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Tauehdockschleuse.
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Der Vorgang bei der Bergfahrt eines Schiffes findet in entsprechender Weise statt.
Wird die von dem vollbeladenen Schiffe verdrängte Wassermenge mit Vs und jene vom untergetauchten Tauchdock mit Vr bezeichnet, so ist der Wasserverlust, d. i. die Abgabe von Wasser aus der oberen Haltung an die untere, bei einem zu berg fahrenden Tauchdock ohne Schiff T (Verdrängung des Volumens F-r aus dem Schleusentunnel in die untere Haltung und Ersatz dieses Volumens aus der oberen Haltung), mit vollbeladenem Schiff jedoch = VT + Vs, bei einem zu tal fahrenden Tauchdock ohne Schiff = -VI', mit vollbeladenem Schiff jedoch ==-Fr-Fs.
Wird nun vorausgesetzt, dass jedem zu berg fahrenden Tauchdock mit oder ohne Schiff ein ebensolches zu tal fahrendes entspricht, so ist die Summe aller Wasserverluste : : E VT + (F-f-i-Fs) + -F-r + : E (-VT-Vs) = o.
Der Kraftverbrauch bei jeder Hebung und Senkung ist gleich gross, gleichgültig, ob das Tauchdock leer oder mit vollbeladenem Schiff zu berg oder zu tal fährt. Er setzt sich zusammen aus dem Kraftverbrauch beim Öffnen und Schliessen i. der Tauchdocktore, 2. der Schleusen-
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das spezifische Gewicht der zu bewegenden Gegenstände gleich 1 gemacht wird. Nur der unter 4. angegebene Kraftverbrauch wird bedeutend sein, da beim Entleeren der Ballastwasserbehälter das Wasser aus denselben an die Oberfläche der betreffenden Wasserhaltung gehoben werden muss.
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kann. T ist das Tauchdock, dessen dichte Wandungen mit voll ausgezogenen Linien angedeutet sind.
S ist der Querschnitt des zu befördernden Schiffes, Fj und F2 sind die Querschnitte der Ballastwasserbehälter, welche in ihrer Gesamtheit gleich sind dem Flächeninhalt F 3 des über dem Wasserspiegel IT-befindlichen Querschnittes des Tauchdockes unter der Annahme, dass der Gesamtquerschnitt auf der ganzen Länge des Tauchdockes gleich bleibt. Q ist ein Verbindungsrohr der beiden Ballastwasserbehälter Fi und F2 zum Zwecke des Kommunizierens. H ist das Balanzierdock. Es ist ein prismatisches, oben offenes Gefäss, welches längs Führungsschienen K, die mit Schwimmern L in fester Verbindung stehen, auf-und abwärts sich bewegen kann.
Unter der Annahme, dass es dieselbe Länge wie das Tauchdock besitzt, ist der innere Querschnitt so
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und F3 des Tauchdockes entspricht. Das Balanzierdock ist mit dem Ballast M derart beschwert, dass die Sohle des leeren Balanzierdockes in gleicher Höhe sich befindet, wie die oberste Innenfläche der gefüllten Ballastwasserbehälter bei an der Oberfläche der Wasserhaltung schwebenden Tauchdocke. 1Ií ist ein Heber, welcher das Innere des Balanzierdockes mit den Ballastwasserbehältern des Tauchdockes verbindet. Die beiden Schenkeln des Hebers sind gleich lang ; die Enden derselben befinden sich bei leeren Ballastwasserbehältern in der Höhe der Sohle der letzteren. 0 ist irgendeine Vorrichtung zum Ansaugen und Befördern des Wassers sowohl in der einen als auch in der anderen Richtung.
Das Rohr P dient dazu, um beim Untertauchen des Tauchdockes ein vorzeitiges Füllen der Ballastwasserbehälter direkt aus dem Stauraum zu verhindern. Es ist zu diesem Zwecke dicht an die Ballastwasserbehälter befestigt und reicht bei vollständig untergetauchtem, jedoch an der Wasseroberfläche schwebendem Tauchdock gerade noch bis an die Wasseroberfläche. Der Querschnitt des Rohres P ist so bemessen, dass der eine Hebeschenkel bequem teleskopartig sich darin bewegen kann. Die stark ausgezogenen Linien deuten die Lage des Tauchdockes und des Balanzierdockes vor Beginn des Füllens der Ballastwasserbehälter, die dünn ausgezogenen Linien jedoch eine Stellung während des Füllens an.
Wird die Pumpe 0 zum Zwecke des Füllens der Ballastwasserbehälter in Tätigkeit gesetzt, so wird zunächst soviel Wasser aus dem Balanzierdock angesaugt, bis der linke Heberschenkel vollständig mit Wasser angefüllt ist. Im weiteren Verlaufe findet ein Kraftverbrauch der Pumpe lediglich zur Bewegung der Masse des Wassers auf dem Wege aus dem Balanzierdock in die Ballastwasserbehälter und zur Überwindung der Widerstände infolge der Richtung-und Geschwindigkeits- änderungen sowie der Reibung statt, während zur Hebung des Wassers sowohl beim Füllen als auch beim Entleeren der Ballastwasserbehälter keine Kraft aufgewendet wird, da in dem Masse, als sich das Balanzierdock hebt oder senkt, das Tauchdock derart die umgekehrten Bewegungen macht, dass stets die Wasserspiegel des Balanzierdockes und der Ballastwasser-
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Fig.
4 zeigt die Anwendung der Tauchdockschleuse bei einer Talsperre. Es ist dort angedeutet, dass sowohl der Oberwasser-als auch der Unterwasserspiegel innerhalb gewisser Grenzen wechseln kann. Es ist möglich, den Betrieb unter Zentralisierung der Krafterzeugungsstellen und ohne Kraft-und Wasserverschwendung zum grossen Teil selbsttätig einzurichten. Die Fig. 4 zeigt, wie zu diesem Zwecke der Schleusentunnel geneigt angelegt ist und die Schleusentore sowie die Ventile der Druckausgleichungskanäle mit an sich bekannten Vorrichtungen zum selbsttätigen Öffnen und Schliessen durch das sich bewegende Tauchdock ausgestattet sind.
Die Talfahrt eines Schiffes wird in diesem Falle folgendermassen vor sich gehen : Nach vollständiger
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Füllung der Ballastwasserbehälter wird das spezifische Gesamtgewicht des Tauchdockes nicht I sondern grösser als i sein. Das Tauchdock wird sich infolgedessen ohne weiteren Kraftantrieb in dem Schachte Dj hinabbewegen und wird durch den geneigten Schleusentunnel bis in den Schacht D2 gelangen.
Währenddessen wird es mittels eines Zahnrad-und Zahnstangenbetriebes unter Aufzehrung eines Teiles seiner Bewegungsenergie das Tor EI selbottätig öffnen und hinter sich schliessen ; desgleichen werden die Ventile Fj und V2 sowie das Tor E2 mittels Ein-und Ausschaltevorrichtungen bzw. mittels Zahnradbetriebes rechtzeitig geöffnet und geschlossen werden. Durch Kleinermachung des spezifischen Gesamtgewichtes des Tauchdockes als 1 (Auspumpen einer bestimmten Wassermenge aus den dicht verschlossenen Ballastwasserbehältern) wird sich das Tauchdock im Schachte D2 nach aufwärts bewegen und wird durch selbsttätiges Einschalten der Pumpe 0 in die schwimmende Lage emportauchen.
Von besonderer Wichtigkeit ist, dass die Tauchdockschleuse etappenförmig entsprechend der Verkehrssteigerung erweiterbar ist. Wird vom Anfang ein Schleusentunnel und ein'Tauchdock
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zweiten Tauchdockes naheliegend sein. Es wird dann zweckmässig der eine Schleusentunnel zur Talfahrt und der andere zur Bergfahrt benutzt werden können. Weitere Verkehrssteigerungen können durch Inbetriebstellung eines dritten, vierten usw. Tauchdockes bewältigt werden. Fig. g zeigt in schematischer Weise den Grundriss einer Tauchdockschleusenanlage mit zwei Schleusentunnels und fünf Tauchdocks sowie die einzelnen Phasen des Hebens und Senkens. Es ist ersichtlich, dass trotz der bedeutenden Erweiterung der Anlage nur je ein Balanzierdock in der oberen und unteren Haltung genügt.
In den Zeichnungen wurde nur die Hebung und Senkung von Schiffen zur Darstellung gebracht ; es ist jedoch ohne weiteres vorstellbar, dass mittels der Tauchdockschleuse, insbesondere bei Konstanthaltung des Wasserspiegels der oberen und unteren Haltung, auch Eisenbahnzüge, Fuhrwerke usw. befördert werden können.
Die besonderen Effekte, die sich bei der Verwendung der Tauchdockschleuse im Gegensatze zu den bisher bekannten Vorrichtungen zur Hebung und Senkung von Schiffen ergeben, sind folgende : 1. Leichte technische Durchführbarkeit auch bei grossen Höhenunterschieden und schwierigen Terrainverhältnissen, da die einzelnen Teile (Tunnel, Tunneltore, Tauchdock, Balanzierdock usw. ) in bau-und betriebstechnischer Hinsicht voneinander unabhängig sind oder nur in loser Verbindung zueinander stehen und alle für sich anderweitig schon erprobt worden sind ;
im Gegensatze hierzu werden bei den bisher bekannten Vorrichtungen zur Überwindung grosser Höhen die durch ungleichmässiges Setzen der Fundamente sowie durch Temperatur-und Spannungs- änderungen hervorgerufenen Formänderungen für den Bestand und Betrieb des Bauwerkes um so gefährlicher, je mehr die einzelnen Teile in bau-und betriebstechnischer Hinsicht ein Ganzes bilden.
2. Die Wasserspiegel der beiden Haltungen können schwanken.
3. Es können in das Tauchdock gleichzeitig je ein Schiff ein-und ausfahren ; bei der Doppeltauchdockschleuse kann ausserdem das Ein-und Ausfahren der Schiffe stets nicht nur in derselben Richtung, sondern auch an demselben Orte erfolgen.
4. Im Falle des Ausbaues als Doppeltauchdockschleuse wird eine grosse Leistungsfähigkeit erzielt, da letztere in diesem Falle durch die Schleusungsdauer (Förderdauer) nicht beschränkt ist.
Die Zahl der einzelnen Schleusungen hängt vielmehr von der Zeitspanne ab, innerhalb welcher die einzelnen Tauchdocks hintereinander fahren können.
5. Der Ausbau lässt sich leicht in einzelnen Etappen auflösen und dadurch den Verkehrssteigerungen anpassen.
6. Die Tauchdockschleuse ist eine allgemein anwendbare Vorrichtung, da sie für kleine und grosse Höhenunterschiede, bei guten und schlechten Terrainverhältnissen, bei konstanten und schwankenden Wasserspiegel in den Haltungen anwendbar ist.
7. Im besonderen ist durch die weitgehende Anwendung des Einbaues von Tauchdockschleusen zwischen Talsperrenanlagen die Errichtung von Grosswasserstrassen mit kurzen virtuellen Trassenlängen (Abkürzung des Fahrweges in Stausee gegenüber dem Talweg des Flusses,
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Fahrwasser der Stauseen) in Gebirgs-, ja sogar Hochgebirgsgegenden nicht nur möglich, sondern es ist auch der Transport auf solchen Gebirgswasserstrassen bedeutend billiger als auf Gebirgseisenbahnen oder Gebirgsstrassen, da einerseits zur Überwindung der Höhenunterschiede durch die zu befördernden Objekte verhältnismässig nur sehr geringe Kraftmengen erforderlich sind und da andrerseits für den Betrieb fast kein Wasser benötigt wird, so dass letzteres fast vollständig anderweitig nutzbar verwendet werden kann (Wasserkraftausnutzung).
Die besonderen Effekte bei der Verwendung der Tauchdockschleuse zur Hebung und Senkung von Eisenbahnzügen und Fuhrwerken, insbesondere bei grossen Höhen, sind folgende :
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I. Zeit-und
2. Zugkraftersparnis, da insbesondere bei langen Tälern mit starken Gefällen (Pässen, Schluchten usw. ) horizontale Strecken oder solche mit geringem Gefälle zwischen den Tauchdock- schleusenanlagen eingeschaltet werden können.
3. Vermeidung von Umwegen.
4. Vermeidung vieler anderweitiger Kunstbauten wie Brücken, Viadukte, Galerien, Tunnels, Serpentinen usw.
5. Möglichkeit der Errichtung von Strassen und Eisenbahnen in Gebirgsgegenden, wo wegen der Terrainschwierigkeiten an deren Errichtung bisher nicht gedacht werden konnte.
6. Einer Zerstörung von Feindeshand, insbesondere aus der Luft, wenig ausgesetzt.
Für den Fall der Verwendung der Tauchdockschleuse als Beförderungsmittel zum Unter- queren von grossen Flüssen und sonstigen Hindernissen ergeben sich folgende besondere Effekte : I. Technische Durchführbarkeit auch bei den schwierigsten Terrainverhältnissen.
2. Möglichkeit, gleichzeitig mit dem Uferwechsel auch einen bedeutenden Niveauwechsel vorzunehmen.
3. Einer Zerstörung durch Elementarereignisse (Hochwasserkatastrophen) oder durch
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PATENT-ANSPRÜCHE : i. Tauchdockschleuse, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei verschieden hoch gelegenen Wasserhaltungen ein an beiden Enden mit Schleusentoren und Druckausgleichungs-
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Wandungen hergestelltes, mit den nötigen Ein-und Ausfahrstoren und Vorrichtungen zur Aufnahme der zu befördernden Objekte und den erforderlichen Hilfsmitteln zum Ein-und Austauchen ausgestattetes Tauchdock so erstellt sind, dass letzteres längs Führungsschienen von der Oberfläche der einen Wasserhaltung durch den Schleusentunnel an die Oberfläche der anderen Haltung bewegt bzw. durchgeschleust werden kann, um dadurch Schiffe, Eisenbahnzüge, Fuhrwerke usw. über den Höhenunterschied der beiden Wasserhaltungen zu heben oder zu senken.