Auch stärkste Vuvuzela-Stürme sauber berechnet

Polyurethan-Noppenriemen CONTI SYNCHRODRIVE^® N10 im Windkanal-Einsatz

20.30 Uhr MEZ. 11. Juli 2010. Johannesburg / Südafrika. Soccer City Stadium. Der Pfiff des Schiedsrichters zum Beginn des Endspiels der 19. FIFA-Fußballweltmeisterschaft in Südafrika ertönt. 80.000 im Stadion. Die berühmt-berüchtigten Vuvuzelas (für Südafrikas Stadien typische Tröt-Instrumente) beginnen ihren ohrenbetäubenden Lärm. Milliarden sehen das Spiel im TV oder hören Radio. Rund 8500 Kilometer entfernt im württembergischen Birkenfeld sitzen die Mitarbeiter des 1992 gegründeten Unternehmens Wacker Ingenieure Wind Engineering Consultants GmbH vor dem Fernsehen und lehnen sich entspannt zurück. Was sie Jahre zuvor auf Windlasten, Schwingungen, Windkomfort und Raumluftströmungen in ihren Windkanälen in Birkenfeld in wochenlangen Versuchsanordnungen errechneten, hat in der Praxis seine Bewährungsprobe bestanden.

Schließlich wurde in Württemberg im Windkanal am maßstabsgerechten Modell alles geprüft und optimiert, was an Wind, Schwingungen und damit statischen Auswirkungen auf das riesige Soccer City Stadion in Johannesburg überhaupt hätte zukommen können.

Blick in einen Grenzschichtwindkanal mit geöffneter Modellaufbaufläche. Der Querschnitt beträgt 2,05 x 1,85 m, entspricht in der Charakteristik einem offenen ländlichen Gebiet und ermöglicht Geschwindigkeiten bis zu 20 m/sec. Besonders interessiert werden auch Bernd Reinhard, verantwortlicher Aerodynamiker bei Wacker Ingenieure und „Herr über die Windkanäle und Modelle“ und Dipl.-Ing. (FH) René Preßler vom betreuenden Mulco-Partner Hilger u. Kern Antriebstechnik, Mannheim, Spiel und Stadion verfolgen. Schließlich waren sie es, die in gemeinsamer enger Zusammenarbeit einem rund 3200 mm langen und 30 mm breiten Polyurethan-Noppenriemen „Conti Synchrodrive N10“ zur entscheidenden Rolle im Antrieb eines hochpräzisen Drehtisches im Endbereich eines Windkanals verhalfen.

Noppenscheibe im Eingriff mit dem Noppenriemen CONTI SYNCHRODRIVE N10 am Trägerkranz für den Aufbau von zu untersuchenden Modellen. „Absolute Hochpräzision“ nennt Bernd Reinhard die Kombination aus dem Noppenriemen Conti Synchrodrive N10-PAN HF (hergestellt von Mulco-Partner ContiTech Antriebssysteme) und der hier nicht „Zahn“ - sondern „Noppenscheibe“ genannten Scheibe, die von einem Schrittschaltmotor angetrieben wird. Der mit einem Spezialkleber auf einer Art horizontal auf Rollen frei beweglich gelagerten Kranz aus Stahl mit den Noppen nach außen aufgeklebte Riemen treibt eine aufgelegte Scheibe an. Sie ist Träger der zu untersuchenden Modelle, 360° drehbar und in 4000 Präzisionsschritten steuerbar.

Wacker-Mitarbeiter Arne Blitzer bereitet eine Versuchsreihe im Windkanal vor. Das System von Röhrchen und Schläuchen wird an den Messpunkten gebündelt. Bernd Reinhard und René Preßler beschreiben die Überlegungen, die letztlich zu dieser Auslegung des Antriebes geführt hätten: „Benötigt wurde ein formschlüssiger und selbstführender Antrieb. Da die Noppen des Conti Synchrodrive N10 in beide Richtungen ein harmonisches Eingriffsverhalten haben, sind höchste Präzision und Synchronität gegeben. Außerdem musste der Aufbau in der Mitte offen sein, damit die von den Messpunkten im Modell durchgeführten Schläuche Platz haben“.

Im Gespräch am Windkanalmodell des Johannesburger Soccer City Stadions: Aerodynamiker Bernd Reinhard (links) von Wacker Ingenieure und Dipl.-Ing. (FH) René Preßler, Hilger u. Kern, Mannheim. Mit dem Conti Synchrodrive N10 sei es möglich, die strömungsphysikalischen Untersuchungen in exakt definierten Schritten vorzunehmen und man erreiche präziseste Messdaten. „Die Noppen rollen auf der Noppenscheibe auf einem exakten Kreisbogen ab“, erläutert René Preßler. Die konstante Riemenspannung und hohe Leistungsfähigkeit wird garantiert durch die Fertigung aus abriebfestem und beständigem Polyurethan mit verstärkenden Stahlcordzugsträngen. Das System ist selbstführend und benötigt keine Bordscheiben.

„Lösungen wie der Noppenriemen Conti Synchrodrive N10 passen zu unserer seit Gründung innovativen Arbeitsweise“, sagt Bernd Reinhard und beschreibt, wie die Versuchsreihen in den Windkanälen für die Messungen von Windlasten und Wind– oder Personeninduzierten Schwingungen vorbereitet werden. Für die Windkanalversuche werden beispielsweise hunderte von Messpunkten mit haarfeinen Röhrchen an definierten Positionen der Modelle über ein System von Schläuchen verbunden und die gewonnenen Daten über Wacker-eigene Softwareprogramme ausgewertet.

„Wind Engineering“ nennt sich, was Wacker Ingenieure weltweit bis auf einen einzigen Wettbewerber konkurrenzlos tun. Die Palette der Referenzen ist beeindruckend und reicht von Untersuchungen an Stadtprofilen und Hochhäusern über berühmte Gebäude bis zu den Stadien der Fußball-WM 2010 in Südafrika: New Durban Stadion, Port Elizabeth, Greenpoint Kapstadt und Soccer City Stadion Johannesburg mit Eröffnungs- und Finalspiel. „Ohne uns und unsere Untersuchungen“, so Bernd Reinhard nicht ohne Stolz, „hätte man den Bau aus Sicht der Statik nicht beginnen und vollenden können“.

Drei Windkanäle für Grenzschichtuntersuchungen und Aeronautik und Windgeschwindigkeiten bis über 100 km/h stehen in der großen Halle zur Verfügung. Sie ermöglichen den Wind-Ingenieuren von Wacker alles zu untersuchen, was weltweit an Bauwerken, ganzen Stadtansichten oder Brücken Wind, Thermik und Dynamik ausgesetzt werden kann.

Wacker Ingenieure wird von Mulco-Vetriebspartner Hilger u. Kern betreut. „Wir legen sehr viel Wert auf das begleitende Engineering wie bei diesem Antriebsprojekt. Die intensive und frühe Einbindung in die konstruktive Idee ist uns sehr wichtig“, sagt Bernd Reinhard mit Blick auf die enge Zusammenarbeit.

Was hinter dem Anblick eines gigantischen, mit 80.000 begeisterten Fans besetzten stehenden Fußballstadions an bautechnischen und statischen Anforderungen und Aufwand steht, wird man ab Mitte Juni 2010 nur ahnen können. Genau wissen es die Herren des Windes in Birkenfeld allerdings schon lange. Ihre langwierige und exakte Arbeit war die Grundlage der überzeugenden Statik des Großbauwerkes. „Irgendwelche mulmigen Gefühle?“, fragen wir Bernd Reinhard zum Abschied: „Nein, nicht das Geringste“.

Mulco-Europe EWIV
5. Mai 2010