DE4420141A1

DE4420141A1 - Buoyancy body for submerged loads

Info

Publication number: DE4420141A1
Application number: DE19944420141
Authority: DE
Inventors: Albrecht Dr Epple
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-06-09
Filing date: 1994-06-09
Publication date: 1995-12-14

Abstract

The buoyancy body has at least one container which can be filled and emptied. There is a pump (3) to fill the container (2). The pump creates negative pressure, which operates against the external pressure. The pump may be fitted to the container. A power cable may run to the surface of the water, to power the pump. Alternatively, there may be a generator on the buoyancy body or on the load being lifted, to power the pump. The pump may be usable both for filling and emptying the container. The container may have a valve for emptying it. The load may be an object to be immersed, or an underwater platform.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Auftriebskörper zum Heben, Senken oder In-der-Schwebe-Halten einer unter Wasser befindlichen Last aus wenigstens einem flut- und lenzbaren druckfesten Behälter.The invention relates to a lifting body for lifting, lowering or Suspend a submerged load from at least a floodproof and drainable pressure-resistant container.

Seit Anbeginn des Tauchens mit Tauchgeräten wird Wasser als Ballast für die Sinkfahrt verwendet, das dann zum Auftauchen mit Lenzpumpen außer Bord gepumpt wird. So hat beispielsweise Wilhelm Bauer im Jahr 1850 seinen "Brandtaucher" auf diese Weise manövrierfähig gehalten (siehe: Rössler, E., Geschichte des deutschen U-Bootbaus, Verlag Bernard & Graefe). Dieses Prinzip ist auch Gegenstand einiger Patentschriften, von denen stellvertretend Alghisi GB-PS 1 272 032 erwähnt sei. Diese Verfahren eignen sich nur für geringe Tauchtiefen und arbeiten so, daß das Ballastwasser mit einer Pumpe gelenzt wird und das ausströmende Wasservolumen durch nachströmende Luft ausgeglichen wird.Since the beginning of diving with diving equipment, water has been ballast for the Descent used, which then for surfacing with bilge pumps out of board is pumped. For example, Wilhelm Bauer had his in 1850 "Brandtaucher" kept maneuverable in this way (see: Rössler, E., History of German submarine construction, publishing house Bernard & Graefe). This Principle is also the subject of some patents, of which representative Alghisi GB-PS 1 272 032 may be mentioned. These procedures are only suitable for shallow depths and work so that the ballast water with a pump is drained and the outflowing water volume by inflowing air is balanced.

Auch ist sowohl aus dem klassischen U-Bootbau als auch aus dem Bau von Tank- und Containerschiffen bekannt, daß zum Trimmen der Wasserlage Flutkörper bzw. Ballastkörper gelenzt werden oder, daß deren Inhalt in andere Flutkörper umgepumpt wird, wie es beispielsweise bei Yamadita-Shinnihon Steamship Co. Ltd. GB-PS 2 044 201 beschrieben ist.Also from both the classic submarine construction and the construction of Tanker and container ships are known to trim the water Flood bodies or ballast bodies are drained or that their content in others Flood bodies are pumped around, as is the case with Yamadita-Shinnihon Steamship Co. Ltd. GB-PS 2 044 201 is described.

Auftriebskörper für größere Tauchtiefen werden mittels druckfester Behälter ausgeführt, um dem Wasserdruck in der Tiefe zu widerstehen. Derartige Auftriebskörper sind bekannt und werden beispielsweise in der klassischen U- Boot-Technik verwendet. Zur Sinkfahrt werden die Behälter mit Seewasser geflutet und zum Auftauchen mit Preßluft gelenzt. Die Kompressibilität der Preßluft und die mitführbare Menge begrenzen die erzielbare Auftriebskraft. Für größere Hebekräfte, insbesonders bei größeren Meerestiefen ist dieses System nicht geeignet.Buoyancy bodies for greater diving depths are made using pressure-resistant containers designed to withstand the water pressure at depth. Such Buoyancy bodies are known and are used, for example, in the classic U- Boot technique used. The containers with sea water are used for the descent flooded and drained with compressed air to emerge. The compressibility of the Compressed air and the amount that can be carried limit the buoyancy that can be achieved. For larger lifting forces, especially at greater sea depths, this is System not suitable.

Ferner ist es bekannt, eine Auftriebswirkung dadurch zu erzielen, daß in einen Behälter, an dem eine Mannschafts- und Arbeitskapsel angedockt sein kann, ein inkompressibles Medium gefüllt wird, das leichter als Wasser ist, z. B. Leicht benzin. Das Abtauchen erfolgt dann unter Anbringen von Ballast, welcher nach Bedarf für das Wiederaufsteigen auf den Meeresgrund abgeworfen wird. Dieses System kann längere Zeit im Schwebezustand gehalten werden. Die Hebekraft ist begrenzt durch das Volumen und durch die Differenz des spezifischen Gewichts des Füllmediums gegenüber Wasser. Bei Abwurf von Ballast über den Auftrieb hinaus erfolgt automatisch und nicht umkehrbar ein Aufsteigen des Systems.Furthermore, it is known to achieve a buoyancy effect in that Container on which a team and work capsule can be docked filled incompressible medium that is lighter than water, e.g. B. Easy petrol. Diving then takes place with the addition of ballast, which is dropped onto the seabed as needed for ascent. This system can be kept suspended for a long time. The Lifting power is limited by the volume and by the difference of the specific weight of the filling medium compared to water. When dropping Ballast beyond buoyancy is automatic and irreversible Upgrade of the system.

Die Erfindung setzt sich zum Ziel, die Nachteile der bekannten Systeme zu vermeiden. Dies wird erfindungsgemäß mit dem im Anspruch 1 gekenn zeichneten Auftriebskörper erreicht. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wiedergegeben.The aim of the invention is to overcome the disadvantages of the known systems avoid. This is known according to the invention with that in claim 1 drawn buoyancy body reached. In the subclaims are advantageous Embodiments of the invention reproduced.

Erfindungsgemäß werden also die als große druckfeste Behälter ausgebildeten Auftriebskörper mit einer Pumpe gegen den Außendruck des umgebenden Wassers gelenzt - also ohne Preßluft wie beim klassischen U-Boot -, wenn die Sinkfahrt beendet oder die Last gehoben werden soll.According to the invention, they are designed as large, pressure-resistant containers Buoyancy body with a pump against the external pressure of the surrounding Drained water - i.e. without compressed air as with the classic submarine - if the Descent ends or the load is to be lifted.

Der dadurch entstehende Hohlraum mit Unterdruck im Behälter dient voll dem Auftrieb. Dadurch ist ein Abtauchen in jede beliebige Tiefe bei unbeschränkter Manövrierfähigkeit in verschiedenen Tiefen und ein Heben von erheblichen Lasten möglich. Bei entsprechender Auslegung des druckfesten Behälters sowie der Lenzpumpe lassen sich beispielsweise bei einem druckfesten Behälter von 100 m Länge und 10 m Durchmesser eine Auftriebsveränderung von 7.500 Tonnen bewirken. Die erforderliche Leistung für die Lenzpumpe ist von der Tauchtiefe abhängig. Es können hierbei handelsübliche Hochdruckpumpen mit Nenndrücken bis 1.000 bar und darüber eingesetzt werden, wie sie bei spielsweise in Hochdruckpressen bereits Anwendung finden.The resulting cavity with negative pressure in the container fully serves that Boost. This means that diving into any depth is unlimited Maneuverability at various depths and a significant lifting Loads possible. With appropriate design of the pressure-resistant container and the bilge pump can be used, for example, with a pressure-resistant container of 100 m length and 10 m diameter a change in lift of Effect 7,500 tons. The required power for the bilge pump is from depending on the depth. Commercial high pressure pumps can be used can be used with nominal pressures up to 1,000 bar and above, as with already used in high-pressure presses, for example.

Zweckmäßigerweise wird die Wasserverdrängung des Auftriebskörpers so ausgelegt, daß es bei vollgefluteten Behältern abtauchen kann, um die volle Auspumpkapazität für den Auftrieb nutzen zu können. Der erfindungsgemäße Auftriebskörper eignet sich daher vorzugsweise bei großen Tiefen sowohl für gewöhnliche Unterseeboote, für bemannte und unbemannte Hebe- oder Berge geräte als auch für Unterwasserplattformen aller Art und für Geräte zum Roh stoffabbau am oder im Meeresgrund. The water displacement of the buoyancy body is expediently so designed that it can submerge in full flooded containers to the full Pumping capacity for buoyancy. The invention The buoyancy body is therefore preferably suitable for both at great depths ordinary submarines, for manned and unmanned lifting or mountains devices as well as for underwater platforms of all kinds and for devices for raw decomposition of substances on or in the seabed.

Um eine hohe Druckfestigkeit zu besitzen, weist der Behälter vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt auf. D.h., er kann beispielsweise als Hohl kugel oder als Rohr, insbesondere als Ringrohr, ausgebildet sein. Es versteht sich, daß auch mehrere erfindungsgemäß ausgebildete Behälter zu einem Auftriebskörper zusammengefaßt sein können. Ferner können der oder die Behälter jeweils in Kompartimente unterteilt sein, die jeweils flut- und mit einer Pumpe lenzbar sind. Damit kann ein sehr feinfühliges Trimmen des Hebens und Senkens des Auftriebskörpers vorgenommen werden. Mit dem erfindungsgemäßen Auftriebskörper kann durch gezieltes Lenzen und Fluten die Auftriebs- oder Sinkfahrt oder der Schwebezustand in beliebiger Reihen folge und beliebig oft erfolgen.In order to have a high compressive strength, the container preferably has a circular cross section. That is, it can be, for example, a hollow ball or as a tube, in particular as an annular tube. It understands it turns out that also several containers designed according to the invention into one Buoyancy bodies can be summarized. Furthermore, the or the Containers can each be divided into compartments, each flooded and with are pumpable. This allows a very sensitive trimming of the Lifting and lowering of the buoyancy body can be made. With the buoyancy body according to the invention can by targeted Lenzen and flooding the buoyancy or descent or the floating state in any rows follow and take place as often as you like.

Die Last, die der erfindungsgemäße Auftriebskörper bewegt, kann ein zu bergender oder zu transportierender Gegenstand, beispielsweise ein ver sunkenes Schiff oder eine angedockte Unterwasserplattform, sein.The load that the buoyancy body according to the invention moves can be too salvaging or transporting object, for example a ver sunkenes ship or a docked underwater platform.

Der Auftriebskörper kann bemannt oder unbemannt sein. Er kann durch einen Einzeltauchkörper, also z. B. ein U-Boot, gebildet werden, aber auch durch eine Unterwasserplattform, ggf. mit mehreren erfindungsgemäß ausgebildeten Druckbehältern.The buoyancy body can be manned or unmanned. He can by one Single immersion body, e.g. B. a submarine, are formed, but also by an underwater platform, possibly with several designed according to the invention Pressure vessels.

Die Stromversorgung der Pumpe des erfindungsgemäßen Auftriebskörpers kann über ein zur Wasseroberfläche führendes Stromkabel erfolgen, das bei spielsweise zu einem Begleitschiff führt. Jedoch kann beispielsweise bei einem Einzeltauchkörper oder einer Plattform als Last auch ein Generator an Bord der Last oder des Auftriebskörpers vorgesehen sein, der z. B. durch einen Atomreaktor angetrieben wird.The power supply to the pump of the buoyancy body according to the invention can be done via a power cable leading to the water surface for example leads to a support ship. However, for example, with one Single immersion body or a platform as a load also a generator on board the load or the buoyancy body may be provided, the z. B. by a Nuclear reactor is powered.

Nachstehend ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Auftriebs körpers anhand der Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur schema tisch einen Schnitt durch den Auftriebskörper zeigt.Below is an embodiment of the buoyancy of the invention body explained in more detail with reference to the drawing, the only figure schematic table shows a section through the buoyancy body.

Der Auftriebskörper 1 besteht danach aus einem z. B. kugelförmig ausge bildeten druckfesten Behälter 2. Im unteren Bereich des Behälters 2 ist eine Hochdrucklenzpumpe 3 vorgesehen, die saugseitig mit dem Ballastwasser 4 im Innern des Behälters 2 und druckseitig mit dem Außenwasser 5 verbunden ist. Bei Betrieb der Pumpe 3 strömt das Wasser 4 in Richtung des Pfeiles 6 aus dem Behälter 2. Die Pumpe 3 kann zugleich zum Fluten ausgebildet sein, da durch sie Außenwasser 5 in den Behälter 2 gemäß dem Pfeil 7 strömt.The buoyancy body 1 then consists of a z. B. spherically formed pressure-resistant container 2nd In the lower area of the container 2 , a high-pressure bilge pump 3 is provided, which is connected on the suction side to the ballast water 4 inside the container 2 and on the pressure side to the outside water 5 . When the pump 3 is operating, the water 4 flows out of the container 2 in the direction of the arrow 6 . The pump 3 can at the same time be designed for flooding since external water 5 flows through it into the container 2 according to the arrow 7 .

Eine Anhänge- oder dgl. Befestigungsvorrichtung 8 dient zum Befestigen einer Last an den Auftriebskörper 1.A hitch or the like. Fastening device 8 is used to fasten a load to the buoyancy body 1 .

Zur Sinkfahrt wird der druckfeste Behälter 2 gemäß dem Pfeil 7 mit See wasser 5 gefüllt. Um die Sinkfahrt zu stoppen, wird mittels der Hochdruck lenzpumpe 3 soviel Ballastwasser 4 aus dem Druckbehälter 2 gemäß dem Pfeil 6 herausgepumpt, daß ein Gleichgewicht zwischen dem entstehenden Auf triebshohlraum 9 und dem Eigengewicht des Auftriebskörpers (samt Last) eintritt. Weiteres Lenzen mit der Hochdruckpumpe 3 führt zu einem weiteren Wasseraustritt aus dem Behälter 2 gemäß Pfeil 6 unter gleichzeitiger Ver größerung des Auftriebshohlraums 9. Die Folge ist ein Auftauchen des Auf triebskörpers 1. Diese Aufwärtsbewegung kann durch ein gezieltes Öffnen der Pumpe 3 oder eines zusätzlichen Einlaßventils 6 aufgehalten und umgekehrt werden, da das Meerwasser 5 aufgrund des Wasserdrucks problemlos ein strömt und damit das Ballastwasser 4 im Druckbehälter 2 zunimmt.For descent, the pressure-resistant container 2 is filled with sea water 5 according to the arrow 7 . To stop the descent, so much ballast water 4 is pumped out of the pressure vessel 2 according to the arrow 6 by means of the high-pressure bilge pump 3 that a balance between the resulting drive cavity 9 and the weight of the buoyancy body (including the load) occurs. Further draining with the high-pressure pump 3 leads to further water leakage from the container 2 according to arrow 6 while at the same time enlarging the buoyancy cavity 9 . The result is an appearance of the drive body 1 . This upward movement can be stopped by deliberately opening the pump 3 or an additional inlet valve 6 and vice versa, since the sea water 5 easily flows in due to the water pressure and thus the ballast water 4 in the pressure vessel 2 increases.

Wird der Auftriebskörper z. B. zu Hebung von Lasten am Meeresgrund einge setzt, wird mittels handelsüblicher Bergegeräte die Last an die Aufhängevor richtung 8 angehängt. Durch Betätigen der Hochdruckpumpe 3 wird nun das Ballastwasser 4 so lange gelenzt, bis der zusätzliche Auftrieb das Gewicht der zu hebenden Last übersteigt. Durch Lenzen über diesen Punkt hinaus kann die Auftauchgeschwindigkeit erhöht werden.If the buoyancy body z. B. is used to lift loads on the sea floor, the load is attached to the Aufzügevor direction 8 by means of commercially available mining equipment. By actuating the high-pressure pump 3 , the ballast water 4 is now drained until the additional buoyancy exceeds the weight of the load to be lifted. Limiting beyond this point can increase the ascent rate.

Claims

1. A device for lifting, lowering or in-the-levitation holding a load under water from at least one floodable and drainable pressure-resistant container, characterized in that a pump ( 3 ) is provided to drain the container ( 2 ) generates a negative pressure and works against the external pressure.

2. Buoyancy body according to claim 1, characterized in that the pump ( 3 ) is arranged on the container ( 2 ).

3. Buoyancy body according to claim 2, characterized in that a cable leading to the water surface is provided for power supply to the pump ( 3 ).

4. buoyancy body according to claim 2, characterized in that a generator is provided on board the buoyancy body or on board the load for powering the pump ( 3 ).

5. buoyancy body according to one of the preceding claims, characterized in that the pump ( 3 ) is at the same time for flooding the container ( 2 ) is formed.

6. Buoyancy body according to one of the preceding claims, characterized in that the container ( 2 ) has a valve for flooding.

7. buoyancy body according to one of the preceding claims, characterized ge indicates that the load is formed by an object to be recovered becomes.

8. buoyancy body according to one of claims 1 to 7, characterized records that the load is formed by an underwater platform.