DE19911858B4 - Fahrzeug für Unterwasserbergungsaufgaben - Google Patents

Abstract

Fahrzeug für Unterwasserbergungsaufgaben mit einem tauchglockenartigen, unten offenen Behälter, mit Aufnahmevorrichtungen für die zu hebenden Lasten sowie mit einer ansteuerbaren Einheit zur Erzeugung einer Gasblase variabler Größe innerhalb des Behälters, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug mit Antriebsmodulen für Manövrierbewegungen und mit einem zur Auftriebserzeugung an sich bekannten leichtölgefüllten Behälter (3) ausgerüstet ist, dessen Ölvolumen so bemessen ist, daß seine Auftriebskraft der Abtriebskraft des Fahrzeuges entspricht.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug für Unterwasserbergungsaufgaben mit einer tauchglockenartigen, unten offenen Behälter, mit Aufnahmevorrichtungen für die zu hebenden Lasten sowie mit einer ansteuerbaren Einheit zur Erzeugung einer Gasblase variabler Größe innerhalb des Behälters.
• Unterwasserfahrzeuge, die in der Lage sind, Lasten aus beliebigen Tauchtiefen an die Wasseroberfläche zu befördern, sind bereits bekannt. In ihrer einfachsten Form handelt es sich dabei um Auftriebs- oder Hebeballons, bei denen die erforderliche Auftriebskraft entweder durch einen Druckgasbehälter oder aber durch ein Gas bereitgestellt wird, das durch die chemische Reaktion eines Energieträgers mit dem Meerwasser erzeugt wird. Daneben sind aus der DE 39 00 572 C2 ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Bergung von Unterwasserkörpern bekannt, bei denen ein in einem Unterwasserkörper zunächst zusammengefaltet untergebrachter Auftriebsballon freigesetzt und mit einem Auftriebsgas befüllt wird. Die Gaserzeugung erfolgt bei diesem bekannten Verfahren mithilfe einer Gaserzeugungseinheit, die entweder auf der Basis der katalytischen Zersetzung flüssigen Hydrazins oder der chemischen Reaktion von festem Lithiumhydrid mit Seewasser arbeitet. Schließlich sind aus der US 3 123 036 sowie der DE-OS 1 931 001 Fahrzeuge der eingangs genannten Art bekannt geworden, bei denen der Abtrieb über eine ansteuerbare Einheit zur Erzeugung einer Gasblase variabler Größe neutralisiert wird, über die auch der Auftrieb während des Hubvorganges erzeugt und den jeweiligen Erfordernissen entsprechend geregelt wird.
• Ein Nachteil derartiger mit Gasgenerator- oder Preßluftsystemen ausgerüsteter Bergungsfahrzeuge besteht darin, daß nicht nur zur Kompensation des Abtriebes, sondern insbesondere auch bei ihrer Positionierung vor Ort, d.h. am Bergungsobjekt, infolge von Schwankungen des Fahrzeugabtriebes, beispielsweise aufgrund von Temperatureinflüssen, eine ständige Nachregelung erforderlich ist, um einen gleichbleibenden Schwebezustand, wie er unter anderem für die Fixierung von Hubtrossen am Bergungsobjekt erforderlich ist, zu gewährleisten. Dadurch ist ein ständiger Gasverbrauch gegeben, woraus einerseits eine wesentliche Beschränkung der zur Verfügung stehenden Verweildauer am Bergungsobjekt, andererseits aber auch zusätzliche Kosten resultieren. Beides ist für die Durchführung von insbesondere schwierigen Bergungsaufgaben von erheblicher Bedeutung. Schließlich macht sich der insgesamt hohe verbrauch an auftriebserzeugendem Gas in der Massenbilanz des Gesamtsystems nachteilig bemerkbar, da ein entsprechender Vorrat an Preßluft bzw. Energieträger mitgeführt werden muß.
• Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fahrzeug für Unterwasserbergungsaufgaben der eingangs genannten Art so auszubilden, daß auf möglichst einfache und zugleich energie- und kostensparende Weise auch über längere Zeiten eine präzise Positionierung bei einem zu bergenden Gegenstand möglich ist.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem gattungsgemäßen Fahrzeug dadurch gelöst, daß das Fahrzeug mit Antriebsmodulen für Manövrierbewegungen und mit einem zur Auftriebserzeugung an sich bekannten leichtölgefüllten Behälter ausgerüstet ist, dessen Ölvolumen so bemessen ist, daß seine Auftriebskraft der Abtriebskraft des Fahrzeuges entspricht.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Der leichtölgefüllte Behälter kompensiert für sich allein den Abtrieb des Bergungsfahrzeuges und ermöglicht es dem Fahrzeug nach der Erfindung damit, in allen Tauchtiefen ohne den Einsatz eines Gasgenerators oder den Abwurf von Ballast in der für die vorgesehenen Arbeiten erforderlichen ausgetrimmten Position auftriebs- und momentenfrei bei gefluteter Gaszelle zu schweben.
• Der erfindungsgemäß vorgesehene Behälter wird infolge der Inkompressibilität des Öles auch bei einer nur geringen Stärke der Tankwandung selbst in extremen Tauchtiefen weder zerdrückt noch beschädigt. Sein Volumen ist so dimensioniert, daß er durch den Dichteunterschied zwischen dem Öl und dem Seewasser in getauchtem Zustand das gesamte Systemgewicht bei gefluteter Gaszelle ausgleicht. Damit ist bei nur leichtem Anblasen der Gaszelle sofort Auftriebskraft verfügbar, ohne daß zunächst gleichsam totes Systemgewicht ausgetrimmt und gehoben werden muß, so daß ein unnötiger Gasverbrauch vermieden wird. zugleich ist in dem so erzielten Schwebezustand eine sehr feinfühlige Versetzsteuerung des erfindungsgemäßen Fahrzeuges möglich.
• Das Prinzip der Verwendung auftriebserzeugender Leichtöl- oder Leichtbenzinbehälter in der Unterwassertechnik ist dabei für sich genommen bereits bekannt. So ist in dem Jahrbuch "Das neue Universum", 71. Band von 1954, auf den Seiten 48 bis 52 das Tiefenschiff "Trieste", auch als Bathyscaph bezeichnet, beschrieben. Dieses Personentauchschiff verfügt über einen mit Leichtbenzin gefüllten dünnwandigen Schwebekörper, an dem eine dickwandige Tauchkugel aufgehängt ist.
• Ein besonderer Vorteil der Erfindung ergibt sich insbesondere dann, wenn das erfindungsgemäße Fahrzeug entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in Gestalt mehrerer. zu einem Verbund zusammengefaßter Hubmodule über einem Bergungsobjekt ferngesteuert positioniert und eine exakt vorgegebene Auftriebsverteilung erzielt werden soll.
• Ein wesentlicher Vorteil des Fahrzeuges nach der Erfindung liegt in der Möglichkeit, innerhalb des durch die baulichen Grenzen gesetzten Rahmens Variationen der Auftriebskraft vornehmen zu können. Dieses ist beispielsweise erforderlich, um ein Bergungsgut mit zunächst hoher Zugkraft aus dem Meeresboden herauszuziehen und den anschließenden Aufstieg mit angepaßter kontrollierbarer Aufstiegsgeschwindigkeit vorzunehmen. Erfindungsgemäß erfolgt dies, indem erst in dieser Situation eine zusätzliche Auftriebskraft bereitstellende Gasblase erzeugt wird, deren Größe an die jeweiligen Hubkrafterfordernisse angepaßt wird.
• Das Auftriebsgas wird dabei bevorzugt durch die Zersetzung eines flüssigen Treibstoffes erzeugt. Alternativ dazu ist es aber auch möglich, daß die Gaserzeugung durch die Verdampfung von Flüssiggas erfolgt. Das Fahrzeug kann dadurch, daß es zusätzlich mit herkömmlichen, vorzugsweise elektrisch angetriebenen Schrauben-Manövrier-Antriebsmodulen ausgerüstet ist, in beliebiger Weise Positionsveränderungen in seitlicher oder vertikaler Richtung vornehmen, um das Bergungsgut präzise aufnehmen zu können. Zur Orientierung unter Wasser sind ferner entweder eine konventionelle optische Ausleuchtung sowie Videokameras oder aber ein akustisches Verfahren, beispielsweise mittels Sonar, vorzunehmen.
• Das Fahrzeug nach der Erfindung besitzt eine Größe und Konfiguration, die es in die Lage versetzt, vor oder nach einem operationellen Einsatz in tauchfähiger Position neben einem Versorgungs- oder Operationsschiff in betriebsbereitem Zustand zu schwimmen. In dieser Position können dann alle erforderlichen Wartungs-, Versorgungs- und Austauscharbeiten durchgeführt werden, ohne das Fahrzeug hierfür an Bord des Versorgungschiffes heben zu müssen.
• In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist das Fahrzeug mit weiteren gleichartigen Fahrzeugen zu Clustern größerer Gesamthubleistung zusammenschließbar. Die Abmessungen der einzelnen Hubmodule sind auf die Anforderungen eines Bahn- oder LKw-Transportes ausgerichtet. Eine beliebige Vergrößerung der Hubleistung ist dann leicht durch einen Verbund mehrerer derartiger Module zu einem Cluster möglich.
• Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen
• 1 und 2 Prinzipskizzen des Aufbaus eines Fahrzeuges für Unterwasserbergungsaufgaben und
• 3 und 4 schematische Darstellungen von Auftriebserzeugungseinrichtungen eines Fahrzeuges gemäß den 1 und 2.
• Die Grundkonfiguration des in den 1 bis 3 dargestellten Fahrzeuges für Unterwasserbergungsaufgaben ist ein tauchglockenähnlicher, unten offener Behälter 1, der eine Gasblase 2 aufnehmen kann, die den gewünschten Auftrieb liefert. Zum Ablassen von Gas der Gasblase dient ein Entlüftungsventil 4. Der Abtrieb des gesamten Fahrzeuges wird durch einen leichtölgefüllten Behälter 3 ausgeglichen.
• Das Auftriebsgas wird von einem Gasgenerator 5 vorzugsweise durch die Zersetzung eines flüssigen Treibstoffes 6, im Fall des hier beschriebenen Ausführungsbeispieles eines Monopropellants, der ohne äußere Energiezufuhr einen kontinuierlichen Gaserzeugungsprozeß gewährleistet, bereitgestellt. Der Flüssigtreibstoff 6 befindet sich in einem Treibstofftank 8, der innerhalb eines flexiblen Austreibbehälters 7 angeordnet ist. Das Umgebungswasser 9 hat freien Zugang zum Tank, so daß der Flüssigtreibstoff ständig mit diesem Umgebungswasser im Druckausgleich steht. Der Treibstoff wird über eine regelbare Pumpe 10 in den Gasgenerator 5 eingebracht. Aufgrund der Druckbeaufschlagung des Treibstoffs durch das Umgebungswasser ist die Förderleistung der Pumpe 10 dabei tauchtiefenunabhängig.
• Das im Gasgenerator 5 erzeugte Auftriebsgas wird über ein Gasleitrohrsystem 11 sowie einen Auftriebsgasaustritt 12 in das Innere des Behälters 1 geleitet. Die Treibstoffversorgung des Fahrzeuges ist dabei durch ein einfaches, aus einem Betankungsventil 13 und einer Betankungsleitung 14 bestehenden System möglich.
• Die Größe der Gasblase 2 wird durch ein Niveauregelungsrohr 15 eingestellt. Die untere Mündung dieses Niveauregelungsrohres 15 kann über eine elektromechanische Regel- und Stelleinheit 16, 17 stufenlos positioniert werden. Auf diese Weise ist es möglich, durch ein rasches Verschieben eine für das Herausziehen des Bergungsgutes aus dem Meeresboden zunächst erforderliche hohe Hubkraft nach Freikommen des Bergungsgutes unverzüglich zu reduzieren, um eine zu hohe Aufstiegsgeschwindigkeit zu vermeiden.
• Da mit geringer werdender Tauchtiefe der Umgebungsdruck abfällt, dehnt sich die Gasblase 2 aus. Damit kann das Gas unmittelbar über die untere Mündung des Niveauregelungsrohres 15 abströmen und der Auftrieb bleibt konstant. Andererseits ist aber auch eine Beeinflussung der Aufstiegsgeschwindigkeit in der Art möglich, daß in Verbindung mit an Bord befindlichen Druck- und Geschwindigkeitssensoren 19 über eine Regelungselektronik 18 eine ständige Niveauregelung erfolgt. Diese Regelung ist mit dem Gaserzeugungssystem kombiniert, so daß im Bedarfsfalle zusätzliches Gas in die Gasblase 2 eingespeist werden kann, um beispielsweise einen plötzlich auftretenden Abtrieb durch Vertikalströmungen oder durch einen sinkenden Salzgehalt abzufangen.
• Für eine präzise Positionierung des Fahrzeuges im Bereich der Bergungsumgebung ist dieses mit an Bord angebrachten konventionellen – vorzugsweise elektrisch angetriebenen – Manövrier-Antriebseinheiten 20 versehen. Die elektrische Energie für diese Einheiten wird über eine konventionelle Batterieversorgungseinheit bereitgestellt.
• Schließlich ist das Fahrzeug mit für die mechanische Anbindung an das Bergungsgut sowie an Oberwasserschiff-Kranhaken notwendigen Aufnahmevorrichtungen 22 und 21 auscherüstet; die Anbindung erfolgt dabei nach bekannten Methoden.
• Bei der in 4 dargestellten alternativen Art der Gaserzeugung durch eine Flüssigkeitsverdampfung kommt zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Komponenten ein Flüssiggastank 23 mit Flüssiggas 24 hinzu. Das Flüssiggas wird über eine Förderpumpe 25 in einen Wärmetauscher 26 eingebracht. Die verdampfungswärme wird von einem – in diesem Fall wesentlich kleiner dimensionierten – Gaserzeugungssystem auf der Basis eines Monopropellants geliefert. In diesem Fall dienen sowohl das verdampfte Flüssiggas als auch das abgekühlte Monopropellant-Zersetzungsgas als Auftriebsgas.

Claims (10)

1. Fahrzeug für Unterwasserbergungsaufgaben mit einem tauchglockenartigen, unten offenen Behälter, mit Aufnahmevorrichtungen für die zu hebenden Lasten sowie mit einer ansteuerbaren Einheit zur Erzeugung einer Gasblase variabler Größe innerhalb des Behälters, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug mit Antriebsmodulen für Manövrierbewegungen und mit einem zur Auftriebserzeugung an sich bekannten leichtölgefüllten Behälter (3) ausgerüstet ist, dessen Ölvolumen so bemessen ist, daß seine Auftriebskraft der Abtriebskraft des Fahrzeuges entspricht.
2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein ansteuerbares Niveauregelungsrohr (15) zur Regulierung der Größe der Gasblase (2) während des Hebe- und Aufstiegsvorganges vorgesehen ist.
3. Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gasblasenniveausteuerung (16–18) mit der Einheit (5–8, 10, 11) zur Erzeugung der Gasblase (2) verbunden ist.
4. Fahrzeug nach einem der Ansprüch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Auftriebsgas durch die Zersetzung eines flüssigen Treibstoffs (6) erzeugt wird.
5. Fahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige Treibstoff (6) aus einem Einkomponenten-Treibstoff besteht, der durch katalytische und/oder thermische Zersetzung zu Auftriebsgas umgesetzt wird.
6. Fahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige Treibstoff (6) in flexiblen Austreibbehältern (7) gespeichert ist, die von außen durch das Umgebungswasser beaufschlagbar sind.
7. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaserzeugung durch die Verdampfung von Flüssiggas erfolgt.
8. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssigen Treibstoffe (6) oder Flüssiggase über eine regelbare Pumpe (10) in einen Gasgenerator (5) förderbar sind.
9. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasblasenniveausteuerung (16–18) sowohl die Hebekraft als auch die Aufstiegsgeschwindigkeit berücksichtigt.
10. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es mit weiteren gleichartigen Fahrzeugen zu Clustern größerer Gesamthubleistung zusammenschließbar ist.