Die Entwicklung des Schwerlastkrans "SWL-K 3046"

Den Drang etwas riesengroßes mechanisches in KSP zu bauen, hatte ich schon lange, jedoch habe ich mich immer wieder anderen Maschinen hingegeben, nachdem ich schon nach den ersten Versuchen feststellen musste, wie kompliziert der Bau eines Schwerlast-Krans ist. :wacko:

Der Schwerpunkt sollte sein, einen fahrbaren Kran zu haben, der ein großes Gewicht entweder sehr weit oder sehr hoch heben kann, wofür war erstmal nebensächlich. Als Vorlage, habe ich mir ein Bild eines ähnlichen Krans angeguckt und besonders auf die Hebelwirkungen und die verschiedenen Verbindungen geachtet, der Rest war learning by doing.
Meine Grundidee für die wichtigste Konstruktion (der Kranaufbau mit seinen beweglichen Teilen), besteht aus einem Hub - Arm am Anfang, einem stabilen Turm in der mitte und einem großen Gegengewicht auf der anderen Seite. Durch eine Drehplatte von Infernal Robotics, wird dieser Aufbau mit dem Fahrgestell verbunden, sowie mit kleineren Drehplatten die Arme beweglich gemacht. Mit der bekannten Mod "KAS", werden dann die Arme verbunden und man hat einen stabilen Kran, um große Gewichte heben zu können.

Die ersten Versuche

Das erste Modell bestand nur aus dem oberen Kranaufbau und diente dazu, die gesamte Idee erstmal auf Tauglichkeit zu prüfen. Nachdem diese Tests erfolgreich abgeschlossen wurden, installierte ich auch gleich das erste Fahrwerk und sprengte bald darauf die erste Teilegrenze von 200. Die Hebelarme waren noch sehr undurchdacht und hatten vor allem das Problem, sich mit Last ab einem bestimmten Winkel durchzubiegen. Nicht wegen strucktureller Schwächen, sondern weil die Hebeldynamik noch falsch war - es gab dann einen gewissen Totpunkt, so als ob man ein Knie in die falsche Richtung überdehnen würde.

Viele weitere, teils schwerwiegende Probleme folgten noch, die schließlich irgendwie gelöst wurden - die Maschine bestand dann aus über 310 Teilen aber funktionierte immernoch nicht fehlerfrei. Nachdem dann diese vorletzte Version neu aufgebaut wurde, funktionierte der Kran besser denje und wurde zudem was er heute ist - ein vollbewegliches 175 Tonnen Monster! :thumbsup:

Der Aufbau des Krans

Die aktuelle Version als "Blaupause" (großes Bild).

Der Hub - Arm besteht aus zwei einzelnen Armen, die durch Drehplatten und Seile miteinander verbunden sind. Der Vorteil dieses Aufbaus liegt darin, das man mit dem Ende des Arms den Boden erreichen kann und damit große Pendelwirkungen ausschließt, außerdem können die aufkommenden Kräfte noch besser verteilt werden, als mit nur einem langem Arm ohne Gelenk. Sein Eigengewicht beträgt über 16 Tonnen und das auf einer Gesamtlänge von 44 m!

Der erste Teil dieses Arms besteht in seiner finalen Version aus 2x11 Struckturelementen (=33m), welche an zwei mittelgroßen Drehplatten ihren Ursprung, seitlich am großen Tank auf dem Drehlager haben. Sie sind am Anfang sehr breit verbaut und laufen zur hälfte hin aufeinander zu, was dazu dienen soll, den entstehenden seitlich wirkenden Zugkräften entgegen zu wirken. An seinem Ende befinden sich 2 Seilwinden, welche den verbundenen Arm tragen und somit einen weiteren Hebel bilden.
Dieser zweite Teil des Arms, ist bei ca. 21 m am ersten Arm an Drehplatten gelagert und einen Meter länger. Die Verankerungen für die Seile befinden sich ca. 14 m weit vom Drehpunkt entfernt, die Seile dazu werden parallel gespannt. An seinem Ende befindet sich dann die Haupt - Seilwinde, an der man später die Ladung ankoppelt. Beide Hebelarme sind über ihrer Länge nach mit vielen Struts verstärkt, um ein durchbiegen zu verhindern.

Seitenansicht mit den verbundenen Seilen und den Drehpunkten (in grün).

Der mittlere Turm bildet die Weiche zwischen Hub - Arm und dem Gegengewicht und leitet einen großen Teil der aufkommenden Kräfte nach unten ab.
An seinem Ende auf gut 24 m Höhe, befinden sich vier Seilwinden, mit denen der Hub - Arm sowie das Gegengewicht gesteuert werden. Auf der Spitze ist ein neigbarer Winkel mit großem Solarpanel und Licht installiert. Der Bau des Turms ist relativ simpel, er muss nur von allen Seiten genügend Halt bekommen und eben recht stabil sein.

Das Gegengewicht des Krans ist am Heck des "Aufbau-Tanks" befestigt und wiegt zwischen 28 und 54 Tonnen, welche äußerst wichtig für die Schwerpunktanpassung sind. Es muss das Gewicht des Hub-Arms ausgleichen und zusätzlich die Last die gehoben wird. Zu beginn waren es noch 2 Jumbotanks, die sich jedoch gleich als Fehlschlag in Bezug auf den Treibstofftransfer für die Schwerpunktanpassung erwiesen. Man muss viel hin und her leiten und das lässt sich mit mehreren mittig platzierten Tanks einfach besser anstellen. Anfangs waren es dann noch 3 dieser 20 t Tanks, von denen immer 2 befüllt waren, was aber einfach zu viel Gewicht für die Konstruktion war.
Ich beschloss später die Tanks noch weiter nach hinten zu verlängern und einen der drei als Grundgerüst für das Fahrwerk, sowie Kranaufbau zu verwenden, das sollte dem Kran noch mehr Stabilität geben. Als weitere Besonderheit, ist das Gewicht auf einem freidrehenden Rollarm befestigt und hängt nicht mehr frei in der Luft - dadurch muss es nicht mehr nach oben gezogen werden, man kann sicherer umher fahren, das Drehlager wird entlastet und die gesamte Stabilität nochmals gesteigert.

Das Drehlager

Eines der wichtigsten und kompliziertesten Bauteile des Krans ist das Drehlager. Jeder anfängliche Versuch ohne ihm, ging völlig schief - der Kran kippte schon bei 10 t Gewicht an der Leine um. Das Problem ist einerseits das enorme zu tragende Gewicht, andererseits die geringe Größe der Drehplatte selbst (2,5 m im Durchmesser). Die Lösung (zu der mich Allan antrieb ;)) war, über einen vergrößerten Durchmesser (12) Räder zu verbauen, die das hohe Gewicht von dem Kranaufbau direkt ins Fahrgestell umleiten und so die Drehplatte entlasten und stabilisieren. Auch hier gab es viele Versuche bis sich am Ende das einfachste Modell durchgesetzt hat. Ein Eingriff an dieser Stelle des Krans, kam jedesmal einer Herz-OP gleich und ich bin froh die bisher beste Lösung dafür gefunden zu haben. ^^

Die Version im linken Bild funktionierte zwar auch schon recht gut, bestand aber aus zu vielen Teilen und die Räder glitchen öfters durch. Ich versuchte es auch mit normalen Rover wheels, diese waren aber zu schwach und boten keinen ausreichenden Federdruck. Zwar ist der Radius bei der aktuellen Version etwas kleiner, dafür laufen alle Räder auf einem einzigen Bauteil, was anscheind der Grund dafür ist, das es besser funktioniert, als diese Stahlplatten. Einziges Manko - sobald man eine Ladung ankoppelt, lässt der Federdruck der Fluzeugräder nach und man muss neu laden, damit sie wieder stabil werden.

Das Fahrwerk

Um die großen Kräfte zu absorbieren und um den Kran mobil zu machen, ist ein stabiles Fahrwerk unerlässlich gewesen. Es besteht aus einem 20 t Tank, an dem 2 kleinere 18 t Tanks eine Halterung für die weiteren beiden 20 t Tanks vorn und hinten bilden. Diese beiden Tanks sind jeweils nur mit Oxidizer oder Liquid Fuel gefüllt, damit man das Gegengewicht Notfalls komplett entleeren kann und das Gesamtgewicht nicht zu groß wird. Acht der größten Räder wurden dann an diesen Tanks verbaut, welche erstaunlicherweise völlig ausreichend sind, für über 175 t Gesamtgewicht. Damit der Kran nicht zu starr wird, habe ich die Räder auch nicht verstrutet. Das gesamte Fahrwerk besitzt nur 4 Struts, zwischen den beiden grauen Tanks. In den ersten Versuchen sieht man die frühen Entwicklungen des Fahrwerks, es war zwar sehr stabil und gefiel mir auch besser, hatte aber wieder mal einfach zu viele Teile, weswegen ich es umgebaut habe. Das dadurch erhöhte Gesamtgewicht hat dazu geführt, das der Kran viel schneller fahren kann, außerdem wurde er auch etwas stabiler.

Den Kran aktivieren

Bevor der Kran überhaupt benutzt werden kann, muss er erstmal "verkabelt werden". Dazu fährt man die vier Seilwinden vom Turm, bis nach unten in eine erreichbare Höhe aus. Nun beginnt der ca. vierminütige EVA-Marsch*, bei dem man sich ein Seil nach dem anderen schnappt und sie von hinten nach vorn verbindet (siehe rote Linien auf der "Blaupause"). Dabei besichtigt man die gesamte Konstruktion und bekommt schon mal ein gutes Gefühl für dessen Ausmaße.
Sind alle Seile an ihrem Platz, reguliert man nun deren Laufgeschwindigkeit (auf langsam) und zieht alle Seile so weit an, bis sie unter Spannung stehen. Zum Schluss werden die beiden Halterungen abgesprengt und der Kran ist einsatzbereit.

Sollte ein Kerbal während des verkabelns abstürzen, gibt es nur den einen Weg, über die Leiter an der Spitze des Arms wieder zurück in den Kran. Aus diesem Grund werden nur erfahrene EVA Piloten, als Kranführer zugelassen. Alle Laufwege wurden soweit optimiert, das man nur einmal eine der beiden Leitern benutzen muss - den Rest kann man im Rennmodus erreichen.

Die Steuerung

Die über ActionGroups paarweise geschalteten Seilwinden, bilden den Kern der relativ einfachen Steuerung. Die Zahlen 1-8 bilden vier Steuerblöcke für die Seilwinden, das Drehlager wird über das Menü von Robotics gesteuert (weil weniger im Gebrauch). Eine ungerade Zahl fährt ein Seil ein und umgekehrt, wodurch sich dann die Arme heben oder senken. Bei jedem Heben oder Senken muss man auch stets den sich ändernden Schwerpunkt berücksichtigen und das Gegengewicht anpassen. Dies geschieht entweder durch Treibstofftransfer oder indem man das Gewicht nach oben zieht, ersteres wird dabei immer vorgezogen.

Der Kran im Einsatz

Linkes Bild zeigt, die Schwingung des Arms und die Verschiebung der Drehplatte(n) unter der Last.

In meinem Beispiel hebe ich einen 20 t schweren Container, auf das Seitendach des SPH´s. Eigentlich sollte er weiter oben, auf die Ecke des Dachs, allerdings hat die Höhe nicht ganz ausgereicht und ich musste ein kurzes Stück an eine andere Stelle fahren. Bei früheren Tests, war bereits beim anheben Endstation und der Kran gerieht soweit ins wanken, bis er umfiel - an ein fahren mit Ladung war gar nicht erst zu denken. Der Kran pendelt natürlich immernoch ein wenig hin und her, allerdings reichen sämtliche Maßnahmen die zur Stabilisierung zum Einsatz kommen aus, das er nicht mehr umkippt.

Ein genaues absetzen der Ladung ist kein Problem, selbst eine genaue Ausrichtung mit Hilfe eines Kerbals ist möglich. Die Ladung muss dafür nur nahe genug über dem Boden schweben und so kann man dann den Container genau einpassen, ohne das er über steht.

Über die Zukunft dieses Projekts lässt sich noch sehr wenig sagen, das es ohne jegliche Nutzungskonzepte entstanden ist. Würde aber irgendwann der dringende Bedarf an einem großen Kran bestehen, so habe ich schon ein fertiges Modell in der Garage stehen. Abgesehen davon ist der Unterhaltungswert dieser Maschine, fast so groß wie sie selbst und ich würde sogar sagen, das die eigenen Skills in Sachen Hebelwirkungen und EVA-moving noch gesteigert werden. ^^

*Der optimale Laufweg (EVA-Marsch)

Zuerst lässt man die Seile vom Turm auf Höhe des Pods ab und steigt aus. Man beginnt zuerst mit dem Gegengewicht und spannt beide Seile über Kreuz. Nun schnappt man sich das nächste Seil und klettert über die entsprechende Seite, über eine der beiden Leitern nach unten und läuft vorsichtig nach vorn, zum entsprechenden Ankerpunkt für dieses Seil. Nun geht man direkt nach vorn weiter und spannt die beiden Seile, für die obere Hälfte des Arms. Jetzt bleibt nur noch ein Seil übrig und man geht nun auf der andren Seite des Arms zurück, um dieses Seil zu erreichen (so spart man sich die Leitern). Ist dieses Seil dann auch am entsprechenden Punkt verankert, kann man zurück in den Pod klettern, alle Seile anspannen und die Halterungen lösen. Ich empfehle bei diesem Punkt auch ein Quicksave zu machen.

Zu guter letzt, bekommt Ihr natürlich auch die Datei von mir, um selber in den Genuss des Krans zu kommen. Hier sind die beiden Links zu den Mods: KAS (die Seile), Infernal Robotics (Für IR wird leider noch dieser Mod benötigt: TweakScale)
Viel Spaß damit! ;)

Vielen Dank fürs lesen und beste Grüße

Mc?l?ever :wink: