Holzernte

Irgendwann in den 50er Jahren des hinter uns liegenden Jahrhunderts ersetzten auch in Deutschlands Wäldern Traktoren die bis dahin zum Rücken des Holzes verwendeten Pferde und ­Ochsen. Die Pionier-Maschinen waren landwirtschaftliche Schlepper, ergänzt um eine Seilwinde; weitere Aufrüstungen, wie sie uns heute selbstverständlich erscheinen, gab es vorerst nicht. Im Laufe der Zeit teilten ­diese Traktoren mit der Landwirtschaft nicht nur ihren Ursprung, sondern auch Probleme, die man bei ihrem Einsatz sehen­ konnte: Spurrillen (Fahrgleise) auf manchen, oft im zu feuchten Zustand befahrenen Oberböden. Die in der Agrartechnik teils heftig geführte Diskussion um das Ausmaß der Bodenschäden schwappte noch in den 70er Jahren in den Forstbereich über. Folgerichtig versuchte man, die eigentliche Schadursache, den Kontaktflächendruck, zu mindern, indem man die Auflast der Maschinen auf eine größere Fläche verteilte: Breitreifen boten ein scheinbar probates Mittel, insbesondere angesichts der nur in wenigen Lücken einsetzbaren Gliederkettenfahrwerke (Raupen).
Aber auch die breite Bereifung scheint inzwischen an Grenzen zu stoßen, denn mit den steigenden Ansprüchen an die Produktivität der Schlepper mussten auch die technischen Bauteile wachsen: steigende Nutzmasse bringt nun einmal in den allermeisten Fällen steigende Eigenmasse (Leergewicht) mit sich, und die Summe beider, die Gesamtmasse eines solchen Fahrzeugs, hat inzwischen eine Größenordnung erreicht, die manche Förster (selbst wenn sie ihren Arbeitsplatz in der „forsttechnischen Ecke“ haben) nicht mehr zu tolerieren bereit sind.

Stellschrauben der Erleichterung
Man sucht nach „Stellschrauben“, die irgendwo auf ihrem Gewinde eine Marke führen, deren Überschreitung Argumente für ein Verbot liefern mögen: Verbot des Einsatzes der „schweren Maschinen“, eventuell deckungsgleich mit dem Verbot der Auftragsvergabe an jene „ignoranten Unternehmer“, die überhaupt solche Maschinen nutzen. Die Anzahl verfügbarer Stellschrauben ist sehr begrenzt, wenn man weiß, welche technischen Faktoren den Kontaktflächendruck unter den Rädern beeinflussen. Diese Faktoren sind

• Radlast,
• Reifenfülldruck,
• Nennbreite,
• Raddurchmesser,
• Profilierungsklasse der Pneus.

Wer hier publikumswirksam agieren will, stürzt sich auf die Radlast, zumal es einleuchtet, dass eine hohe Radlast einen höheren Reifenfülldruck voraussetzt, sofern man nicht sehenden Auges die teure Bereifung schlachten will. Die Diskussion um derartige Lastenbegrenzung hat sich im Kielwasser der wohl politisch motivierten Diskussion um Bodenschäden (denen man inzwischen auch messbare Beiträge zum Klimawandel zuschreibt!) im Laufe der letzten zwei Jahre hochgeschaukelt – und das mit Argumenten, die aus physikalisch-technischer Sicht Mitleid erregen können.

Grenzlasten
Ein Fahrzeug, das Lasten trägt oder zieht (schleift), kann aus mehreren Gründen „überladen“ werden, und es ist schon wichtig, sich dies zu erklären, wenngleich hier sehr schnell der Vorwurf der „blanken Theo­rie“ laut wird.
Aus den Fahrzeugpapieren geht (wie beim Pkw auch) stets ein „zulässiges Gesamtgewicht“ hervor, das beim Einsatz auf öffentlichen Straßen nicht überschritten werden darf. Dies ist tatsächlich eine Grenzlast, die für Arbeitsmaschinen im Forst von untergeordneter Bedeutung ist, wenn man sich auf Waldfahrten beschränkt.
Wer eine Last aufkuppelt oder auflädt (Pritsche, Rungenkorb ...), deren Schwerpunkt hinter dem Schwerpunkt des leeren Fahrzeugs liegt (das ist der Normalfall!), entlastet die Vorderachse. Diese Entlastung kann so weit gehen, dass die Vorderachse vom Boden abhebt, zumindest jede Lenkbarkeit des Fahrzeugs schwindet. Für den Geltungsbereich der STVZO fordert der Gesetzgeber, dass mindestens 20 % der aktuellen Fahrzeugmasse (Leermasse- und Zulast) auf der Vorderachse liegen müssen, um jene Lenkbarkeit sicher zu gewährleisten.

Der Hersteller der Achsen gibt dem Hersteller des damit auszurüstenden Fahrzeugs eine Empfehlung für die maximale Achslast: die dort verbauten Teile stoßen plausiblerweise irgendwo auf Belastungsgrenzen, bei deren Überschreitung mit Materialschäden gerechnet werden muss. Bei Zuladungen sind von Achslast­zuwächsen im Prinzip Vorder- und Hinterachsen betroffen, gravierende Zuwächse sind allerdings nur hinten zu erwarten.
Schließlich kann man den Laderaum (das Volumen, nicht eine Masse!) eines tragenden Fahrzeugs im Rahmen des Erlaubten voll ausschöpfen. Ist das spezifische Gewicht des Zulastmaterials nicht zu hoch, kann es dazu kommen, dass vor dem Erreichen der schon erwähnten Grenzen nichts mehr geht.
All diese Grenzlasten lassen sich physikalisch-mathematisch herleiten. Für straßentaugliche Lkw findet man zugehörige Formeln auf den Internet-Seiten renommierter Fahrzeughersteller oder -aufrüster. Für Forwarder und andere Forsttraktoren haben wir die formellen Lösungen im neben­stehenden Kasten zusammengefasst.

Sind Tragschlepper Bodenschlächter?
Der ärgste Feind des Bodens ist natürlich in jener Kategorie der per Radfahrwerk bewegten Forstschlepper zu finden, die im beladenen Zustand die höchste Gesamtmasse im Forst bewegter Maschinen aufweisen – oder? Diesem Trugschluss fallen dann sehr schnell die Forwarder (Tragschlepper, Kurzholz-Rückezüge) zum Opfer, und tatsächlich konzentrieren sich (z. B. die in einem süddeutschen Forstunternehmen angedachten) „Ökopunkte“ mit Verbotsminimum auf genau diese Maschinen.

Wir betrachten vor diesem Hintergrund exemplarisch vier Forwarder aus – gemessen am möglichen Rückevolumen – verschiedenen „Leistungsklassen“, begonnen bei „ziemlich leicht“ (Typ 1) bis „fast extrem stark“ (Typ 4). Tabelle 1 gibt einen Überblick zu ausgewählten technischen Daten. Was fällt auf?
Die drei „kleineren“ Maschinen ­weisen durchweg dieselbe Nennleistung des Motors auf (130 kW) auf. Genau ­diese Leistung ist es, nach der der Forsttechnische Prüfausschuss (FPA) die „Leistungsklassen“ der Forwarder von „klein“ (unter 70 kW) über „mittel“ (unter 100 kW) bis „stark“ (100 kW und mehr) definiert. Auch innerhalb des Ausschusses wird dieses Grenz-Krite­rium seit Jahren diskutiert: das hier vorgestellte Maschinen-Quartett unterstreicht, dass man sich davon rasch verabschieden sollte.
Die Hersteller unserer Forwarder verbauen offensichtlich vorn und hinten die gleichen Achsen. Vorn könnte man „geringer dimensionieren“ oder hinten höher, um entweder zu sparen oder die Materialsicherheit zu steigern, aber vielleicht spielt hier die Auflagendegression bei Abnahme vieler gleicher Exemplare eine mit-entscheidende Rolle.

Die letzte Spalte (Tab. 1) zeigt, dass die Forwarder eine fast lehrbuchmäßige Achslastverteilung für Spezialschlepper aufweisen: 60 % liegen vorn, so dass hinten gut zugelegt werden kann.
Die maximale Zuladung findet man nach einem nächsten Schritt in Tabelle 2. Die möglichen Grenzlasten (s. o.) werden dazu vorab nach den Formeln [1F] bis [4F] (s. Kasten S. 21) berechnet, die kleinste dieser Lasten greift – und was dabei begründend greift, zeigt Spalte 4 (Tab. 2): es ist stets der komplett gefüllte Rungenkorb, der die Zulast beschränkt (komplett heißt hier: bis zur Oberkante des frontseitigen Korbgitters, nicht etwa noch turmhoch darüber hinaus). Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass die zwei stärksten Typen mit der ausgewiesenen Grenzlast auf öffentlichen Straßen nicht mehr bewegt werden dürften.
Das der (in der Kraft-Einheit daN, Gewicht eines Kilogramms) gemessenen Grenzlast zuzuordnende Volumen zu rücken­den Holzes entnimmt man der dritten Spalte (Tab. 2): es schwankt zwischen 13 und fast 20 m³ – erwartungsgemäß sauber gestaffelt nach „Leistungsklasse“ der jeweiligen Maschine.

Die „ominöse Radlast“ (Hinterachse), gerechnet nach Formel [4F] mit Berücksichtigung der Grenzlast, findet man gemeinüblich gerundet und in der verbreite­ten Massen-Einheit „Tonnen“ in der letzten Spalte (Tab. 2). Die „kleine Maschine“ nähert sich bedenklichen Werten, von Typ 2 an aufwärts legt sich die Stirn des kritischen Bodenökologen in Falten – sportlich interpretiert sähen diese Forwarder (mindestens) Gelb, die stärkeren sogar (dunkles) Rot.
Das Ergebnis unserer Recherche ist für manche Betreiber vergleichbarer Maschinen vielleicht überraschend, und man mag sich fragen, ob die Grenz- und Radlast-Formeln wirklich mit praxisnahen Werten gefüttert worden sind. Berücksichtigt wurden hierbei folgende Umstände: Gerückt wird nahezu waldfrisches Holz mit einer ­Dichte (γ) von 900 kg je Festmeter. Die Länge (Längensumme) des transportierten Sortiments liegt um 15 – 25 % über der Länge des Standard-Rungenkorbs, und als Füllungsgrad wird ein Verhältnis zwischen Raum- und Festvolumen von 0,65 unterstellt. Das Entlastungsprozent der Vorderachse wird (wie bei den FPA-Kalkulationen auch) mit 20 gefordert. Sämtliche übrigen Größen, die unsere Formeln berücksichtigen müssen, entstammen Angaben der Maschinenhersteller.

Niemand bezweifelt, dass es in Deutschlands Wäldern mehr als nur diese vier Forwardertypen gibt. Manche der hier vorgestellten Besonderheiten mögen für andere Maschinen überhaupt nicht zutreffen – dies gilt allerdings sicherlich nicht für die Größenordnung der hier präsentierten Radlasten. Aber bitte: wir reden doch über die schwersten Rad-Maschinen im Forst! Muss da ein solches Ergebnis überhaupt verwundern? Nein! Oder?

Die Spezies Langholzschlepper
Sie tragen ihre Last nicht, sondern sie schleifen diese: zunächst mit dem Windenseil bis zur Rückegasse, sodann dickörtig aufgesattelt bis zum Polterplatz am Waldweg: Langholzschlepper, sie sind entweder konzipiert als Spezialschlepper (Skidder, nur für den Waldeinsatz gedacht) oder ursprünglich als Agrarschlepper gebaut, die man dann aufwendig von spezialisierten Unternehmen für den Waldeinsatz aufrüsten lässt. Dort, wo die hochmechanisierten Kurzholzsysteme (CTL) nicht praktiziert werden (können), braucht man normalerweise Schlepper, die eben nicht tragen, sondern „ziehen“ – und das dürfte für das Rücken etwa der Hälfte des in Deutschland eingeschlagenen Holzes zutreffen.

Die Belastungsgeometrie bei diesen Schleppern ist deutlich verschieden von der der Forwarder, das zeigt letztendlich auch Abb. 2 des Kastens. Mit der geänderten Geometrie ändert sich auch die formelle Berechnung von Grenzlasten – zudem hier ohnehin nur zwei dieser Lasten ein Rolle spielen: die Maximallast der Hinterachse und die Entlastung der Vorderachse.
Für Achs- und Radlastberechnungen solcher Schlepper gibt es (unseres Wissens!) kein Pendant im Straßenverkehr, das man in formeller Lösung irgendwo (im Internet?) abrufen könnte. Das mag daran liegen, dass insbesondere die mobile Belastung, die „schleifende Fahrt“ gar nicht genau zu berechnen, sondern bestenfalls grob abschätzbar ist. Die im Kasten mit den Formeln [1S] bis [3S] vorgestellten Lösungen gelten dann auch nur für die stationäre Belastung, das bedeutet: die Schlepper haben ihre Last zur Rückegasse geseilt und anschließend aufgesattelt bzw. am stärkeren Lastende per Windenzug oder mit dem Krangreifer geliftet. Genau diese Stellung vor Start des End­rückens wird jetzt diskutiert.

Vorgestellt und miteinander verglichen werden sechs Schlepper, durchweg FPA-geprüft und ebenfalls durchweg ausgestattet mit einem Rückekran, da diese Option sich auch aus ergonomischen Gründen bei den Käufern durchzusetzen scheint. Die groben technischen Daten werden in Ta­belle 3 vorgestellt. Auch diese Schlepperkategorie unterteilt der FPA in Klassen, deren Grenzen sich (noch?) an der Motornennleistung orientieren; diese Klassen sind in Spalte 1 (Tab. 3) erwähnt, und man sieht, dass ein wirklich breites Spektrum in unseren Vergleich einfließt. Leergewichte und Achslastgrenzen entstammen FPA-Protokollen, müssen nicht unbedingt dem aktuellen Stand entsprechen und können je nach Ausstattung der Prüfmaschine vom Lieferstandard abweichen.
Die Leergewichte dieser Schlepper enden dort, wo die der Forwarder beginnen, die zulässigen Achslasten sind den geringeren Lasten, die es zu manipulieren gilt, angepasst: sie bewegen sich bei den stärkeren Typen bei 65 % der Tragschlepper-Grenzen.
Die Achlastverteilung (Spalte 5, Tab. 3) ist – wahrscheinlich geschuldet dem nicht leichten Rückekran – ausgesprochen ungünstig: 40 % bis 50 % konzentrieren sich vorn, und daran ändert auch die oft frontal montierte Doppeltrommelwinde nichts (oder: nicht viel).

Über die Grenzlasten informiert schließlich Tabelle 4. Sie werden sämtlich bestimmt von der noch tolerierten Entlastung der Vorderachse, die in diesem Falle mit 30 % der (beladenen) Gesamtmasse, also um 10 % mehr als im Forwarder-Betrieb, gefordert war. Diese Erhöhung berücksichtigt den deutlichen Entlastungsanstieg bei einsetzendem Schleiftransport.
Das aus der Grenzlast berechnete Rücke­volumen unterstellt, dass beim dickörtigen Anliften rund 2/3 der Last geschultert werden, der Rest drückt auf den Boden und bildet die Kraftkomponente der beim späteren Schleifen zu überwindenden Haft- und Gleitreibung. Mit einer einzigen Ausnahme bewegt sich das hier berechnete Rückevolumen übrigens sehr nahe bei den Ergebnissen aus der FPA-Gebrauchswertprüfung: es liegt bei (nur) 20 bis 30 % des Volumens , das man mit den Tragschleppern befördert.

Dass das (relativ zu den Forwardern) geringere Rückevolumen sich nicht annähernd proportional im Vergleich der Radlasten niederschlägt, liegt selbstverständlich am unterschiedlichen Achsentyp: vierrädrige Bogieachse bei den Forwardern, einfache Achsbauweise bei den schleifenden Schleppern. Und tatsächlich gibt der Blick auf die Radlasten (Spalte 5, Tab. 4) keinen Grund zum „ökologischen Frohlocken“! Sie liegen im Mittel bei 86 % der Forwarder-Radlasten, aber – und das sei nochmals besonders betont – sie berücksichtigen nicht das die Hinterachse zusätzlich belastende Zugmoment beim einsetzenden Schleiftransport (s. Kraftkomponente ZK in der Schlepperskizze des Kastens). Wenn dieser Zusatz im Zuge des Endrückens (Gasse ––> Weg) greift, werden die Radlasten der Forwarder im Durchschnitt deutlich überboten!

Konsequenzen
Es ist bestimmt nicht zu kritisieren, wenn Bodenwissenschaftler und sogar Förster über den Schutz des Bodens nachdenken, aber dabei muss man ein Minimum an Objektivität wahren. Beide Gruppen sollten sich auf einer breiten und insbeson­dere physikalisch-mathematisch fundierten Plattform bewegen, denn der bloße und hämische Fingerzeig auf „die Schwersten“ im beladenen Zustand, deren Belastungsfaktoren man „großzügig“ schätzt, kann schon den Mangel an eigener Kompetenz offenbaren. Leider offenbart sich dieser Mangel nicht jedem, der nur auf die Vermeldung „umweltschädlicher Katastrophen“ wartet.
Der hier abzuschließende Beitrag mag zeigen, dass eine voreilig provozierte Diskussion sehr leicht dazu führen kann, dass man forstwirtschaftliche Arbeitssysteme in solcher Breite hinterfragt, dass wirtschaftlich vertretbare Aktivitäten im (deutschen) Wald fast völlig unterbunden werden.

Zusätzliche Informationen zu diesem Artikel

Hohe Radlast als Ausschluss-Kriterium

Der 4 -t-Grenzwert und die virtuelle Realität

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