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Die
Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zum Heben von Gegenständen aus
größeren Wassertiefen.
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Immer
wieder gilt es, ein gesunkenes Schiff oder Flugzeug oder einen anderen,
auf dem Grund eines Gewässers
liegenden Gegenstand zu heben. Normalerweise sind solche Gegenstände durch
eingedrungenes. Wasser vollständig
oder nahezu überflutet.
Das Gerüst
des Gegenstandes bzw. dessen Oberfläche und sonstigen Bestandteile
bestehen meist überwiegend
aus Metall, das deutlich schwerer ist als Wasser und daher fast
keinen Auftrieb erfährt, der
das Heben eines solchen Gegenstandes erleichtern würde. Der
gesamte Auftrieb muß daher
von einem oder mehreren Bergungsschiffen erbracht werden. Dies stellt
hohe Anforderungen an solche Bergungsschiffe, sowohl hinsichtlich
ihrer Baugröße (Auftrieb)
als auch ihrer Kraneinrichtungen (Leistungsfähigkeit).
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Aus
den beschriebenen Nachteilen des Standes der Technik resultiert
das die Erfindung initiierende Problem, eine Möglichkeit zu finden, wie das Heben
von Gegenständen
aus größeren Wassertiefen
erleichtert oder mit einem verringerten Aufwand als bisher bewirkt
werden kann.
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Die
Lösung
dieses Problems gelingt durch Gefäße, die in Hohlräume eines
gesunkenen Gegenstandes eingebracht werden und wenigstens je eine oben
und an den Seiten geschlossene Kammer aufweisen sowie eine in diesem
Bereich luftdichte Hülle so
daß über eine Öffnung die
von der Hülle
zumindest bereichsweise umgebenen Kammern mit einem Gas, insbesondere
Luft, befüllbar
sind.
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Damit
lassen sich jeweils mehrere derartige Gefäße in einen Hohlraum eines
zu hebenden Hohlkörpers,
bspw. in eine Kabine eines gesunkenen Schiffes, einbringen und anschließend mit
Luft befüllen.
Sie verdrängen
dabei das Wasser aus dem betreffenden Hohlraum. Dadurch erhält der Gegenstand
zusätzlichen Auftrieb
und kann leichter gehoben werden. Bei in unversehrtem Zustand schwimmfähigen Gebilden,
bspw. Schiffen, genügt
im Idealfall der so gewonnene Auftrieb, um den Gegenstand ohne weitere
Hilfe bis an die Wasseroberfläche
zu heben. Bei anderen Gegenständen
wird zumindest die von Bergungsschiffen noch zu erbringende Hubkraft
deutlich reduziert.
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Mehrere
erfindungsgemäße Gefäße sollen im
entfalteten Zustand zusammen jeweils einen Hohlraum des zu hebenden
Körpers
nahezu vollständig
ausfüllen,
um das Wasser daraus so weit als möglich zu verdrängen. Dies
gelingt, wenn die einzelnen Gefäße dabei
möglichst
dicht an dicht liegen. Solches kann erreicht werden, wenn pro Hohlraum des
zu hebenden Gegenstandes mindestens so viele Gefäße eingebracht werden, dass
sie in vollständig aufgeblasenem
Zustand ein größeres Volumen
haben als der Hohlraum, bspw. das 1,1- bis 1,5-fache Volumen, insbesondere
das 1,2- bis 1,4-fache Volumen. Die Gefäße müssen sich also gar nicht vollständig entfalten
und sind daher auch nicht bis zum Zerreißen gespannt. Sie können vielmehr
an einzelnen Stellen nachgeben, um bei leichtem Überdruck gegenüber dem
umgebenden Wasser letzteres aus allen Winkeln des betreffenden Hohlraums
zu verdrängen.
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Die
Größe der einzelnen
Gefäße folgt
einem Kompromiß:
Sie dürfen
einerseits nicht zu groß sein, weil
sie sich sonst nicht der Geometrie eines Hohlraums anpassen können, andererseits
sollten sie aus Gründen
der Arbeitsökonomie
nicht zu klein sein. Bewährt
hat sich ein (maximales) Volumen der erfindungsgemäßen Gefäße im entfalteten
Zustand von jeweils 0,02 bis 2 m3, vorzugsweise
von 0,05 bis 1 m3, insbesondere von 0,1
bis 0,5 m3.
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Außerdem sollten
die Gefäße so konzipiert sein,
dass sie sich im Idealfall nahtlos an benachbarte Gefäße anschließen können. Zu
diesem Zweck kann es vorteilhaft sein, wenn die Hüllen der
Gefäße einen
derartigen Zuschnitt haben, dass sie in entfaltetem Zustand eine
etwa kubische oder quaderförmige
Gestalt annehmen oder eine ähnliche
regelmäßige Form,
bspw. die eines Prismas.
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Es
hat sich als günstig
erwiesen, dass die Hülle
aus einem folienartigen Material besteht. Vorzugsweise sind die
Gefäße vor ihrem
Einsatz zusammengerollt oder – gefaltet,
so dass sie wenig Platz beanspruchen und leicht in einem Hohlraum
installiert werden können.
Von weiterem Vorteil kann dabei eine derartige Zusammenfaltung sein,
dass sich die Gefäße unter
dem Überdruck
einer eingeblasenen Luft selbsttätig
auseinanderrollen oder -falten. Unter diesem Gesichtspunkt erscheint
ein Zusammenrollen praktischer als ein Zusammenfalten. Diese Zusammenlegetechnik
wird wiederum begünstigt
durch eine längliche
Form mit einem geschlossenen und einem mit einer Befüllungsöffnung versehenen
Ende.
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Die
Erfindung sieht weiterhin vor, dass die Hülle aus einem reißfesten
Material besteht. Damit kann vermieden werden, dass eine Hülle an einem scharfkantigen
Teil an der Innenseite des betreffenden Hohlraums aufgerissen oder
aufgescheuert wird, so dass die eingefüllte Luft entweichen könnte.
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Weitere
Vorteile lassen sich dadurch erzielen, dass die Hülle aus
einem biegsamen oder elastischen Material, insbesondere aus Kunststoff,
besteht, so dass sie sich der individuellen Geometrie eines Raumes
optimal anpassen kann.
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Der
Erfindungsgedanke läßt sich
dahin weiterbilden, dass die Hülle
nach Art eines Sackes (mit einer großen, unterseitigen Öffnung),
einer Flasche (mit einer reduzierten, unterseitigen Öffnung),
eines Ballons (mit einer kleinen, unterseitigen Öffnung) oder einer Blase (ohne
unterseitige Öffnung)
ausgebildet ist. Da der Wasserdruck die Gefäße an deren Unterseite verschließt, ist
dort eine Öffnung
ohne weiteres zulässig,
so dass sich evtl. die Konstruktion stark vereinfachen läßt.
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Eine
weitere Optimierung ist dadurch möglich, dass die Hülle mit
Befestigungsmitteln, bspw. Netzen, Schnüren od. dgl., versehen ist.
Bspw. kann eine Mehrzahl von Gefäßen an Knotenpunkten
eines Netzes verankert sein, das sodann in einem Hohlraum gespannt
und/oder verankert wird, so dass die Gefäße regelmäßige Positionen einnehmen.
Mit einem solchen Netz kann bereits auch ein Leitungssystem für die Luftzufuhr
verbunden sein.
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Es
liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Hülle an ihrer Unterseite beschwert
ist, bspw. mit einem an dem Umfang einer unterseitigen Öffnung entlanglaufenden Draht.
Dadurch wird sichergestellt, dass eine unterseitig offene Hülle stets
vertikal ausgerichtet bleibt und die enthaltene Luft nicht entweichen
kann.
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An
der Hülle
kann ein Ventil vorgesehen sein, welchem die Aufgabe übertragen
ist, bei einem Aufstieg des Gegenstandes die Druckdifferenz zwischen
der Kammer und dem umgebenden Wasser immer nachzuregeln, so dass
die auf die Hülle
einwirkende Zugspannung stets begrenzt bleibt.
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Das
Ventil sollte nach Art eines Überdruckventils
derart ausgebildet sein, dass ein innerhalb der Kammer herrschender Überdruck
nur auf begrenzte, vorgegebene Werte ansteigen kann. Läßt beim
Aufstieg des Gegenstandes der Wasserdruck nach, so wird gleichzeitig
der Druck innerhalb der Gefäße abgebaut.
Ein gewisser Überdruck
sollte jedoch aufrechterhalten bleiben, damit der betreffende Hohlraum
stets vollständig
ausgefüllt
bleibt.
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Eine
weitere Konstruktionsvorschrift sieht vor, dass an der Hülle ein
Anschluß für einen
(Luft-) Schlauch oder eine andere (Luft-) Befüllungsvorrichtung vorgesehen
ist. Über
einen solchen Schlauch kann Luft direkt von einem Bergungsschiff
aus in der erforderlichen Menge in ein erfindungsgemäßes Gefäß geblasen
werden. Dies geht schnell und erfordert nur einen minimalen Aufwand.
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Die
Erfindung empfiehlt, einen Anschluß für einen Schlauch oder eine
Befüllungsvorrichtung
an der Unterseite einer ansonsten verschlossenen Hülle anzuordnen.
Dadurch kann sich die ggf. zunächst
zusammengelegte Hülle
ungehindert nach oben entfalten. Sofern die Hülle zunächst zusammengerollt ist, sollte
sich ein Befüllungsanschluß im Bereich
des äußeren Endes
eines derartigen Wickels befinden, so dass der Druck der zugeführten Luft
die Hülle
allmählich
entrollen kann.
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Indem
ein Anschluß für einen
Schlauch oder eine Befüllungsvorrichtung
in der Nähe
eines Überdruckventils
angeordnet oder mit einem solchen integriert ist, läßt sich
beim (manuellen) Befüllen
in Gegenwart von Tauchern eine optische Rückkopplung des Befüllungszustandes
erreichen.
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Andererseits
ist es auch möglich,
dass die Volumina mehrerer Gefäße miteinander
verbindbar sind, bspw über
Schläuche.
Dadurch muß im
Idealfall nur ein einziger Schlauch zu einem Bergungsschiff empor
verlegt werden.
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Schließlich entspricht
es der Lehre der Erfindung, dass an einem unterseitigen Anschluß einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung
ein T-Stück
angeschlossen oder anschließbar
ist, so dass pro Vorrichtung jeweils zwei Schläuche anschließbar sind.
Solchenfalls sind keine Spezialschläche mit Abzweigungen erforderlich;
vielmehr werden jeweils zwei benachbarte Gefäße durch einen (kurzen) Schlauch oder
eine sonstige Leitung, bspw. ein Rohr, miteinander verbunden.
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Weitere
Merkmale, Einzelheiten, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der
Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigt:
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1 einen Querschnitt durch
den Rumpf eines gesunkenen Schiffes mit einer Mehrzahl von darin
angeordneten Vorrichtungen zum Heben dieses Schiffes;
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2 einen Längsschnitt
durch eine erste Ausführungsform
der Erfindung;
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3 eine der 2 entsprechende Darstellung einer zweiten
Ausführungsform
der Erfindung; sowie
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4 eine wiederum abgewandelte
Ausführungsform
der Erfindung in einer Seitenansicht.
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In 1 ist der Fall dargestellt,
dass ein Schiff 1 gesunken ist und nun auf dem Meeresgrund 2 liegt,
meist in einer größeren Tiefe
unter dem Meeresspiegel 3 als in der Zeichnung vereinfachend
wiedergegeben.
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Bei
dem Schiff 1 handelt es sich um ein großes Schiff, bspw. um ein Handelsschiff
oder um einen Passagierdampfer. Die Konstruktion derartiger Schiffe
besteht üblicherweise
aus Metall, das schwerer ist als Wasser. Solche Schiffe können nur
bei unversehrtem Rumpf 4 schwimmen, weil dann das Gewicht
des von dem Schiff verdrängten
Wassers das Gewicht der Stahlkonstruktion aufwiegt bzw. ausgleicht.
Bei einer Havarie dringt Wasser in den Rumpf 4 ein, überflutet
diesen und stört
damit das Gleichgewicht zwischen Gewicht und Auftrieb – das Schiff 1 sinkt.
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Solche
große,
gesunkenen Schiffe 1 können meist
nur sehr schwer geborgen werden, weil bei nahezu vollständig fehlendem
Auftrieb das gesamte Gewicht der Stahlkonstruktion mittels Schwimmkranen
angehoben werden muß.
Deren Rumpf muß so groß sein,
dass das von ihm verdrängte
Wasser sowohl das eigene Gewicht als auch das Gewicht des gesunkenen
Schiffes 1 kompensieren muß.
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Um
den dadurch hervorgerufenen Aufwand zu reduzieren, dient eine erfindungsgemäße Vorrichtung,
wie sie in unterschiedlichen Ausführungsformen in den 2 bis 4 wiedergegeben ist. Es handelt sich
dabei um ein sackförmiges
Gefäß 5 (2), ein flaschenförmiges Gefäß 6 (3) oder ein ballonförmiges Gefäß 7 (4).
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Das
sackförmige
Gefäß 5 besteht
nur aus einer Hülle 8,
bspw. aus einem flexiblen, aber luftdichten und festen, insbesondere
reißfesten
Kunststoff. Es hat die Gestalt eines an einer Seite offenen Beutels,
Sackes od. dgl. Damit sich die offene Seite im Gebrauch stets unten
befindet, können
am Umfang oder Rand der Öffnung 9 Gewichte
vorgesehen sein, bspw. in Form eines metallischen Drahtes od. dgl., der
gleichzeitig die Öffnung 9 offenhält und damit
das Einfüllen
von Luft od. dgl. erleichtert.
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Wie
auf der linken Seite des Schiffes 1 zu sehen, kann eine
Vielzahl solcher sackförmiger
Gefäße 5 in
alle Hohlräume 10 des
Schiffes 1 eingebracht und sodann aufgeblasen werden, bspw.
mittels Preßluft.
Die mit Luft gefüllten
Gefäße 5 werden
zu der obersten Stelle des betreffenden Hohlraums 10 streben
und sich dort nebeneinander anlagern, wobei sie das Wasser aus dem
betreffenden Hohlraum 10 verdrängen. Ist dies in allen Hohlräumen 10 geschehen, kann
das dort verdrängte
Wasser einen beträchtlichen
Auftrieb liefern, der in der Lage sein kann, das Schiff 1 aufzurichten
110 oder gar emporsteigen zu lassen 12. In jedem Fall wird
aber ein Schwimmkran erheblich entlastet.
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Die
flaschenförmige
Gefäß-Ausführungsform 6 aus 3 ist für ein automatisches Befüllen geeignet.
Zu diesem Zweck ist anstelle einer weiten Öffnung 9 wie bei dem
sackförmigen
Gefäß 5 am
unteren Bereich der Hülle 13 eine Öffnung 14 mit
vermindertem Querschnitt angeordnet. Diese Öffnung kann bspw. zum Anschließen eines
Luftschlauchs od. dgl. ausgebildet sein, so dass mittels eines Kompressors
an Bord eines Bergungsschiffes Luft in dieses Gefäß 6 gepreßt werden
kann. Ein gleichzeitiges Befüllen
einer Vielzahl von Gefäßen 6 innerhalb
eines Hohlraums 10 eines gesunkenen Schiffes 1 ist möglich, wenn
alle betreffenden Gefäße 6 an
eine gemeinsame Luftquelle angeschlossen sind. Zu diesem Zweck kann
an dem Anschluß 14 ein
T-Stück 15 vorgesehen
sein, so dass benachbarte Gefäße 6 strömungstechnisch
miteinander verbunden werden können,
bspw. über
zwischengeschaltete Schlauchstücke.
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Im
Bereich des Anschlusses 14 kann ein Ventil vorgesehen sein,
das eine Überfüllung eines Gefäßes 6 und
damit ein Platzen desselben vermeiden kann. Hierfür sind Überdruckventile
gut geeignet, die bei Überschreiten
einer vorgegebenen Druckdifferenz zwischen Luftdruck im Inneren
des Gefäßes und
dem umgebenden Wasserdruck ein weiteres Befüllen unmöglich machen; bei einem T-Stück 15 könnte sodann
ein Umschalten erfolgen, so dass die weiter angebotene Preßluft nun
an dem ausreichend befüllten
Gefäß 6 vorbei
zu dem nächsten,
benachbart angeschlossenen Gefäß 6 weitergeleitet
wird. Bei dem letzten Gefäß in einer
solchen Reihe tritt die Luft sodann in das Meerwasser aus und signalisiert damit
die vollständige
Befüllung
der betreffenden Gefäßgruppe.
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Werden
die Schläuche
sodann entfernt, so kann ein Rückschlagventil
an dem zuleitungsseitigen Anschluß eines T-Stückes 15 ein
Entweichen der enthaltenen Luft durch diese Öffnung unterbinden. Das Überdruckventil
an dem stromabwärtigen
Anschluß des
T-Stückes 15 vergleicht
den Luftdruck mit dem umgebenden Wasserdruck. Wenn beim Heben des Schiffes 1 dieser
Wasserdruck mit abnehmender Wassertiefe sinkt, kann die Druckdifferenz
durch Auslassen einer entsprechenden Luftmenge konstant gehalten
werden, so dass die Gefäße 6 nicht platzen
können.
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Um
die Gefäße 6 gleichmäßig in einem
Hohlraum 10 anzuordnen, können sie bspw. in regelmäßigen Abständen an
einem Netz od. dgl. angeordnet sein, das in dem betreffenden Hohlraum 10 gespannt oder
sonstwie verankert wird. Eine leicht asymmetrische Anordnung der
unterseitigen Öffnung 14 in
Bezug auf die vertikale Längsachse
des betreffenden Gefäßes 6 kann
eine gleichförmige
Ausrichtung der beteiligten Gefäße 6 unterstützen. Dies
ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Gefäße 6 keinen runden,
sondern bspw. einen quadratischen Querschnitt bzw. Grundfläche haben,
so dass sie mit ihren Flachseiten vollständig aneinander liegen können.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
können die
Gefäße auch
eine mattenartige Form, ggf. mit jeweils mehreren Kammern, aufweisen,
so dass sie in einem Hohlraum nicht nebeneinander, sondern übereinander
angeordnet werden können,
insbesondere wenn sie aufgrund der oben geschilderten Ventil-Umschaltung nacheinander
befüllt
werden können
(in diesem Fall von der Decke eines Hohlraums 10 her beginnend).
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Demgegenüber sind
die ballonartigen Gefäße 7 eher
zum manuellen Befüllen
bzw. zum Füllen kleinerer
Hohlräume 10 geeignet.
Bei diesen hat eine aufgeblasene Hülle 16 nicht eine
längliche,
langgestreckte oder mattenförmige
Geometrie, sondern etwa eine kugelförmige Gestalt. An einer Öffnung 17 kann
ein Befüllungsanschluß und/oder Überdruckventil 18 angeordnet
sein. Solche Ballons 7 können von Tauchern manuell plaziert
und mit Druckluft befüllt
werden, um verbleibende, kleine Hohlräume 10 zu füllen.