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Verfahren zum Betrieb von senkrechten Schiffshebewerken, bei denen
der Trog durch in Wasserschächten gleitende Gegengewichte ausgewuchtet wird. Bei
den bisher beschriebenen Schiffshebewerken, welche teils mit Auftriebwirkung, teils
mit Hebel arbeiten, war stets eine Antriebmaschine erforderlich, welche die Anlage
des Werkes kostspielig machte und eine größere Zahl von geschultem Betriebspersonal
benötigte.
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Vorliegende Erfindung besteht in einer Vereinigung von Gleichgewichts-
und Auftriebwirkung nach neuen Grundsätzen zu dem Zwecke, bei einfachster baulicher
Anordnung alle erforderlichen Kräfte zum Bewegen aus einem Wasserüberdruck unmittelbar
zu entnehmen und bei einfachster Bedienung des Schiffshebewerkes möglicherweise
jeglicheAntriebmaschine auszuschalten.
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In beiliegender Zeichnung stellen dar: Abb. i einen Querschnitt A-B
senkrecht zur Längsachse des einfahrenden Schiffes, Abb. z die Draufsicht auf einen
Teil der Anlage.
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Das zu hebende Schiff d fährt in einen bei Schiffshebewerken gebräuchlichen
Trog b zwischen zwei Mauern c und d ein, welche sich talwärts an die Wand der Talsperre
oder des Dammes e anschließen, der die obere Haltung (Kanalsohle y) gegen die untere
abschließt. Das Bauwerk kann gegebenenfalls aber auch ganz oder teilweise im Gebiet
der oberen Haltung liegen, so daß beispielsweise ff den erwähnten Abschluß
gegen die obere Haltung darstellt.
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Der dauernd zwischen den Mauern befindliche Trog b hängt in einer
größeren Zahl von Seilen oder Kabeln g, welche an seiner Wandung unverschieblich
befestigt sind. Die Kabel führen über Rollen li, i, h, 1, welche mit
gemeinsamen Achsen m, n, o, p in Achslagern r, s auf einer beispielsweise zur Versteifung
und Druckverteilung aus Trägern q bestehenden oberen Decke aufgestellt sind. Die
Kabel führen unmittelbar hinter den Rollen in Schächte t. An den Enden der Kabel
sind Gewichte 2s aus Stein, Eisen oder einem anderen Stoff mit hohem spezifischem
Gewicht befestigt. Die Schächte t sind miteinander zum Teil durch wagerechte Kanäle
v in der Mauerwerksohle w verbunden. Das Prinzip der Schiffshebung beruht darauf,
daß. das Gewicht sämtlicher Gegengewichte z, im ungetauchten Zustand größer, nach
Eintauchen im Wasser durch den bekannten Gewichtsverlust (gleich dem Gewicht des
verdrängten Wassers) kleiner ist als das Gewicht des mit Wasser gefüllten Troges.
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Voraussetzung ist, daß der Trog sich auch in der tiefsten Lage (in
der Abb. i gestrichelt dargestellt) nicht im Wasser befindet: Er wird gegen die
untere und obere Haltung mittels der bekanntenAbschlußvorrichtung (Trogtor
y' und Abschlußtor z) abgeschlossen. Der Raum zwischen den Mauern
ist also in Troghöhe ohne Wasser. Unter dem Trog darf Wasser stehen.
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Soll nun ein Schift z. B. von unten nach oben gebracht werden, so
wird der Trog zurächst an die Einfahrt x der unteren Haltung wasserdicht angeschlossen.
Hierauf werden Tore y' und z geöffnet, indem sie gehoben oder in die seitliche Aussparung
z' geschoben werden, und das Schiff fährt ein. Dann werden die Tore y@, z geschlossen
und der Trog von der Einfahrt x getrennt. Die Gegengewichte befinden sich in Höhe
der oberen Haltung, weil zunächst die Schächte t mitWasser bis zum oberenWasserspiegel
gefüllt sind und die Gegengewichte, wie oben bemerkt, infolge ihres geringeren Gewichtes
im Wasser etwas leichter sind als der Trog, mithin bei Gleichgewichtszustand mit
dem Trog zum Teil aus dem Wasserspiegel heraustreten müssen.
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Beim Öffnen eines Ventils e' sinkt das Wasser der Schächte t, welches
aus einer gemeinsamen Verbindung g' aller Kanäle durch ein Rohr austritt, gleichmäßig
bis zum Unter-,vasserspiegel. Die Gegengewichte u sinken mit, weil sie außerhalb
des Wassers schwerer als der gefüllte Trog sind und das Schiff wird bis zur oberen
Haltung (Wasserspiegel i') gehoben. Dort wird Tor y' nach wasserdichtem Anschluß,
wie oben beschrieben, zusammen mit Tor z geöffnet, nach Ausfahren des Schiffes und
etwaigem Einfahren eines an-. deren y' und z wieder geschlossen und
die Verbindung von y' und z gelöst. Durch
Schließen des Ventils
e' und öffnen eines benachbarten Ventils k' eines Rohres in mit Filter n'
strömt aus der oberen Haltung das Wasser durch Rohr m und die Verbindungsrohre g'
gleichmäßig in alle Kanäle v und füllt die Schächte t wieder bis zum Oberwasserspiegel.
Das Schift sinkt entsprechend bis zur unteren Haltung, weil die Gegengewichte nach
obiger Beschreibung im Wasser leichter als der Trog werden und mit dem Wasserspiegel
steigen.
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Es wurde indessen bisher bei dieser reinen Gleichgewichtsbewegung
nicht die zu leistende Arbeit zur Überwindung der Rollenreibung und Seilsteifheit
berücksichtigt. Diese Arbeit bedarf einer Kraftquelle. Im Bild tritt der Mangel
dieser Kraftquelle dadurch in Erscheinung, daß, wenn beispielsweise im Gleichgewichtszustand
dieHälfte eines jeden Gegengewichts im Wasser sein müßte, das Gegengewicht bei Ankunft
unten vielleicht nur bis zu % in das Wasser tauchte; oder, oben angekommen, umgekehrt
zu 3(, im Wasser bleiben würde. Während des Hubs und der Senkung des Trogs kann
durch übermäßiges Heraustreten aus dem oder Tauchen in das Wasser durch die Gegengewichte
u diese Reibungsarbeit geleistet werden. Zur Erzielung der Endstellung fehlt aber
dieser Antrieb. Der Wasserspiegel in den Schächten wird deshalb künstlich über Oberwasser
aufgehöht. Es sei ä die notwendige Aufhöhungsmenge des Oberwassers (Überwasser).
Bei@Entleerung der gefüllten Schächte beginne die Abwärtsbewegung der Gegengewichte
unter der Wasserspiegelhöhe i in den Schächten. Das Gegengewicht kommt mit Wasserspiegelhöhe
q' in den Schächten unten an. Bei Wiederfüllung der Schleuse setzt es sich dann
erst nach Füllung mit einerWassermenge c'(= ä) nach aufwärts in Bewegung und kommt
erst nach Einbringung des Überwassers oben an. Es braucht aber nicht, wie in der
Abbildung, die Mitte des Gegengewichts in Übereinstimmung mit den Kanalwasserspiegeln
zu sein. Das Maß der nötigen Absenkung könnte beispielsweise a' plus b' sein. Dann
müßten aber die Gegengewichte mindestens um das Maß b' höher stehen als in der Zeichnung
und das Überwasser entsprechend höher. Das Wasser der Schächte wird nur nach Bedarf
gemäß den jeweiligen Kanalwasserständen gefüllt und ab= gelassen. Dieses Maß zeigt
zwecks rechtzeitigen Schieberverschlusses der Schiffstrog l,ei Anschluß am Haltungstor
selbsttätig -etwa durch Kontaktklingelzeichen - an. Es wird ein größerer Höhenunterschied
im Schachtwasserspiegel als nötig absichtlich gewählt, damit die Hubhöhe der Gegengewichte
u durch leichtes Aufstoßen auf Hindernisse (z. B. Platten oder Stäbe, nötigenfalls
mit Polster) nach unten (r') und nach oben (s') scharf begrenzt werden kann. Diese
künstliche Aufhöhung des Wasserspiegels über Höhe des oberen Wasserspiegels kann
durch dauernden Zufluß aus einer Wasserleitung n' herbeigeführt werden: Bei Verwendung
einer durch Wasserkraft getriebenen Kreiselpumpe kann diese Füllung gleichzeitig
mit der etwa nötigen Entfernung von Wasser aus der Kammer verknüpft werden.
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Die Tröge können an beliebig viel Stangen w' am Mauerwerk geführt
werden, um die etwa auftretenden geringen, Schwankungen zu verhüten.
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Die Mauern d und e können nach bekannten Bauweisen über Unterwasser
durch Eisenbauten und die Kanäle und Schächte sinngemäß als Eisenrohre ausgebildet
werden.
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Das Schiffshebewerk wirkt ähnlich einer Schleuse. Wählte man die Gegengewichte
ic aus Wasser (in Trögen gleicher Höhe), so würde der Inhalt der beiderseitigen
Schächte gleich dem Inhalt einer Schleuse gleicher Höhe und somit auch der Wasserverbrauch
gleich dem einer Schleuse sein. Je spezifisch schwerer die Gegengewichte sind, desto
kleiner können die Schächte werden. Bei Gewichten aus Eisen (spez. Gew. 8) wird
der Wasserverbrauch ungefähr 11$ desjenigen einer Schleuse gleicher Höhe. Dabei
ist aber die Füllzeit wegen des hohen Wasserdrucks bedeutend kürzer. Auch findet
keine Beunruhigung des Schiffes durch das einströmende Schleusenwasser statt.