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Die Erfindung betrifft eine schwimmfähige Station, bestehend aus einer
Tragsäule mit einem Lastaufnahmeteil und einem Auftrieb liefernden Verdrängungskörper
sowie einem Stabilisierungsgewicht.
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Es sind bereits schwimmfähige Einrichtungen bekanntgeworden, die mehrere
Auftrieb liefernde, geschlossene Verdrängungskörper aufweisen, auf denen sich ein
Lastaufnahmeteil abstützt. Diese bekannten Einrichtungen sind mit Mitteln ausgestattet,
die auftretenden Schlingerbewegungen entgegenwirken sollen.
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Es ist ferner eine schwimmfähige Plattform bekanntgeworden, die auf
hoher See verankert werden und als Landeplatz für Flugzeuge dienen soll. Die Plattform
wird bei der bekannten Einrichtung von drei Schwimmkörpern getragen, die den erforderlichen
Auftrieb liefern. Die Schwimmkörper sind dabei je über ein Kugelgelenk an einem
in das Wasser eintauchenden Mast gelagert, wobei gleichzeitig auch der Mast über
ein Kugelgelenk an die Plattform anschließt. Am unteren Ende der Masten sind zur
Stabilisierung der Einrichtung in vertikaler Richtung Gewichte angebracht. Mittels
der Gelenkverbindungen soll dabei erreicht werden, die Plattform unabhängig von
der Rauheit bzw. Bewegung des Wasser im wesentlichen in waagerechter Lage zu halten.
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Die gestellte Aufgabe können die bekannten Einrichtungen aber nur
unvollkommen erfüllen. Die in Abständen voneinander an der Plattform angreifenden
Auftriebskörper bewirken bei Seegang eine Schrägstellung der Plattform, wenn sich
z. B. einer oder mehrere der Auftriebskörper auf einem Wellenberg und die übrigen
Auftriebskörper in einem Wellental befinden. Mit einer gelenkigen Verbindung zwischen
der Plattform und den die Gewichte tragenden Masten bzw. den Auftriebskörpern lassen
sich nur von den Auftriebskräften ausgehende Biegebeanspruchungen der Plattform
vermindern.
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Es sind, ausgehend von den genannten schwimmfähigen Einrichtungen,
auch schwimmfähige Stationen bekannt, die nur einen einzigen in das Wasser eintauchenden
säulenförmigen Auftriebskörper aufweisen, an dessen unterem Ende ein Ballastgewicht
angebracht ist und dessen über die Wasseroberfläche hinausragendes Ende den Lastaufnahmeteil
trägt.
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Derartig ausgebildete schwimmfähige Stationen weisen jedoch eine Reihe
erheblicher Nachteile auf, die insbesondere darin bestehen, daß der in das Wasser
eintauchende Auftriebskörper eine sehr große Länge und zudem der Ballast ein erhebliches
Gewicht für eine ausreichende Stabilisierung aufweisen muß. Ferner ist bei den bekannten
Stationen der Abstand zwischen Metazentrum und dem Gesamtschwerpunkt relativ gering
und damit auch das auf- ; richtende bzw. rückstellende Moment. Eine Erhöhung der
Nutzlast z. B. beim Aufsetzen eines Flugzeuges auf die Plattform der Station bewirkt
bei den bekannten Stationen ein relativ starkes Absinken infolge des geringen Zuwachses
des Auftriebs- i wertes infolge des relativ geringen Durchmessers der Schwimmsäule.
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Es ist darüber hinaus eine ortsveränderliche schwimmende Beobachtungsstation
bekannt, die in Form und Lage eines Schiffes oder eines Tragflügel- i Bootes zu
verschiedenen Einsatzorten gebracht und dort mittels der schwenkbar angeordneten
Antriebe in einer vertikalen Lage eingeschwenkt werden kann. Aufgabe der Erfindung
ist es, die den bekannten Einrichtungen anhaftenden Mängel zu beseitigen und eine
schwimmfähige Station zu schaffen, deren Unterwasserteil relativ kurz ausgeführt
ist und deren Ballastgewicht gegenüber dem Bekannten erheblich verringert werden
kann. Außerdem soll erreicht werden, der Station eine größtmögliche Stabilität sowohl
im Hinblick auf Kippbewegungen als auch hinsichtlich auftretender Tauchschwingungen
zu geben.
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Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe im wesentlichen dadurch
gelöst, daß die den Auftrieb liefernde Einrichtung aus einem oder mehreren zu einem
Verband zusammengeschlossenen und von der Tragsäule getrennten Schwimmerteil besteht
und die Tragsäule über ein Kardangelenk allseitig beweglich am Schwimmerteil aufgehängt
ist.
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Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß
die Tragsäule durch einen Gitterverband z. B. Fachwerkskonstruktion gebildet ist.
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Eine gemäß der Erfindung ausgebildete schwimmfähige Station bringt
gegenüber dem Bekannten die Vorteile einer wesentlich geringeren Erstreckung des
Unterwasserteiles sowie einer erheblichen Verminderung des Ballastgewichtes mit
sich. Die Gefahr eines Aufgrundlaufens der Station ist damit in erheblichem Maße
vermindert, und die Station läßt sich auch in Regionen mit geringerer Wassertiefe
stationieren. Die Verminderung des Gewichtes und der Länge des Unterwasserteiles
wirkt sich auch günstig bei einer Standortveränderung oder einer erforderlich werdenden
Bergung aus. Mittels der Fachwerksausführung der Tragsäule und des daran kardanisch
aufgehängten Schwimmerteiles wird darüber hinaus erreicht, daß bei Seegang der Schwimmerteil
sich der Wellenkontur anpaßt und die Station daher nur relativ geringe Tauchschwingungen
ausführt. Es werden infolge der kardanischen Aufhängung des Schwimmerteiles an der
Tragsäule bei den unregelmäßig angreifenden Auftriebskräften vom Schwimmerteil keine
zusätzlichen Kräfte auf die Station übertragen. Gegenüber dem Bekannten ist auch
der Wartungsaufwand am Auftrieb liefernden Teil wesentlich geringer. Gegebenenfalls
durchzuführende Wartungs-oder Reparaturarbeiten werden hierbei in einem Bereich
von nur einigen Metern unter der Wasserlinie durchgeführt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Station
besteht außerdem noch darin, daß je zwei zueinander koaxiale Trägerarme, die vorzugsweise
in gleichem Abstand unterhalb bzw. oberhalb des Schwerpunktes der Station angeordnet
sind, Propeller tragen.
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Durch diese Ausbildung ist noch zusätzlich die Möglichkeit gegeben,
einer Schrägstellung der Station aus der vertikalen Lage entgegenzuwirken, z. B.
wenn Wind- und Wellenkräfte einseitig auf die Station einwirken.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung dargestellt.
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F i g. 1 zeigt die schwimmfähige Station in schematischer Darstellung
in einer Seitenansicht; F i g. 2 zeigt einen Querschnitt durch die Station nach
der Linie 11-II in gegenüber F i g. 1 vergrößertem Maßstab.
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In F i g.1 und 2 ist als Ausführungsbeispiel eine schwimmfähige Station
gewählt, die als Start- bzw. Landeplatz für senkrecht startende bzw. landende Flugzeuge,
wie Hubschrauber, strahlgetragene Flugzeuge
od. dgl., dienen soll
und die gleichzeitig Raum für den Aufenthalt von Personen und die Aufnahme von Lasten
aufweist.
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Der Start- bzw. Landeplatz 2 ist dabei durch eine Plattform 3 gebildet,
die über Verstrebungen 4 mit einer Trägerplatte 5 eine Einheit bildet. Ferner ist
die Trägerplatte 5 ebenfalls über Verstrebungen 8 auf ein Gehäuse 9 fest aufgesetzt,
das durch Zwischenwände bzw. -decken 10 in Aufenthaltsräume für Personen und Lade-
bzw. Vorratsräume 11 unterteilt ist. Das Gehäuse 9 ist fest am oberen Ende eines
zylindrische Form aufweisenden Mittelträgers 12 befestigt, der sich seinerseits
auf einem weiteren Gehäuse 13, das als Maschinenraum vorgesehen ist, abstützt. Zwischen
den Gehäusen 9 und 13 sind dabei zur Versteifung der Tragkonstruktion zum Mittelträger
12 noch Verstrebungen 15 vorhanden. Das den Maschinenraum bildende Gehäuse 1.3 stellt
dabei das obere Ende einer Tragsäule 1.8 dar, die annähernd quadratischen Querschnitt
aufweist und durch eine Fachwerkskonstruktion mit Vertikal- und Querverstrebungen
21 und 22 üblicher Bauweise gebildet ist. Die erwähnte Tragsäule 18 bildet hierbei
das Haupttragwerk der Gehäuse 9 und 13 sowie der Plattform
3.
Am unteren in das Wasser eintauchenden Ende 24
der Tragsäule 18 sind
Stabilisierungsgewichte 26 befestigt, die in Verbindung mit Auftriebskörpern, welche
später noch näher beschrieben sind, die Tragsäule in vertikaler Lage stabilisieren.
Ferner sind am unteren Ende der Tragsäule 18 noch sich in Längsrichtung der Säule
und radial nach außen erstrekkende Dämpfungsflächen 27 vorgesehen, die zur Dämpfung
von Seitenbewegungen der Tragsäule 18 dienen. In Höhe des Schwerpunktes S der schwimmfähigen
Station ist an der Tragsäule 18 außerdem noch eine quer zur Längsrichtung der Säule
liegende Dämpfungsfläche 28 befestigt, die Bewegungen der Station in vertikaler
Richtung entgegenwirkt.
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Die den Auftrieb für die gesamte schwimmfähige Station liefernde Einheit
besteht aus einem ringförmig ausgebildeten, die Tragsäule 18 konzentrisch umgebenden
Schwimmerteil 30, das über ein Kardangelenk 32 allseitig schwenkbar mit der Tragsäule
18 verbunden ist. Die kardan.ische Aufhängung 32 für die Tragsäule 18 setzt sich
zusammen aus zwei zueinander parallelen und mit ihren Enden an der Innenfläche des
Schwimmerteiles 30 befestigten Trägern 35 bzw. 36, welche die Lagerung für zwei
zueinander koaxiale Lagerzapfen 37 bzw. 38 bilden, wobei diese Lagerzapfen an einem
um diese schwenkbaren und die Tragsäule 18 umgebenden Kardangelenktei139 befestigt
sind. Es sind ferner an der Tragsäule 18 zueinander koaxiale Lagerzapfen 40 bzw.
41 befestigt, die in entsprechende Lagerstellen am Kardangelenkteil39 drehbar eingreifen.
Die gemeinsame Achse der Lagerzapfen 40 und 41 schneidet dabei die gemeinsame Achse
der Zapfen 37 und 38, so daß das Schwimmerteil 30 gegenüber der Tragsäule 18 eine
allseitige Schwenkbewegung auszuführen vermag. Das Kardangelenktei139 ist dabei
so ausgebildet, daß zwischen der Tragsäule 18 und dem Gelenkteil auf beiden Seiten
für eine Verschwenkbewegung um die Zapfen 40 bzw. 41 ein genügend großer Zwischenraum
für eine relativ große Verschwenkung des Schwimmerteiles 30 gegenüber der
Tragsäule 18 vorhanden ist.
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Das ringförmige Schwimmerteil 30 ist in üblicher Weise durch
Schotten 31 in Kammern unterteilt, um bei Beschädigung ein Absinken der Station
vermeiden zu können. Ein Teil des über die Wasserfläche 43 hinausragenden Teiles
der Tragsäule 18 kann beispielsweise an Stelle einer Fachwerkskonstruktion auch
Röhrenform erhalten, wobei dieses Rohrteil zur Aufnahme weiterer Aufenthalts-und
Lagerräume ausgenutzt und außerdem zur Erzeugung von Auftrieb in Notfällen herangezogen
werden kann.
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Am unteren, in das Wasser eintauchenden Ende 24 der Tragsäule 18 können,
um in begrenztem Umfang eine Standortveränderung der schwimmfähigen Station vornehmen
oder um einen vorbestimmten Standort entgegen den auf die Station einwirkenden Wind-
und Wasserkräften einhalten zu können, Antriebsanlagen angeordnet sein. Zu diesem
Zweck sind im gleichen Abstand in vertikaler Richtung unterhalb und oberhalb des
Schwerpunktes S quer zur Längserstreckung der Tragsäule 18 und über deren Außenkontur
hinausragende Trägerarme 50 und 51 bzw. 52 und 53 befestigt, die hohl ausgebildet
sind und Räume zur Aufnahme von Antriebsmotoren aufweisen. In der Nähe der Enden
der Trägerarme sind an die Motoren angeschlossene Antriebsschrauben 60 und 61 bzw.
62 und 63 gelagert, wobei die jeweils in einer Ebene angeordneten Antriebsschrauben
einen gleichen Abstand von der Längsachse der Tragsäule 18 aufweisen. Als Antriebsmotoren
können hierbei vorteilhafterweise Elektromotoren verwendet werden, die infolge ihrer
Unabhängigkeit von einer Luftzuführung nur eine Stromzuführung erfordern, wobei
die Stromversorgung vom Maschinenraum 13 aus erfolgt.
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Als Antriebsschrauben sind hierbei Voith-Schneider-Propeller gewählt,
durch deren bekannte Wirkungsweise sowohl eine Änderung der Stellung der Station
um deren vertikale Achse als auch eine Standortveränderung der Station bewirkt werden
kann. Ferner ist durch eine entsprechende Verstellung der Propellerblätter der oberhalb
bzw. unterhalb des Schwerpunktes S angeordneten Antriebsanlagen im Sinne einer gegenläufigen
Vortriebsbewegung die Möglichkeit gegeben, einer Bewegung der Station aus der vertikalen
Lage um die Querachse entgegenzuwirken, z. B. wenn Wind- und Wellenkräfte einseitig
auf die Station einwirken.
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Für die Benutzung der schwimmfähigen Station als Landeplatz für senkrecht
startende und landende Flugzeuge sind Fangnetze 65 vorgesehen. Ebenso kann die Plattform
3 verschiedenen Konfigurationen von strahlgetragenen Flugzeugen angepaßte Durchbrechungen
66 aufweisen, in welche Ablenkschaufeln 67 eingesetzt sind, mit deren Hilfe die
Treibgasstrahlen der Hubstrahltriebwerke beim Warmlaufenlassen und beim Standlauf
durch die Durchbrechungen in der Plattform 3 hindurchtreten und nach außen ins Freie
abgelenkt werden können, ohne über die Bodenfläche 2 der Plattform entlangzustreichen.
Damit können eine Beeinträchtigung von sich auf der Plattform aufhaltenden Personen
beim Start- und Landevorgang und schädliche Rezirkulationserscheinungen der heißen
Treibgasstrahlen vermieden werden.
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Die Wirkungsweise der schwimmfähigen Station ist wie nachfolgend beschrieben:
Das Schwimmerteil 30 ragt entsprechend der Belastung der Station um einen
solchen Betrag über die Wasseroberfläche 43 hinaus, daß sich sowohl in belastetem
als
auch in unbelastetem Zustand Gleichgewicht zwischen Auftrieb und Gesamtgewicht der
Station einstellt. Infolge des tiefliegenden Schwerpunktes S hält die Tragsäule
18 ihre vertikale Lage sowohl in belastetem als auch unbelastetem Zustand ein. Die
an der Tragsäule 18 befestigte Plattform kann somit stets in horizontaler
oder zumindest annähernd horizontaler Lage gehalten werden. Mittels der kardanischen
Aufhängung der Tragsäule 18 am Schwimmerteil30 folgt nur das Schwimmerteil den Wellenbewegungen
des Wassers. Daraus ergibt sich eine erhöhte Stabilität der gesamten schwimmfähigen
Station, da die Tragsäule 18 diesen Wellenbewegungen nicht nachfolgt. Kurzzeitig
auftretende Belastungen der Tragsäule sowohl in vertikaler Richtung als auch von
der Seite her klingen infolge des Massen-und Flächenwiderstandes der vorgesehenen
Vertikalkraft- bzw. Seitenkraftdämpfungsflächen 28 bzw. 27 relativ schnell ab. Außerdem
wirkt auch das an dem in das Wasser eintauchenden Ende 24 der Tragsäule 18 vorgesehene
Stabilisierungsgewicht 26, das beispielsweise aus Beton bestehen kann, durch seine
Fläche derartigen Bewegungen entgegen. Horizontalkräfte, die aus Windbelastungen
auf den aus dem Wasser hinausragenden Teil der schwimmfähigen Station sowie aus
Seitenkräften bei der Landung von Flugzeugen resultieren, werden durch die Rückstell-und
Dämpfungskräfte kompensiert.
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Die beschriebene schwimmfähige Station bietet bei relativ geringem
Gewicht und relativ geringem konstruktivem Aufwand den Vorteil einer einwandfreien
Stabilisierung in ihrer vorbestimmten Lage.