DE1154407B

DE1154407B - Diving swimmers for boat lifts

Info

Publication number: DE1154407B
Application number: DED26396A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Walter Barth; Dr-Ing Gerhard Wickert
Original assignee: Rheinstahl Union Brueckenbau AG
Current assignee: Rheinstahl Union Brueckenbau AG
Priority date: 1957-09-06
Filing date: 1957-09-06
Publication date: 1963-09-12

Description

Tauchschwimmer für Schiffshebewerke Bei den bisher gebauten Schiffshebewerken mit Schwimmern, die einen Gewichtsausgleich für die zu bewegenden Lasten (Schiffstrog usw.) bewirken, hat man bisher allseitig geschlossene Schwimmkörper verwendet. Diese immer unter Wasser befindlichen Schwimmer werden durch den von außen auf sie wirkenden Wasserdruck belastet, der bei großen Wassertiefen sehr große Werte annehmen kann. Ferner wird bei großen Schwimmerdurchmessern die Beulgefahr für die Schwimmerwände sehr groß. Dementsprechend müssen die Schwimmerwände mit den dazu notwendigen Aussteifungen sehr stark ausgeführt werden.Submersible swimmers for boat lifts For the boat lifts built so far with floats that counterbalance the loads to be moved (ship trough etc.), floats that are closed on all sides have hitherto been used. These Swimmers who are always under water are affected by the action on them from outside Loaded water pressure, which can take on very large values at great depths. Furthermore, with large float diameters, there is a risk of buckling for the float walls very large. Accordingly, the float walls must have the necessary reinforcements run very heavily.

In einer älteren Patentschrift ist schon ein Schiffshebewerk beschrieben worden, bei dem der Tauchschwimmer eine oder mehr Zellen sowie mit Luft oder Gas gefüllte Behälter aufweist, die durch an geeigneter Stelle angeordnete Öffnungen mit dem Wasser im Schwimmerschacht in Verbindung stehen und somit nach Maßgabe des äußeren Wasserdruckes bei Abwärtsbewegungen des Schwimmers - unter Zusammenpressung ihres Gasvolumens und Vermehrung ihres Wasserinhaltes - den Auftrieb des Schwimmers vermindern, bei Aufwärtsbewegung - unter Ausdehnung des Gasvolumens und Verminderung ihres Wasserinhaltes - den Auftrieb vermehren. Diese Ausbildung des Tauchschwimmers hat den Nachteil, daß dann, wenn derselbe undicht werden sollte, der ungünstige Fall eintreten kann, daß innen nur noch ein Druck von einer Atmosphäre herrscht, außen jedoch ein der Eintauchtiefe entsprechender Wasser-Überdruck. Für diesen Fall müßte die Schwimmerwandung bemessen werden, wodurch ein höherer Materialaufwand notwendig sein würde als bei einem Schwimmer, dessen Wandung nur für den auftretenden Innendruck bemessen zu werden brauchte.A ship lift is already described in an older patent specification been in which the diving swimmer has one or more cells as well as air or gas has filled containers, which are arranged through openings at a suitable location are in contact with the water in the float shaft and thus in accordance with the external water pressure when the swimmer moves downwards - under compression their gas volume and increase in their water content - the buoyancy of the swimmer decrease, with upward movement - with expansion of the gas volume and decrease their water content - increase the buoyancy. This training of the diving swimmer has the disadvantage that if it should leak, the unfavorable one It can happen that the pressure inside is only one atmosphere, on the outside, however, an overpressure of water corresponding to the immersion depth. In this case the float wall would have to be dimensioned, which means a higher cost of materials would be necessary than with a swimmer whose wall is only for the occurring Internal pressure needed to be measured.

Die dieser Patentschrift ebenfalls zu entnehmende Lösung, den Schwimmer nach Art einer Taucherglocke auszubilden, hat jedoch die folgenden Nachteile.The solution to be found in this patent specification, the float to be designed in the manner of a diving bell, however, has the following disadvantages.

Bei einer Taucherglocke verändern sich während der Hub- oder Absenkbewegung die Druckverhältnisse der in ihr befindlichen Luftmasse. Diese wird je nach Bewegungsrichtung des Schwimmers komprimiert oder entspannt. Dabei erfolgen Temperaturänderungen der Luftmasse, und zwar tritt bei der Komprimierung eine Erhöhung und bei der Entspannung eine Erniedrigung der Temperatur ein. Diese Temperaturänderungen rufen wiederum Volumenänderungen der in der Taucherglocke komprimierten Luft hervor und verändern dadurch die Auftriebskraft der Glocke bzw. des Schwimmers. Die Temperaturänderungen gehen aber, wenn das Hebewerk längere Zeit stillsteht, wieder auf die Ausgangstemperatur zurück. Hierdurch tritt wiederum eine Änderung des Volumens der in der Taucherglocke eingeschlossenen Luft und damit der Auftriebskraft ein, wodurch das sonst im Gleichgewicht befindliche Hebewerksystem gestört wird. Diese Gleichgewichtsstörung müßte durch eine Verstärkung des Antriebes ausgeglichen werden, was aber insbesondere bei größeren Hebewerken unwirtschaftlich ist.With a diving bell change during the lifting or lowering movement the pressure conditions of the air mass in it. This will depend on the direction of movement of the swimmer compressed or relaxed. Temperature changes take place in the process Air mass, namely an increase in compression and an increase in relaxation a decrease in temperature. These temperature changes call in turn Changes in volume of the air compressed in the diving bell emerge and change thereby the buoyancy of the bell or the float. The temperature changes but go back to the starting temperature when the elevator is idle for a longer period of time return. This in turn results in a change in the volume in the diving bell trapped air and thus the buoyancy force, which would otherwise be in equilibrium existing hoist system is disturbed. This imbalance would have to go through a gain in the drive can be compensated, but this is especially true for larger Lifting is uneconomical.

Es wurde auch bereits vorgeschlagen, bei einem aus einer Zelle oder mehreren mit Preßluft gefüllten Zellen bestehenden Schwimmer, welche mit dem Wasser im Schwimmerschacht in Verbindung stehen, die durch die Schwimmerbewegungen hervorgerufenen Änderungen des Auftriebes, die infolge der Änderungen des Wasserdruckes und die hierdurch bedingten Volumenänderungen der Preßluft auftreten, durch die Anordnung von Wärmeaustauschern in den Schwimmerzellen möglichst gering zu halten.It has also already been suggested in one from a cell or several cells filled with compressed air, which float with the water are in connection in the float shaft caused by the movements of the float Changes in buoyancy as a result of changes in water pressure and the resulting changes in volume of the compressed air occur due to the arrangement of heat exchangers in the float cells to be kept as low as possible.

Demgegenüber besteht die Erfindung, die die obengenannten Nachteile vermeidet, darin, daß bei einem mit Preßluft gefüllten und eine oder mehrere mit dem Wasser des Schwimmerschachtes in Verbindung stehende Zellen aufweisenden Tauchschwimmer die Zelle oder Zellen allseitig geschlossen ausgebildet ist bzw. sind und mit dem Wasser im Schwimmerschacht jeweils durch mindestens ein Steigrohr in Verbindung steht bzw. stehen, wobei die Steigrohre derart bemessen und angeordnet sind, daß in keiner Stellung des Tauchschwimmers Wasser aus dem Schwimmerschacht in die Zelle bzw. Zellen eindringt.In contrast, the invention has the above-mentioned disadvantages avoids that in one filled with compressed air and one or more with submersible swimmers having cells connected to the water of the float shaft the cell or cells is or are designed to be closed on all sides and with the Water in the float shaft in connection with at least one riser pipe stands or stand, with the risers so sized and arranged are that in no position of the diving swimmer water from the float shaft penetrates the cell or cells.

Das oder die Steigrohre können vollkommen unterhalb des Schwimmers angeordnet sein oder ganz bzw. teilweise in den Innenraum des Schwimmers hineinragen. Die Anordnung unterhalb des Schwimmers hat jedoch den Nachteil, daß der Schwimmerschacht um ein entsprechendes Maß tiefer sein oder eine entsprechende röhrenförmige Vertiefung haben muß.The riser pipe or pipes can be completely below the float be arranged or completely or partially protrude into the interior of the float. However, the arrangement below the float has the disadvantage that the float shaft be a corresponding amount deeper or a corresponding tubular recess must have.

Ferner ist es möglich; die Steigrohre an der Außenwand des Schwimmers anzuordnen und mit ihrem oberen Ende seitlich in den Schwimmer münden zu lassen.It is also possible; the riser pipes on the outer wall of the float to be arranged and to let its upper end flow laterally into the float.

Besonders vorteilhaft ist es, das Steigrohr vollkommen innerhalb des Schwimmers anzuordnen; dann braucht der Schwimmerschacht nicht tiefer als bei den bisherigen Ausführungen zu sein.It is particularly advantageous to completely place the riser within the To arrange float; then the float shaft does not need any deeper than with the previous remarks to be.

Die Komprimierung der Luft im Schwimmer muß immer so groß sein, daß sie bei tiefster Lage des Schwimmers dem am oberen Ende des Steigrohres herrschenden Wasserdruck das Gleichgewicht hält. Einerseits muß das Steigrohr so lang sein, daß dann, wenn das Steigrohr vollkommen unterhalb des Schwimmers liegt, in der höchsten Lage des Schwimmers die Preßluft nicht entweichen kann, und andererseits in dem Falle, in dem das Steigrohr vollkommen innerhalb des Schwimmers liegt, in der tiefsten Lage des Schwimmers kein Wasser in den Schwimmerraum eindringen kann. Das Steigrohr muß also mindestens eine Länge besitzen, die der zu überwindenden Hubhöhe des Hebewerkes entspricht.The compression of the air in the swimmer must always be so great that at the lowest position of the float it is the one prevailing at the upper end of the riser pipe Water pressure keeps the balance. On the one hand, the riser pipe must be so long that when the riser is completely below the float, in the highest Location of the float, the compressed air can not escape, and on the other hand in the Trap in which the riser is completely inside the float, the deepest one Position of the swimmer, no water can penetrate into the swimmer area. The riser pipe must therefore have at least a length that corresponds to the height of the lift to be overcome is equivalent to.

Man erkennt nun ohne weiteres, daß die Lage des Steigrohres innerhalb des Schwimmers den Vorteil bietet, daß die Luft innerhalb des Schwimmers bedeutend weniger komprimiert zu sein braucht als in dem Falle, in dem das Steigrohr vollkommen unterhalb des Schwimmers liegt.It can now be seen without further ado that the position of the riser pipe is within of the swimmer has the advantage that the air inside the swimmer is significant need to be less compressed than in the case where the riser is perfect is below the float.

Vorteilhaft ist es, den Querschnitt des Steigrohres so groß zu machen, daß die Volumenänderung des im Steigrohr befindlichen Wassers in jeder Lage des Schwimmers ganz oder angenähert dem Volumen der eintauchenden bzw. auftauchenden, auf dem Schwimmer befestigten Tragkonstruktion des Schiffstroges entspricht. In diesem Falle wird die Auftriebsänderung, die dadurch entsteht, daß die Tragkonstruktion mehr oder minder eintaucht, durch die Volumenänderung des Wassers im Steigrohr ausgeglichen.It is advantageous to make the cross section of the riser pipe so large that that the change in volume of the water in the riser pipe in every position of the Float completely or approximately to the volume of the immersing or emerging, corresponds to the supporting structure of the ship's trough attached to the float. In in this case, the change in lift that arises from the fact that the supporting structure more or less immersed, balanced by the change in volume of the water in the riser pipe.

In manchen Fällen ist es notwendig, besondere Vorrichtungen zu schaffen, vermittels derer Schwitzwasser, das sich im Inneren des Schwimmers sammelt, wieder entfernt werden kann. Um dieses zu erreichen, ist es zweckmäßig, an das obere Ende des Steigrohres ein insbesondere dünnes Rohr anzuschließen und bis in die Nähe des Schwimmerbodens zurückzuführen oder das Steigrohr selbst oben umzubiegen und zum Boden zurückzuführen. Dann kann man durch Erhöhung des Schwimmerinnendruckes das angesammelte Wasser durch das Steigrohr in den Schacht zurückdrücken.In some cases it is necessary to create special devices by means of the condensation water that collects inside the swimmer can be removed. To achieve this, it is advisable to go to the upper end of the riser pipe to connect a particularly thin pipe and close to the Due to the float bottom or to bend the riser itself at the top and to Traced back to the ground. Then you can do that by increasing the internal pressure of the swimmer Press the accumulated water back into the shaft through the riser pipe.

Besteht der Schwimmer aus mehreren übereinanderliegenden luftdichten Zellen, so erhält jede Zelle ein besonderes Steigrohr, wobei das jeweils in die Schwimmerzelle ragende Steigrohr zweckmäßigerweise durch die untere Zelle hindurchgeführt wird, wobei jedoch die Wandung der unteren Zelle luftdicht an das Steigrohr anschließen muß. Der Vorteil aller erfindungsgemäßen Ausführungen besteht einerseits darin, daß bei Undichtwerden des Schwimmers in diesen Wasser nachdringt, so daß niemals der Fall eintreten kann, daß von außen der ganze Wasserdruck auf die Schwimmerwand wirkt und in dieser unzulässige Druckspannungen hervorruft. Bei den Ausführungen, bei denen das Steigrohr im Inneren des Schwimmers liegt, besteht außerdem der Vorteil, daß die Luft im Schwimmer um eine Druckhöhe weniger komprimiert zu werden braucht, die der Länge des Steigrohres entspricht.The float consists of several superimposed airtight Cells, each cell receives a special riser pipe, each of which goes into the The riser pipe protruding from the float cell is expediently passed through the lower cell is, however, connect the wall of the lower cell airtight to the riser pipe got to. The advantage of all designs according to the invention is on the one hand, that if the float leaks in this water penetrates, so that never it can happen that the entire water pressure on the float wall from the outside acts and causes inadmissible compressive stresses in this. With the executions, where the riser pipe is inside the float, there is also the advantage of that the air in the float needs to be compressed one pressure less, which corresponds to the length of the riser pipe.

In der Zeichnung sind einige Beispiele der Erfindung dargestellt.Some examples of the invention are shown in the drawing.

Bild 1 zeigt in einem Vertikalschnitt einen erfindungsgemäßen Schwimmer 1, der unten ein Steigrohr 2 besitzt, das bei der untersten Lage des Schwimmers in eine Vertiefung 3a des Schwimmerschachtes 3 hineinragt. Die Luft innerhalb des Schwimmers ist in diesem Falle für eine Druckhöhe 4 komprimiert, die der untersten Lage des oberen Querschnittes des Steigrohres 2 entspricht. Mit 6 ist der sich mit Hilfe der Tragkonstruktion 7 auf den Schwimmer abstützende Schiffstrog bezeichnet.Figure 1 shows a vertical section of a float 1 according to the invention, which has a riser pipe 2 at the bottom, which protrudes into a recess 3 a of the float shaft 3 in the lowermost position of the float. In this case, the air inside the float is compressed to a pressure height 4 which corresponds to the lowest position of the upper cross section of the riser pipe 2. 6 with the aid of the support structure 7 is referred to the ship trough supported on the float.

Bild 2 zeigt den gleichen Schwimmer wie in Bild 1, jedoch in der höchsten Stellung. Der Wasserspiegel innerhalb des Steigrohres liegt dann praktisch in der gleichen absoluten Höhe wie bei Bild 1, dagegen in bezug auf das obere Ende des Steigrohres tiefer.Picture 2 shows the same swimmer as in picture 1, but in the highest one Position. The water level inside the riser is then practically in the same absolute height as in Figure 1, but with respect to the upper end of the Riser pipe deeper.

Bild 3 zeigt einen Schwimmer, bei dem das Steigrohr 2a vollkommen innerhalb des Schwimmers 1 liegt, so daß eine Vertiefung 3a im Schacht 3 nicht erforderlich ist. Der Innendruck innerhalb des Schwimmers muß wieder dem Wasserdruck an dem oberen Ende des Steigrohres entsprechen, besitzt aber in diesem Falle nur die Druckhöhe 4a, die bedeutend kleiner ist als die Druckhöhe 4 in den Bildern 1 und 2. Am oberen Ende des Steigrohres 2a ist ein dünnes Rohr 5 angeschlossen und bis in die Nähe des Schwimmerbodens zurückgeführt. Dieses Rohr hat den Zweck, etwa sich am Boden ansammelndes Wasser, z. B. Schwitzwasser, mit Hilfe einer zeitweiligen Erhöhung des Luftdruckes im Schwimmer herauszudrücken. Die zu diesem Zweck erforderliche und übliche Luftzuleitung wird zweckmäßigerweise innerhalb der Aufbauten angeordnet und ist in den Bildern nicht besonders dargestellt.Figure 3 shows a float in which the riser pipe 2a completely lies within the float 1, so that a recess 3a in the shaft 3 is not required is. The internal pressure inside the float must match the water pressure at the top End of the riser pipe, but in this case only has the pressure head 4a, which is significantly smaller than the pressure height 4 in Figures 1 and 2. At the top At the end of the riser pipe 2a, a thin pipe 5 is connected and in the vicinity of the float bottom. The purpose of this pipe is to be roughly on the ground accumulating water, e.g. B. condensation water, with the help of a temporary increase of the air pressure in the float. The one required for this purpose and the usual air supply line is expediently arranged within the superstructures and is not specifically shown in the pictures.

Bild 4 zeigt die gleiche Schwimmerkonstruktion wie in Bild 3, jedoch ist in diesem Falle der Schwimmer in der obersten Lage dargestellt.Figure 4 shows the same float construction as in Figure 3, however in this case the float is shown in the topmost position.

In Bild 5 ist die Ausführung eines aus mehreren übereinanderliegenden Zellen gebildeten Schwimmers dargestellt, wobei der Schwimmer in der tiefsten Lage ist. Die für die untere Zelle bestimmten Steigrohre sind mit 2b und das für die obere Zelle bestimmte Steigrohr ist mit 2c bezeichnet. Der Luftdruck in der oberen Zelle muß dabei einer Druckhöhe von 4c und der in der unteren Zelle einer Druckhöhe von 4b entsprechen.In picture 5 is the execution of one of several superimposed Cells of formed swimmer are shown, with the swimmer in the lowest position is. The risers for the lower cell are marked with 2b and that for the upper cell specific riser is denoted by 2c. The air pressure in the upper The cell must have a pressure height of 4c and that in the lower cell has a pressure height of 4b.

In Bild 6 ist die Schwimmerkonstruktion des Bildes 5 in der höchsten Stellung dargestellt.In picture 6 the float construction of picture 5 is at its highest Position shown.

Da, wie aus den Bildern 2, 4 und 6 zu erkennen ist, beim Auftauchen des Schwimmers der Gesamtluftraum innerhalb des Schwimmers um den mit Wasser nicht ausgefüllten Raum des Steigrohres vergrößert wird, tritt selbstverständlich eine Änderung des Druckes der im Schwimmer befindlichen Luft ein. Diese Druckänderung ist aber nur klein, da dis Volumen des Steigrohres im Vergleich zu dem Volumen des Schwimmers nur sehr klein und praktisch ohne Belang ist.Since, as can be seen from Figures 2, 4 and 6, when you emerge the swimmer does not have the total air space inside the swimmer around the one with water filled space of the riser is enlarged, occurs of course a Change in the pressure of the air in the float. This change in pressure but is only small because the volume of the riser compared to the volume of the swimmer is only very small and practically irrelevant.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Compressed air filled submersible float for ship lifts, which has one or more cells connected to the water of the float shaft, characterized in that the cell or cells is closed on all sides or. and is or are connected to the water in the float shaft by at least one riser pipe (2. 2u. 2b, 2c) , the riser pipes being dimensioned and arranged in this way. that in no position of the diving swimmer does water penetrate from the float shaft into the cell or cells.

2. diving swimmer according to claim 1, characterized in that the riser pipe wholly or partially protrudes into the interior of the float.

3. Diving swimmers according to claim 1 or 2. characterized. that the change in volume of the in the riser pipe of the water in each position of the float completely or approximated to the volume the immersing or emerging. supporting structure attached to the float of the ship's tray.

4. submersible swimmer according to claim 2 or 3, characterized in that a particularly thin pipe is connected to the upper end of the riser pipe and returned to the vicinity of the float bottom or that the riser pipe itself is bent over at the top and returned to the bottom. Submersible swimmer according to one of claims I to 4, characterized in that in the case of a plurality of float cells arranged one above the other, the riser pipe for the respective upper float cell is passed through the respective lower float cell or cells. Documents considered: German Patent No. 61,644. Older Patents considered: German Patent No. 1 095 213.