Wenn Schneemassen gesprengt werden, steht die Sicherheit an oberster Stelle. Ein Fall für Siplus von Siemens. Die Siplus Komponenten sind fehlersicher und die Steuerung trotzt der rauen Umgebung bei Temperaturen von bis zu minus 40 Grad Celcius.
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 entfernten 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. 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 Helikopter 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 minus 30 Grad Celsius standhält.» Tschudin nahm Kontakt mit Siemens auf und wurde fündig: Die Siplus Failsafe-Komponenten sind für den Einsatz bei Minusgraden zugelassen. Sie funktionieren bei 100 Prozent Luftfeuchtigkeit, halten Frost stand und die Siplus Steuerung kann auf Höhen von bis zu 5000 Meter eingesetzt werden.
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 Gramm – entfalten ihre volle Wirkung. Der Lawinenmast ist dabei einer Druckwelle ausgesetzt, die sich mit einer Geschwindigkeit von bis zu 4000 Meter pro Sekunde ausbreitet. Diesen Kräften müssen die Bauteile standhalten.
Fehlersichere Steuerung
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. «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 ausserhalb des Magazinkastens befindet.
Es war eine Herausforderung, eine Steuerung zu finden, die bis minus 30 Grad Celsius standhält.Thomas Tschudin Stellvertretender Geschäftsführer Masora AG
Minimaler Energieverbrauch
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. «SPS-Steuerungen haben hier deutliche Vorteile gegenüber anderen Technologien. Sie lassen sich ohne lange Routinen einfach aus- und wieder einschalten», erklärt Rolf Frei, Kundenberater Aussendienst bei Siemens. 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 fünf bis 30 Minuten Kontakt mit dem Leitsystem auf.
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 bis-herigen 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 ihren Werkstätten im Tal erledigen und den Magazinkasten während des Sommers einlagern. Nach dem erfolgreichen Pilotversuch im Skigebiet Lenzerheide wird Inauen-Schätti sieben Anlagen an verschiedenen Orten in den Alpen installieren.