Falkirk Wheel

Falkirk Wheel

Das Falkirk Wheel ist ein Schiffshebewerk nahe der schottischen Stadt Falkirk, das durch seine Konstruktion in der Art eines Riesenrades einmalig auf der Welt ist.

Geschichte

Ursprünglicher Verlauf des Kanals

Seit dem Jahre 1790 durchquert der Forth and Clyde Canal Zentral-Schottland in West-Ost-Richtung zwischen den Flüssen Clyde und Forth. Westlich von Falkirk zweigt der 1822 eröffnete Union Canal ab, ein ca. 50 km langer Stichkanal, der im Stadtzentrum von Edinburgh endet. Der Höhenunterschied zwischen den beiden Haltungen von 33,50 m wurde ursprünglich durch eine 11-stufige Schleusentreppe auf einer Strecke von 1,5 km überwunden. Mit dem Niedergang des Kanalwesens aufgrund der Konkurrenz durch die Eisenbahn und den Straßenverkehr verfielen die Schleusen und wurden schließlich in den 1930er Jahren verfüllt. Die Trasse wurde zugeschüttet und überbaut.

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  Lage des Union Canal (hellblau), links zweigt er vom Forth and Clyde Canal (dunkelblau) ab
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  Karte der ursprünglichen 11-stufigen Schleusentreppe, mit dem nahen Antoninuswall

Neubau

Bau des oberen Beckens und der Trogbrücke

In den 1990er Jahren wurde der Union Canal als touristische Attraktion zu Freizeitzwecken wiederhergestellt und musste an den Forth and Clyde Canal neu angeschlossen werden. Dazu wurde die nicht mehr nutzbare Schleusentreppe größtenteils durch das neue Hebewerk ersetzt, das 24 m des Höhenunterschiedes von insgesamt 33,5 m überwindet. Sein Oberwasser unterquert anschließend im 147 m langen Rough Castle Tunnel die Bahnstrecke Glasgow–Edinburgh und das Bodendenkmal des Antoninuswalls. Südlich des Tunnels führt eine Doppelschleuse (Falkirk Wheel Top Locks 1 und 2) schließlich auf das Niveau des bestehenden Union Canal. Das Unterwasserbecken des Hebewerks schließt über eine dritte Schleusenstufe namens Golden Jubilee Lock an den Forth and Clyde Canal an.

Das Hebewerk ist Teil eines Millennium Link genannten Projektes, das mehrere Maßnahmen an den beiden Kanälen umfasste. Der Bau begann 1998, am 24. Mai 2002 wurde das Hebewerk durch Königin Elisabeth II. anlässlich ihres goldenen Thronjubiläums eröffnet. Die Kosten des Projekts betrugen 17 Millionen Pfund.

Bedeutung

Das Kanal- und Hebesystem hat überwiegend touristische und wassersportliche Bedeutung bei Fahrten mit kleineren schmalen Schiffen, den Narrowboats, zwischen Glasgow und Edinburgh. Der tieferliegende Forth and Clyde Canal führt nach Osten zum Forth und nach Westen zum Clyde.

Technik und Funktionsweise

Zeitraffervideo eines Transportvorgangs mit Ausfahrt der Boote, reale Zeit etwa 10 Minuten

Die gesamte Konstruktion hat einen Durchmesser von über 35 Metern und eine Masse von 1800 Tonnen. Die Hubhöhe beträgt 24 Meter.

Zwei wassergefüllte Tröge sind an ihren Enden in je zwei gegenüberliegenden Auslegern einer Radnabe mit horizontaler Drehachse angeordnet. Die Tröge liegen parallel zur Drehachse in kreisrunden Ausschnitten der Ausleger und werden darin über eine Zahnradmechanik gedreht, damit sie während der Drehung des Rades ihre horizontale Position beibehalten.

Die zu transportierenden Narrowboats fahren mit eigener Kraft durch Klapptore in diese Tröge ein, die dann wasserdicht verschlossen werden, und schwimmen während der Berg- oder Talfahrt in der Wasserfüllung des Troges („Nassförderung“). Eine Halbdrehung des Rades tauscht die Positionen der zwei Tröge innerhalb von etwa vier Minuten. Sobald die Ausleger mit den Trögen vertikal fluchten, liegen die Tröge auf dem Niveau des Ober- beziehungsweise Unterwassers, und die Klapptore werden zur Ausfahrt geöffnet. Die untere Ein- und Ausfahrt erfolgt an der Nordseite vom Vorhafenbecken aus. An das Oberwasser ist das Rad nach Süden mit einer Trogbrücke angebunden, deren weitere Brückenpfeiler die Formen des Wheel und der Lagerpylonen architektonisch aufgreifen.

Die Drehachse ist in zwei Stahlbeton-Pylonen gelagert, wobei der hangseitige auch die Antriebstechnik beherbergt und zugleich an seinem oberen Ende das Widerlager der Trogbrücke des Oberwassers bildet. Die Lagerpylonen stehen nicht unmittelbar im Wasser des unteren Vorhafenbeckens, sondern in einer „trockenen“ Betonwanne. Auch der jeweils untere Trog durchfährt diese trockene Wanne unterhalb des Wasserspiegels des Beckens und kommt, abgesehen vom offenen Klapptor zur Ein- und Ausfahrt, mit dem Wasser nicht unmittelbar in Kontakt.

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  Falkirk Wheel beim gleichzeitigen Anhe­ben und Absenken zweier Boote
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  Untere Einfahrt
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  Obere Einfahrt

Balance

Das Wheel arbeitet nach dem Prinzip, dass der Antrieb bei zwei gleich schweren Gondeln keine Hubarbeit leisten, sondern nur die Reibung überwinden muss. Die Arbeit zum Heben der aufwärts fahrenden Gondel wird von der abwärts fahrenden aufgebracht, das Rad ist stets im Gleichgewicht. Dabei hängt das Gewicht einer Gondel nicht davon ab, ob sich darin ein Boot befindet, denn aufgrund des archimedischen Prinzips verdrängt ein schwimmendes Boot die Wassermenge, die seinem Eigengewicht entspricht.

Empfindlich reagiert die Konstruktion dagegen auf Pegelunterschiede. Jede der Gondeln umfasst rund 200 m² Wasserfläche, damit entspricht ein Zentimeter Wasserhöhe einer Masse von etwa zwei Tonnen. Um innerhalb der Leistungsgrenzen des Antriebes zu bleiben, dürfen sich die Wasserstände der beiden Gondeln um maximal 1,7 cm (nach anderen Quellen: 7,5 cm) unterscheiden. Um dies sicherzustellen, wurde am oberen Schleusenpunkt Falkirk Wheel Top Locks ein Pumpensystem mit etwa der 20-fachen Leistung des Wheel-Antriebs installiert, das den Pegelstand des Oberwassers (Tunnel, oberes Vorbecken, Trogbrücke und geöffneter oberer Trog) passend zum Unterwasser regelt.

Die zu leistende oder die geleistete physikalische Arbeit besteht prinzipiell im Schöpfen von Wasser oder in (nicht nutzbarer) Gewinnung von Wasserkraft.

Antrieb

Das Drehmoment zur Drehung des Rades wird durch einen Satz von zehn Hydraulikmotoren erzeugt, die in dem hinteren, landseitigen Pylon (Nabenträger) in zwei Fünfergruppen konzentrisch um die Drehachse angeordnet sind. Unterhalb der Lagerung des Rades sind im Pylon die Betriebsräume für die Hydraulikpumpen, die Notstromversorgung und ein Transformatorenraum untergebracht. Die Hydraulikmotoren wirken je über eine interne Untersetzung im Verhältnis von 1:100 mittels Antriebsritzel auf eine am Innenring angebrachte Verzahnung des hinteren Lagers und verbrauchen je Hubvorgang nur die verhältnismäßig geringe Menge Strom von 1,5 kWh. Die beiden dreireihigen Wälzlager mit vier Meter Durchmesser sind eine Sonderanfertigung der Firma SKF.

Fördertröge

Die Gondeln haben je 50 Tonnen Leermasse und fassen ca. 300 Tonnen Wasser; sie haben eine für Boote nutzbare Größe von 21,33 m Länge, 6 m Breite, 1,37 m Tiefgang und 2,74 m lichter Einfahrtshöhe.

Zahnradgetriebe, das den Trog während des Transports dreht und damit waagerecht hält

Zwischen dem hinteren Pylon und der Rückseite der hangseitigen Ausleger des Wheel ist ein Zahnradsatz vorhanden, der ähnlich einem Planetengetriebe dafür sorgt, dass die Tröge zwangsweise während des Umlaufes in ihrer relativen horizontalen Lage verbleiben. Dazu rollen zwei kleinere, am rotierenden Ausleger gelagerte Zwischenräder auf einem koaxial um die Drehachse angeordneten, fest mit dem Pylonen verbundenen Innenrad ab, und übertragen die Position auf jeweils mit den Trögen verbundene Außen-Zahnkränze, die die gleiche Zähnezahl wie das Innenrad haben.

Trogtore

Sowohl die Tröge als auch der Kanal-Aquädukt oben und die Einfahrt vom Vorbecken unten werden durch hydraulisch bewegte Klapptore verschlossen, bevor die Tröge abdocken und das Wheel in Gang gesetzt wird. Diese Tore sind am Boden angeschlagen, im geöffneten Zustand liegen sie in Aussparungen in der Gewässersohle. Beim Schließen klappen sie aufeinander zu nach oben und erscheinen über dem Wasserspiegel. Der schmale Zwischenraum zwischen trog- und landseitigem Tor wird dann über Rohrleitungen befüllt oder leergepumpt. Solange die Tröge sich in Ein- oder Ausfahrtsposition befinden, werden diese von einem hydraulischen Verriegelungshaken in Richtung des jeweiligen Tores fixiert, andererseits wird ein Dichtrahmen hydraulisch gegen den Trog gedrückt, um den Zwischenraum abzudichten. Das Wasser aus dem Zwischenraum wird in die jeweilige andere Haltung gepumpt, so entstehen keine nennenswerten Wasserverluste. Allerdings muss das Wheel als Bestandteil eines Schleusensystems (die nächste Schleuse ist etwa 500 Meter entfernt) insgesamt genau den Wasserverbrauch der anderen Schleusen aufweisen. Dazu wird die vom Wheel nicht benötigte Wassermenge daran vorbeigeleitet.

Sonstiges

Das Falkirk Wheel ist auch für nicht selbst bootfahrende Touristen von nah und fern zu einem beliebten Ausflugsziel geworden. Neben einer Touristen-Info ist eine landestypische Restauration vorhanden und ein kleiner Vergnügungspark im unmittelbaren Umfeld des Vorhafenbeckens entstanden.

Nahe dem Falkirk Wheel verläuft der römische Antoninuswall, der zwar im Laufe der Zeit weitgehend abgetragen oder durch Erosion zerstört wurde, aber noch als Geländeformation sichtbar ist. Ebenso stand hier das römische Fort Rough Castle.

Weblinks

Commons: Falkirk Wheel – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• The Falkirk Wheel. In: scottishcanals.co.uk. Abgerufen am 7. Mai 2025 (englisch). 
• Undiscovered Scotland (engl.)
• The Falkirk Wheel tourist guide (engl.)
• Falkirk wheel
• Das Falkirk Wheel bei km 42 in Spiegel online
• Hebevorgang in Echtzeit bei YouTube

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