-
Die Erfindung bezieht sich auf die Hydrotechnik und insbesondere auf einschwimmbare Verschlüsse von Schiffsdurchlaßbauwerken, z.B. Schutzdeichen.
-
Ein Schiffsdurchlaßbauwerks in einem Schutzdeich wird in der Regel auf Wasserstraßen in der Nähe von größeren Hafenstädten angeordnet und kann unter anderem zum Bestand von Bauwerken zum Überschwemmungsschutz gehören. An derartige Verschlüsse werden besonders hohe Anforderungen in bezug auf ihre Betriebszuverlässigkeit nicht nur beim Abriegeln einer Durchfahrtsöffnung, sondern auch in einem nicht kleineren Maße auch bei ihrem Öffnen gestellt, die auch in Havariesituationen, z.B. bei einer Undichtigkeit der Zellen, einem Stromausfall usw.sicherzustellen sind.
-
Ein grundsätzlicher Unterschied von einschwimmbaren Verschlüssen von Schiffsdurchlaßbauwerken von Taucheinrichtungen, Schwimmdokken und Unterseeschiffen besteht darin, daß sich der einschwimmbare Verschluß beim Eintauchen auf die Sohle bzw. die Grundschwelle einer Durchfahrtsöffnung zu setzen hat. Außerdem ist der einschwimmbare Verschluß zum Einsatz in Falle von Überschwemmungen bei einem starken Wellengang, einen Wasserstandsgefälle und als Folge davon unter Bedingungen starker Strömungen bestimmt. Diese Besonderheiten der einschwimmbaren Verschlüsse und ihrer Betriebsbedingungen verschärfen Anforderungen an die Betriebszuverlässigkeit dieser Einrichtungen.
-
Es ist ein einschwimmbarer Verschluß eines Schiffsdurchlaßbauwerks mit einen Wasserstaukörper bekannt, der ein Ballast- und Lenzsystem enthält, das Ballast- und Trockenzellen einschließt. Der untere Teil der Ballastzellen befindet sich im Schwimmzustand des Verschlusses unterhalb der Wasserlinie. In Bodenabschnitten der Ballastzellen werden immer Öffnungen mit Schiebern zum Wassernehmen ausgeführt (SU-A-242750).
-
Es ist auch ein schwimmbarer Verschluß eines Schiffsdurchlaßbauwerks bekannt (SU-A-699037), der wie der vorstehende einen Wasserstaukörper mit einem Ballast- und Lenzsystem enthält, das Ballastzellen, die in Bodenabschnitten Öffnungen mit Schiebern zum Wassernehmen aufweisen, und Trockenzellen einschließt. Der untere Teil der Ballastzellen befindet sich im Schwimmzustand des Verschlusses unterhalb der Wasserlinie.
-
Dieser einschwimmbare Verschluß wird gesenkt, indem man Flutventile öffnet und Ballastzellen mit Wasser über Flutventile im Selbstfluß gefüllt werden. Zum Heben des Verschlusses entfernt man Wasser aus Ballastzellen mit Hilfe von Pumpen.
-
Ein Nachteil dieses einschwimmbaren Verschlusses besteht wie beim vorstehend beschriebenen darin, daß er eine verhältnismäßig niedrige Betreibszuverlässigkeit aufweist, was durch folgende Ursachen bedingt ist.
-
Nachdem Trockenzellen durch ein Fluten der Ballastzellen vollkommen untergetaucht worden sind, nimmt die Tauchgeschwindigkeit des Wasserstaukörpers stark zu, weil dieser dann eine negative Schwimmfähigkeit hat, da er keine Schwimmwasserlinie aufweist. Diese verhältnismäßig hohe Geschwindigkeit beim Aufsetzen des Wasserstaukörpers auf die Grundschwelle der Durchfahrtsöffnung kann eine Beschädigung des Wasserstaukörpers bewirken und dies bedingt eine unzureichende Betriebszuverlässigkeit des einschwimmbaren Verschlusses. Zur Verminderung der besagten Tauchgeschwindigkeit des Wasserstaukörpers ist man gezwungen, das Trockenzellenvolumen zu vergrößern; dies erfordert wiederum eine bedeutende Vergrößerung des Ballastzellenvolumens zur Überwindung des Auftriebs der Trockenzellen bzw. der Pumpenleistung zum Ballastwasserlenzen.
-
Außerdem wird bei einem Stromausfall oder bei einem Dichtigkeitsverlust der Ballast- bzw. Trockenzellen dieses Verschlusses ein Auftauchen des Verschlusses in Situationen unmöglich gemacht, in denen ein schnelles Öffnen der Durchfahrtsöffnung erforderlich ist; dies vermindert auch die Betriebszuverlässigkeit des Verschlusses.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einschwimmbarer Verschluß eines Schiffsdurchlaßbauwerks zu schaffen, bei dem das Ballast- und Lenzsystem derartige Zellen enthält und diese Zellen so ausgeführt und in bezug aufeinander und auf die Wasserlinie so angeordnet sind, sowie diese Zellen mit dem umgebenden Medium so in Verbindung stehen, daß Beschädigungen des Wasserstaukörpers bei seinem Aufsetzen auf die Grundschwelle der Durchfahrtsöffnung ausgeschlossen sowie ein Auftauchen des Wasserstaukörpers bei Beschädigungen der Ballastzellen durch Wasserausguß aus den letzteren sichergestellt werden.
-
Diese Aufgabe wird bei einem einschwimmbaren Verschluß eines Schiffsdurchlaßbauwerks mit einem Wasserstaukörper, der ein Ballast- und Lenzsystem enthält, das Ballastzellen, die in Bodenabschnitten Öffnungen mit Schiebern zum Wasserablaß aufweisen, sowie Trockenzellen einschließt, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Ballast- und Lenzsystem Zusatzzellen enthält, deren Böden nicht höher lieben als in der Ebene der Trockenzellendeckel, daß die Zusatzzellen kalibrierte Öffnungen in ihren Bodenteilen, die im gesenkten Zustand des Wasserstaukörpers unter der Wasserstandsmarke auf der Unterwasserseite liegen und Öffnungen zur Verbindung ihrer inneren Hohlräume mit der Atmosphäre aufweisen, die über dieser Marke liegen, und daß die Ballastzellen auch oberhalb dieser Marke angeordnet sind, wobei Öffnungen mit Schiebern in Bodenteilen der Ballastzellen sowie kalibrierte Öffnungen in Zusatzzellen auf der druckfreien Seite des Wasserstaukörpers ausgeführt sind.
-
Unter der Wasserstandsmarke auf der Unterwasserseite im gesenkten Zustand des Wasserstaukörpers wird immer eine im voraus bestimmte imaginäre Linie auf dem Wasserstaukörper verstanden, der sich auf der Grundschwelle der Durchfahrtsöffnung befindet, die dem maximalen zu erwartenden Unterwasserstand entspricht.
-
Das Vorhandensein von Zusatzzellen, deren Böden nicht höher angeordnet sind als in der Ebene der Trockenzellendeckel, stellt eine Stabilität des Wasserstaukörpers sicher, nachdem Trockenzellen vollkommen untergetaucht worden sind. Das Vorhandensein Kalibrierter Öffnungen und Öffnungen zur Verbindung der inneren Hohlräume dieser Zellen mit der Atmosphäre in den Zusatzzellen, die Ausführung dieser Öffnungen unter bzw. über der Wasserstandsmarke auf der Unterwasserseite im abgesenkten Zustand des Wasserstaukörpers sowie die Ausführung der kalibrierten Öffnungen auf der druckfreien Seite des Wasserstaukörpers lassen beim Fluten der Ballastzellen die Tauchgeschwindigkeit des Wasserstaukörpers nach einer vollen Überflutung der Trockenzellen vermindern, was Beschädigungen des Wasserstaukörpers bei seinem Aufsetzen auf die Grundschwelle der Durchfahrtsöffnung ausschließt und folglich den einschwimmbaren Verschluß zuverlässiger im Betrieb macht.
-
Die Verminderung der Tauchgeschwindigkeit des Wasserstaukörpers ist dadurch bedingt, daß Wasserpegel in Zusatzzellen beim Untertauchen immer unter dem Unterwasserspiegel liegen.
-
Dabei kann man durch die Wahl der gesamten Querschnittssumme der kalibrierten Öffnungen eine optimale ungefährliche Tauchgeschwindigkeit des Wasserstaukörpers bei seinem Aufsetzen auf die Grundschwelle erzielen. Das Verhältnis der Tauchgeschwindigkeit des Wasserstaukörpers und der gesamten Querschnittsfläche der kalibrierten Öffnungen kann man mit Hilfe von bekannten Rechenverfahren ermitteln.
-
Die Anordnung der Ballastzellen über dem Unterwasserstand im gesenkten Zustand des Wasserstaukörpers stellt bei Beschädigungen der Ballastzellen ein Auftauchen des Wasserstaukörpers durch einen Wasserabfluß aus diesen im Selbstfluß sicher.
-
Die Erfindung gewährleistet also eine hohe Betriebszuverlässigkeit.
-
Nachstehend wird die Erfindung durch ausführliche Beschreibung deren bester Ausführungsvariante unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
- Fig.1 einen erfindungsgemäßen einschwimmbaren Verschluß eines Schiffsdurchlaßbauwerks in Draufsicht,
- Fig.2 den Schnitt nach 11-11 in Fig.1 in der oberen Lage des Wasserstaukörpers,
- Fig.3 den Schnitt nach 111-111 in Fig.1 in der unteren Lage des Wasserstaukörpers und
- Fig.4 eine Ansicht des Wasserstaukörpers nach Pfeil A in Fig.1 von der Unterwasserseite.
-
Ein einschwimmbarer Verschluß eines Schiffsdurchlaßbauwerks enthält zwei Wasserstaukörper 1 (Fig.1), die als Flügel ausgeführt sind. Es ist eine Ausführungsvariante des einschwimmbaren Verschlusses möglich, der einen Wasserstaukörper enthält. Jeder Wasserstaukörper 1 ist über einen Rahmen 2 mit Hilfe eines Kugelgelenks 3 mit einer Wehrwange 4 verbunden. Der Verschluß enthält auch einen Antrieb 5 zum Ausfahren des Wasserstaukörpers 1 in die Durchfahrtsöffnung 6 und zu seinem Einziehen in eine Nische 7. Das Ballast-und Lenzsystem ist im Inneren des Wasserstaukörpers 1 angeordnet und besteht aus Trockenzellen 8 (Fig.2, 3 und 4), die mit einem Schwimmstoff, z.B. Schaumstoff 9 gefüllt und im Bereich der Schwimmwasserlinie 10 (Fig.2) im Schwimmzustand des Wasserstaukörpers angeordnet sind, Ballastzellen 11 und Zusatzzellen 12. Die Ballastzellen sind oberhalb der Marke des Wasserstandes 13 (Fig.3), die sich auf der Seite des Unterwassers 14 befindet, im abgesenkten Zustand des Wasserstaukörpers 1, d.h. bei seinem Lage auf der Grundschwelle 15 der Durchfahrtsöffnung 6 (Fig.1) angeordnet und weisen in ihren Böden Öffnungen 16 (Fig.4) zum Wasserabfluß mit Schiebern 17 auf. Die Schieber 17 sind mit Elektro- bzw. Handantrieben 18 versehen, die in trockenen beheizten Räumen 19 angeordnet sind. Die Zusatzzellen 12 sind in Endbereichen des Wasserstaukörpers 1 so angeordnet, daß sie nach einem vollen Eintauchen der Trockenzellen eine Stabilität (die Solltrimmlage) des Wasserstaukörpers sicherstellen. Böden der Zusatzzellen 12 liegen nicht höher als in der Ebene der Deckel der Trockenzollen 8. In Böden der Zusatzzellen 12 sind kalibrierte Öffnungen 20 ausgeführt, die über Einfüllstutzen 21 mit Außenwasser auf der druckfreien Seite 22 des Wasserstaukörpers 1 in Verbindung stehen.
-
In Deckeln der Zusatzzellen 12 sind Öffnungen 23 ausgeführt, mit deren Hilfe die Innenhohlräume dieser Zellen mit der Atmosphäre verbunden werden. Die kalibrierten Öffnungen 20 sind unterhalb der Marke des Wasserstandes 13 und die Öffnungen 23 oberhalb dieser Marke angeordnet. Öffnungen 24 in den Ballastzellen 11 verbinden Innenhohlräume dieser Zeilen über (nicht eingezeichnete) Stutzen mit der Atmosphäre auf der druckfreien Seite 22 des Wasserstaukörpers 1. Innenhohlräume der Zusatzzellen 12 können mit der Atmosphäre über die Öffnungen 23 auch auf der Druckseite des Wässerstaukörpers verbunden werden, doch dabei sollen Stutzen mit einer großen Länge zum Einsatz kommen, weil ein Oberwasserstand einen Unterwasserstand bedeutend überschreiten kann.
-
Der einschwimmbare Verschlaß funktioniert wie folgt.
-
Nachdem der Wasserstaukörper 1 (Fig.1) mit Hilfe des Antriebs 5 in die Durchfahrtsöffnung 6 ausgefahren worden ist, schaltet man (nicht eingezeichnete) Pumpenanlagen ein, mit deren Hilfe Wasser in die Ballastzellen 11 (Fig.3) geleitet wird. Bei einem Fluten der Ballastzellen 11 beginnt der Wasserstaukörper 1 einzutauchen. Nachdem die Trockenzellen 8 vollkommen untergetaucht sind, beginnen die Zusatzzellen 12 einzutauchen. Dabei dringt Wasser über die kalibrierten Öffnungen 20 (Fig.4) in die Zellen 12 ein und verdrängt aus diesen Luft über die Öffnungen 23. Durch eine Wahl der gesamten Querschnittsfläche der kalibrierten Öffnungen 20 kann man eine optimale gefahrlose Tauchgeschwindigkeit des Wasserstaukörpers 1 erzielen, die seine Beschädigung beim Aufsetzen auf die Grundschwelle 15 (Fig.3) verhindert.
-
Um den Wasserstaukörper 1 auftauchen zu lassen, öffnet man die Schieber 17, wonach Wasser aus den Ballastzellen 11 über die Öffnungen 16 auf die Unterwasserseite selbständig ausfließt. Dabei fließt Wasser aus den Zusatzzellen 12 auf die Unterwasserseite über die kalibrierten Öffnungen 20 auch selbsständig ab.
-
Bei einer Beschädigung der Außenhaut der Trockenzellen 8 üben diese ihre Funktion weiter aus, weil sie mit Schaumstoff 9 gefüllt sind. Bei einer Beschädigung der Außenhaut der Ballastzellen 11 fließt Wasser aus diesen auf die Seite des Unterwassers 14 ab und der Wasserstaukörper schwimmt auf, wodurch man die Durchfahrtsöffnung 6 öffnen kann.
-
Der erfindungsgemäße einschwimmbare Verschluß eines Schiffsdurchlaßbauwerks ist in der Regel zur Anordnung auf Wasserstraßen in der Nähe von größeren Hafenstädten bestimmt und kann unter anderem zum Bestand von Bauwerken zum Überschwemmungsschutz gehören.
