Der Einsatz von Fesselballons für Aufklärungszwecke erfolgte bereits ab 1794 in den französischen Revolutionsarmeen.

Aus der Duckschrift DE-B 12 69 507 ist ein Luftraummarkierungssystem mittels Ballonen bekannt, die über aufblähbare Schläuche mit Bodenstationen verbunden sind. Ein Ballon kann über drei Schläuche und ortsfeste oder mobile Bodenpunkte gefesselt sein. Diese Fesselung dient nur der Vermeidung des Pendels oder Schwingens des Systems.

In einem Testbericht der US-Navy vom August 1976 wird ein Ballon-Transport- System untersucht, bei dem ein an mindestens zwei Ankerpunkten gefesselter Ballon, eine Last umsetzt. Dazu wird nach Lastaufnahme über ein in das Lastseil eingreifendes Schleppseil ein mobiles Fahrzeug (Schiff) der Ballon mit der Last an die Lastabsetzstelle geschleppt. Dort wird die Last abgesenkt.

In einem Prospekt der CargoLifter AG, DE zum Produkt"AirCrane CL75"wird ein Ballonsystem vorgestellt, das einen mit Helium gefüllten Ballon mit einem untergehängten Lastrahmen enthält. Der Lastrahmen nimmt die Last auf und enthält Ballasttanks, mit denen durch Wasseraufnahme bzw. Wasserabgabe die Belastung des Ballons etwa konstant gehalten werden kann. Zum Transport der aufgenommenen Last kann ein Land-oder Seefahrzeug sowie ein Hubschrauber eingesetzt werden. Das Schleppseil greift in spezielle Aufnahmeeinrichtungen am Ballon ein.

Die Druckschrift DE-C 35 020 037 beschreibt einen seilgeführten Auftriebskörper, der über mindestens drei Seile am Boden gefesselt ist. Über die Veränderung der freien Länge der Seile mittels steuerbarer Bodenwinden kann die Lage des Ballons und damit die unter diesem angeordnete Messplattform bei ruhigem Wetter genau positioniert werden. Die drei Seile sind unterhalb der Plattform zu einem Punkt zusammengeführt. Durch programmgesteuerte Windenaktivierung kann ein Messprogramm mit vorgegebenen Koordinaten abgefahren werden.

Aus der Druckschrift DE 195 19 914 A1 ist ein bordseitiges Windensystem zur Positionierung von gefesselten Aerostaten zum punktgenauen Absetzen/Aufnehmen von Nutz-lasten bekannt. Die drei in einem Dreieck angeordneten und am Boden verankerten Fesselleinen stellen eine Pyramide dar, in deren Spitze sich das Windensystem am unteren Teil des Aerostaten befindet.

Durch willkürliche Veränderung der freien Seillängen lässt sich die gedachte Spitze der Fesselleinen-Pyramide innerhalb gewisser Grenzen präzise in den Raumkoordinaten verändern. Im unteren Teil des Aerostaten kann auch eine Lastwinde angeordnet sein.

In der Druckschrift DE 199 11 617 A1 ist ein Montagekran mit am Boden mittels Abspann-Konstruktion verankerten Auftriebskörpern beschrieben. Die jeweiligen Seillängen der Abspannkonstruktion werden durch zwischengeschaltete Winden verändert. Zwei Seilstränge der Abspannkonstruktion sind als durchlaufendes Seil ausgebildet, deren Stranglänge durch die Drehung der Umlenkrolle für einen Strang gekürzt und für den anderen Strang verlängert wird, so dass sich die Lage des Knotens der Abspannvorrichtung und des Lastaufhängepunktes verändert.

Das durchlaufende Seil muss rutschfest auf der Umlenkrolle aufliegen. Die Nutzlast wird durch ein direkt oder indirekt mit dem Auftriebskörper verbundenes Hubwerk angehoben oder abgesenkt. Die Fußpunkte der Abspannkonstruktion bilden schwere Bodenfahrzeuge.

Von daher liegt der Erfindung das Problem zugrunde, einen seilgeführten Auftriebskörper, insbesondere zum Umsetzen von Lasten, der über mindestens drei am Boden verankerte Seile gefesselt ist und deren freie Länge über zugeordnete, ferngesteuerte Bodenwinden veränderbar ist, so zu verändern, dass ohne Ballastausgleich der Lasthaken weiträumig mit hoher Genauigkeit auch bei stärkeren, für Kräne noch zugelassenen Winden, horizontal und vertikal verschoben werden kann.

Das Problem wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 2. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Die Lösung umfasst eine Takelung, welche für mindestens einen Auftriebskörper auf einen Ballonknoten geführt ist, der über ein Zwischenseil mit einem Kranknoten verbunden ist, von dem mindestens drei Fesselseile und ein Hakenseil abzweigen.

Die Fesselseile sind über je eine bodenverankerte Umlenkrolle mit je einer steuerbaren Winde verbunden.

Es ist zweckmäßig, dass bei dem seilgeführten Auftriebskörper drei im Dreieck angeordnete Ankerpunkte den Betriebsbereich bestimmen.

Durch die Wahl der Länge des Zwischenseiles kann eine optimale Anpassung an zu erwartende Windböen erfolgen.

In Ausgestaltung der Erfindung kann sich am freien Ende des Hakenseils ein Kranhaken oder ein Kranmodul befinden, das eine Winde mit Eigenantrieb und einen Kranhaken umfasst.

Erfindungsgemäß sind bei größeren Lasten die Fesselseile als eine Kombination aus Fixseil und Flaschenzug ausgebildet.

In einer Ausgestaltung sind am unteren Ende des Fixseils eine Oberflasche und am Boden ein Bodenanker mit drehbarer Unterflasche angeordnet. Das Windenseil läuft von der mit dem Bodenanker verbundenen Unterflasche über Führungsrollen direkt auf eine Bodenwinde.

In weiterer Ausführungsform ist zum Transport des Auftriebskörpers ein Transportseil direkt auf den Ballonknoten geführt oder zwischen den Ballonknoten und Kranknoten wird ein Transportknoten zur Aufnahme von mindestens einem Transportseil eingefügt. Die Transportseile sind über Bodenanker mit Winde oder ein Fahrzeug geführt.

Erfindungsgemäß können die Winden ferngesteuert und die Vorspannung in den Fesselseilen als Istwert für eine Steuerung der Winden gemessen werden. Die hohe Positioniergenauigkeit wird mit einem Regelungssystem für den Ausgleich von Windschwankungen und Lastpendelungen erreicht.

In Ausgestaltung der Erfindung wird in einer Sturmsicherungsposition der Auf- Triebskörper mit einem fixen Sicherungsseil an einem Bodenanker in ausreichender Höhe mit entlasteten Fesselseilen geparkt.

Die Probleme, der Zweck und die Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und einer schematischen Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen : Fig. 1 : eine Standardkonfiguration eines Auftriebkörpers/Ballons mit Fesselseilen für Montagezwecke ; Fig. 2 : ein Detail eines Fesselseils mit Bodenverankerung ; Fig. 3 : eine Standardkonfiguration gemäß Fig. 1 mit zusätzlichen Transportseilen an einem Transportknoten ; Fig. 4 : eine Transportkonfiguration eines Ballons mit einer Last ; Fig. 5 : eine Sturmsicherungsposition für den Ballon.

Im Folgenden werden identische Bezugszeichen für identische oder gleichwirkende Funktionsteile verwendet.

Die Erfindung kann als seilgeführter Auftriebskörper für verschiedene Anwendungen, insbesondere Montagearbeiten, eingesetzt werden.

In Fig. 1 wird erfindungsgemäß ein gasgefüllter Auftriebskörper als Schwerlast- Kran zum Umsetzen von Lasten verwendet, kann aber auch in gleicher Weise mit einer Plattform ausgeführt sein, die sehr unterschiedliche Ausrüstungen tragen kann.

In diesem Ausführungsbeispiel ist der Auftriebskörper 1 ein mit Helium gefüllter Ballon, dessen entsprechender Auftrieb die zur Vorspannung einer Kranfesselung nötigen Auftriebskraft erzeugt.

Unter einem Ballonkran ist ein am Boden verankertes Seilsystem zu verstehen, das durch einen oder mehrere Auftriebskörper 1 verspannt wird und zum Heben und Positionieren von Lasten dient. Ein solches System besteht in der Minimal- konfiguration für Montagearbeiten aus dem Auftriebskörper 1 mit Takelung 2, Ballonknoten 3, einem Zwischenseil 4, Kranknoten 5, Hakenseil 8 (mit oder ohne Windenmodul) und mindestens drei Fesselseilen 6. Hinzu können Transportseile 9 kommen.

Die Takelung 2 überträgt als Seilsystem die Auftriebskraft vom Ballon zum Ballonknoten 3, wobei ein Netz über den Ballon gezogen ist und als Seilsystem zur Kraftübertragung von der Takelung 2 zur Ballonhülle dient. Der Ballonknoten 3 ist das Verbindungselement, in dem die Hüllentakelung 2 des Auftriebskörpers 1 in einem Punkt zusammenläuft und die Last weiter ins Zwischenseil 4 einleitet. Das Zwischenseil 4 ist das Seil vom Kranknoten 5 zum Ballonknoten 3 und dient der dynamischen Entkopplung der Ballonbewegung in turbulentem Wind vom Kranknoten 5. Der Kranknoten 5 ist das Verbindungselement, in dem die Fessel- seile 6 zusammenlaufen, das Zwischenseil 4 zum Ballon abgeht und das Kranseil oder Hakenseil 8 zum Boden nach unten abgeht. Das Hakenseil 8 verläuft vom Kranknoten 5 zu einem stilisiert dargestellten Lasthaken.

Es kann bei Bedarf durch ein zwischen Lasthaken und Kranknoten 5 angeordnetes Windenmodul längenverstellbar sein. Die Fesselseile 6 sind am Boden verankerte Seile oder Flaschenzüge, die der Positionierung des Kranknotens 5 dienen und längenverstellbar sind, z. B. mit Hilfe einer Winde. Als Fesselpunkt wird der Punkt bezeichnet, an dem das Fesselseil oder die Unterflasche des Fesselseils am Boden befestigt ist. Transportseile 9 dienen dazu, das gesamte System im

ballastierten Zustand zu repositionieren. Transportseile 9 können am Nutzlasthaken, am Kranknoten 5 oder am Ballonknoten 3 befestigt werden.

Eine vom jeweiligen Projekt unabhängige Referenzkonfiguration zur Darstellung des Einsatzbereiches des Ballonkranes wird wie folgt definiert : Drei Ankerpunkte 7 werden so angeordnet, dass sie ein Dreieck bilden. Die Ankerpunkte sind als Verbinder mit dem Boden so dimensioniert, dass sie den aus Auftrieb minus Gewichtskraft des Kranzubehörs definierten Nettoauftrieb des Ballons vertikal und horizontal in Richtung der anderen Ankerpunkte 7 ertragen.

Von diesen Ankerpunkten 7 laufen drei Fesselseile 6 zum Kranknoten 5. Die Fesselseile sind so dimensioniert, dass sie den Nettoauftrieb des Ballons ertragen.

Damit ist gesichert, dass der Ballon 1 an den Fesselseilen 6 bis zum Ankerpunkt 7 heruntergezogen werden kann.

Diese Prozedur ist mehrstufig und erfordert die Benutzung mindestens zweier Fesselseilwinden, eine um den Kranknoten 5 herunterzuziehen, eine weitere, um das Zwischenseil 4 einzuziehen.

Vom Kranknoten 5 verläuft das Zwischenseil 4 zum Ballonknoten 3. Dieses ist so dimensioniert, dass die maximale Ballonkraft (Nettoauftrieb und Windlast) ertragen wird.

Vom Kranknoten 5 zum Haken verläuft das fixe Hakenseil 8. Dessen Länge wird so dimensioniert, dass der leere Haken in der Nähe der Ankerpunkte 7 auf Bodenhöhe gezogen werden kann, ohne die auf Sicherheit berechneten Anker- und Fesselseillasten zu überschreiten.

Der Arbeitsbereich ist ein Bereich innerhalb des Ankerdreiecks. Ist der Arbeits-/ Betriebsbereich zu klein, kann mit vier oder mehr Fesselseilen 6 und Bodenankern 7 gearbeitet werden. Damit steigt aber der Aufwand erheblich. Innerhalb des Arbeitsbereiches muss eine zu spezifizierende Hakenhöhe unter Berücksichtigung der zu spezifizierenden Nutzlast erreicht werden. Eine Begrenzung nach unten hin ist dadurch gegeben, dass die Fesselung den Auftrieb des Ballons 1 nach Absetzen der Last ertragen muss.

In einer zu definierenden Sturmposition muss das System Sturmböen aus beliebiger Richtung aushalten.

Das System ist so dimensioniert, dass eine minimale Seilvorspannung bei voller Nutzlast und maximaler für den Kranbetrieb zugelassener Windgeschwindigkeit erhalten bleibt.

Die Seilvorspannung wird benötigt, um das System mit ausreichender Präzision zu positionieren. Die Positioniergenauigkeit wird mit einem Regelungssystem für den Ausgleich von Windschwankungen und Lastpendelungen erreicht.

Das Zwischenseil 4 hat bei statischen Windlasten keinen Effekt und vergrößert lediglich das Gewicht und die Systemhöhe. Außerdem steigt mit zunehmender Höhe die mittlere Windgeschwindigkeit.

Anders ist die Situation bei instationären Windlasten. Kurzzeitige Windschwankungen (Böen) verschieben den freien pendelnden Ballon 1 horizontal um eine bestimmte Strecke. Solange der Ballon dabei nicht behindert wird, wirkt auch keine Horizontalkraft. Eine unmittelbare Fesselung des Ballons stellt die steifeste Fesselung dar. Eine Anbindung am Ballonknoten 3 erlaubt dem Ballon bereits ein gewisses Ausweichen durch Schrägstellung. Richtig nachgiebig wird die Fesselung in horizontaler Richtung aber erst mit zunehmender Länge eines Zwischenseils 4. Dann wird die durch eine Böe eingetragene Horizontalkraft im Kranknoten 5 minimiert. Dies hat zwei Vorteile : Die Maximalwerte und die Schwingungsbreite der Strukturlasten in Ballon und Kranknoten sind reduziert, Die Stabilität (Positioniergenauigkeit) des Systems ist erhöht.

Die Reduktion der Pendelfrequenz infolge des langen Zwischenseils 4 ist eben- falls wünschenswert, weil niederfrequente Störungen besser ausgeregelt werden können (auch manuell).

Die Darstellung der Fesselseile 6 in Fig. 1 ist als schematische Abstraktion zu verstehen. In der konkreten Ausführung können die Lasten mehrere 100 Mp

erreichen. Für diese Größenordnungen sind keine Standardwinden und Umlenkrollen erhältlich.

In diesem Fall ist wie in Fig. 2 dargestellt, eine Kombination aus Fixseil 6a und Flaschenzug vorgesehen. Das Fixseil 6a beginnt am Kranknoten 5 und ist so bemessen, dass es die im Einsatz erforderliche Mindestlänge der Fesselung nicht überschreitet. Am anderen Ende des Fixseiles 6a ist die Oberflasche 6b eines Flaschenzuges befestigt. Die drehbare Unterflasche ist direkt mit einem Bodenanker 7a verbunden, der auf diese Weise die komplette Fessellast in den Boden einleitet. Das Windenseil 6c läuft von der Unterflasche über Führungsrollen direkt zur Bodenwinde 7b, die nur gegen den Windenzug verankert werden muss.

Diese Anordnung ermöglicht wesentlich kleinere Winden. Die Windenfundamente können wesentlich geringer dimensioniert werden. Die komplette Winde 7b ist aus transporttechnischen oder witterungsbedingten Gründen zweckmäßig in einem Container untergebracht.

Um den Arbeitsausfall durch Wind so gering wie möglich zu halten, muss der Übergang von der Arbeitsposition zu einer Sturmsicherungsposition möglichst einfach und schnell erfolgen können.

Der Ballon 1 wird nach Fig. 5 an einem Fundament 11 an einem fixen Seil 10 in ausreichender Höhe geparkt. Die Länge des Sicherungsseils 10 erlaubt das freie Schwingen in Sturmböen und reduziert damit die maximalen Windlasten. Die Fesselseile (Flaschenzüge) 6 verbleiben für die Sicherungszeit am Boden und sind entlastet.

Für den Transport und die Montage ist nach Fig. 3 eine Sonderkonfiguration vor- gesehen, die aus folgenden Modifikationen besteht : Es wird zwischen Kranknoten 5 und Ballonknoten 3 ein weiterer Knoten (Transportknoten) eingefügt.

An diesen Knoten werden zusätzliche Seile, Transportseile 9, angeschlossen.

Diese Seile 9 sind nicht mehrfach eingeschoren.

Die Transportseile 9 laufen am anderen Ende über im Boden verankerte Rollen zu Winden 12.

Der Transportmodus sieht nach Fig. 4 so aus, dass der Ballon 1 mit untergehäng- ter Last von den Fesselseilen 6 gelöst wird und nunmehr ausschließlich von den Transportseilen 9 geführt wird. Dieser Transport erfolgt ausschließlich mit ausrei- chender Hakenlast (Nutzlast und/oder Ballast). Daher kommt man mit wesentlich leichteren Seilen als im Montagemodus aus, wo der volle Auftrieb bei leerem Ha- ken durch die Fesselseile 6 ertragen werden muss. Daher können wesentlich grö- ßere Distanzen überwunden werden, als im reinen Montagemodus.

Zur statischen Stabilität des Kransystems wird folgendes ausgeführt : Das System ist statisch umso stabiler, je weniger es sich unter langsam verän- derlichen Windlasten (keine Böen) bei festen Seillängen bewegt. Dies kann beurteilt werden anhand der Auslenkung des Kranknotens 5 oder des Lasthakens unter veränderlichen Windlasten, z. B. wenn man Wind von 10 m/s aus unter- schiedlichen Richtungen hat.

Diese Abweichung ist nur dann relevant, wenn nicht von einer Gegensteuerung durch die Winden ausgegangen werden kann. Eine solche Steuerung ist jedoch meist erforderlich, da ansonsten keine ausreichende Genauigkeit der Positionierung erreicht werden kann, schon wegen der Pendelbewegungen des Hakenseils 8.

Eine Steuerung ist in jedem Fall auf eine ausreichende Vorspannung in den Fes- selseilen 6 angewiesen. Daher ist die minimale in den Seilen vorhandene Vor- spannung ein Maß für die mit Hilfe einer Steuerung erreichbare Stabilität.

Der erfindungsgemäße Auftriebskörper ist insbesondere zum Umsetzen von La- sten geeignet. Er ermöglicht es, ohne Ballastausgleich den Lasthaken weiträumig mit hoher Genauigkeit auch bei stärkeren, für Kräne noch zugelassenen Winden, horizontal und vertikal zu verschieben.

Bezugszeichenliste 1 Auftriebskörper, Ballon 2 Takelung 3 Ballonknoten 4 Zwischenseil 5 Kranknoten 6 Fesselseil 6a Fixseil 6b Oberflasche 6c Windenseil 7 Bodenanker mit Winde 7a Bodenanker mit drehbarer Unterflasche 7b Container mit Winde 8 Hakenseil mit Haken 9 Transportseil 10 Sicherungsseil 11 Fundament 12 Transportanker und Winde