asphaltfläche wieder ist ausgefahren.
Die Verriegelung der Bühne erfolgte über zwei Hebel, die je einen Riegel in eine Aussparung in der Grubenwand schoben. An den Riegeln befinden sich Schalter, die den Schluss zulassen, dass der Antrieb im verriegelten Zustand außer Kraft gesetzt wurde.
Der Schaltkasten befindet sich auf dem siloseitig angebrachten Bedienstand. Zwei in Kopfhöhe montierte Lampen sorgten für Beleuchtung. Die Wände der Bühnengrube bestehen aus gegossenem Beton. Die Seiten, an denen die Bühne läuft, sind an den oberen Rändern mit massiven Winkeleisen eingefasst, in die die Sperrriegel der Bühne greifen. Die Bühne läuft auf vier Grubenschienen, welche teils auf Beton, teils auf Holzschwellen liegen. Der Boden selber ist mit Schotter aufgefüllt.
Erwähnenswert, wenn auch für meine Belange ohne Bedeutung, ist die Tatsache, dass in den Ladesilos auch LKW's beladen wurden. Diese sind über das Werksgelände kommend, von der Rückseite in die Silos ein -und nach dem Beladen über die Schiebebühne und die angrenzende Asphaltfläche wieder ist ausgefahren.
Die Verriegelung der Bühne erfolgte über zwei Hebel, die je einen Riegel in eine Aussparung in der Grubenwand schoben. An den Riegeln befinden sich Schalter, die den Schluss zulassen, dass der Antrieb im verriegelten Zustand außer Kraft gesetzt wurde.
← Die Bühne an Gleis 1.
Rechts davon befindet sich ein Gleisstummel, der gerade eben einen Fcs-Waggon aufnehmen konnte. Im Hintergrund gut sichtbar das Streckengleis. Das kleine Häuschen rechts hinter der Bühne beherbergt die Seilwinde nebst Antrieb. Die im Vordergrund sichtbare Asphaltfläche bildet die Anbindung der Schiebebühne an die angrenzende Straße. Auch die Bühnegrube mit 4 Schienen ist gut erkennbar.
Rechts davon befindet sich ein Gleisstummel, der gerade eben einen Fcs-Waggon aufnehmen konnte. Im Hintergrund gut sichtbar das Streckengleis. Das kleine Häuschen rechts hinter der Bühne beherbergt die Seilwinde nebst Antrieb. Die im Vordergrund sichtbare Asphaltfläche bildet die Anbindung der Schiebebühne an die angrenzende Straße. Auch die Bühnegrube mit 4 Schienen ist gut erkennbar.
In dieser Beschreibung der Rangierabläufe sind die Betriebsvorgänge in der Awanst eher allumfassend beschrieben. Im folgenden fasse ich die Abläufe rund um die Schiebebühne zusammen.
Die Silotunnel von der Bühnenseite mit Gleisnummerierung →Da der Zwei-Wege-Traktor für diese Aufgaben stets auf seine Straßentraktion zurückgreifen konnte, wurde er auch nicht eingegleist. Dies geschah wohl nur, wenn es aus diversen Gründen nötig war, in Gleis1 oder über die Betonflächen hinaus zu fahren.
← Die Verladestelle in Betrieb
Schiebebühne nebst Fcs-Waggon befinden sich vor Gleis 2.
Nicht immer konnte der ZT auf der Bühne bleiben, während mit den Waggons rangiert wurde. In den Epochen IV und V kamen offene Schüttgutwagen von Typ 'Fcs' am häufigsten in der Verladestelle zum Einsatz. Augenscheinlich gibt es diverse Bauformen des Fcs, die kürzeste ist mit einer LüP von 9,14m angegeben. Der ZT300, ohne Zweiwegemodifikationen, hat, laut Wikipedia, eine Länge von 4,69 m. Zusammen macht das 13,83 m, womit nur noch ein guter halber Meter Platz auf der Bühne verblieb. In dieser Konstellation wurde der ZT gerne mal mit der Bühne 'spazieren gefahren'. Bei längeren Waggons wie z.B. Fac, mit 13,30 m, war das dann schon nicht mehr möglich und der ZT wurde auf der Asphaltfläche abgestellt.
Abweichungen vom Vorbild
Im Folgenden lege ich dar, wo ich wie und warum bei der Modellumsetzung vom Original abzuweichen gedenke.
Verkleidung des Antriebsmotors
und Seiltrommel →
Antrieb:
Die Höhe der Schiebbühne von SO zu SO beträgt 760 mm, im Modell wären das 6,33 mm. Der Kasten, der den Antriebsmotor schützt ist 400 mm hoch, also 3,33mm. Der Motor schlägt mit nur noch 300 mm = 2,5 mm zu Buche. Gleiches gilt für die Seiltrommel. Bei diesen Maßen scheint es mir unmöglich, den Antrieb an der Bühne unterzubringen und selbst wenn es machbar wäre, käme mir alles zu störanfällig vor. Deswegen wird der Antrieb meines Modells von außen, über ein Schneckengetriebe und Seilzüge erfolgen. Zudem wird der Seilzug möglichst exakt in die Mitte der Bühne verlegt, was verhindern soll, dass die Bühne beim Verschieben verkantet. Die zugehörigen Anbauten werden entsprechend versetzt.
Die Höhe der Schiebbühne von SO zu SO beträgt 760 mm, im Modell wären das 6,33 mm. Der Kasten, der den Antriebsmotor schützt ist 400 mm hoch, also 3,33mm. Der Motor schlägt mit nur noch 300 mm = 2,5 mm zu Buche. Gleiches gilt für die Seiltrommel. Bei diesen Maßen scheint es mir unmöglich, den Antrieb an der Bühne unterzubringen und selbst wenn es machbar wäre, käme mir alles zu störanfällig vor. Deswegen wird der Antrieb meines Modells von außen, über ein Schneckengetriebe und Seilzüge erfolgen. Zudem wird der Seilzug möglichst exakt in die Mitte der Bühne verlegt, was verhindern soll, dass die Bühne beim Verschieben verkantet. Die zugehörigen Anbauten werden entsprechend versetzt.
Länge:
Zum Verständnis sei darauf hingewiesen, dass die, im vorigen Thema beschriebenen, Betriebsabläufe später mittels einem Modell des Zwei-Wege-Traktor ZT300D möglichst originalgetreu nachgestellt werden sollen. In diesem TT-Board-Beitrag können die bisherigen Überlegungen zur Realisierung des ZT-Modells nachgelesen werden.
← Modell Fcs und ZT300
Waggon und Traktor bringen es auf 123 mm, 120 mm wäre die maßstäbliche Länge.
Im Gegensatz zum Vorbild, kann mein Modelltraktor nicht auf die Asphaltfläche ausweichen. Zwecks Stromversorgung muss er ständig eingegleist sein. Das macht die eingangs genannten Platzprobleme im Modell noch gravierender, denn hier ragt die Kupplung des Waggons 5 mm über die Puffer hinaus und das Traktormodell braucht noch seine Schienenräder nebst Hydraulik und die Kuppelstange. Das dürfte den Modellabstand zwischen Waggon und ZT noch erhöhen. Die Modellkupplung steht aber auch auf der anderen Waggonseite über und könnte mit den Silowänden kollidieren.
Ohne die Modifikationen zum Eingleisen ist der Modelltraktor 36 mm lang, der Waggon 81 mm LüP. Dazu 2 x 5 mm Überstand der Modellkupplungen. Zusammen ergibt das 127 mm, die maßstäbliche Bühnenlänge beträgt 120 mm. Das das nicht ausreicht liegt auf der Hand und deswegen verlängere ich die Bühne um 30, auf 150 mm.
Lage Seilzug:
Am Original ist das Zugseil nebst Antrieb nicht mittig gelagert. Was für das Vorbild belanglos ist, dürfte im Modell ein Verkanten der Bühne begünstigen. Deshalb verlege ich den Seilzug in die Mitte, die Nachbildungen der Anriebselemente werden entsprechend verlagert.
Höhe:
Die maßstäbliche Höhe der Bühne müsste im Modell 6,33 mm betragen. Diese krumme Maß wird auf 7 mm aufgerundet.
Verriegelung der Bühne:
Nach außen sichtbar wird der Verriegelungszustand durch die Stellung der Verriegelungshebel, die sich an beiden Enden der Bühne befinden. Im verriegelten Zustand neigen sich die Stellhebel zur Bühnenmitte, unverriegelt geht die Neigung Richtung Bühnenenden. Eine originale Bedienung, also das einzelne Umlegen der Hebel durch den Bediener schließe ich für mein Modell aus. Die Nachbildung der Hebel wäre viel zu filigran. Derzeit schwebt mir eine Bedienung von außen vor, jedoch habe ich noch keine Lösung, wie ich die gegenläufige Bewegung beider Hebel realisieren soll. Gut möglich, dass ich auf die Nachbildung der Hebelbewegung verzichte.
Bauplanung
Quellen/Links:
Bauplanung
Elemente des Antriebes in der Draufsicht
Der Antrieb
Das der Antrieb von außen realisiert werden sollte, stand schon recht früh fest. Dabei hatte ich zuerst den Gedanken, die Schiebebühne mittels Segelwindenservo in Bewegung zu setzen. Dann aber stellte ich die Überlegung an, dass ich alle meine Weichen mechanisch bediene, warum also nicht auch die Schiebebühne? Auf der Suche nach einem neuen Lösungsansatz bin ich dann schnell über das Schneckengetriebe gestolpert. Genauere Infos zu Schneckengetrieben findet man unter diesem Wikipedia-Link. wer damit nicht so genau Bescheid weiß, sollte dort erst einmal nachlesen, denn es ist zum Verständnis der weiteren Ausführungen notwendig.
Folgende, etwas abstrakte Animation (Seitenansicht, Übersetzung Schneckengetriebe = 1:20) zeigt den prinzipiellen Aufbau des Antriebes, die enthaltene Animation veranschaulicht die Wirkweise des Schneckengetriebes. 
Eine Antriebswelle wird von vorne nach hinten durch das Segment geführt. Auf dieser Welle befindet sich das Schneckenrad, von außen wird ein Handrad (evtl. auch Kurbel) montiert.
Die Drehung des Handrades überträgt sich über die Antriebswelle auf die Schnecke, welche wiederum das Schneckenrad antreibt. Schneckenrad und Seiltrommel teilen sich die Seilwelle. Mit einer vollen Drehung des Schneckenrades kommt auch eine volle Umdrehung der Seiltrommel zustande.
Eigentlich ein recht einfaches Prinzip, doch wie muss alles in Einklang gebracht werden, damit aus einer Bedienhandlung eine Fahrt der Schiebebühne wird? Dieses lässt sich anhand dreier Fragen klären.
1. Mit welcher Geschwindigkeit soll die Schiebebühne fahren?
Zu Beginn meiner Planungen hatte ich keine Info über die Geschwindigkeit der Schiebebühne. Im Netz konnte ich eine Dresdener Firma finden, die Schiebebühnen herstellt. Im Katalog der Firma werden Bühnen mit Vmax = 60 m/min aber auch 90 m/min gezeigt. Für's Erste habe ich mal die 60 m/min zu Grunde gelegt, was 3,6 km/h entspricht. Dieser Geschwindigkeitsrechner (Spur N, gibt aber u.a. auch TT aus) hat mir dann eine Modellgeschwindigkeit von 0,69 cm/s errechnet, was mir letztlich zu schnell erschien. Nach einigen empirischen Versuchen und Überlegungen kam ich zu der Ansicht, dass eine Modellgeschwindigkeit von 0,46 cm/s (45m/min) realistisch ist.
Fazit: Die Schiebebühne soll mit einer Geschwindigkeit von 0,46 cm/s fahren
2. Wie soll der Antrieb bedient werden, in welcher Zeit und was ist das Ergebnis?
Das der Antrieb über ein Handrad erfolgt, wurde oben dargelegt. Als Bedienhandlung wird ein vollständiges Drehen des Handrades definiert, welches durch entsprechende Wiederholung einen kontinuierlichen Verschub der Schiebebühne erzeugt. Um die Geschwindigkeit einer Umdrehung zu definieren lag es für mich nahe, den Zeitbezug der Modellgeschwindigkeit (cm/s) zu übernehmen. Zudem ist eine Sekunde ein glatter Wert. Eine Umdrehung per Hand wird sicher nie genau eine Sekunde dauern und stellt nur das Optimum dar. Allerdings kann der Bediener, durch langsameres oder schnelleres Drehen des Handrades, die Geschwindigkeit der Bühne in gewissen Grenzen beeinflussen. Insbesondere wird ein sanftes Anfahren und Anhalten möglich.
Fazit: Eine Umdrehung des Handrades soll 1 Sekunde dauern, der Verschubweg 0,46 cm betragen, was V = 0,46cm/s entspricht.
3. Wie erreiche ich einen entsprechenden Verschubweg ?
Die Übersetzung eines Schneckengetriebes 1:N gibt zunächst einmal an, um den wievielten (N-ten) Teil sich das Schneckenrad bei einer Umdrehung der Schnecke dreht. Im Umkehrschluss gibt N an, wieviele Male die Schnecke gedreht werden muss, damit sich das Schneckenrad einmal dreht.
Die Grafik zeigt im Querschnitt die Unterteilung der Seiltrommel in Kreissektoren -und Bögen. Die Anzahl der Kreiselemente wird durch die Anzahl der Zähne des Schneckenrades bestimmt, welche sich aus der Übersetzung (im Bild 1:20) ergibt. Die Summe der Kreisbogenlängen bildet den Umfang.
Im Falle des Bühnenantriebes bedeutet eine Umdrehung des Handrades eine Umdrehung der Schnecke. Mit dieser Umdrehung, die optimal eine Sekunde dauert, soll die Bühne um 0,46 cm verschoben werden. Da Schneckenrad und Seiltrommel sich immer um den selben N-ten Teil drehen, wird auf letzterer auch der N-te teil des Umfanges abgewickelt bzw. aufgespult. Der N-te Teil des Umfanges, also der Kreisbogen, muss unabhängig von der Übersetzung und der daraus resultierenden Anzahl Kreisbögen, eine Länge von 0,46cm haben.
Eine Antriebswelle wird von vorne nach hinten durch das Segment geführt. Auf dieser Welle befindet sich das Schneckenrad, von außen wird ein Handrad (evtl. auch Kurbel) montiert.Die Drehung des Handrades überträgt sich über die Antriebswelle auf die Schnecke, welche wiederum das Schneckenrad antreibt. Schneckenrad und Seiltrommel teilen sich die Seilwelle. Mit einer vollen Drehung des Schneckenrades kommt auch eine volle Umdrehung der Seiltrommel zustande.
Eigentlich ein recht einfaches Prinzip, doch wie muss alles in Einklang gebracht werden, damit aus einer Bedienhandlung eine Fahrt der Schiebebühne wird? Dieses lässt sich anhand dreier Fragen klären.
1. Mit welcher Geschwindigkeit soll die Schiebebühne fahren?
Zu Beginn meiner Planungen hatte ich keine Info über die Geschwindigkeit der Schiebebühne. Im Netz konnte ich eine Dresdener Firma finden, die Schiebebühnen herstellt. Im Katalog der Firma werden Bühnen mit Vmax = 60 m/min aber auch 90 m/min gezeigt. Für's Erste habe ich mal die 60 m/min zu Grunde gelegt, was 3,6 km/h entspricht. Dieser Geschwindigkeitsrechner (Spur N, gibt aber u.a. auch TT aus) hat mir dann eine Modellgeschwindigkeit von 0,69 cm/s errechnet, was mir letztlich zu schnell erschien. Nach einigen empirischen Versuchen und Überlegungen kam ich zu der Ansicht, dass eine Modellgeschwindigkeit von 0,46 cm/s (45m/min) realistisch ist.
Fazit: Die Schiebebühne soll mit einer Geschwindigkeit von 0,46 cm/s fahren
2. Wie soll der Antrieb bedient werden, in welcher Zeit und was ist das Ergebnis?
Das der Antrieb über ein Handrad erfolgt, wurde oben dargelegt. Als Bedienhandlung wird ein vollständiges Drehen des Handrades definiert, welches durch entsprechende Wiederholung einen kontinuierlichen Verschub der Schiebebühne erzeugt. Um die Geschwindigkeit einer Umdrehung zu definieren lag es für mich nahe, den Zeitbezug der Modellgeschwindigkeit (cm/s) zu übernehmen. Zudem ist eine Sekunde ein glatter Wert. Eine Umdrehung per Hand wird sicher nie genau eine Sekunde dauern und stellt nur das Optimum dar. Allerdings kann der Bediener, durch langsameres oder schnelleres Drehen des Handrades, die Geschwindigkeit der Bühne in gewissen Grenzen beeinflussen. Insbesondere wird ein sanftes Anfahren und Anhalten möglich.
Fazit: Eine Umdrehung des Handrades soll 1 Sekunde dauern, der Verschubweg 0,46 cm betragen, was V = 0,46cm/s entspricht.
3. Wie erreiche ich einen entsprechenden Verschubweg ?
Die Übersetzung eines Schneckengetriebes 1:N gibt zunächst einmal an, um den wievielten (N-ten) Teil sich das Schneckenrad bei einer Umdrehung der Schnecke dreht. Im Umkehrschluss gibt N an, wieviele Male die Schnecke gedreht werden muss, damit sich das Schneckenrad einmal dreht.Die Grafik zeigt im Querschnitt die Unterteilung der Seiltrommel in Kreissektoren -und Bögen. Die Anzahl der Kreiselemente wird durch die Anzahl der Zähne des Schneckenrades bestimmt, welche sich aus der Übersetzung (im Bild 1:20) ergibt. Die Summe der Kreisbogenlängen bildet den Umfang.
Im Falle des Bühnenantriebes bedeutet eine Umdrehung des Handrades eine Umdrehung der Schnecke. Mit dieser Umdrehung, die optimal eine Sekunde dauert, soll die Bühne um 0,46 cm verschoben werden. Da Schneckenrad und Seiltrommel sich immer um den selben N-ten Teil drehen, wird auf letzterer auch der N-te teil des Umfanges abgewickelt bzw. aufgespult. Der N-te Teil des Umfanges, also der Kreisbogen, muss unabhängig von der Übersetzung und der daraus resultierenden Anzahl Kreisbögen, eine Länge von 0,46cm haben.
Um den nötigen Umfang zu berechnen multipliziert man einfach den Wert der Übersetzung mit dem gewünschten Verschub, hier 0,46cm.
Fazit: Da ich eine Übersetzung von 1:20 plane, bedeutet das: 20 * 0,46cm = 9,20 cm Umfang, Durchmesser = 2,928 cm.
←Die Tabelle zeigt an einigen Beispielen die Verhältnisse zwischen Übersetzung, Geschwindigkeit und Umfang.
Soll die Geschwindigkeit die gleiche bleiben, muss der Umfang mit der Übersetzung zu -oder abnehmen. Bei einem fixen Umfang verhält es sich umgekehrt.
Soll die Geschwindigkeit die gleiche bleiben, muss der Umfang mit der Übersetzung zu -oder abnehmen. Bei einem fixen Umfang verhält es sich umgekehrt.
Das ich mich derzeit für eine Übersetzung von 1:20 entschieden habe, liegt in erster Linie an der Beschaffbarkeit. Schneckenradsätze mit 1:20 und 1:40 sind in einschlägigen Modellbaushops zu angenehmen Preisen erhältlich. Bei meinen Überlegungen war ich auch bei 1:10. Entsprechende Schneckenradsätze fand ich da aber nur bei einem spezialisierten Anbieter, wo sie dann auch das zwei -bis dreifache kosteten. Ob die preiswerteren Teile für meine Zwecke qualitativ ausreichend sind, muss ich erst sehen, ich gehe aber davon aus.
Unterdessen hat mich die Information erreicht, dass die tatsächliche Geschwindigkeit der Schiebebühne noch um die Hälfte niedriger war, als ich vorausgesetzt habe. Derzeit habe ich keine Vorstellung, welche Auswirkungen die Geschwindigkeit auf die Waggons beim verschieben haben wird. Natürlich darf es nicht zu schnell sein, aber wenn man sich einen Wolf kurbelt ist das auch nicht prickelnd. Ich werde wohl am fertigen Modell testen müssen. Sicher bin ich im Moment aber, das ich den Umfang der Seiltrommel nicht noch weiter erhöhen möchte. In der Folge wird also die Übersetzung vergrößert werden.
Bauausführung
Das dauert hier wohl noch :-o
