DE3921015C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Strömungsbecken für Schwimmer mit einem zu durchströmenden Schwimmbecken, einem Rückströmkanal und einer Pumpvorrichtung.

Es sind aus dem Stand der Technik Strömungsbecken für Schwimmer bekannt, welche teils dazu dienen Leistungssport­ ler zu trainieren, welche aber auch für sportphysiologische Forschungszwecke und für Untersuchungen auf dem Gebiet der Biomechanik verwendet werden.

Derartigen Strömungsbecken liegt der Gedanke zugrunde, eine Wasserströmung zu erzeugen, welche es dem Schwimmer ermög­ licht, im wesentlichen stationär bezüglich des Schwimm­ beckens zu bleiben. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, die Bewegungen des Schwimmers im einzelnen zu überwachen und/oder seine Leistungsfähigkeit gezielt zu beobachten. Weiterhin ist es mittels derartiger Strömungsbecken möglich, den Schwimmer mit einer gleichmäßgen Leistung zu beaufschla­ gen und insbesondere eine durch die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers einstellbare Schwimmgeschwindigkeit zu realisie­ ren. Dem gegenüber ist es bei einem Schwimmtraining in einem üblichen Schwimmbad zum einen nicht möglich, den Schwimmer direkt zu beobachten, zum anderen lassen sich Rückschlüsse auf dessen Leistung und insbesondere dessen Geschwindigkeit nur durch die Zeit gewinnen, welche der Schwimmer benötigt, um eine bestimmte Anzahl von Längen des Schwimmbades zu durchschwimmen. Da dabei sowohl der Startvorgang als auch der Wendevorgang grundsätzlich verschieden zu dem normalen Schwimmvorgang ist, ist ein gezieltes Training nur unter erheblichen Schwierigkeiten möglich.

Bei den bisher bekannten Strömungsbecken erfolgt eine direk­ te Umwälzung des Wassers, d. h. dieses wird aus dem Schwimm­ becken abgezogen, über den Rückströmkanal rückgeführt und mittels einer Pumpvorrichtung in das Schwimmbecken gepumpt. Hierbei erweist es sich als nachteilig, daß stromab der Pumpvorrichtung im wesentlichen turbulente Strömungsverhält­ nisse vorherrschen, welche auch mittels eines Strömungsrich­ ters nicht in zufriedenstellender Weise beruhigt werden können, so daß im Schwimmbecken selbst auch eine turbulente Strömung vorliegt. Da in derartigen Strömungsbecken jedoch das normale Schwimmverhalten simuliert werden soll, erweisen sich diese Anlagen als nicht brauchbar, da bei einem Durch­ schwimmen eines stehenden Gewässers laminare Strömungsver­ hältnisse herrschen, welche zu einem anderen Bewegungsablauf des Schwimmers und zu anderen Leistungen führen, als turbu­ lente Strömungsverhältnisse. Dieser Nachteil macht sich ins­ besondere bei größeren Strömungsgeschwindigkeiten besonders unangenehm bemerkbar, so daß es bei den bekannten Anlagen praktisch nicht möglich ist, die Strömungsgeschwindigkeiten auf Werte über 2 m/sec zu steigern, ohne starke Turbulenzen zu erzeugen. Diese Geschwindigkeit ist jedoch für normale Anwendungszwecke, insbesondere zum Training von Hochlei­ stungssportlern ungenügend.

Es wurde versucht, dadurch Abhilfe zu schaffen, daß das Schwimmbecken selbst mit einer erheblichen Größe ausgestal­ tet wird, um bei der Durchströmung die Turbulenzen abzu­ bauen. Diese Maßnahme hat zum einen den Nachteil, daß ein erheblicher Platzbedarf erforderlich ist und daß das zu för­ dernde Wasservolumen erheblich größer ist. Weiterhin erweist es sich als ungünstig, daß der Schwimmer bei einem größeren Becken nicht direkt beobachtet werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Strömungs­ becken der eingangs genannten Art zu schaffen, welches bei einfachem Aufbau und betriebssicherer Handhabbarkeit eine turbulenzfreie Durchströmung des Strömungsbeckens insbesondere bei höheren Strömungsgeschwindigkeiten ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein im wesent­ lichen vertikales, an der Abströmseite der Pumpvorrichtung angeordnetes Steigrohr, dessen Auslaßöffnung ein höheres Niveau aufweist, als das Schwimmbecken und welches in einen über einen Auslaß mit dem Schwimmbecken strömungsverbundenen Turm mündet.

Das erfindungsgemäße Strömungsbecken zeichnet sich durch eine Reihe erheblicher Vorteile aus. Da das Steigrohr im Bereich seiner Auslaßöffnung eine höheres Niveau aufweist, als das Schwimmbecken, und da weiterhin das Steigrohr in den mit dem Schwimmbecken strömungsverbundenen Turm mündet, stellt sich in dem Turm bei Betrieb der Pumpvorrichtung ein höheres Flüssigkeitsniveau ein, als in dem Schwimmbecken. Dies führt dazu, daß die Wasserströmung nicht primär durch die direkte Wirkung der Pumpvorrichtung hervorgerufen wird, sondern durch den hydrostatischen Druck des in dem Turm be­ findlichen Wassers. Da dieses auf einem höheren Niveau ange­ ordnete Wasservolumen nicht direkt dem Einfluß der Pumpvor­ richtung ausgesetzt ist, beruhigen sich dort die auftreten­ den Turbulenzen, so daß eine Ausströmung in das Schwimm­ becken im wesentlichen mit turbulenzfreier Strömung erfolgen kann. Die unerwünschten, durch die Pumpvorrichtung hervorgerufenen Turbulenzen treten somit im wesentlichen nur im Steigrohr auf und beeinflussen somit das Ausströmen des Wassers aus dem Turm in das Schwimmbecken nicht oder nur in zu vernachlässigender Weise.

Weiterhin ist es erfindungsgemäß möglich, auch relativ hohe Strömungsgeschwinigkeiten, bis zu 2,4 m/sec oder darüber zu realisieren, da die Strömungsgeschwindigkeit im wesentlichen durch den hydrostatischen Druck in dem Turm beeinflußt wird, welcher durch geeignete bauliche Ausgestaltung in weitem Rahmen frei wählbar ist. Die Pumpvorrichtung, mittels welcher das Wasser durch das Steigrohr in den Turm gepumpt wird, kann erfindungsgemäß in beliebiger Weise ausgebildet sein, beispielsweise unter Verwendung üblicher Propeller­ schrauben. Es ist weiterhin erfindungsgemäß möglich, mehrere Steigrohre in dem Turm anzuordnen und/oder mehrere separate Pumpvorrichtungen zu verwenden. Die Pumpvorrichtungen können dabei in besonders einfacher Weise an die jeweils zu erzie­ lende Strömungsgeschwindigkeit angepaßt werden, es ist bei­ spielsweise auch denkbar, bei Verwendung mehrerer Steigrohre für unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten unterschied­ liche Steigrohre in Betrieb zu nehmen, welche jeweils in optimaler Weise, zusammen mit der zugeordneten Pumpvorrich­ tung, an die entsprechende Förderleistung angepaßt werden können.

In einer besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Auslaß des Turms im wesentlichen das gleiche Niveau aufweist, wie das Schwimmbecken. Es ist somit möglich, das in dem Turm befindliche Wasser laminar so aus­ strömen zu lassen, daß dabei keine weiteren Verwirbelungen oder Turbulenzen auftreten.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorge­ sehen, daß das Schwimmbecken einen im wesentlichen recht­ eckigen Querschnitt aufweist und daß der Querschnitt des Auslasses von dem Turm zu dem Schwimmbecken dem Querschnitt des Schwimmbeckens gleich ist. Durch die Vermeidung von Querschnittsänderungen können bei dieser günstigen Ausfüh­ rungsform Turbulenzen in der Strömung durch das Schwimm­ becken vermieden werden. Es ist jedoch erfindungsgemäß auch möglich, den Ausströmbereich in Form geeigneter Strömungs­ einrichtungen auszubilden, beispielsweise in Form einer Strömungsdüse.

Eine Anpassung der Förderleistung der Pumpvorrichtung an die jeweiligen Anforderungen erfolgt günstiger Weise dadurch, daß die Pumpvorrichtung mittels eines stufenlos in der Dreh­ zahl einstellbaren Motors antreibbar ist. Dadurch ist es auch möglich, den Startvorgang und die Beendigung des Schwimmvorganges langsam und mit einem weichen Übergang vor­ zunehmen, um Verletzungen des Schwimmers zu vermeiden.

Durch die stufenlos verstellbare Drehzahl der Pumpvorrich­ tung ist es möglich, in dem Schwimmbecken eine Strömungsge­ schwindigkeit von zumindest 0 bis 2,4 m/sec einzustellen, üblicherweise wird die Geschwindigkeit in einem Bereich von 0,4 bis 2,4 m/sec liegen. Es ist jedoch auch möglich, die Geschwindigkeit über diesen Wert hinaus weiter zu erhöhen.

Um den Ausströmvorgang aus dem Turm zu optimieren, kann es günstig sein, am Auslaß des Turmes zu dem Schwimmbecken ein Ausströmrohr anzuordnen, welches den gleichen Querschnitt wie das Schwimmbecken aufweist und dessen Längsachse zu der Längsachse des Schwimmbeckens fluchtet. Der Vorteil eines derartigen Ausströmrohrs liegt darin, daß keine freie Ober­ fläche des Wassers vorliegt, so daß in dem Ausströmrohr eine gleichmäßige laminare Strömung aufrechterhalten werden kann.

Um zu verhindern, daß bei Abzug des in den Turm zu pumpenden Wasservolumens der Wasserspiegel in dem Becken zu stark ab­ sinkt, kann es sich als günstig erweisen, daß das Schwimm­ becken einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit seitlichen Staurinnen aufweist und daß der Querschnitt des Auslasses von dem Turm zu dem Schwimmbecken dem Querschnitt des Schwimmbeckens ohne seitliche Staurinnen gleich ist.

In einer weiteren, günstigen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß im Bereich des Auslasses des Turms ein Strömungsrichter angeordnet ist, welcher zu einer gleichmäßigen Verteilung der Strömung beiträgt.

Um zum einen die gesamte Anordnung platzsparend ausbilden zu können und um zum anderen eine die durch Strömung des Schwimmbeckens nicht störende Rückführung des Wassers zu ermöglichen, kann es günstig sein, den Rückströmkanal unterhalb des Schwimmbeckens anzuordnen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine Schnittansicht durch ein Strömungsbecken konventioneller Bauart.

Fig. 2 eine Seiten-Schnittansicht ähnlich Fig. 1, eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Strö­ mungsbeckens und

Fig. 3 eine Draufsicht, teils im Schnitt, auf das Aus­ führungsbeispiel gem. Fig. 2.

Fig. 4 eine Draufsicht, ähnlich Fig. 3, auf ein weiteres Ausführungsbeispiel des Strömungsbeckens und

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie A-A von Fig. 4.

Vor der Beschreibung des Ausführungsbeispiels sei an dieser Stelle zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen, in welcher in einer Seiten-Schnittansicht der Aufbau eines bekannten Strömungsbeckens mit einer Gegenstromanlage dargestellt ist. Das Strömungsbecken umfaßt ein Schwimmbecken 1, welches nach oben offen ist, einen Boden 14 aufweist und in üblicher Weise durch nicht dargestellte Seitenwände begrenzt ist. Das Schwimmbecken 1 wird mittels einer Wasserströmung durch­ strömt, welche durch die Betätigung einer Pumpvorrichtung 3 hervorgerufen wird. Die Pumpvorrichtung 3 kann mittels eines Motors 10, der über eine Antriebswelle 15 mit der Pumpvor­ richtung 3 verbunden ist, angetrieben werden. Bevorzugter­ weise ist der Motor 10 stufenlos in seiner Drehzahl ein­ stellbar. Die Pumpvorrichtung 3 ist in üblicher Weise ausge­ bildet.

Im Einlaufbereich des nach oben offenen Schwimmbeckens 1 ist ein Strömungsrichter 12 angeordnet, durch welchen das Strö­ mungsprofil vereinheitlicht werden soll. Am Auslaßbereich ist ein Schutznetz 13 vorgesehen, welches der Sicherheit des Schwimmers dient und verhindern soll, daß Gegenstände in einen Rückströmkanal 2 überführt werden, durch welchen das aus dem Schwimmbecken 1 abgeleitete Wasser der Pumpvorrich­ tung 3 zugeführt wird.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten, bekannten Strömungsbecken er­ weist es sich als nachteilig, daß durch die Pumpvorrichtung 3 erhebliche Turbulenzen erzeugt werden, welche die Ausbil­ dung einer turbulenzfreien Strömung im Bereich des Schwimm­ beckens 1 verhindern, so daß eine Simulation eines üblichen Schwimmvorganges nicht möglich ist.

In den Fig. 2 und 3 ist ein Ausführungsbeispiel des erfin­ dungsgemäßen Strömungsbeckens dargestellt, wobei gleiche Teile (bezogen auf Fig. 1) mit gleichen Bezugsziffern dar­ gestellt sind.

Das in den Fig. 2 und 3 gezeigt Ausführungsbeispiel unter­ scheidet sich von dem in Fig. 1 gezeigten Strömungsbecken dadurch, daß am Abströmbereich der Pumpvorrichtung 3 ein Steigrohr 4 angeordnet ist, welches im wesentlichen vertikal ausgerichtet ist. Die Pumpvorrichtung 3, welche beispiels­ weise in Form einer Propellerschraube 9 ausgebildet sein kann, fördert das durch den Rückströmkanal 2 rückgeführte Wasser in vertikaler Richtung durch das Steigrohr 4. Das Steigrohr 4 weist eine Auslaßöffnung 5 auf, deren Niveau 6 höher angeordnet ist als das Niveau des Schwimmbeckens 1.

Das Steigrohr 4 ist in einem Turm 8 angeordnet, welcher einen Auslaß 7 aufweist, der in Strömungsverbindung mit dem Schwimmbecken 1 steht.

Durch die Förderwirkung der Pumpvorrichtung 3 wird in dem Turm 8 ein Wasserniveau hervorgerufen, welches üblicherweise höher liegt, als das Niveau 6 der Auslaßöffnung 5 des Steig­ rohrs 4. Ein Beispiel für ein derartiges Niveau ist mit der Bezugsziffer 16 versehen. Der hydrostatische Druck des in dem Turm 8 befindlichen Wassers führt dazu, daß dieses in einem im wesentlichen beruhigten Zustand durch den Auslaß 7 in Richtung auf das Schwimmbecken 1 strömt, wobei eine Ver­ gleichmäßigung der Strömung durch ein Ausströmrohr 11 erhöht werden kann, welches sich an den Auslaß 7 des Turms 8 an­ schließt.

Bei Aufnahme des Betriebs des erfindungsgemäßen Strömungs­ beckens wird zunächst das Wasser aus dem Rückströmkanal 2 mittels der Pumpvorrichtung 3 durch das Steigrohr 4 geför­ dert, so daß das Wasser aus der Auslaßöffnung 5 austritt und, wie durch die Pfeile in Fig. 2 dargestellt, nach unten umgelenkt wird, bevor es in das Schwimmbecken 1 einströmen kann. Die durch die Propellerschraube 9 hervorgerufenen Tur­ bulenzen bleiben somit im wesentlichen auf den Innenraum des Steigrohres 4 beschränkt, während das umgelenkte, aus dem Steigrohr 4 ausschießende Wasser einen im wesentlichen be­ ruhigten Zustand aufweist. Dieser Zustand wird noch weiter gefördert, wenn der Wasserstand in dem Turm 8 auf das Niveau 16 angehoben ist. Die Beschreibung des Betriebes erfolgte anhand des in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiels, bei welchem das Umpumpen eines vorgegebenen Volumens anteils des Wassers in dem Turm zu einem Absinken des Flüssigkeitsspie­ gels in dem Schwimmbecken 1 führen kann.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, sind in dem Turm 8 zwei Steig­ rohre 4 und (nicht dargestellt) zwei Pumpvorrichtungen 3 angeordnet.

Wie aus Fig. 2 und 3 ersichtlich, weist das Schwimmbecken 1 einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf, welcher dem Querschnitt in dem Ausströmrohr 11 sowie in dem Auslaß 7 des Turms 8 gleich ist. Es erfolgt somit keine Querschnitts­ änderung.

Die in Fig. 3 gezeigte Draufsicht zeigt den Turm 8 im Schnitt, wobei ersichtlich ist, daß die Breite des Turms 8 größer ist, als die Breite des Schwimmbeckens 1 bzw. des Auströmrohrs 11. Es ist somit möglich, in dem Turm 8 ein erhebliches Wasservolumen zu bevorraten, welches die Auf­ bringung eines relativ hydrostatischen Druckes ermöglicht.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist es möglich, in dem Schwimmbecken 1 eine laminare Strömung mit einer Geschwin­ digkeit zwischen 0,4 und 2,4 m/sec zu erzeugen. Das Schwimm­ becken kann beispielsweise eine Tiefe von 1,3 m, eine Breite von 2,5 m und eine Länge von 13 m aufweisen.

Die Fig. 4 und 5 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Strömungsbeckens, welches sich von dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 darin unterscheidet, daß an dem Schwimmbecken 1 seitliche Stau­ rinnen 17 vorgesehen sind, in welchen ein zusätzliches Flüssigkeitsvolumen gespeichert werden kann. Die Staurinnen 17 verhindern, daß bei einer Befüllung des Turms 8 der Flüs­ sigkeitsspiegel in dem Schwimmbecken 1 unter einen akzep­ tablen Wert absinkt.

Beim Einschalten der Pumpenvorrichtung 3 wird das Wasser zunächst im Steigrohr 4 über dem Wasserspiegel der Anlage (des Strömungsbeckens) angehoben und weiter im Turm 8 zum Überlaufen gebracht. Im Turm 8 ensteht dadurch ein höherer Wasserspiegel, der wiederum als hydrostatischer Druck auf das Strömungsbecken wirkt und dann das Wasser in Bewegung bringt. Gleichzeitig sinkt der Wasserspiegel im Schwimm­ becken 1 um das Wasservoulumen, das dem erhöhten Wasser­ volumen im Turm 8 entspricht. Bei ansteigender Drehzahl der Pumpen steigt der Wasserspiegel im Turm 8 und somit der hydrostatische Druck. Dadurch erhöht sich die Strömungsge­ schwindigkeit, aber auch das Absinken des Wasserspiegels im Schwimmbecken 1. Andererseits sinkt bei abfallender Drehzahl der Pumpen der Wasserspiegel im Turm 8, die Strömungsge­ schwindigkeit nimmt ab und der Wasserspiegel im Schwimm­ becken 1 steigt wieder an.

Um ein zu starkes Absinken des Wasserspiegels im Schwimm­ becken 1 zu verhindern, ist das Becken im oberen Teil in der Form einer Staurinne 17 konstruiert. Bei gleichbleibender Tiefe des Beckens kann so in diesem Teil ein größeres Was­ servolumen gefaßt werden.

Das größere Wasservolumen (Fig. 5) kann hier als Vorratsmen­ ge bezeichnet werden, sie ist für das Anheben der Wasser­ säule bzw. Erzeugung des hydrostatischen Druckes im Turm vorgesehen.

In den Fig. 4 und 5 ist das zusätzliche Wasservolumen, welches zur Befüllung der Turmes 8 verwendet werden kann, stark umrandet und schraffiert, bzw. doppelt schraffiert dargestellt. Die Fig. 5 zeigt insbesondere die beiden unter­ schiedlichen Wasserniveaus, welche sich im Ruhezustand, bzw. im Betrieb der Pumpvorrichtung 3 in dem Schwimmbecken 1 einstellen. Der schraffierte Bereich stellt gleichsam eine "Vorratskammer" für das zusätzliche Wasservolumen dar.

Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt, es ergeben sich vielmehr für den Fachmann im Rahmen der Erfindung vielfältige Abwandlungs- und Modivika­ tionsmöglichkeiten.

Claims (12)

1. Strömungsbecken für Schwimmer, mit einem zu durchströmen­ den Schwimmbecken (1), einen Rückströmkanal (2) und einer Pumpvorrichtung (3), gekennzeichnet durch ein im wesent­ lichen vertikales, an der Abströmseite der Pumpvorrich­ tung (3) angeordnetes Steigrohr (4), dessen Auslaßöffnung (5) ein höheres Niveau (6) aufweist, als das Schwimm­ becken (1) und welches in einem über einen Auslaß (7) mit dem Schwimmbecken (1) strömungsverbundenen Turm mündet.

2. Strömungsbecken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (7) des Turms (8) im wesentlichen das gleiche Niveau aufweist, wie das Schwimmbecken (1).

3. Strömungsbecken nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß das Schwimmbecken (1) einen im wesentlichen recht­ eckigen Querschnitt aufweist und daß der Querschnitt des Auslasses (7) von dem Turm (8) zu dem Schwimmbecken (1) dem Querschnitt des Schwimmbeckens (1) gleich ist.

4. Strömungsbecken nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß in dem Turm (8) mehrere Steigrohre (4) angeordnet sind.

5. Strömungsbecken nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Pumpvorrichtung (3) zumindest eine Propeller­ schraube (9) umfaßt.

6. Strömungsbecken nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Pumpvorrichtung (3) mittels eines Motors (10) mit stufenlos verstellbarer Drehzahl antreibbar ist.

7. Strömungsbecken nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß in dem Schwimmbecken (1) eine Strömungsgeschwindig­ keit von 0 bis 2,4 m/sec einstellbar ist.

8. Strömungsbecken nach einem der Ansprüche 3 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß am Auslaß (7) des Turms (8) zu dem Schwimmbecken (1) ein Ausströmrohr (11) angeordnet ist, welches den glei­ chen Querschnitt wie das Schwimmbecken (1) aufweist und dessen Längsachse zu der Längsachse des Schwimmbeckens (1) fluchtet.

9. Strömungsbecken nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß der Turm (8) eine größere Breite aufweist, als das Schwimmbecken (1).

10. Strömungsbecken nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß im Bereich des Auslasses (7) des Turms (8) ein Strö­ mungsrichter (12) angeordnet ist.

11. Strömungsbecken nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß der Rückströmkanal (2) unterhalb des Schwimmbeckens (1) angeordnet ist.

12. Strömungsbecken nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichet, daß das Schwimmbecken (1) einen im wesentlichen recht­ eckigen Querschnitt mit seitlichen Staurinnen (17) auf­ weisen und daß der Querschnitt des Auslasses (7) von dem Turm (8) zu dem Schwimmbecken (1) dem Querschnitt des Schwimmbeckens (1) ohne seitliche Staurinnen (17) gleich ist.