Ladungssicherung - die physikalischen Grundlagen

Um die physikalischen Grundlagen der Ladungssicherung zu verstehen, muss man sich die Kräfte anschauen die bei einem Transport auf die Ladung einwirken.

Eine Kraft hat für den Physiker immer eine Richtung, so "sieht" es auch die Ladung auf einem LKW. Sie "spürt" sogar Kräfte in mehrere Richtungen.

Ein Gedankenexperiment

1. Ein mit Paletten beladener LKW fährt mit enormer Beschleunigung geradeaus an.
2. Die Ladefläche ist nach hinten nicht geschlossen.
3. Dazu ist die Ladefläche auch noch spiegelglatt.

Was passiert wohl?
Die Paletten purzeln eine nach der anderen auf die Strasse. Der LKW fährt sozusagen "unter den Paletten weg" und die „Paletten bleiben einfach an Ort und Stelle im Raum stehen". Man kennt das vom Tischdeckentrick. Zieht man die Tischdecke (LKW) nur schnell genug weg, bleibt das Geschirr (Ladung) auf dem Tisch ( an Ort und Stelle) stehen.

Reigbungskraft und Ladungssicherung

Für die Ladungssicherung kann man hieraus einiges lernen:
- Die Reibungskraft zwischen der Ladung und Ladefläche des LKW's sollte möglichst hoch sein
- Die hintere Ladeklappe und die Seitenwände müssen eine doch rutschende Laddung aufhalten können.
- Die Höhe der Be- und Entschleunigung (=Bremsen) entscheidet auch darüber ob es zum Schaden kommt oder nicht.

Antirutschmatten und Zurrgurte

Deshalb werden Antirutschmatten zwischen Palette und Ladefläche zur Erhöhung der Reibung eingesetzt. Mit Zurrgurten drückt man die Palette fest auf die Antirutschmatte und erhöht dadurch die Reibung noch weiter. Wenn die Ladung doch einmal in Bewegung kommt, üben die Vorder, Rück- und Seitenwände des LKW eine „sichernde“ Kraft auf die Ladung aus, die ausreichende Stabilität der Wände vorausgesetzt.

Beschleunigen und Bremsen

In der Praxis müssen für die Ladungssicherung die maximalen, während des Transports auftretenden Beschleunigungs- und Bremskräfte berücksichtigt werden. Dabei ist auch die „scharfe Kurvenfahrt“ zu bedenken, bei der sich die Ladung aufgrund der Trägheitskraft, erst mal nicht "mit in die Kurve begeben" will und dazu tendiert "geradeaus weiterzufahren".

Was für gesamte Ladung gilt, also alle Paletten auf dem LKW, gilt auch für jede einzelne Palette, die Ladeeinheit. Auch hier darf sich innerhalb der Palette nichts eigenständig in Bewegung setzen.

Definition Reibungskraft

Für die Reibungskraft gilt: Reibungskraft = Gewichtskraft der Ladung x Gleitreibbeiwert

Auch sehr gute Antirutschmatten haben nur einen Gleitreibbeiwert von 0.9.

1 Tonne erzeugt damit eine Reibungskraft von 900 Newton (kg/msec²) auf dem LKW-Boden.

Gleitreibungsbeiwerte

Folgende Tabelle zeigt die Gleitreibbeiwerte einiger Materialkombinationen:

Nur wenn die Reibungskraft größer ist, als die Kräfte beim Beschleunigen und insbesondere beim Bremsen, bleibt die Ladeeinheit (gepackte Palette) an Ort und Stelle auf dem LKW stehen und setzt sich nicht in Bewegung. Die Stabilität der Ladeeinheit "in sich" ist dabei vorausgesetzt und ein anderes Thema!

Es treten beim Transport also auchh Kräfte auf, die nicht, wie die Gewichtskraft zum Erdmittelpunkt gerichtet sind, sondern auch quer und längs zur Fahrtrichtung wirken.

Definition Gewichtskraft

Die Gewichtskraft ist die Masse der Ladeeinheit multipliziert mit der Erdbeschleunigung: F = m * g
Auf dem Mond hätte die Ladeeinheit eine viel geringere Gewichtskraft, da dort nicht die Erdbeschleunigung g wirkt, sondern nur die 6x geringere Mondbeschleunigung.

Definition G-Kraft

Teilt man Anfahr-Beschleunigung oder die Brems-Entschleunigung durch die Erdbeschleunigung, erhält man eine Faktor, die G-Kraft, kurz g genannt.

Ein Rennwagen der mit 200km/h um eine Kurve mit einem Radius von 160m fährt, unterliegt einer vom Kreismittelpunkt nach außen gerichteten Beschleunigung von ca. 19.3 m/s². Geteilt durch die Erdbeschleunigung von 9,81 m/sec2, wirkt auf ihn eine g-Kraft von 1,97g

Für reale Transportladungen hat man aus solchen Berechnungen definiert, welche g-Kräfte sie beim Transport mindestens aushalten müssen.

Da im Schadenfall die Versicherung ins Spiel kommt, ist man gut beraten sich mit den G-Kräften in Hinblick auf die Ladungssicherung zu beschäftigen. 0.8 g sind bei einer Vollbremsung durchaus realistisch. Um mit der Versicherung keinen Probleme zu bekommen, ist es nicht unsinnig, die Ladungssicherungskraft etwas höher auszulegen.

Berechnungsbeispiel Ladungssicherungskraft

Die final für die Ladungssicherung erforderlichen Kräfte zur Vermeidung eines Schadensfalls kann man jetzt in Kenntnis der physikalischen Grundlagen berechnen.

1 Tonne steht auf einem LKW auf einer Antirutschmatte mit einem Reibbeiwert von 0,6.
Nach vorne sind abzusichern: 1.000 kg x 1 g = 1.000 N [kgm/sec²].
Durch die Reibkraft sind somit bereits abgesichert: 1.000 x 0,6 = 600 N. Die fehlenden 400 N sind also noch zustätzlich abzusichern.
Nach hinten und zur Seite sind abzusichern: 1.000 kg x 0,5g = 500 N
Durch die Reibkraft sind somit bereits abgesichert: 1.000 kg x 0,6 = 600 N. Es ist in diese Richtungen keine zusätzliche Absicherung mehr nötig.

Durch zusätzliche mechanische Barrieren könnte man die fehlenden 400 N noch aufbringen. In der Praxis macht man das aber zumeist mit Zurrgurten, auf denen man die Einheit daN findet, es gilt 1 daN = 10 N ≈ 1kg.

Formschlüssige und krafschlüssige Beladung

Wenn eine Ladeinheit bereits ins Rutschen gekommen ist, gelten die obigen Reibkraft- und Gleitreibbeiwerte nicht mehr! Darum ist es ratsam formschlüssig zu laden, das bedeutet jeden Leerraum zwischen den Ladeinheiten vermeiden.

Kraftschlüssigkeit erreicht man über die oben beschriebene Vorgehensweise.

Die Kippmöglichkeiten einer Ladeeinheit gilt es ebenfalls zu beachten und zu verhindern.

Bei allen Überlegungen immer vorausgesetzt - die stabile Ladeeinheit - die man mit einer richtig eingesetzten Stretchfolie immer herstellen kann.