-
Schwimmkörper Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schwimmkörper
mit einer im wesentlichen horizontalen Oberfläche und einem im Wasser eintauchenden,
von Außenwänden umgebenen Stabilisierungsraum unter der Oberfläche, wobei die Wände
Drosselöffnungen aufweisen. Solche Schwimmkörper sind bekannt und dienen beispielsweise
als Trockendock, Träger für schwimmende Anlagen wie Bohrtürme, Radarstationen u.
dgl. In vielen Fällen sind die einzelnen Kammern über Leitungen mit Ventilen, Kompressoren
u. dgl. verbunden, so daß es möglich ist, den Flüssigkeitsspiegel in den einzelnen
Kammern und damit den Auftrieb dieser Kammern willkürlich zu beeinflussen. Es ist
jedoch selbstverständlich, daß solche Mittel zur beliebigen willkürlichen Regulierung
des Auftriebs einzelner Kammern einen erheblichen Aufwand bedeuten und deshalb nur
bei großen Objekten überhaupt in Frage kommen können.
-
Es ist auch bekannt, bei einer schwimmenden Plattform drei unten offene
Schwimmkörper vorzusehen, welche lediglich der Stabilisation der Plattform dienen
sollen. Tatsächlich ist jedoch mit drei in den Ecken eines Dreiecks angeordneten
Schwimmkörpern keine Stabilisation in dem Sinn zu erzielen, daß die schwimmende
Plattform bei Verschiebung der Last besonders stabil wäre.
-
Es ist auch allgemein bekannt, bei Schiffen Stabilisationskammern
vorzusehen, die mit Hilfe von Ventilen, Kompressoren und Leitungssystemen verschieden
stark geflutet werden können. Auch eine solche Lösung eignet sich für einfachere
Objekte nicht.
-
Es ist ebenfalls bekannt, an Schwimmköipern oder Schiffen an der Unterseite
einen unten offenen Hohlraum vorzusehen und denselben stets ganz mit Wasser zu füllen.
Damit kann zwar eine Stabilisation gegen Kippen erzielt werden, aber es ist in diesen
Fällen, abgesehen von dem eigentlichen Stabilisationsraum ein besonderer, den ganzen
Auftrieb erzeugender Auftriebskörper erforderlich, was das Gewicht und die Kosten
der bekannten Objekte erhöht.
-
Es ist das Ziel vorliegender Erfindung, einen Schwimmkörper der eingangs
beschriebenen Art hoher Stabilität gegen Kippen und einfacher und leichter Konstruktion
zu schaffen, welcher sich z. B. als Bade- oder Spielfloß besonders eignet. Der erfindungsgemäße
Schwimmkörper ist dadurch gekennzeichnet, daß der Stabilisierungsraum in an sich
bekannter Weise ohne Boden ausgebildet und in einzelne, voneinander getrennte, symmetrisch
zu einer horizontalen Achse verteilte, an den Außenwänden gelegene Kammern unterteilt
ist und daß der Auftrieb des Schwimmkörpers durch in den Kammern eingeschlossene
Luft bewirkt wird und daß die Drosselöffnungen in den Außenwänden sich auf alle
Kammern verteilen und so tief gelegt sind, daß sie bei ungestörtem Schwimmzustand
im Bereich der in den Kammern stehenden Wassersäule liegen. Dadurch dienen nun die
einzelnen Kammern des Schwimmkörpers zugleich der Erzeugung des Auftriebs und der
Erzielung der Stabilisation, indem sie nur teilweise bis etwas über die Drosselöffnungen
mit Wasser gefüllt sind. Die Unterteilung in mehrere Kammern hat die Wirkung, daß
beim Kippen des Schwimmkörpers in den tiefer einsinkenden Kammern erhöhter Luftdruck
und Auftrieb, in den ansteigenden Kammern dagegen verminderter Auftrieb oder gar
Unterdruck und damit Abtrieb entsteht, wodurch eine sehr gute Stabilität erreicht
wird.
-
Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert.
-
F i g. 1 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Schwimmkörpers bei symmetrischer Belastung; F i g. 2 zeigt
den Schwimmkörper nach F i g. 1 bei asymmetrischer Belastung; F i g. 3 und 4 zeigen
einen als Badefloß ausgebildeten Schwimmkörper im Schnitt nach Linie III-III der
F i g. 4 bzw. in Ansicht von unten; F i g. 5 zeigt eine Ausführungsvariante im Axialschnitt,
und F i g. 6 zeigt ein Ventil im Schnitt.
-
Der in F i g. 1 und 2 schematisch dargestellte Schwimmkörper ist als
prismatischer, länglicher Kasten 1 ausgebildet, welcher durch Zwischenwände
oder
Schotten 2 in drei Kammern 4, 5 und 6 unterteilt ist. Jede Kammer
ist durch eine Bohrung 7 kleinen Durchmessers, nämlich eine Drosselöffnung, mit
dem Außenraum verbunden.
-
Ein solcher einfacher Schwimmkörper mit drei hintereinanderliegenden
Kammern 4, 5 und 6 kann beispielsweise als Ponton benutzt werden. Da dieses Ponton
in nicht näher dargestellter Weise mit der Brücke verbunden wird, braucht es in
Längsrichtung der Brücke keine besondere eigene Stabilität aufzuweisen. Dagegen
soll es in Richtung seiner eigenen Längsachse bzw. der Schnittebene in F i g. 1
eine möglichst hohe Stabilität aufweisen, damit bei einseitiger Belastung der Brücke
die Pontons und damit die Brücke möglichst wenig zur Seite geneigt werden. Diese
besonders hohe Stabilität wird nun beim dargestellten Schwimmkörper nach F i g.
1 und 2 wie folgt erreicht: Beim Aufsetzen des Schwimmkörpers auf das Wasser sinkt
derselbe langsam ein, weil die in den Kammern 4, 5 und 6 eingeschlossene Luft unter
dem entstehenden Überdruck durch die Öffnungen 7 entweichen kann. Erst wenn der
Wasserspiegel in den Kammern 4, 5 und 6 das Niveau der Öffnungen 7 erreicht hat,
wird die Luft in der Kammer eingeschlossen und entsprechend dem weiteren Einsinken
des Schwimmkörpers unter Druck gesetzt, so daß der Schwimmkörper schließlich unter
der symmetrisch wirkenden Last P in die endgültige Lage nach F i g. 1 gelangt. Der
Schwimmkörper liegt horizontal im Wasser, und alle Kammern 4, 5 und
6 tragen gleichmäßig zum Auftrieb bei. Bei einseitiger Belastung gemäß F
i g. 2 wird der Schwimmkörper auf der Seite der Kammer 6 tiefer eingetaucht und
erzeugt damit einen zusätzlichen Auftrieb. Die mittlere Kammer 5 wird bei gleichbleibender
Last praktisch den gleichen Auftrieb erzeugen, indem der Schwimmkörper um eine zur
Längsachse des Schwimmkörpers mittelsenkrechte Achse geneigt ist. Unter diesen Umständen
wird die Kammer 4 gegenüber ihrer ursprünglichen Lage nach F i g. 1 angehoben, so
daß ihr Auftrieb entsprechend herabgesetzt wird und sich sogar in Abtrieb verwandeln
kann, indem der Flüssigkeitsspiegel in der Kammer 4 über den Wasserspiegel 8 ansteigen
kann. In diesem Fall herrscht in der Kammer 4 Unterdruck, und da die Öffnung 7 dieser
Kammer über dem Wasserspiegel 8 liegt, wird Luft in die Kammer 4 eingesaugt. Die
Öffnungen 7 sind jedoch so bemessen, daß dieser Austausch nur sehr langsam erfolgen
kann. Es wird also bei kurz andauernder asymmetrischer Belastung nur ein unbedeutender
Luft- oder Flüssigkeitsaustausch durch die Öffnungen 7 stattfinden. Wenn
sich die Last wieder symmetriert, werden auch die Verhältnisse in den einzelnen
Kammern des Schwimmkörpers durch Austausch von Flüssigkeit oder Luft durch die Öffnungen
7 wieder auf den ursprünglichen Zustand zurückgeführt. Zur Erzielung hoher Stabilität
ist es ganz besonders bei leichten Schwimmkörpern von Bedeutung, daß durch die öffnungen
7 ein verhältnismäßig tiefes anfängliches Eintauchen des Schwimmkörpers ohne
Erzeugung eines Auftriebs erfolgt. Unter diesen Umständen ist es auch bei stärkerer
Schiefstellung nicht möglich,- daß der angehobene Öffnungsrand, d. h. gemäß F i
g. 2 der links liegende Öffnungsrand der Kammer 4, über den Wasserspiegel 8 aufsteigen
und damit einen ungewollten raschen Druckausgleich in der Kammer 4 herstellen
kann. Während, wie erwähnt, der Schwimmkörper nach F i g. 1 und 2 nur in einer Achse
eine erhöhte Stabilität aufweist, ist es für die meisten Zwecke erforderlich, eine
allseitige gleichmäßige Stabilität zu erzielen, was vorzugsweise durch eine vieleckige
oder kreisrunde Ausführung erzielt werden kann. In den F i g. 3 und 4 ist ein als
Badefloß ausgebildeter Schwimmkörper dargestellt. Der Schwimmkörper ist aus zwei
halbringförmigen Kunststoffteilen 9 aufgebaut, deren Außenrand durch Einlegen eines
Rohres 10 versteift ist. Beide Kunststoffteile 9 sind durch Zwischenwände
11 in voneinander getrennte segmentförmige Kammern 12 aufgeteilt, von welchen
jede in der Außenwand eine kleine Öffnung 7 aufweist. Die aneinanderliegenden Abschlußwände
11 der beiden Hälften 9 sind an den Stellen 13 miteinander verschraubt. Die in dieser
Weise verbundenen Teile 9 ergeben einen ringförmigen, rotationssymmetrischen Schwimmkörper
mit einem erhöhten Außenrand 14
und einer leicht nach innen geneigten Decke
15. In der Decke 15 können geeignete Halter 16 zum Einsetzen einer strichpunktiert
angedeuteten Treppe 17 angeordnet sein.
-
Die zentrale Öffnung des eigentlichen Schwimmkörpers ist durch einen
Deckel 18 mit Versteifungsrippen 19 abgedeckt, welcher in der Mitte mit einem
Ring 20 zur Befestigung eines Verankerungsseils versehen ist. In den äußeren
oberen Kanten der einzelnen Kammern 12 sind Schaumstoffeinlagen 21 befestigt, welche
im Fall eines Leckwerdens des Schwimmkörpers ein Sinken desselben verhindern. Der
Deckel 18 weist Löcher 22 auf, welche einen Druckaufbau unter dem
Deckel verhindern und Wasser von der Floßoberfläche abfließen lassen.
-
Die hohe Stabilität des Schwimmfloßes wird aus den oben an Hand der
F i g. 1 und 2 erläuterten Gründen erzielt. Wenn immer eine exzentrische Verteilung
der Last auftritt, sinkt das Floß auf der Seite der höheren Belastung etwas ein,
während die dem Schwerpunkt der exzentrischen Belastung gegenüberliegenden Kammern
12 etwas angehoben werden. Da die Kammern 12 praktisch vollständig symmetrisch
und gleichmäßig verteilt sind, treten bei jeder exzentrischen oder asymmetrischen
Belastung gleiche Verhältnisse auf, d. h., das Floß weist in allen Richtungen gleichmäßige
Stabilität auf.
-
Während bei den dargestellten Schwimmkörpern normalerweise nur kurzzeitige
und immer wieder wechselnde asymmetrische oder exzentrische Belastungen auftreten,
können die ursprünglichen gewünschten Verhältnisse, wie oben erwähnt, immer wieder
durch Druckausgleich durch die engen öffnungen 7 hergestellt werden. Der Schwimmkörper
kann jedoch mit großem Vorteil auch in entsprechender Ausbildung für größere Objekte,
beispielsweise Schwimmkrane, Schwimmbagger od. dgl., verwendet werden. Bei diesen
Objekten können oft lang andauernde, in der gleichen Richtung wirkende asymmetrische
oder exzentrische Belastungen auftreten, in welchem Fall es erforderlich sein kann,
an Stelle von Öffnungen 7 Rückschlagventile einzubauen, welche lediglich einen Durchfluß
aus dem Inneren der Kammer nach außen, nicht aber umgekehrt, gestatten. Der Schwimmkörper
geht daher auch nach längeren einseitigen Belastungen, während welchen in den angehobenen
Kammern unter Umständen sogar Unterdruck auftreten kann, sofort wieder in seine
Normallage
zurück, wenn die asymmetrische oder exzentrische Belastung aufhört.
-
Der Schwimmkörper weist nicht nur eine besonders hohe Stabilität gegen
asymmetrische oder exzentrische Belastung auf, sondern kann auch nur unter Überwindung
eines hohen Widerstandes bzw. hoher Massenkräfte seitlich verschoben werden. Das
ist insbesondere für das Badefloß nach F i g. 3 und 4 von Bedeutung, da ein Besteigen
des Badefloßes dadurch wesentlich erleichtert wird, daß dasselbe nicht seitlich
ausweicht. Diese Standfestigkeit des Schwimmkörpers hängt unter anderem ebenfalls
mit der verhältnismäßig großen Eintauchtiefe zusammen, die durch die Öffnungen 7
erreicht wird, indem nämlich bei seitlicher Beschleunigung des Schwimmkörpers die
in den Kammern 12 befindlichen Wassermengen mitbeschleunigt werden müssen. Außerdem
entstehen an den unteren Rändern der Zwischenwände 11 und des Körpers 9 bei seitlicher
Verschiebung des Schwimmkörpers erhebliche Widerstande durch Wirbelbildung.
-
Während das Badefloß nach F i g. 3 und 4 vorzugsweise aus Kunststoff
besteht, können größere Schwimmkörper auch aus Leichtmetall, Stahl oder Beton bestehen.
Außer den bereits erwähnten Anwendungsmöglichkeiten kann der Schwimmkörper in entsprechender
Gestaltung für Landeplätze, aufblasbare Rettungsboote, Landestege, künstliche Inseln
und Wellenschutz verwendet werden.
-
F i g. 5 zeigt eine einteilige Ausführung eines Badefloßes, welches
im übrigen dem Badefloß nach F i g. 3 und 4 weitgehend entspricht, und bei welchem
entsprechende Teile gleich bezeichnet sind wie in F i g. 3 und 4. An der gewölbten
Umfangskuppe sind Handgriffe 23 angeformt, und das ganze Floß kann obenseitig eine
Gleitschutzoberfläche aufweisen. Die Decke 15 weist in der Mitte ein Loch 24 auf,
durch welches Regenwasser abfließen kann und in welches ein Einsatz mit einem Verankerungshaken
eingesetzt werden kann. Die Decke ist durch Rippen 25 versteift. Vom inneren Ansatz
des hochgewölbten Randes erstreckt sich eine geschlossene Zylinderwand nach unten,
welche die durch die Zwischenwände 12 gebildeten Kammern nach innen abschließt.
-
F i g. 6 zeigt ein in größere Schwimmkörper an Stelle der Öffnungen
7 einbaubares Rückschlagventil im Schnitt. Sein mit Gewinde versehener Körper 26
ist mit der Außenwand 27 einer Kammer verschraubt. In der Ventilbohrung 28 sitzt
eine federbelastete Ventilkugel 29, welche nur ein Ausströmen von Medium aus dem
Inneren der Kammer gestattet. Die Feder 30 stützt sich auf eine durchbohrte Madenschraube
31.