Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
PDF download
Gezielte Sprengungen von Schneemassen dank robuster, fehlersicherer Steuerung: Ausgabe 05/2019, 21.03.2019

Sichere Skipisten haben oberste Priorität

Wenn Schneemassen gesprengt werden, steht die Sicherheit an oberster Stelle. Ein Fall für Siplus von Siemens. Die Steuerung ist fehlersicher und die Siplus-Komponenten trotzen der rauen Umgebung bei Temperaturen von bis zu –40 °C.

Bilder: Siemens

Es knallt – auf dem Parpaner Rothorn in der Lenzerheide donnert eine Lawine den Hang herunter. Die Schneemassen haben sich jedoch nicht spontan gelöst. Ursache war die Detonation einer Sprengladung, ausgelöst von einem Lawinenmast, den das Glarner Unternehmen Inauen-Schätti AG im Rahmen eines Pilotversuchs installiert hat. Der Befehl für die Sprengung gelangt via Handynetz zum Kommunikationsmodul im Lawinenmast hoch oben auf dem Berg. Dort dreht sich ein Magazin mit Sprengladungen wie bei einem Revolver, bis eine Ladung unten liegt. Sicher geführt, rutscht sie in den Auslösemechanismus. Die Klappe öffnet sich, die Sprengladung fällt herunter und detoniert zwei bis drei Meter über der Schneedecke – eine Lawine löst sich.
Ob die Sprengung einwandfrei geklappt hat, ist auch im Tal zu hören – am Computer. Ein Mikrophon im Lawinenmast nimmt die Geräusche zur Kontrolle auf. Der Mast steht schräg im Gelände. Oben ist wie bei einem Basketballständer ein Ring montiert, in dem der Magazinkasten eingehängt ist.

Alle Komponenten sind auf kleinstem Raum integriert
Darin ist alles integriert, was es für die Sprengungen braucht: Sprengladungen und Auslösemechanismus, Steuerung, Energieversorgung, Kommunikations- und Überwachungssysteme. Alle Komponenten sind auf kleinstem Raum integriert. Der Magazinkasten ist völlig autonom; er braucht keine Leitungen oder Anschlüsse und kann per Helikop ter ausgetauscht werden.
Hoch oben in den Alpen müssen die Systeme extremen Bedingungen standhalten. «Wir erhielten ein ausführliches Pflichtenheft mit sehr hohen Anforderungen», erzählt Thomas Tschudin von der Masora AG. «Eine der ersten Herausforderungen war es, eine Steuerung zu finden, die Temperaturen von bis zu –30°C standhält.» Tschudin nahm Kontakt mit Siemens auf und wurde fündig: Die Siplus-Komponenten sind auf einen Temperaturbereich von –40 bis +70°C zugelassen. Sie funktionieren bei 100 % Luftfeuchtigkeit, halten Frost stand und können bis auf Höhen von 5000 m eingesetzt werden.

Fehlersichere Steuerung ist Schlüsselkomponente
Für extreme Bedingungen sorgt nicht nur das raue Klima in der Höhe. Bei der Detonation werden immense Kräfte frei. Fünf Kilogramm Sprengstoff – eine Handgranate enthält 200 bis 300 g – entfalten ihre volle Wirkung. Der Lawinenmast ist dabei einer Druckwelle ausgesetzt, die sich mit einer Geschwindigkeit von bis zu 4000 m/s ausbreitet. Diesen Kräften müssen die Bauteile standhalten.
Beim Einsatz von Sprengstoff steht die Sicherheit an oberster Stelle. Tschudin nennt ein Beispiel: «Wenn der Magazinkasten am Helikopter hängt, müssen wir mit absoluter Sicherheit ausschliessen können, dass eine Sprengladung gezündet werden kann.» Für solche Fälle sind mehrere Sicherheitsmechanismen implementiert. Am Magazinkasten sind zum Beispiel drei Berührungskontakte montiert, die erst schliessen, wenn der Magazinkasten fest im Ring sitzt. Und nur wenn die Kontakte geschlossen sind, kann eine Sprengung erfolgen.

Patentierter Auslösemechanismus bietet hohe Zuverlässigkeit
«Auf solche Mechanismen ist natürlich nur Verlass, wenn die Steuerung jederzeit einwandfrei funktioniert», betont Tschudin. Dies bietet die CPU der Siplus-Reihe. Sie ist fehlersicher und überwacht sich laufend selbst. «Ohne diese Funktion könnten wir die hohe Sicherheit nicht garantieren.» Neben diesen Mechanismen sorgt ein patentierter Auslösemechanismus dafür, dass eine Sprengladung nur gezündet werden kann, wenn sie sich aus serhalb des Magazinkastens befindet.

Minimaler Energieverbrauch für lange Lebensdauer
Der Magazinkasten erinnert an eine Weltraumkapsel, alle Wände sind mit Solarzellen bestückt. «Wir haben bewusst rundum Solarzellen montiert», erklärt Marco Larghi, Projektleiter Inauen-Schätti. «So ist es für den Piloten einfacher, den Magazinkasten im Ring abzusetzen.» Sparen mussten die Entwickler beim Energieverbrauch. Der Magazinkasten sollte möglichst klein und leicht sein. Die Ingenieure optimierten das System soweit, dass zwei Batterien mit je 65 Ah ausreichen, um alle Komponenten zu versorgen.
So ist die Steuerung zum Beispiel grundsätzlich ausgeschaltet. Bei einem Befehl zur Sprengung wird sie vom Kommunikationsmodul Logo aktiviert. Sollte der Ladezustand der zwei Batterien trotzdem einmal sehr tief sein, werden auch die Kommunikationsmodule ausgeschaltet. In diesem Fall gehen sie in einen Bereitschaftsmodus und nehmen alle 5 bis 30 min Kontakt mit dem Leitsystem auf.

Magazinkasten kann man während des Sommers einlagern
Beim Nachfüllen der Sprengladungen ist Inauen-Schätti den Mitbewerbern einen Schritt voraus. Die Zylinder mit dem Sprengstoff können einfach in das Magazin gelegt werden, ohne Kabel oder Zündschnüre anzuschliessen. «Wenn die 32 Ladungen verbraucht sind, holt der Helikopter den Magazinkasten ab. Aufgefüllt wird er hier im Tal», erklärt Larghi. Eine weitere wesentliche Neuerung dieser Generation ist die Integration aller Bauteile in einem Gehäuse. Bei den bisherigen Modellen war der Steuerungskasten fix auf dem Mast montiert und musste separat abtransportiert oder auf dem Berg gewartet werden. Inauen-Schätti kann diese Arbeiten nun in den Werkstätten im Tal erledigen und den Magazinkasten imSommer einlagern. Nach dem erfolgreichen Pilotversuch im Skigebiet Lenzerheide wird Inauen-Schätti sieben Anlagen an verschiedenen Orten in den Alpen installieren. «

Infoservice
Siemens Schweiz AG
Freilagerstrasse 40, 8047 Zürich
Tel. 0848 822 844
industry.ch@siemens.com, www.siemens.ch/industry

 



Helikopter beim Ablassen eines mit Sprengstoff gefüllten Magazins in einen Lawinenmast

Technik in Kürze

Der Magazinkasten ist autark, für die Stromversorgung sorgen Photovoltaikmodule. Alle Komponenten sind auf extreme Temperaturen und hohe Sicherheit ausgelegt. Herz des Steuerungsmoduls ist die fehlersichere Siplus-Variante der Simatic ET 200SP CPU, für die Kommunikation sorgt das Modul Logo CMR2020.