DE2816995C2 - Schachtrohr zur Führung einer Taucherglocke od. dgl. - Google Patents

Description

gungskammer mit einer oder mehreren perforierten Membranplatten ausgestattet, die zweckmäßigerweise waagerecht angeordnet sind und die ebenfalls vorzugsweise elliptische oder kreisförmige Durchbrechungen aufweisen, so daß sie eine Verbindung zwischen den Zonenbereichen zwischen den einzelnen Membranplatten darstellen. Die Beruhigungskammer hat vorteilhafterweise kreisförmigen Querschnitt und der Rohrkörper kann ähnlichen Querschnitt aufweisen.

Die Durchbrechungsbereiche des perforierten Abschnittes des senkrechten Rohrkörpers und das Volumen der diesen umgebenden Beruhigungskammer sind vorzugsweise so abgestimmt, daß bei unruhiger See eine maximale Dämpfung der schwingenden Wassersäule erreicht wird. Diese »Abstimmung« läßt sich durch Veränderung der Größe, Form und Abstände der Durchbrechungen sowie der Gestalt und des Volumens der Beruhigungskammer erzielen. Es können daher auch asymmetrische Durchbrechungen und Beruhigungs-

'.__ kammern eingesetzt werden.

■λ* Die »Abstimmung« der Beruhigungskammer erfolgt im Konstruktionsstadium und jedes System wird auf ein

■* ι individuelles Schiff o. dgl. zugeschnitten, indem das Verhalten bei Modellversuchsbedingungen beobachtet

f^r wird. Deshalb wird in Abhängigkeit von den wahr-

> scheinlich auf das Schiff einwirkenden Wellenbedingungen ein Modellvesuch einer Beruhigungskammer durchgeführt, um unter den Bedingungen der vorgeschriebe-

' nen Wellenhöhe und Wellenfrequenz optimale Wellendämpfung in der Taucherglocke zu erhalten. Die sich aus den Modellversuchen ergebende Konstruktion der

' Beruhigungskammer wird dann maßstabsgerecht vergrößert und in ein betriebsfähiges Wasserfahrzeug eingebaut.

Im allgemeinen ist zu erwarten, daß beträchtliche Wellenhöhen und Schwingungszeiten von bis zu 7 bis < 9 Metern und 20 Sekunden jeweils anzutreffen sind und das Volumen der Beruhigungskammer beträgt vorzugsweise das 1- br; 5fache des Volumens des Querschnittes des von ihr umgebenen Rohrkörpers. Die Durchbrechungen nehmen vorzugsweise einen Bereich von 50 bis

» 150% der Oberflächenzone des von der Beruhigungskammer umgebenen perforierten Abschnittes des Rohrkörpers ein und sind vorteilhaft gleichmäßig verteilt

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht einer halbeintauchenden Anlage, die ein erfindungsgemäßes Schachtrohr aufnehmen kann,

F i g. 2 einen senkrechten Schnitt durch die Mittellinie des Schachtrohres,

Fig.3 einen Schnitt der Beruhigungskammer nach F i g. 2 in deutlicherer Darstellung,

F i g. 4 aufgezeichnete Spektren der Wellenhöhe und Wellendauer mittschiffs der Anlage sowie für Wellen in einem Schachtrohr, das mit einer Beruhigungskammer ausgestattet ist

Eine halbtauchende Anlage 1 (Fig. 1) weist zwei Schwimmer 2, 3 auf, die unter der Wasseroberfläche liegen, während ein Hauptdeck 4 und ein Unterdeck 5 sich über der Wasseroberfläche befinden. Jeder Schwimmer 2, 3 ist über drei senkrechte Stützen 6 mit dem Deck 4 verbunden.

Eine Stütze 6 ist so gestaltet, daß sie ein senkrechtes Schachtrohr 7 aufnehmen hann, das sich zwischen den ^: Decks erstreckt und Zugang zu der darunter befindlichen See durch den Schwimmer 3 ermöglicht.

Am oberen Ende des Schachtrohres 7 ist eine Zone 8 für die .Taucherausrüstung und die Unterbringung von Gasflaschen vorgesehen, die von den Decks 4 und 5 zugänglich ist

Das Schachtrohr 7 hat einen Innendurchmesser von etwa 3 Metern und erstreckt sich über etwa 20 Meter von dem Unterdeck 5 nach unten. Auf Meeresspiegelniveau ist das Schachtrohr 7 mit einem perforierten Abschnitt 9 versehen, der etwa 6 Meter lang ist und mit einer ihn umgebenden Beruhigungskammer 10 in Verbindung steht, die rechteckige Gestalt aufweist (Seitenlänge 6 χ4,6 x.5 χ m). Das Schachtrohr 7 erstreckt sich dann durch den Schwimmer 3 durch einen Abschnitt 11 nach unten in das Gewässer unter der halbeintauchenden Anlage 1.

Der perforierte Abschnitt 9 der Wände des Schachtrohres 7 weist sieben Reihen mit kreisförmigen Ausschnitten auf, wobei jede Reihe Löcher mit 12 χ 300 mm Durchmesser enthält Der perforierte Abschnitt 9 wird innerhalb der Beruhigungskammer IC von drei waagerechten Membranplatten 12 gehalten, die jeweils von sechzehn elliptischen Ausschnitten 13 durchbrochen sind, deren größter und kleinster Durchmesser 700 χ 350 mm beträgt und die einen Wasserstrom innerhalb der P.sruhigungskammer 10 ermöglichen.

Während des Betriebes des Schachtrohres 7 wird eine Taucherglocke von einer Winde auf dem Unterdeck 5 der halbtauchenden Anlage 1 in das Rohr 7 herabgelassen.

Die Taucherglocke durchquert den Luftraum, bis sie die Luft/Gewässergrenzfläche innerhalb des perforierten Abschnittes 9 des Schachtrohres 7 erreicht. Bei ruhiger See kann die Taucherglocke durch die Luft/Gewässergrenzfläche hindurchtreten und in dem Schachtrohr 7 herabgleiten, bis sie das eigentliche Gewässer erreicht Bei unruhiger See ist die Schwankung des Gewässerspiegels innerhalb des Schachtrohres 7 durch die Wirkung der Beruhigungskammer 10 beträchtlich gedämpft Diese Verringerung der Wasserspiegelschwankungp-n innerhalb der Taucherglocke erleichtert den Durchgang der Taucherglocke und des Taucherpersonals durch die Luft/Gewässergrenzfläche, d. h., sie verringert das Aufsteigen und Schaukeln der Taueherglokke und vergrößert damit die Sicherheitsbedingungen, unter denen die Taucherglocke arbeitet.

Die Abmessungen der Beruhigungskammer 10 wurden aus einer Serie von Modellversuchen mit einem Maßstab von 1 :20 hergeleitet Das Schachtrohr wurde aus transparentem PVC-Kunststoff zusammen mit der Steuerbord-Mittelstufe und 28 Meter des steuerbordseitigen Fahrzeugrumpfes um die Stütze hergestellt. Die Perforationen um die Beruhigungskammer 10 wurden

in dm richtigen Öffnungsbereichen angebracht.

Über dem Schachtrohr 7 wurde eine kalibrierte A«jfzugswinde mit veränderbarer Arbeitsgeschwindigkeit angeordnet. Die Winde wurde von dem konstanten Gewicht der Taucherglocke mittels eines Gegengewichtes entlastet.
Um die öffnung am Bodenauslaß des Schachtrohres 7

so wurde ein Lüftungsrohr mit einem Durchmesser von 8 mm (Modellmaßstab) befestigt, auf dessen Innenseite achtzehn gleichmäßig verteilte 1-mm-Löcher vorgesehen waren, und das 30° nach unten gerichtet war. Dem Lüftungsrohr wurde über einen Strömungsmesser Druckluft zugeführt. Der Luftstrom wurde auf einen konstanten Wert von 1,58 χ 10—⁴Fn³Zs eingestellt entsprechend einem vollen Skalenwert von:

Q - 138 χ W-* χ 20'« = 0,28 nW2 = 600 ftVmin

Das gesamte Schachtrohrsystemmodell wurde an einem SL-Senkrecht-Planarbewegungsmechanismus befestigt, um Steigbewegungen unterschiedlicher Ampli- s tuden und Frequenzen zu simulieren. Die Taucherglokken waren gemäß den Zeichnungen aus Holz und Kupferrohr gefertigt. Ein pyramidenförmiger Rahmen wurde auf der Oberseite der Glocke befestigt, um den Wiedereintritt in das Schachtrohr 7 zu erleichtern. Die Taucherglocken waren mit Bleigewichten beschwert, die das Gewicht der im Originalmaßstab zu verwendenden Glocke simulieren sollten. Wegen der geringen Volumendifferenzen zwischen Modellen und Prototypen war es nicht möglich, die Gewichte in Luft und in Wasser genau übereinstimmen zu lassen.

Die Wellen wurden durch eine digitalgesteuerte pneumatische Wellenmaschine erzeugt.

F i g. 4 zeigt Aufzeichnungen der Weüenhöhe in bezug auf die Zeit bei typischen Modellversuchen mit der Beruhigungskammer 10, die Wellenbewegungen ausgesetzt gewesen ist, und zwar

(a) bei 84% der vollen Arbeitstauchtiefe und ungleichmäßigen Weilen mit T_m„_w\ = 10,33 Sekunden und H\u = 6,71 Metern, wobei 7"-_m,,„./die mittlere Zeitdauer der Wellen und H_m die beträchtliche Wellenhöhe ist und

(b) bei 100% voller Arbeitstauchtiefe und gleichmäßigen Wellen mit T-_m,„_et = 123 Sekunden und //1/3 = 3.6 Metern sowie

(c) bei 100% voller Arbeitstauchtiefe und ungleichmäßigen Wellen mit T-_mj„_ei = 10,27 Sekunden und Hm = 5,89 Meter.

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Die Ordinaten sind in Metern angegeben und die Abszissen geben die Zeit im Originalrnaßsiab und nicht irn Modellmaßstab wieder. Die Versuchsreihen (a), (b) und (c) veranschaulichen die festgestellte Verringerung der Wellenhöhe, die in der Tauchkammer in dem Schiff im Vergleich zu der Wellenhöhe außerhalb und mittschiffs des Schiffs vorhanden ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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Claims (7)

1 2 ! beim Hochziehen des Tauchobjekts verdrängte Wasser Patentansprüche: seitlich aus dem Rohrkörper ausströmt, um Wasserstau zu vermeiden. Das Pulsieren des Wassers in dem

1. Schachtrohr zur Führung einer Taucherglocke Schachtrohr, das in dem kritischen Moment des Durcho. dgL bei ihrer im wesentlichen senkrechten Bewe- 5 tritts des Tauchobjektes durch die Luft-Wassergrenze gung durch eine Luft-Wasser-Grenzfläche mit ei- Stoß- und Schaukelbewegungen des Tauchobjektes nem Rohrkörper, in dessen Wand Durchbrechungen hervorruft, die seine Besatzung gefährden, wurden vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, durch die Löcher nicht unwirksam gemacht Senkrechte daß die Durchbrechungen in einem perforierten Ab- oder seitliche Schwingbewegungen des Tauchobjektes schnitt (9) in der Zone der Luft-Wasser-Grenzfläche io in dem Rohrkörper sollen durch auf der Innenwand des vorgesehen sind und dieser perforierte Abschnitt (9) Rohrkörpers abrollende Rollen oder durch mit Zahnvon einer nach außen geschlossenen Beruhigungs- stangen kämmende Zahnräder verhindert werden, die kammer (10) umgeben ist an der Außenfläche des Tatichobjekts radial von diesem

2. Schachtrohr nach Anspruch 1, dadurch gekenn- a&stehend angeordnet sind. Abgesehen davon, daß sich zeichnet, daß die Beruhigungskammer (10) eine oder 15 durch diese Anordnungen beträchtliche Kostenerhömehrere perforierte Membranplatten (12) aufweist hungen ergeben, können die von dem Tauchobjekt au-

3. Schachtrohr nach Anspruch 2, dadurch gekenn- Ben abstehenden Rollen oder Zahnräder die Sicherheit zeichnet, daß die perforierten Membranplatten (?2) der Besatzung gefährden, weil die vorstehenden Teile waagerecht angeordnet sind. sich an Wrackteilen o. dgL unter Wasser verfangen und

4. Schachtes&r nach Anspruch 2 oder 3, dadurch 20 ein Hochziehen des Tauchobjektes verzögern oder sogekennzeichnet, daß die perforierten Membranplat- gar verhindern können.

ten (12) elliptische oder kreisförmige Durchbrechun- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

gen (13) aufweisen. Schachtrohr zur Führung einer Taucherglocke o. dgl. so

5. Schachtrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, auszubilden, daß mit geringem konstruktivem Aufwand dadurch gekennzeichnet, daß die Beruhigungskam- 25 ein sicherer und ruhiger Durchtritt des Tauchobjektes mer (10) einen kreisförmigen Querschnitt hat durch die Luft-Wasser^Grenzfläche erreicht wird.

6. Schachtrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst dadurch gekennzeichnet daß das Volumen der Be- daß die Durchbrechungen in einem perforierten Abruhigungskammer (10) das 1- bis 5fache des VoIu- schnitt in der Zone der Luft-Wasser-Grenzfläche vorgemens des von ihr umgebenen Rohrkörpers (7) be- 30 sehen sind und dieser perforierte Abschnitt von einer trägt nach außen geschlossenen Beruhigungskammer umge-

7. Schachtrohr nach eitlem der Ansprüche 1 bis 6, ben ist

dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechungen Eine solche Anordnung von Durchbrechungen und

(13) einen Bereich von 50 bis I5O% ier Oberflächen- Beruhigungskammer bewirkt in dem Schachtrohr eine zone des von der Beruhigungskammer (10) umgebe- 35 Dämpfung der unruhigen Wasserschwankungen, so daß nen perforierten Abschnittes des Rohrkörpers (7) die Besatzung des Tauchobjektes ruhig und sicher durch einnehmen. die Luft-Wasser-Grenze hindurchgeführt und gegen un

nötige körperliche Belastungen geschützt wird. Die

stoßfreie Führung verhindert außerdem Beschädigun-

40 gen des Tauchobjektes und seiner Haltevorrichtung, z. B. an Bord eines Schiffes. Das Schachtrohr ist infolge

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schachtrohr zur seiner einfachen Konstruktion als passives System prak-Führung einer Taucherglocke o. dgl. bei ihrer im we- tisch ohne bewegliche Teile preiswert herstellbar. Das sentlichen senkrechten Bewegung durch eine Luft-Was- Schachtrohr kann separat vorgesehen oder einem herser-Grenzfläche mit einem Rohrkörper, in dessen Wand 45 kömmlichen Schiff, halbeintauchenden Wasserfahrzeug Durchbrechungen vorgesehen sind. o. dgl. zugeordnet sein.

Die Verwendung von Taucherglocken für Unterwas- Taucherglocken, vorzugsweise herkömmlicher Art,

seroperationen, z. B. die Wartung von Rohrleitungen, haben eine dickwandige Stahlkugel, die die Taucherden Aufbau von Plattformen und Gerüsten, hat im Lau- raannschaft und Taucherausrüstung enthält Die Kugel fe der Zeit zunehmend an Bedeutung gewonnen. Die für 50 wird vorzugsweise von einem Dreibein oder Gerüst gedie Unterwasserarbeiten zur Verfügung stehende Zeit tragen und während des Betriebes von einer Seilwinde ist jedoch häufig wegen ungünstiger Gewässerbedin- in das Schachtrohr herabgelassen. Auch ist denkbar, daß gungen begrenzt. Die wogende See schafft Probleme bemannte oder unbemannte Tauchsysteme, z. B. kleine bei dem Eintritt der Taucherglocke ins Wasser und kann Unterseeboote, durch diese Schachtrohre transportiert körperJiche Beschwerden beim Taucherpersonal her- 55 werden können.

vorrufen, wodurch die Arbeitsleistung und die grundle- Zum Einsatz bei einer halbeintauchenden Anlage

genden Sicherheitsbedingungen verschlechtert und em- kann der Durchlaß des Schachtrohres vom Oberdeck ste Gefahr für einen Bruch des Taucherglockentaues der Anlage durch die Beruhigungskammer oder den heraufbeschworen werden. Schwimmer der Anlage hindurchgeführt sein und öffnet

Es ist üblich, eine Taucherglocke in einem Schacht- ω dann am Kiel in das eigentliche Gewässer, rohr durch die Luft-Wasser-Grenzfläche herabzulassen Es ist erwünscht, daß der Wasserspiegel bei ruhiger

bzw. hochzuziehen, das von einer schwimmenden Platt- See innerhalb oder unmittelbar unter der Beruhigungsform oder einem Wasserfahrzeug aus in das Gewässer kammer liegt und sich vorzugsweise an einer Stelle etwa eintaucht. auf der Hälfte der Beruhigungskammer befindet.

Ein bekanntes Schachtrohr der eingangs genannten 65 Der perforierte Abschnitt des Schachtrohres verbin-Art (US-PS 36 41 961) besteht aus einem über seine gan- det das Innere seines Rohrkörpers mit der Beruhigungsze Länge gelochten Rohrkörper, dessen unteres Ende kammer und kann kreisförmige oder elliptische Durchsich konisch erweitert. Die Löcher bewirken, daß das brechungen haben. Vorteilhafterweise ist die Beruhi-