Alternativen – um den Waldboden zu befahren, oder gar nicht erst zu berühren.

Mit der Ausarbeitung soll versucht werden, von Seiten der angewandten Forschung und Entwicklung dem Praktiker Informationen und Argumente an die Hand zu geben, die ihm im Alltag helfen sollen, richtige Entscheidungen zu treffen. Waldbesitzern sollen hiermit auch die technischen Möglichkeiten strukturiert dargestellt werden, um dem Nachhaltigkeitsgedanken an Boden und Bestand ein Stück näher zu kommen. Die Darstellung ist frei von politischen oder gar ideologischen Forderungen, sie ist auf der Basis originärer forstlicher Kompetenz, aus einem Netzwerk heraus entwickelt.
Vorausgeschickt werden muss, dass unter diesem Thema maßgeblich der Holztransport vom Standort des Baumes bzw. der Bäume aus dem Bestand an die Lkw- fähige, ganzjährig befahrbare Waldstraße, das Holzrücken verstanden bzw. angesprochen wird. Dieser Teil der Logistikkette ist die eigentliche Herausforderung der Forsttechnik, da der Transport der bearbeiteten Holzsortimente unter allen möglichen Klimabedingungen, auf unbefestigten Untergründen und Geländeneigungen, sowohl auf humosen wie mineralischen Böden erfolgt. Zudem wird Holz – je nach Baumart mit forstlichen Zugaben und Rinde mit einem Frischgewicht zwischen 0,8 und 1,2 t/Fm – zunehmend im Kurzholzverfahren gerückt. Die Gewichte der Rückemaschinen erreichen im voll beladenen Zustand ein Maximum von durchaus 30 – 40 t. Bei der nachfolgenden Betrachtung fokussiert sich die Autoren auf den Transport des Holzes auf der Rückegasse/-weg und auf der Seilkranlinie.
Der geschichtliche Rückblick in dieses Segment der technischen Produktion soll an dieser Stelle nicht in den Vordergrund geschoben werden, vielmehr sollte der Hinweis auf das Buch von Ken Druschka und Hannu Konttinen „Spuren im Wald“ anlässlich der 50 Jahre Timberjack genügen, um dem interessierten Forsttechniker aufzuzeigen – Es war Alles schon mal da! Neue Ideen in der heutigen Zeit sind selten, es gibt sie, aber meist ist es eher ein Wiederentdecken von Lösungen, die natürlich unter den heutigen technischen Gegebenheiten besser und vielleicht auch eleganter geworden sind. Es soll aber auch nicht versäumt werden, dass die Anforderungen der Holzindustrie, ganzjährig mit dem Rohstoff Holz versorgt zu werden, nicht allein durch die Technik zu lösen sind. Auch organisatorische und logistische Maßnahmen sind erforderlich, die den traditionsbewussten und konservativen Kreis der Forstleute vor neue Aufgaben stellt.
Lassen Sie uns mit dem Rad beginnen, das heutzutage eine zentrale Stellung in der Mobilität / Fortbewegung einnimmt. In dem angesprochenen Einsatzbereich sollten wir zwischen angetriebenem und mitlaufendem Rad unterscheiden. Das angetriebene Rad übernimmt den Vortrieb, es kann unerwünschter Schlupf entstehen, der die Struktur des Bodens verletzt, – negativ beeinflusst. Das nicht angetriebene Rad hat gegenüber dem zuvor Gesagten maßgeblich tragende Funktion. Es hat durch seine Form nur wenig Kontaktfläche zum Boden. Der tiefste Punkt des Rades bildet eine Lastfläche, die abhängig vom Innendruck und der Reifenkonstruktion die Radlast in Form von Druck der aufliegenden Last auf den Boden überträgt. So ist der Gedanke konsequent, je mehr Räder, je breiter die Räder und je geringer der Luftdruck desto geringer wird der Kontaktflächendruck z. B. in Gramm/cm². Ein Phänomen, das landläufig verkannt wird ist, dass dies nur bei Böden und Bodenzuständen gilt, bei denen die Kapillarkräfte gering oder gar nicht vorhanden sind (z.B. Korngröße des Bodens, Trockenheit, Frost) (siehe Abb.: 1). In der Ebene, auf humosen oder mineralischen Nassstandorten bewirkt das Überfahren auf „Grundwasser nahen“ Braunerde und Lössstandorten z.B., dass erfahrungsgemäß nach der zweiten Überfahrt eine Gleisbildung erfolgt, die eine weitere Befahrung verbietet oder gar technisch unmöglich macht.

Abb1

Abb.1 : Physikalische Eigenschaften verschiedener Korngrößen im Boden (http://wolran.com/Deutsch/Deutsch%20Frosthebung/Frosthebung.htm)
In Abbildung 2 wird dargestellt, dass das Überfahren bei mehrachsigen Fahrzeugen pro Überfahrt bis zu 5 Mal, durch die Form des Reifens bedingt, Feuchtigkeit aus dem Unterboden nach oben (bis zu 3m) gepumpt wird und gleichzeitig der Boden oberflächlich durchgeknetet wird. Nicht ganz abwegig ist, dass das nicht angetriebene Rad, das ja schlupffrei beim Beschleunigen und Abbremsen in der Ebene über den Boden rollt, gerade auf humosen Standorten ein frühes Durchbrechen durch Zerreißen des Filzes verhindern könnte. Mit abgesetzten Traktionshilfewinden ist es heute schon möglich, Maschinen teilweise antriebsfrei durch die Gasse zu ziehen. Dabei wird die bei der Lastfahrt zu überwindende Rollreibung durch die vorhandenen Zugkräfte dieser Winden mit 6-8 t und mit dem dann schlupffreien Antrieb der Maschine in der Ebene bewältigt.

Abb2
Abb.2: Pump- und Knetwirkung durch radangetriebene Rückefahrzeuge
Die technischen Entwicklungen auf diesem Gebiet, mit Hilfe von vielen Achsen oder mit Bogiebändern unterschiedlicher Ausprägung Einfluss auf den kapillaren Aufstieg zu nehmen, sind nicht unbedingt zielführend. Die technische Befahrbarkeit wird häufig zu früh beendet (s. Abb: 3,4,5). In ihrer Nische haben diese Maschinen jedoch ihre Existenzberechtigung. Geringe Stückzahlen, geringe Fahrgeschwindigkeiten und hoher Verschleiß machen Einsätzen der Lösungen von ökonomischer Seite meist den Garaus. Bänder dienen fast ausschließlich der Traktionsverbesserung, die Auswirkungen auf den Boden sind, wie mehrfach in der Fachpresse berichtet, wie bei Radfahrzeugen einzustufen.

Abb3
Abb. 3: Gasse und Boden kaputt! www.waldwissen.net/themen/waldoekologie/boden…

Abb4

Abb. 4: 12-Rad Forwarder Prototyp

Abb5
Abb.5: Timbaer http://www.timbear.se/

Raupen- und Kettenfahrzeuge sind landläufig eher keine Fahrmaschinen, die größere Strecken überwinden sollen. Ausnahmen stellen dabei Sondermaschinen wie Hägglunds und Skidoo, die über Stahlcord – Gummiketten verfügen. Sie sind Bauart bedingt eher für höhere Geschwindigkeiten als für schwere Lasten konzipiert. Ansonsten sind starre Bagger- und Panzerlaufwerke Kurzstrecken Fahrwerke, die in kleinen Stückzahlen auch bei Forstmaschinen Verwendung finden. Hier stehen meist die Harvester im Vordergrund, der Elliator wird ein einmaliger Prototyp als Forwarder bleiben. Nichtsdestotrotz wagten sich die Autoren mit der Fa. Hellgeth GmbH in einem ZIM Projekt an diese Technologie und stellten mit dem Hellgeth FM 529 LI auf der Interforst 2014 einen Prototypen vor, der bestechende Fahrleistungen, Bodendruck und Zugkräfte aufweist (Abb. 6).
Aus einer Kontaktfläche von 6,7 m2 des voll gefederten Konturlaufwerks errechnet sich bei dieser Maschine ein Kontaktflächendruck bei Vollbeladung von 150 g / cm2. Eine Fahrgeschwindigkeit von bis zu 30 km/h auf der Waldstraße ermöglicht auch im Gelände ein schnelleres Vorankommen als mit einem Radfahrzeug. Die gigantische Zugkraft von 86 kN ist der Konstruktion und dem Antrieb geschuldet. Auch in Kurvenfahrt wird sie bis zu 80 % aufrecht gehalten. Leider gibt es Probleme mit dem Fahrwerk und den Ketten, die auch nach einem Jahr nicht befriedigend gelöst werden konnten. So liegen derzeit keine Leistungsdaten vor, die eine Beurteilung dieser technischen Alternative von betriebswirtschaftlicher Seite erlauben.

Abb6

Abb. 6: FM 529 LI
Serienmaschinen dieser Bauart gibt es derzeit nur in Russland, die technisch hoch entwickelt, sogar amphibisch und kostengünstig sind (ZF Getriebe, Webasto Klimaanlage, Motoren und Pumpen namhafter Hersteller – ca. 230.000.-€) – Abb. 7. Weiterer Vorteil dieser zweigliedrigen Fahrzeuge ist, dass sie in Kurvenfahrt den Antrieb nicht einseitig abbremsen müssen und gegenüber eingliedrige Fahrzeugen die Bodenstruktur oberflächlich nur geringfügig verletzen. Vorder- und Hinterwagen sind zusammen mit bis zu 300 PS angetrieben und über ein 3 – D Gelenk verbunden.

Abb7

Abb.7: TTM-492 GP http://transport-ttm.com/en/production/ttm4902/?ItemID=1496

Im landwirtschaftlichen Bereich haben sich in den letzten Jahren sogenannte Deltalaufwerke, diese werden anstatt der Räder auf ein oder zwei Achsen der Maschine montiert, etabliert. Mähdrescher und andere Erntemaschinen haben die Terralaufwerke (Abb.:8) zur Zugkraftverstärkung und zur Bodenschonung bekommen, die mit Gummibändern bestückt gerade im Herbst bei schlechter Witterung die Maisernte z.B. noch ermöglichen. Es gab mit diesen Laufwerken auch im forstlichen Bereich Versuche, die aufgrund hoher Kosten und Beanspruchungen der Bänder eher Einzelfälle geblieben sind. Die Fa. FHS hat mit dem Street-Rubbers ein Band entwickelt und auf den Markt gebracht, welches in die richtige Richtung zeigt. Die Vorteile eines Stahlbands und eines herkömmlichen Reifens werden vereint und versprechen so eine hohe Traktion bei größtmöglicher Schonung der Straße.

Abb8

Abb.: 8. Deltalaufwerke an einem landwirtschaftlichen Schlepper

Vollkommen aus dem Fokus ist der Schlitten im Forstbereich geraten, obwohl er eine ganze Epoche der Holztransportverfahren geprägt hat. Schlittenbringung im Frühjahr von Brennholz mittels Gravitation, Pferdegespanne mit Schlitten und Halbschlitten für das Langholz gehörten zum täglichen Bild der Holzhauer (Abb.9). Das Holz wurde im Winter gehauen, was natürlich die Gedanken um Haft- und Gleitreibung erleichterte, da diese gegenüber der Sommerbringung in sehr günstigem Licht stehen. Schwere Lasten hatten aber auch die Menschen rund 2000 Jahre v. Chr. zu bewegen, wenn Sie ihre Statuen von A nach B transportieren wollten (Abb.10). Bemerkenswert ist, dass auch zwei von Männern gezogene Wagen abgebildet sind, aber die schwergewichtige Statue auf einem Schlitten gezogen wird. Das heißt, dass auch mit der Kenntnis des Prinzips des Rades und des Wagens trotzdem schwere Lasten auf Schlitten gezogen wurden, da diese einfach stabiler waren.
Frachtschlitten werden heutzutage an den Polen eingesetzt. Die Versorgung der Antarktis Stationen erfolgt mittels Pistenraupen / Traktoren und Frachtschlitten.

Abb9

Abb.9: Perdegespann mit Schlitten http://structuralarchaeology.blogspot.com/2009/11/notes-queries-sledges.html

Abb10

Abb.10: Relief das neben dem Rad einen Schlitten zum Transport einer Statue zeigt (modifiziert) http://www.cheops-pyramide.ch/image/loehner-seilrolle/sennacherib-stier-transport.gif
Dieses Know how ist nun in die Konstruktion / Bau von Unterbaukufen für Rückeanhänger eingeflossen, um damit die entscheidenden Nachteile des Rades, Bodendruck, Pumpen kapillaren Wassers etc. zu lösen. Die Unterbaukufen sind ein kostengünstiger Anbau für Rückeanhänger mit Lenkdeichsel, um auf Staunässeböden und auf humosen, grundwasserbeeinflussten Standorten der Ebene und leicht geneigten Lagen die technische Befahrung auszuweiten. Gleiten, nicht Rollen bedeutet für den Anwender, dass er ggf. eine Rückegasse häufiger befahren kann als mit einem reinen Radfahrzeug. Die Kontaktfläche ist mit ca. 3 m2 so groß, dass die Bodendrücke stark reduziert werden und die Zugkräfte sich in einem Rahmen halten, der von unseren radgetriebenen Schleppern überwunden werden können. Positiver Nebeneffekt ist, dass die Kufen nach der Durchfahrt die vorhandenen oder neu entstandenen Spuren des Zugfahrzeugs glätten und somit dem Waldbesucher ein Bild präsentieren, das er eher positiv beurteilt (Abb.: 11,12).

Abb11

Abb.: 11: Landwirtschaftlicher Schlepper mit Forstausrüstung und Kran mit Rückeanhänger auf Kufen der Firma AT-Graf

Abb12

Abb.: 12 Durch Einsatz von Kufen „geglättete“ Rückegasse auf staunassem Standort

In Verbindung mit den bereits angesprochenen zweigliedrigen Kettenfahzeugen, die spezifisch über besonders hohe Zugkräfte verfügen, kann das Transportvolumen durch einen angehängten vierkufigen Frachtschlitten erheblich ausgeweitet werden. Von den Autoren sind mit einem Prototyp praxisnahe Voruntersuchungen bereits gemacht worden, die jedoch für die Umsetzung noch an der Verfügbarkeit einer geeigneten Zugmaschine gescheitert sind. Ferner ist geplant den Hinterwagen eines Forwarders bei abgeschaltetem Allradantrieb auf Kufen zu setzen und den Vorderwagen mit Bogiebändern auszustatten. In der Ebene auf Nassstandorten ist vorstellbar, dass auch dieses Vorgehen eine Möglichkeit bietet, Standorts- und Witterungsunbillen zu begegnen. Seitens der Autoren sind hierbei bereits entsprechende Planungen im Prototypenstadium.
Das Seil wurde bereits im Zusammenhang mit den von der HAWK auf der Austro2005 in Schlägl vorgestellten Prinzip der Traktionshilfewinden angesprochen. Diese für den Hang konzipierten Hilfsmittel, den Schlupf durch Aufhebung der Hangabtriebskräfte auszuschalten, sollte um die Variante Ebene ausgeweitet werden. Hier wird dann das angetriebene Rad zu einem mitlaufenden Rad, das zu den bereits erwähnten positiven Effekten auf humosen Standorten (Hoch- und Niedermoore) führt. Der Seilkran wäre als weiteres Rückemittel zu erwähnen, das ebenfalls aus dem hängigen Gelände kommt, aber auch, wie die 2. KWF Thementage in Schuenhagen zeigten, in der Ebene einsetzbar ist     (Abb.: 13).

Abb13

Abb.: 13. Gitterendmast der Fa. Franz Hochleitner in Schuenhagen

Die Herausforderungen für den Einsatz von Seilkränen, wie Verankerungen, Stützen und Reichweiten sind zu bewältigen, die damit verbundenen Kosten sind in der Ebene aber meist nur mit Naturschutz- oder Verkehrssicherungsaufgaben zu begründen. Ein Deckungsbeitrag bleibt aus diesen Vorhaben meist negativ.
Die nun schon vielfach erwähnten Bodendrucke, in der Bodenkunde besser Bodenspannungen, wurden in Zusammenarbeit mit der Christian Albrechts Universität Kiel, Institut für Bodenkunde und Pflanzenernährung, Herrn Roland Riggert gemessen und auf der Interforst 2014 vorgestellt . Forstbetriebe und forstliche Zertifizierer haben spezielle Maßnahmen getroffen, um Bodenschäden durch Befahrung zu vermeiden oder auf ein erträgliches Maß zu reduzieren. Ein wichtiger Schritt ist die Trennung von Arbeits- und Produktionsräumen. Auf der Rückegasse (Arbeitsraum) darf gefahren werden; die Produktionsräume zwischen den Gassen bleiben unbefahren und damit ungestört. Auf den Rückegassen gelten je nach Waldbesitzern bzw. Zertifizierer spezielle Regeln, die z. B. die maximale Fahrspurtiefe begrenzen. Für eine nachhaltige Waldbewirtschaftung spielt der Bodenschutz eine zentrale Rolle. Der gesunde Boden ist nicht nur für das Gemeinwohl eine wichtige Ressource, er ist auch das Grundkapital der Forstbetriebe. Deshalb sollten sich die o. a. Grenzwerte als Spielregeln für die Befahrung von Waldstandorten an dem Stand der Forschung orientieren und bei Bedarf sorgfältig angepasst werden. Die aufgezeigten Möglichkeiten geben dem forstlichen Praktiker jedoch ausreichende Spielräume, für sich und seinen Betrieb eine von ihm selbst zu verantwortende Auswahl zu treffen. – Eine Art Selbstverpflichtung dem Ökosystem Wald gegenüber. Für die Zukunft sollte das auch heißen, dass das Verhältnis von Fahrzeuggewicht und Zuladung in Bezug auf die Kontaktfläche so gewählt wird, dass die Transportaufgabe schonend vollzogen werden kann. Ein „Downsizing“ im Bereich der Maschinen ist eine sinnvolle Möglichkeit.
Die Alternativen, die aufgezeigt wurden, sind natürlich mit unterschiedlichen Leistungen und Kosten verbunden, was maßgeblich auch den Waldbesitz und den Unternehmer interessieren sollte. Der Waldbesitzer hat unter Ausnutzung/Forderung der einzelnen Komponenten die Möglichkeit, dem Holzkäufer auch unter schwierigen Standorts- und Klimabedingungen das Holz bereitzustellen. Der Unternehmer hat die Möglichkeit diesem Wunsch nachzukommen, wobei er auf zusätzliche Investitionskosten für Bogiebänder, Kufen, Traktionshilfewinde etc. hinweist. In Abb. 14 sind die Zusatzkosten in Prozent der Kosten einer Standardmaschine dargestellt. Es muss an dieser Stelle darauf hingewiesen werden, dass diese Mehrkosten nicht komplett dem Auftraggeber/Waldbesitzer aufgebürdet werden dürften, da auch der Unternehmer mit diesem Equipment seine Auslastung erhöht und sich ggf. ein Alleinstellungsmerkmal im Wettbewerb schafft. Die Chance sich festzufahren sinkt und die Produktivität / MAS wird bei der Verwendung der richtigen Bausteine gesteigert. Es obliegt den beiden Geschäftspartnern in der Preisfindung, die meist auf Festmeterbasis vollzogen wird, einen vernünftigen Kompromiss zu finden. In der Ausschreibung der Rückemaßnahmen sollten Hinweise diesbezüglich berücksichtigt werden.

Abb14
Abb. 13.: Prozentuale Mehrinvestitionen auf Basis der Standardmaschinenkosten

 

Autorenteam: Friedbert Bombosch, Dietmar Sohns, Holger Sturhan