-
Schiffshebewerk auf geneigter Ebene Für mittlere und große Hubhöhen,
insbesondere dort, wo durch Anordnung von Kammerschleusen keine wirtschaftliche
Lösung mehr möglich ist, werden senkrechte Hebewerke bzw. schiefe, geneigte Ebenen
verwendet. Bei den senkrechten Hebewerken sind zwei Arten bekannt, nämlich die Schwimmerhebewerke,
die für Hubhöhen bis etwa 20 m besonders geeignet sind und für größere Höhen, senkrechte
Hebewerke, bei denen die Tröge auf Seilen. aufgehängt sind, die über Umlenkrollen
am anderen Ende mit Gegengewichten versehen sind, so daß auch hier wie bei den Schwimmerhebewerken
beim Heben und Senken der Tröge praktisch nur Reibungs- und Trägheitskräfte zu überwinden
sind. Bei den Hebewerken, wo die Tröge an Seilen hängen und der Ausgleich durch
Gegengewichte erfolgt, besteht das Problem darin, daß für die großen Troggewichte
von etwa 5000 bis 6000 t eine große Anzahl entsprechend starker Seile erforderlich
ist, und daß diese Seile um die Umlenkrollen geführt werden müssen, um auf der anderen
Seite die Gegengewichte aufzunehmen. Die Umlenkung um die Umlenkrollen erfolgt um
180°, so daß die Seile großen Biegebeanspruchungen und radialen Anpreßdrücken ausgesetzt
sind, die selbst bei Anordnung von Umlenkrollen mit dem größtmöglichen Durchmesser
einer Abnutzung, z. B. durch Reißen einzelner Drähte, unterliegen und nach einer
gewissen Betriebszeit ausgewechselt werden müssen. Nachdem es sich um starke Seile
von beträchtlicher Länge handelt, bedeutet das Auswechseln der Seile eine sehr große
Ausgabe, abgesehen von dem Nachteil, daß während des Auswechselns das Hebewerk für
lange Zeit stillgelegt werden muß.
-
Wenn es sich um sehr große Hubhöhen handelt, wird die Anordnung eines
Hebewerkes auf geneigter Ebene die gegebene Lösung darstellen. Aber auch in diesem
Fall stellen sich dieselben Schwierigkeiten ein, da auch hier beim Gewichtsausgleich
durch Gegengewichte bei den bekannten Anordnungen die Seile um die Umlenkrollen
um etwa 180° umgelenkt werden müssen. Da hier die Seillängen noch wesentlich größer
sind als bei den senkrechten Hebewerken, bedeutet das Auswechseln der Seile eine
besonders große Ausgabe. Abgesehen von den Kosten bedeutet der Umstand, daß die
Seile mit der Zeit schadhaft werden und womöglich der Bruch einer großen Anzahl
von Drähten im Inneren des Seiles und infolgedessen von außen unbemerkt vor sich
gehen kann, auch eine Gefahr, die, trotz der Sicherheitsvorkehrungen für den Fall
des Seilbruches, mit schwerwiegenden Folgen verbunden sein kann.
-
Es sind wohl auch geneigte Ebenen in solcher Anordnung bekanntgeworden,
daß das Hebewerk aus einem Paar gegeneinander gleichgeneigter Ebenen besteht, derart,
daß die Mittellinien dieser Ebenen bzw. der Geleise im Grundriß einen stumpfen Winkel
miteinander einschließen und ihre oberen, waagerechten Begrenzungslinien - d. h.
die Spuren der beiden gegeneinandergeneigten Ebenen auf der waagerechten Ebene der
oberen Haltung - eine dreieckige Plattform bilden. Für die Überführung der Gleichgewichtsseile
von der einen Ebene zur anderen sind auf dieser Plattform Seiltrommeln und Umlenkrollen
in bekannter Anordnung vorgesehen, die starke Umlenkungen und daher Verbiegungen
sowie Querpressungen der Seile verursachen und hohe Beanspruchungen der Drähte zur
Folge haben.
-
Zweck der nachstehend beschriebenen Erfindung ist, die vorgenannten
Nachteile zu beseitigen und ein Hebewerk auf geneigter Ebene zu schaffen, bei dem
die Seilabnutzung infolge Umlenkung auf ein praktisch vernachlässigbares Mindestmaß
herabgesetzt wird. Dies wird erfindungsgemäß wie folgt erreicht.
-
Im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen werden erfindungsgemäß die
gegeneinander gleichgeneigten Ebenen, auf denen die Schiffströge bzw. die Gegengewichte
bewegt werden, in eine solche Lage zueinander gebracht, daß die oberen, waagerechten
Begrenzungsgeraden dieser Ebenen, das sind die Schnittlinien der geneigten Ebenen
mit der durch die obere Haltung gehende horizontalen Ebene, zueinander parallel
sind und daß zwischen diesen parallelen Spurgeraden (Begrenzungsgeraden) eine die
beiden gegeneinandergeneigten Ebenen verbindende;
zylindrische Kuppe
mit großem Krümmungsradius eingeschaltet ist, auf deren Mantelfläche Seilumlenkungsmittel
angeordnet sind, so daß die Überführung aller Gleichgewichtsseile von der einen
geneigten Ebene zur anderen mit einer so geringen Krümmung erfolgt, daß die aus
der Umlenkung sich ergebenden Biegebeanspruchungen und Querpressungen sehr gering
sind im Verhältnis zu der primären Beanspruchung der Gleichgewichtsseile auf Zug.
Im Querschnitt stellt die Anordnung ein gleichschenkliges Dreieck mit relativ geringer
Neigung der gegeneinandergeneigten Seiten und mit entsprechend starker Abrundung
der oberen Spitze dar.
-
Die überleitung der Gleichgewichtsseile über die zylinderförmige Kuppe
kann durch verschiedene Mittel bewirkt werden. Wesentlich ist, daß die Umlenkung
aller Gleichgewichtsseile über einen Bogen mit großem Krümmungshalbmesser erfolgt.
Dies kann beispielsweise durch eine Vielzahl hintereinander angeordneter, eine Batterie
bildender Umlenkrollen bewirkt werden, deren Achsen auf der Zylindermantelfläche
der Kuppe gleichmäßig verteilt sind, oder auch durch den Krümmungshalbmesser der
Kuppe angepaßte, parallel zueinander angeordnete einzelne Umlenkungsrollen.
-
Eine abermalige Erhöhung der genannten Wirkung im Sinne der möglichst
restlosen Vermeidung der unerwünschten Zusatzbeanspruchungen in den Gleichgewichtsseilen
wird dadurch erreicht, daß man am Umfang der zylindrischen Kuppe parallel zueinander
verlaufende, endlose Ketten anordnet, deren Glieder auf der Außenseite entsprechend
dem Krümmungsradius der Kuppe geformt sind und denen die Aufgabe zufällt, die Umlenkung
und Abstützung der Seile zu bewirken. Dadurch wird ein Ausrundungsradius der Seilführung
von hundert Meter und noch darüber erreicht, so daß die Biegebeanspruchung der Drähte
bei der Umlenkung und der Anpreßdruck zwischen Seil und Gelenkkette auf einen praktisch
unbedeutenden Wert herabgesetzt wird. Es ergibt sich dadurch eine praktisch fast
unbegrenzte Lebensdauer der Zugseile und die zulässige Beanspruchung kann bei gleicher
Sicherheit wesentlich gegenüber den üblichen Werten erhöht werden.
-
Soll beim Vorhandensein von zwei Schiffströgen jeder unabhängig vom
anderen zur Beförderung der Schiffe verwendet werden können bzw. bei Instandsetzungsarbeiten
an dem einen Trog der Betrieb des anderen Troges weiter aufrechterhalten werden,
so erfolgt der Gewichtsausgleich eines jeden Troges in bekannter Weise durch eigene
Gegengewichte, die am anderen Ende der Gleichgewichtseile des betreffenden Troges
angeschlossen sind und auf Geleisen fahren, die etwa innerhalb der Geleise des anderen
Troges angeordnet werden können.
-
In den F i g. 1 bis 12 sind drei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen
Hebewerkes dargestellt und nachstehend erläutert. Es zeigt F i g. 1 den Längsschnitt,
F i g. 2 den Grundriß; F i g. 3 und 4 zeigen Einzelheiten der Umlenkrollen des ersten
Ausführungsbeispieles; in F i g. 5 ist eine Abweichung des ersten Ausführungsbeispieles
im Grundriß dargestellt, bei der jeder der beiden Quertröge durch eigene Gegengewichte
im Gleichgewicht gehalten wird; F i g. 6, 7 und 8 betreffen das zweite Ausführungsbeispiel,
wobei F i g. 6 den Längsschnitt und Fi g. 7 und 8 die Detailausbildung der zur Lagerung
und Umlenkung der Seile im Bereich der oberen Haltung dienenden, besonders gestalteten
Gelenkkette darstellen. Schließlich zeigen die F i g. 9, 10 und 11, 12 im Grundriß
bzw. im Aufriß Lösungen, bei denen die Mittellinie der Troggeleise schräg zu der
Mittellinie der Schiffströge liegt.
-
In F i g. 1 sind die beiden gegeneinandergeneigten und zur oberen
Haltung symmetrisch angeordneten Ebenen mit 1 und 2 bezeichnet, die mit Schienen
3 bzw. 4 versehen sind, auf denen über die Laufräder 5 bzw. 6 die Schiffströge 7
und 8 auf und ab bewegt werden können. Die Tröge, die hier quer zu den Schienen
angeordnet sind, sind durch die beiden Zugseile 9 miteinander verbunden und befinden
sich dadurch in jeder Stellung in indifferentem Gleichgewicht. Die Schiffströge
7 und 8 sind in der F i g. 1 in den beiden Extremlagen, einmal voll ausgezogen:
Trog 7 unten, Trog 8 oben, und einmal strichliert: Trog 7 oben und Trog 8 unten,
dargestellt. Der Wasserspiegel der gemeinsamen oberen Haltung ist mit 10, derjenige
der unteren Haltung mit ll bezeichnet. Die Zugseile 9 werden im Bereich der oberen
Haltung durch eine größere Anzahl hintereinander angeordneter Umlenkrollen 12 von
der einen geneigten Ebene 1 zu der anderen Ebene 2 über die zylindrische Kuppe 14
umgeleitet, wobei die Achsen 15 der Umlenkrollen 12 auf dem Ausrundungsbogen 16
mit dem Radius 13 der zylindrischen Kuppe 14 liegen. Dadurch erfahren die Zugseile
9 nur eine sehr geringe Umlenkung. Diese an sich geringe Umlenkung ist hier auf
sieben Umlenkrollen 12 verteilt, so daß an jeder Rolle ein kaum wahrnehmbarer Umlenkungswinkel
entsteht. Der umspannte Bogen 17 (F i g. 3) weist dadurch einen für die Lebensdauer
der Zugseile besonders günstigen Wert auf. Der Radius 13 des Umlenkungsbogens 16,
auf dem die Drehachsen 15 der sieben Umlenkrollen 12 angeordnet sind, beträgt bei
einer angenommenen Hubhöhe des Hebewerkes von 60 Meter etwa 150 Meter. Das geringe
Ausmaß der Umlenkung und des umspannten Bogens 17 ist aus der F i g. 3 zu entnehmen.
Fig.4 stellt den Querschnitt durch die Seilrille der Umlenkrolle 12 dar.
-
F i g. 2 veranschaulicht den Grundriß des Ausführungsbeispieles nach
F i g.1, wobei wie in F i g. 1 jeder der beiden durch die Zugseile 9 verbundenen
Schiffströge 7 und 8 einmal im Anschluß an die obere und das untere Mal im Anschluß
an die untere Haltung dargestellt ist. Die beiden Reihen der Umlenkrollen 12 liegen
auf der zylindrischen Kuppe.
-
F i g. 5 zeigt im Prinzip die gleiche Anordnung wie in den F i g.1.
bis 4, jedoch mit dem Unterschied, daß hier die Schiffströge 7 und 8 über die Seilpaare
19, 20 mit je einem eigenen Gegengewicht 21, 22 verbunden sind. Zwischen dem Schienenpaar
3, 4 für die Tröge kommt hier ein weiteres zwischen den Schienen 3 und 4 angeordnetes
Schienenpaar 23, 24 hinzu, wobei die Ausmaße der Gegengewichte 21,22 und der lichte
Abstand der Quertröge vom Fahrbahnboden derart gewählt wird, daß die Gegengewichte
21, 22 bei der Begegnung mit den Trägen unterhalb derselben in bekannter Weise hindurchfahren
können. Die Tröge sind in diesem Fall in ihrer Bewegung unabhängig voneinander.
Auch hier liegen die vier Reihen der Umlenkrollen 12 auf der zylindrischen Mantelfläche
der Kuppe 14.
Aus den F i g. 2 und 5 ist zu entnehmen, daß die Tröge
mit ihren einander zugewandten Längsseiten parallel zueinander im Bereich der oberen
Haltung liegen und ebenfalls parallel zu den zueinander parallelen Begrenzungen
zwischen den geneigten Ebenen 1 und 2 und der zylindrischen Kuppe 14 verlaufen.
-
Die erfindungsgemäße grundsätzliche Anordnung ermöglicht noch eine
weitere Herabsetzung der Biegebeanspruchung in den Zugseilen im Bereich der Umlenkung
und eine starke Verminderung des Anpreßdruckes zwischen Zugseil und Umlenkrolle.
Be_de Werte sind für die Lebensdauer der Zugseile von entscheidender Bedeutung.
Ein Ausführungsbeispiel entsprechend diesem erfindungsgemäßen Lösungsgedanken ist
in den F i g. 6, 7 und 8 dargestellt. An Stelle der Umlenkrollen im Bereich der
oberen Haltung ist eine endlose, um eine waagerechte Achse in Drehung versetzbare
Gliederkette 31 angeordnet, deren Kettenglieder 32 auf der Außenseite mit Seilrillen
33 (F i g. 8) versehen sind, die im Längsschnitt (F i g. 7) nach einem Kreisbogen
34 mit großem Radius geformt sind. Dieser Bogen 34 mit dem Radius 35 ist identisch
mit dem Umlenkungsbogen 34, die die zu beiden Seiten der oberen Haltung anschließenden
geraden Teile der Zugseile 9 verbinden und die zylindrische Kuppe umschließen. Die
Kettenglieder 32 sind durch Gelenkbolzen 36 miteinander verbunden und stützen sich
durch Vermittlung von an diesen Bolzen drehbar gelagerten Laufrollen 37 oder durch
Gleitlager auf eine kreiszylindrische Laufbahn 38, die auf einem zum Umlenkungsbogen
34 konzentrischen Kreisbogen 38 mit dem Radius 39 liegt, so daß sich die Kettenglieder
32 auf der oberen Seite der endlosen Gelenkkette 31 entsprechend diesem Umlenkungsbogen
34 einstellen und einen stetigen und sanften übergang der Zugseile 9 über das Kreiszylindersegment
von sehr geringer Krümmung von der einen geneigten Ebene 1 zur anderen Ebene 2 bewerkstelligen.
Der Radius 35 des Umlenkungsbogens 34 würde bei dem Ausführungsbeispiel bei einer
Hubhöhe von etwa 60 m 150 m betragen, so daß die Wirkung der Anordnung einer solchen
mit Umlenkrollen von 300 m Durchmesser entspricht. Die Biegebeanspruchung eines
Zugseiles von etwa 70 mm Durchmesser und bei einer Drahtstärke von 4 mm reduziert
sich in diesem Fall gemäß der Formel
auf den praktisch vernachlässigbaren Wert von 28 kg/cm= bei einer zulässigen Beanspruchung
des Drahtmaterials auf reinen Zug von etwa 6000 bis 8000 kg/cm°. Der entsprechende
Anpreßdruck zwischen Zugseil und Gelenkkette errechnet sich nach der Formel
bei einer Seilkraft Z von etwa 200 t zu etwa 7 kg/cm. Die zulässige Beanspruchung
der Zugseile kann infolgedessen fast voll ausgenutzt werden; die Seile verhalten
sich in bezug auf Dauerfestigkeit praktisch wie eine homogene, gerade Zugstange
und die Lebensdauer ist bei entsprechendem Korrosionsschutz nahezu unbegrenzt. Die
F i g. 7 zeigt zwei Glieder 32 der Gelenkkette 31 in größerem Maßstab, wobei bereits
hier die Krümmung des Umlenkungsbögens nicht mehr von der Geraden unterschieden
werden kann. Im Querschnitt der F i g. 8 sind ein Kettenglied 32, die Laufrolle
37 und die Drehachse 36 dargestellt.
-
In den F i g. 9, 10, 11 und 12 sind zwei Ausführungsbeispiele dargestellt,
bei denen die Mittelachse 40 bzw. 41 der Geleise 3, 4 im Grundriß nicht in einer
Geraden liegen, sondern einen stumpfen Winkel 42 miteinander einschließen, indem
sie nicht in Richtung der Fallinien des Geländes, sondern schräg dazu mit geringerer
Neigung ansteigen. Die Spitze des stumpfen Winkels weist in F i g. 9 in Richtung
zu der unteren Haltung, in F i g. 10 in Richtung zu der oberen Haltung. Die gleichen
Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren bezeichnet.
In den F i g. 11 und 12 ist je eine Seitenansicht der Anordnung nach den F i g.
9 und 10 dargestellt.
-
Man erkennt aus den F i g: 9 und 10, daß die Längsachsen der Quertröge
nicht senkrecht zu den Längsachsen 40 bzw. 41 der Geleise 3 bzw. 4 stehen; vielmehr
sind die Tröge derart schräg in bezug auf die Längsachsen der Geleise angeordnet,
daß sie sich parallel zum Hang bewegen, so daß sich der geringste Aushub bzw. die
geringsten Erdbewegungen bei der Herstellung der geneigten Ebenen ergeben. Aus den
F i g. 11 und 12, ebenso wie aus den F i g. 9 und 10 erkennt man ebenfalls, daß
die geneigten Ebenen 1 und 2 hier keine Rechtecke, sondern Rhomboide sind, deren
Schmalseiten alle parallel zueinander sind, so daß im Bereich der oberen Haltung
zwischen ihnen sich die zylindrische Kuppe einfügt. Schließlich ist aus den F i
g. 9, 10, 11 und 12 zu ersehen, daß die Zugseile 9 und die zugehörigen Umlenkrollen
12 in zur Waagerechten geneigten Ebenen liegen.
-
Die gleiche Wirkung, Anpassung an die jeweiligen Neigungen des Geländes
durch Anwendung der erfindungsgemäßen Mittel, rhomboidförmige, gegeneinandergeneigte
Ebenen, deren alle vier Schmalseiten parallel zueinander liegen und im Bereich der
oberen Haltung durch eine zylindrische, die Umlenkungsmittel aufweisende Kuppe miteinander
verbunden sind, kann auch erreicht werden, indem die beiden schräg zu den Fallinien
des Geländes liegenden Gleismittelachsen 40 und 41 nicht geknickt, sondern in gerader
Fortsetzung, d. h. entweder in Richtung von 40 oder 41 angeordnet
werden.