PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102004034300B4 28.04.2011
Titel Vorrichtung zum Heben von Gegenständen aus größeren Wassertiefen
Anmelder Hill, Stefan, 63768 Hösbach, DE
Erfinder Hill, Stefan, 63768 Hösbach, DE
Vertreter Küchler, S., Dipl.-Ing. (Univ.), Pat.-Anw., 90402 Nürnberg
DE-Anmeldedatum 15.07.2004
DE-Aktenzeichen 102004034300
Offenlegungstag 19.10.2006
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 28.04.2011
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.04.2011
IPC-Hauptklasse B63C 7/12  (2006.01)  A,  F,  I,  20051017,  B,  H,  DE

Beschreibung[de]

Die Erfindung richtet sich eine Vorrichtung zum Heben von Gegenständen aus größeren Wassertiefen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Immer wieder gilt es, ein gesunkenes Schiff oder Flugzeug oder einen anderen, auf dem Grund eines Gewässers liegenden Gegenstand zu heben. Normalerweise sind solche Gegenstände durch eingedrungenes Wasser vollständig oder nahezu überflutet. Das Gerüst des Gegenstandes bzw. dessen Oberfläche und sonstigen Bestandteile bestehen meist überwiegend aus Metall, das deutlich schwerer ist als Wasser und daher fast keinen Auftrieb erfährt, der das Heben eines solchen Gegenstandes erleichtern würde. Der gesamte Auftrieb muß daher von einem oder mehreren Bergungsschiffen erbracht werden. Dies stellt hohe Anforderungen an solche Bergungsschiffe, sowohl hinsichtlich ihrer Baugröße (Auftrieb) als auch ihrer Kraneinrichtungen (Leistungsfähigkeit).

Aus der DE 1 121 498 A ist eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Heben von Gegenständen mit Gefäßen bekannt, die eine quadratische Form haben können und aus einer elastischen Hülle bestehen, welche am unteren Ende mittig eine Öffnung mit einem Rohrstutzen aufweisen. In die Hülle wird Kohlensäure in festem Zustand eingefüllt. Durch das Verdunsten der Kohlensäure wird die Hülle mit Gas gefüllt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer leichten, kontrollierbaren Befüllbarkeit der Gefäße eine gleichförmige Ausrichtung der beteiligten Gefäße zu unterstützen.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Damit lassen sich jeweils mehrere derartige Gefäße in einen Hohlraum eines zu hebenden Hohlkörpers, bspw. in eine Kabine eines gesunkenen Schiffes, einbringen und anschließend mit Luft befüllen. Sie verdrängen dabei das Wasser aus dem betreffenden Hohlraum. Dadurch erhält der Gegenstand zusätzlichen Auftrieb und kann leichter gehoben werden.

Mehrere der Gefäße sollen im entfalteten Zustand zusammen jeweils einen Hohlraum des zu hebenden Körpers nahezu vollständig ausfüllen, um das Wasser daraus so weit als möglich zu verdrängen. Dies gelingt, wenn die einzelnen Gefäße dabei möglichst dicht an dicht liegen. Solches kann erreicht werden, wenn pro Hohlraum des zu hebenden Gegenstandes mindestens so viele Gefäße eingebracht werden, dass sie in vollständig aufgeblasenem Zustand ein größeres Volumen haben als der Hohlraum, bspw. das 1,1- bis 1,5-fache Volumen, insbesondere das 1,2- bis 1,4-fache Volumen. Die Gefäße müssen sich also gar nicht vollständig entfalten und sind daher auch nicht bis zum Zerreißen gespannt. Sie können vielmehr an einzelnen Stellen nachgeben, um bei leichtern Überdruck gegenüber dem umgebenden Wasser letzteres aus allen Winkeln des betreffenden Hohlraums zu verdrängen.

Mehrere derartige Gefäßen lassen sich in einem Hohlraum eines zu hebenden Gegenstandes installieren, um im aufgeblasenen Zustand das Wasser aus diesem Hohlraum nahezu vollständig zu verdrängen. Dies kann auf verschiedenen Wegen erreicht werden. Ein wichtiger Faktor ist dabei die Größe und die Geometrie der einzelnen Gefäße.

Die Größe der einzelnen Gefäße folgt einem Kompromiß: Sie dürfen einerseits nicht zu groß sein, weil sie sich sonst nicht der Geometrie eines Hohlraums anpassen können, andererseits sollten sie aus Gründen der Arbeitsökonomie nicht zu klein sein. Bewährt hat sich ein (maximales) Volumen der erfindungsgemäßen Gefäße im entfalteten Zustand von jeweils 0,02 bis 2 m3, vorzugsweise von 0,05 bis 1 m3, insbesondere von 0,1 bis 0,5 m3.

Außerdem sollten die Gefäße so konzipiert sein, dass sie sich im Idealfall nahtlos an benachbarte Gefäße anschließen können. Zu diesem Zweck kann es vorteilhaft sein, wenn die Hüllen der Gefäße einen derartigen Zuschnitt haben, dass sie in entfaltetem Zustand eine etwa kubische oder quaderförmige Gestalt annehmen oder eine ähnliche regelmäßige Form, bspw. die eines Prismas.

An der Hülle ist ein Ventil vorgesehen, welchem die Aufgabe übertragen ist, bei einem Aufstieg des Gegenstandes die Druckdifferenz zwischen der Kammer und dem umgebenden Wasser immer nachzuregeln, so dass die auf die Hülle einwirkende Zugspannung stets begrenzt bleibt.

Das Ventil ist nach Art eines Überdruckventils derart ausgebildet, dass ein innerhalb der Kammer herrschender Überdruck nur auf begrenzte, vorgegebene Werte ansteigen kann. Läßt beim Aufstieg des Gegenstandes der Wasserdruck nach, so wird gleichzeitig der Druck innerhalb der Gefäße abgebaut. Ein gewisser Überdruck sollte jedoch aufrechterhalten bleiben, damit der betreffende Hohlraum stets vollständig ausgefüllt bleibt.

Eine weitere Konstruktionsvorschrift sieht vor, dass an der Hülle ein Anschluß für einen Schlauch oder eine andere Befüllungsvorrichtung zum Befüllen der Kammer mit einem Gas vorgesehen ist. Über einen solchen Schlauch kann zum Beispiel Luft direkt von einem Bergungsschiff aus in der erforderlichen Menge in das Gefäß geblasen werden. Dies geht schnell und erfordert nur einen minimalen Aufwand.

Durch den Anschluß für den Schlauch oder die Befüllungsvorrichtung an der Unterseite einer ansonsten verschlossenen Hülle kann sich die ggf. zunächst zusammengelegte Hülle ungehindert nach oben entfalten. Sofern die Hülle zunächst zusammengerollt ist, sollte sich ein Befüllungsanschluß im Bereich des äußeren Endes eines derartigen Wickels befinden, so dass der Druck der zugeführten Luft die Hülle allmählich entrollen kann.

Indem der Anschluß für den Schlauch oder die andere Befüllungsvorrichtung mit dem Überdruckventil integriert ist, läßt sich beim (manuellen) Befüllen in Gegenwart von Tauchern eine optische Rückkopplung des Befüllungszustandes erreichen.

Es hat sich als günstig erwiesen, dass die Hülle aus einem folienartigen Material besteht. Vorzugsweise sind die Gefäße vor ihrem Einsatz zusammengerollt oder -gefaltet, so dass sie wenig Platz beanspruchen und leicht in einem Hohlraum installiert werden können. Von weiterem Vorteil kann dabei eine derartige Zusammenfaltung sein, dass sich die Gefäße unter dem Überdruck einer eingeblasenen Luft selbsttätig auseinanderrollen oder -falten. Unter diesem Gesichtspunkt erscheint ein Zusammenrollen praktischer als ein Zusammenfalten. Diese Zusammenlegetechnik wird wiederum begünstigt durch eine längliche Form mit einem geschlossenen und einem mit einer Befüllungsöffnung versehenen Ende.

Die Erfindung sieht weiterhin vor, dass die Hülle aus einem reißfesten Material besteht. Damit kann vermieden werden, dass eine Hülle an einem scharfkantigen Teil an der Innenseite des betreffenden Hohlraums aufgerissen oder aufgescheuert wird, so dass die eingefüllte Luft entweichen könnte.

Weitere Vorteile lassen sich dadurch erzielen, dass die Hülle aus einem biegsamen oder elastischen Material, insbesondere aus Kunststoff, besteht, so dass sie sich der individuellen Geometrie eines Raumes optimal anpassen kann.

Eine weitere Optimierung ist dadurch möglich, dass die Hülle mit Befestigungsmitteln, versehen, verbunden oder verbindbar ist. Die Befestigungsmittel können Netze oder Schnüre sein. Bspw. kann eine Mehrzahl von Gefäßen an Knotenpunkten eines Netzes verankert sein, das sodann in einem Hohlraum gespannt und/oder verankert wird, so dass die Gefäße regelmäßige Positionen einnehmen. Mit einem solchen Netz kann bereits auch ein Leitungssystem für die Luftzufuhr verbunden sein.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Hülle an ihrer Unterseite beschwert. Dadurch wird sichergestellt, dass eine Hülle stets vertikal ausgerichtet bleibt und die enthaltene Luft nicht entweichen kann.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung sind die Kammern mehrerer Vorrichtungen über Schläuche miteinander verbindbar. Dadurch muß im Idealfall nur ein einziger Schlauch zu einem Bergungsschiff empor verlegt werden.

Schließlich ist an dem unterseitigen Anschluß des Gefäßes ein T-Stück angeschlossen oder anschließbar, so dass pro Gefäß jeweils zwei Schläuche anschließbar sind. Solchenfalls sind keine Spezialschläuche mit Abzweigungen erforderlich; vielmehr werden jeweils zwei benachbarte Gefäße durch einen (kurzen) Schlauch oder eine sonstige Leitung, bspw. ein Rohr, miteinander verbunden.

Weitere Merkmale, Einzelheiten, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung. Hierbei zeigt:

1 einen Querschnitt durch den Rumpf eines gesunkenen Schiffes mit einer Mehrzahl von darin angeordneten Vorrichtungen zum Heben dieses Schiffes;

2 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform;

3 eine der 2 entsprechende Darstellung einer zweiten Ausführungsform; sowie

4 eine wiederum abgewandelte Ausführungsform in einer Seitenansicht.

In 1 ist der Fall dargestellt, dass ein Gegenstand 1 in Form eines Schiffes gesunken ist und nun auf dem Meeresgrund 2 liegt, meist in einer größeren Tiefe unter dem Meeresspiegel 3 als in der Zeichnung vereinfachend wiedergegeben.

Bei dem Schiff handelt es sich um ein großes Schiff, bspw. um ein Handelsschiff oder um einen Passagierdampfer. Die Konstruktion derartiger Schiffe besteht üblicherweise aus Metall, das schwerer ist als Wasser. Solche Schiffe können nur bei unversehrtem Rumpf 4 schwimmen, weil dann das Gewicht des von dem Schiff verdrängten Wassers das Gewicht der Stahlkonstruktion aufwiegt bzw. ausgleicht. Bei einer Havarie dringt Wasser in den Rumpf 4 ein, überflutet diesen und stört damit das Gleichgewicht zwischen Gewicht und Auftrieb – das Schiff sinkt.

Solche großen, gesunkenen Schiffe können meist nur sehr schwer geborgen werden, weil bei nahezu vollständig fehlendem Auftrieb das gesamte Gewicht der Stahlkonstruktion mittels Schwimmkranen angehoben werden muß. Deren Rumpf muß so groß sein, dass das von ihm verdrängte Wasser sowohl das eigene Gewicht als auch das Gewicht des gesunkenen Schiffes kompensieren muß.

Um den dadurch hervorgerufenen Aufwand zu reduzieren, dient eine Vorrichtung, wie sie in unterschiedlichen Ausführungsformen in den 2 bis 4 wiedergegeben ist. Es handelt sich dabei um ein sackförmiges Gefäß 5 (2), ein flaschenförmiges Gefäß 6 (3) oder ein ballonförmiges Gefäß 7 (4).

Das sackförmige Gefäß 5 besteht nur aus einer Hülle 8, bspw. aus einem flexiblen, aber luftdichten und festen, insbesondere reißfesten Kunststoff. Es hat die Gestalt eines an einer Seite offenen Beutels, Sackes od. dgl. Damit sich die offene Seite im Gebrauch stets unten befindet, können am Umfang oder Rand der Öffnung 9 Gewichte vorgesehen sein, bspw. in Form eines metallischen Drahtes od. dgl., der gleichzeitig die Öffnung 9 offenhält und damit das Einfüllen von Luft od. dgl. erleichtert.

Wie auf der linken Seite des Schiffes zu sehen, kann eine Vielzahl solcher sackförmiger Gefäße 5 in alle Hohlräume 10 des Schiffes eingebracht und sodann aufgeblasen werden, bspw. mittels Preßluft. Die mit Luft gefüllten Gefäße 5 werden zu der obersten Stelle des betreffenden Hohlraums 10 streben und sich dort nebeneinander anlagern, wobei sie das Wasser aus dem betreffenden Hohlraum 10 verdrängen. Ist dies in allen Hohlräumen 10 geschehen, kann das dort verdrängte Wasser einen beträchtlichen Auftrieb liefern, der in der Lage sein kann, das Schiff in Richtung 11 aufzurichten oder gar in Richtung 12 emporsteigen zu lassen. In jedem Fall wird aber ein Schwimmkran erheblich entlastet.

Die flaschenförmige Gefäß-Ausführungsform aus 3 mit einem Gefäß 6 ist für ein automatisches Befüllen geeignet. Zu diesem Zweck ist anstelle einer weiten Öffnung 9 wie bei dem sackförmigen Gefäß 5 am unteren Bereich der Hülle 13 eine Öffnung 14 mit vermindertem Querschnitt angeordnet. Diese Öffnung kann bspw. zum Anschließen eines Luftschlauchs od. dgl. ausgebildet sein, so dass mittels eines Kompressors an Bord eines Bergungsschiffes Luft in dieses Gefäß 6 gepreßt werden kann. Ein gleichzeitiges Befüllen einer Vielzahl von Gefäßen 6 innerhalb eines Hohlraums 10 eines gesunkenen Schiffes ist möglich, wenn alle betreffenden Gefäße 6 an eine gemeinsame Luftquelle angeschlossen sind. Zu diesem Zweck kann an einem Anschluß 15 ein T-Stück vorgesehen sein, so dass benachbarte Gefäße 6 strömungstechnisch miteinander verbunden werden können, bspw. über zwischengeschaltete Schlauchstücke.

Im Bereich des Anschlusses 15 kann ein Ventil vorgesehen sein, das eine Überfüllung des Gefäßes 6 und damit ein Platzen desselben vermeiden kann. Hierfür sind Überdruckventile 18 gut geeignet, die bei Überschreiten einer vorgegebenen Druckdifferenz zwischen Luftdruck im Inneren des Gefäßes und dem umgebenden Wasserdruck ein weiteres Befüllen unmöglich machen; bei dem T-Stück könnte sodann ein Umschalten erfolgen, so dass die weiter angebotene Preßluft nun an dem ausreichend befüllten Gefäß 6 vorbei zu dem nächsten, benachbart angeschlossenen Gefäß 6 weitergeleitet wird. Bei dem letzten Gefäß in einer solchen Reihe tritt die Luft sodann in das Meerwasser aus und signalisiert damit die vollständige Befüllung der betreffenden Gefäßgruppe.

Werden die Schläuche sodann entfernt, so kann ein Rückschlagventil an dem zuleitungsseitigen Anschluß des T-Stückes ein Entweichen der enthaltenen Luft durch diese Öffnung unterbinden. Das Überdruckventil an dem stromabwärtigen Anschluß des T-Stückes vergleicht den Luftdruck mit dem umgebenden Wasserdruck. Wenn beim Heben des Schiffes dieser Wasserdruck mit abnehmender Wassertiefe sinkt, kann die Druckdifferenz durch Auslassen einer entsprechenden Luftmenge konstant gehalten werden, so dass die Gefäße 6 nicht platzen können.

Um die Gefäße 6 gleichmäßig in dem Hohlraum 10 anzuordnen, können sie bspw. in regelmäßigen Abständen an einem Netz od. dgl. angeordnet sein, das in dem betreffenden Hohlraum 10 gespannt oder sonstwie verankert wird. Eine leicht asymmetrische Anordnung der unterseitigen Öffnung 14 in Bezug auf die vertikale Längsachse des betreffenden Gefäßes 6 kann eine gleichförmige Ausrichtung der beteiligten Gefäße 6 unterstützen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Gefäße 6 keinen runden, sondern bspw. einen quadratischen Querschnitt bzw. Grundfläche haben, so dass sie mit ihren Flachseiten vollständig aneinander liegen können.

Bei einer anderen Ausführungsform können die Gefäße auch eine mattenartige Form, ggf. mit jeweils mehreren Kammern, aufweisen, so dass sie in einem Hohlraum nicht nebeneinander, sondern übereinander angeordnet werden können, insbesondere wenn sie aufgrund der oben geschilderten Ventil-Umschaltung nacheinander befüllt werden können (in diesem Fall von der Decke des Hohlraums 10 her beginnend).

Demgegenüber sind die ballonartigen Gefäße 7 eher zum manuellen Befüllen bzw. zum Füllen kleinerer Hohlräume 10 geeignet. Bei diesen hat eine aufgeblasene Hülle 16 nicht eine längliche, langgestreckte oder mattenförmige Geometrie, sondern etwa eine kugelförmige Gestalt. An einer Öffnung 17 kann ein Befüllungsanschluß und/oder Überdruckventil 18 angeordnet sein. Solche Ballons können von Tauchern manuell plaziert und mit Druckluft befüllt werden, um verbleibende, kleine Hohlräume 10 zu füllen.


Anspruch[de]
Vorrichtung zum Heben von Gegenständen (1) aus größeren Wassertiefen, umfassend

a) ein in einen Hohlraum (10) eines gesunkenen Gegenstandes (1) einbringbares Gefäß (6) mit einer mit Gas befüllbaren Kammer, wobei das Gefäß (6) einen quadratischen Querschnitt aufweist, so dass bei Verwendung einer Mehrzahl von Gefäßen (6) benachbarte Gefäße (6) mit ihren Flachseiten vollständig aneinander liegen können;

b) und das Gefäß (6) aus einer luftdichten Hülle (13) aus einem elastischen Material nach Art einer Flasche ausgebildet ist, mit einer reduzierten, unterseitigen Öffnung (14), ansonsten jedoch verschlossenen ist;

dadurch gekennzeichnet, dass

c) die unterseitige Öffnung (14) der Hülle (13) in Bezug auf die vertikale Längsachse des Gefäßes (6) asymmetrisch angeordnet

d) und mit einem Anschluß (15) für einen Schlauch oder eine andere Befüllungsvorrichtung versehen ist, zum Befüllen der von der Hülle (13) umgebenen Kammer mit dem Gas,

e) wobei der unterseitige Anschluß (15) mit einem Überdruckventil (18) integriert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle (13) aus einem folienartigen Material besteht. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle (13) aus einem reißfesten Material besteht. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle (13) mit Befestigungsmitteln versehen, verbunden oder verbindbar ist. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel Netze oder Schnüre sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle (13) an ihrer Unterseite beschwert ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern mehrerer Vorrichtungen über Schläuche miteinander verbindbar sind. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an dem unterseitigen Anschluß (15) des Gefäßes (6) ein T-Stück angeschlossen oder anschließbar ist, so dass pro Gefäß (6) jeweils zwei Schläuche anschließbar sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer des Gefäßes (6) mit Luft als Gas befüllbar ist.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com