Tauchglocke

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Hintergrund

Gewerbliche Taucher, die Unterwasserkonstruktionen oder Bergungen durchführen, verwenden oft eine Taucherglocke für den Transport zum Unterwasserstandort. Die Verwendung einer Tauchglocke (auch bekannt als Personal Transfer Capsule, PTC) und einer Druckkammer verlängert die Zeit, die ein Taucher sicher unter Wasser bleiben kann. Taucherglocken waren bereits im 4. Jahrhundert v. Chr. bekannt. , als sie vom antiken griechischen Philosophen Aristoteles beobachtet wurden. Im 17. Jahrhundert wurden raffiniertere Taucherglocken entwickelt. Moderne Glocken für das kommerzielle Tauchen wurden nach dem Zweiten Weltkrieg mit dem Aufstieg der Offshore-Ölindustrie entwickelt.

Kommerzielles Tauchen (Tauchen gegen Bezahlung) wird in zwei Haupttypen unterteilt, oberflächenorientiertes Tauchen und Sättigungstauchen. Beim oberflächenorientierten Tauchen arbeiten Taucher mit Helm unter Wasser, verbunden mit einem Atemgerät an Land oder an Bord eines Schiffes, einer Barkasse oder einer Plattform. Normalerweise arbeiten Taucher zu zweit, einer unter Wasser und einer an der Oberfläche, um die Schläuche und Ausrüstung zu pflegen. Oberflächenorientierte Taucher können in Tiefen von bis zu 91,5 m sicher arbeiten, Taucher können jedoch nur eine begrenzte Zeit unter Wasser verbringen. Die Auswirkungen des Wasserdrucks können zu einer Dekompressionskrankheit führen. Unter Druck sammelt sich Stickstoff im Körpergewebe des Tauchers und blockiert die Arterien und Venen. Steigt der Taucher zu schnell auf, bildet der Stickstoff im Gewebe Bläschen, ähnlich wie bei einer geöffneten Sodaflasche. Gasblasen im Gewebe verursachen Schmerzen, Lähmungen oder den Tod. Nach einem tiefen Tauchgang muss der Taucher allmählich dekomprimieren und sehr langsam zum Oberflächendruck zurückkehren, um eine Dekompressionskrankheit zu vermeiden. Die Dekompressionszeit hängt von der Tiefe des Tauchgangs und der Dauer ab. Bei einem Tieftauchgang von nur einer Stunde kann die Dekompressionszeit Tage dauern. Oberflächenorientiertes Tauchen ist nur für kleine Jobs praktisch.

Die zweite Art des kommerziellen Tauchens, das Sättigungstauchen, ist für große Bauprojekte nützlicher. Beim Sättigungstauchen verwenden Taucher eine Druckkammer, die manchmal als Deep Diving System (DDS) bezeichnet wird und an einer Taucherglocke befestigt ist. Kammer und Glocke beginnen an Bord eines Schiffes. Ein Taucherteam betritt die Kammer, die dann mechanisch unter Druck gesetzt wird, um die Umgebung in der Tiefe des geplanten Tauchgangs zu simulieren. Die Kammer ist ein komplettes Wohnumfeld – ausgestattet mit Betten, Dusche und Möbeln – und kann ein Team von Tauchern wochenlang unterbringen. Wenn sich die Taucher akklimatisiert haben, verlassen sie die Kammer durch einen Paarungstunnel und gelangen in die Taucherglocke, die ebenfalls unter Druck steht. Ein Kran hebt die Glocke vom Schiff und lässt sie zum Unterwasserstandort fallen. Am Tauchplatz angekommen verlässt ein Taucher die Glocke in Taucheranzug und Helm und beginnt mit der Arbeit. Der andere Taucher bleibt in der Glocke und pflegt die Schläuche und Ausrüstung des ersten Tauchers. Nach einer Pause von vielleicht zwei Stunden wechseln sie. Von einer Glocke aus können die Taucher einen achtstündigen Tag unter Wasser verbringen. Dann werden sie in der Glocke an die Oberfläche gebracht, gelangen in die Druckkammer und wechseln mit der nächsten Taucherschicht. Wenn der gesamte Job abgeschlossen ist, dekomprimiert das Team in der Druckkammer. Obwohl sie mehrmals untergetaucht sind, muss das Team nur einmal dekomprimieren.

Verlauf

Ein Eimer oder ein Fass, das mit dem offenen Ende nach unten direkt ins Wasser abgesenkt wird, wird Luft darin einschließen. Aristoteles schrieb über Taucher, die luftgefüllte Kessel benutzten, um unter Wasser zu atmen. Alexander der Große soll 332 v. Er soll tagelang tief unter Wasser geblieben sein, was jedoch nicht plausibel ist. Es gibt mehrere Hinweise auf Taucherglocken im Mittelalter. Im Jahr 1531 fertigte der Italiener Guglielmo de Lorena eine funktionsfähige Taucherglocke, mit der er versunkene antike römische Schiffe aus dem Grund eines Sees bergen konnte. Andere Glocken wurden erfunden und an verschiedenen Orten in Europa verwendet, meist um Schätze zu bergen. Der Vorläufer der modernen Taucherglocke wurde von dem Engländer Edmund Halley erfunden, der vor allem durch den gleichnamigen Kometen bekannt ist. Im Jahr 1690 baute Halley eine Taucherglocke, die mit Lederröhren und bleigefütterten Fässern frische Luft unter Wasser lieferte. Seine Glocke war ein Holzkegel mit offenem Ende, der mit Blei beschwert und mit einem gläsernen Sichtfenster ausgestattet war. Drinnen hängte Halley eine Plattform, auf der sich der Taucher ausruhen konnte, und eine Vorrichtung aus beschwerten Fässern. Die Fässer waren so befestigt, dass sie, wenn der Taucher sie in die Glocke zog, der Wasserdruck von unten sie zwang, frische Luft in die Glocke zu entlassen. Helfer an der Oberfläche füllten die Fässer mit frischer Luft. Halley und ein Team von Tauchern schafften es, mit seiner Glocke bis zu anderthalb Stunden in einer Tiefe von etwa 60 Fuß (18,3 m) unter Wasser zu bleiben.

Andere duplizierten Halleys Leistung, aber das Design wurde erst 1788 wesentlich verbessert. In diesem Jahr baute ein schottischer Ingenieur, John Smeaton, eine Taucherglocke, die eine Pumpe auf ihrem Dach verwendete, um frische Luft ins Innere zu bringen. Smeatons Glocke wurde von Tauchern bei der Reparatur von Unterwasserbrücken verwendet. Im 19. Jahrhundert wurde eine Vielzahl von Tauchausrüstungen erfunden, die zu funktionsfähigen Taucherhelmen führten, die über Schläuche mit einer Luftversorgung an der Oberfläche verbunden waren. Diese Ausrüstung war in der Regel schwer und sperrig und wurde aus Hunderten von Pfund Metall hergestellt, um dem tiefen Wasserdruck standzuhalten. Arbeiter an Tunneln und Brücken gingen in riesigen gusseisernen Glocken oder aufzugsähnlichen Kammern, sogenannten Senkkästen, unter. Da wenig über die Gefahren des Drucks bekannt war, erkrankten viele dieser Arbeiter und starben an der sogenannten Caisson-Krankheit, die heute als Dekompressionskrankheit bekannt ist.

Der Grundstein für zukünftiges kommerzielles Tauchen wurde nach dem Zweiten Weltkrieg gelegt. Der Schweizer Taucher Hannes Keller erreichte 1962 mit einer Taucherglocke eine Tiefe von 300 m. Seine Glocke hatte einen etwas höheren Druck als sein Tauchplatz. Keller atmete eine Mischung aus Helium ein Eine Halley-Glocke. und Sauerstoff durch Schläuche, die an einer Maschine in der Glocke befestigt sind. Er zeigte, dass die Taucherglocke eine wertvolle Zwischenstation für einen Tieftaucher sein kann, die nicht nur Atemgas, sondern auch Strom, Kommunikationsgeräte und heißes Wasser zum Heizen des Taucheranzugs liefert.

Das Sättigungstauchen wurde durch die Arbeit von Dr. George Bond, dem Direktor des U-Boot-Medizinzentrums der United States Navy Mitte der 1950er Jahre, ermöglicht. Seine Experimente zeigten, dass das Gewebe eines Tauchers nach einer gewissen Einwirkungszeit mit Stickstoff gesättigt war. Nachdem der Sättigungspunkt erreicht war, war die Dauer des Tauchgangs unwichtig. Ein Taucher könnte wochen- oder monatelang unter Druck bleiben. Die für die Dekompression benötigte Zeit wäre dieselbe, egal ob der Taucher eine Stunde oder eine Woche am Sättigungspunkt blieb. Bonds Experimente führten zur Entwicklung von Deep Diving Systems. Diese wurden in den 1970er und 1980er Jahren häufig von Arbeitern in der Ölindustrie verwendet, als tiefe Offshore-Ölbohrplattformen florierten.

Die Bathysphäre und der
Bathyscaph

Zwei wichtige moderne Taucherglocken waren die Bathysphere und die Bathyscaph. Dies waren Tiefseetauchschiffe für wissenschaftliche Beobachtungen. Die Bathysphäre wurde 1930 von William Beebe, einem amerikanischen Zoologen und Ingenieur Otis Barton, gebaut. Beebe, fasziniert von der Unterwasserwelt, erfand die Tauchmaschine und Barton konnte sie entwickeln. Bartons Idee war es, die Kammer perfekt rund zu machen, um den Wasserdruck gleichmäßig zu verteilen. Es wurde aus Stahlguss mit einer Dicke von etwas mehr als 1 Zoll (2,5 cm) und einem Durchmesser von 4,75 Fuß (1,5 m) hergestellt. Die Bathysphere wog enorme 2.449 kg, fast zu schwer für den verfügbaren Kran, um sie zu heben. Beebe und Barton machten mehrere Tauchgänge vor Bermuda in der Bathysphäre und erreichten 1932 eine Tiefe von 900 m. Aufgrund der großen Stärke der Sphäre waren die Taucher vor Druck geschützt, aber die Bathysphäre erwies sich als unhandlich und potenziell riskant. Es wurde 1934 aufgegeben.

Ein Jahrzehnt später entwarfen ein Schweizer Vater und Sohn, Auguste und Jacques Piccard, ein ähnliches Schiff namens Bathyscaph. Der Bathyscaph widerstand dem Druck wie die Bathysphäre mit einer schweren kugelförmigen Stahlkammer. Die Kammer hing unter einem großen, leichten, mit Benzin gefüllten Behälter. Das Lösen von Luftventilen ermöglichte es dem Bathyscaph, seinen Auftrieb zu verlieren und aus eigener Kraft auf den Meeresboden zu sinken. Um wieder hochzukommen, ließen die Operatoren eisernen Ballast frei, wodurch das Schiff langsam angehoben wurde. Der erste Bathyscaph wurde 1946 gebaut, aber 1948 irreparabel beschädigt. Eine verbesserte Maschine sank 1954 auf 13.000 ft (4.000 m) ab. Die Piccards bauten einen weiteren Bathyscaph namens Triest, 1953. Die United States Navy kaufte die Triest 1958. Jacques und Navy-Leutnant Donald Walsh erreichten 1960 eine Rekordtiefe von 35.810 ft (10.916 m) im Marianengraben im Pazifik.

Rohstoffe

Moderne Taucherglocken werden aus hochfestem Feinkornstahl gefertigt. Die Fenster bestehen aus gegossenem Acryl einer speziellen Qualität, die für Druckbehälter entwickelt wurde. Außerdem benötigt die Glocke eine Außenverkleidung aus dickem Aluminium, um sie vor Stößen zu schützen. Die Glocke ist mit einer hochwertigen Marine-Epoxidfarbe bemalt. Die Stahl- und Aluminiumspezifikationen variieren je nach der erwarteten Tiefe des Schiffes.

Design

Taucherglocken werden individuell nach Kundenspezifikation angefertigt. Der Kunde wendet sich mit einer Beschreibung des Bedarfs an den Hersteller. Abhängig von den Anforderungen werden die Glockenform, die Mindestanzahl der Personen, die Anzahl der Fenster und alle anderen speziellen Anforderungen, wie beispielsweise Regale zur Aufnahme von Geräten, angegeben. Der Hersteller sieht sich den Plan des Kunden an und erstellt dann einen endgültigen Entwurf.

Die Herstellung und Konstruktion von Taucherglocken erfolgt nach spezifischen Vorschriften der American Society of Mechanical Engineers (ASME). ASME hat einen Unterabschnitt, der die sogenannten Pressure Vessels for Human Occupancy oder PVHOs regelt. PVHOs umfassen Taucherglocken sowie Tauchschiffe, Dekompressionskammern, Rekompressionskammern, Höhenkammern und andere. ASME legt strenge Standards für alle Aspekte von Taucherglocken fest, vom Design über die Fertigung und Prüfung. Hersteller und ihre Unterauftragnehmer müssen alle die ASME-Richtlinien Schritt für Schritt durch den Herstellungsprozess befolgen, um einen ASME-Stempel auf der fertigen Glocke zu erhalten.

Der Herstellungsprozess
Prozess

Die Glocke machen

• 1 Der Korpus der Glocke ist aus starkem Feinkornstahl gefertigt. Die gewalzte Stahlplatte wird auf ein Förderband gelegt und durch eine automatische Säge geschickt, die die Platte oben, unten und an den Seiten der Glocke schneidet.
• 2 Die Profile werden an eine für diese Bauart zertifizierte Schweißerei versandt. Jeder Abschnitt wird manuell zusammengeschweißt. Die Schweißnähte müssen hohem Druck standhalten und absolut wasserdicht sein. Die Schweißerei folgt den Richtlinien der ASME.
• 3 Gegossene Acrylglasfenster, die entweder von einem Unterlieferanten oder vom Glockenhersteller hergestellt werden, werden eingebaut.

Inspektion und Prüfung

• 4 Nachdem die Abschnitte miteinander verschweißt sind, wird die Glocke inspiziert. Es kann verschiedenen Tests unterzogen werden, von der visuellen Inspektion der Schweißnähte bis hin zu Ultraschallscans. Nach diesen Tests kommt der "Beweistest". Die Glocke wird mit Wasser gefüllt und eine Stunde lang mit dem eineinhalbfachen Druck beaufschlagt, für den sie gebaut wurde. Mit anderen Worten, wenn die Glocke so konstruiert ist, dass sie dem Druck in einer Tiefe von 600 Fuß (183 m), 282 psi, standhält, setzt der Hersteller sie einem Druck von 900 Fuß (274,3 m) oder 415 psi aus. Die Glocke sollte den Proof-Test problemlos überstehen. Als Sicherheitsvorkehrung wurde es so konstruiert, dass es einem Druck standhält, der dem Vierfachen des allgemeinen Betriebsdrucks entspricht.

Lackieren und Veredeln

• 5 Als nächstes wird die Glocke bemalt. Mechanische Sprühgeräte beschichten die Glocke mit einer hochwertigen Marine-Epoxidfarbe, die der rauen Nutzung der Glocke unter Wasser standhält.
• 6 Dann ist das Innere der Glocke fertig. Die Glocke hält eine Vielzahl von Geräten wie Heizung, Instrumente, Lichter, Kohlendioxidentferner und Ventilatoren. Halterungen für diese Geräte werden an der Innenseite der Glocke angeschraubt. Rohrleitungen und Kabelkästen sind ebenfalls verschraubt. Die Klingel ist erst dann einsatzbereit, wenn alle Geräte vorhanden sind.

Zertifizierung

• 7 Wenn die Glocke alle Tests und Inspektionen besteht, wird sie mit einem ASME-Siegel gestempelt. Dies bedeutet, dass es in Übereinstimmung mit den ASME-Standards gebaut wurde und als sicher für den menschlichen Gebrauch gilt. Außerdem erhält die einzelne Glocke ein Zertifikat, wo, wann und von wem sie gebaut wurde. Auch andere Aufzeichnungen werden geführt, wie zum Beispiel die Herkunft des Stahls, der für die Karosserie verwendet wird.
• 8 Der Hersteller liefert die Glocke als „rohes“ Gefäß. Der Kunde stattet sie dann mit allen erforderlichen Maschinen wie Ortungsgeräten, Kameras und Funksendern aus.

Qualitätskontrolle

Die Qualitätskontrolle ist äußerst wichtig für ein Schiff, das für von Natur aus gefährliche Unterwasserarbeiten verwendet wird. Die Qualitätskontrolle ist in den Herstellungsprozess der Taucherglocke integriert, da die Hersteller die von ASME festgelegten Standards befolgen. Nicht nur die Glocke wird nach dem Bau geprüft, auch die Vorkonstruktion wurde so ausgeführt, dass sie den ASME-Regeln entspricht. Die allgemeine Aufsichtsbehörde für das Tauchen, einschließlich Eine moderne Personaltransferkapsel (PTC). kommerzielles Tauchen, in den Vereinigten Staaten ist die Küstenwache.

Die Zukunft

Auch die United States Navy testet verschiedene Tauchausrüstungen für den eigenen Gebrauch. Es betreibt eine Experimental Diving Unit, die vorhandene Ausrüstung testet und modernste Tauchtechnologie erprobt. Die Experimental Diving Unit beschäftigt auch Ärzte und Forscher, die die physiologischen Auswirkungen des Tauchens untersuchen. Einige dieser Untersuchungen können zu Vorschriften führen, die kommerzielle Taucher betreffen. Dies kann wiederum Sicherheitsverfahren und Qualitätskontrolltests für Taucherglocken und andere Tauchgeräte beeinflussen.

Berufstaucher verlassen sich jeden Tag auf Taucherglocken für den Transport zwischen einer Druckkammer und einem Tiefseestandort. Die Entwicklung des Sättigungstauchens führte zu einer viel effizienteren Art, umfangreiche Unterwasserarbeiten durchzuführen, da Taucher am Ende der Arbeit nur einmal dekomprimieren müssen. Einige aktuelle Forschungen untersuchen jedoch Möglichkeiten, auf die Dekompression ganz zu verzichten. Einige Forscher haben die Möglichkeit untersucht, Taucher mit künstlichen Kiemen auszustatten, die es ihnen ermöglichen, Sauerstoff direkt aus dem Wasser zu atmen. Eine andere mögliche neue Technologie wird Flüssigkeitsatmung genannt. Bei hohem Druck, wenn die Lunge mit einer sauerstoffhaltigen Flüssigkeit gefüllt ist, kann sie theoretisch weiter funktionieren. Hypothetisch könnte ein Taucher in der Lage sein, mit Sauerstoff angereicherten flüssigen Fluorkohlenstoff aus einem tragbaren Tank zu atmen. Dies würde es einem Taucher ermöglichen, tiefer zu tauchen, ohne eine Druckkammer und eine Taucherglocke zu verwenden. Ein weiterer Untersuchungsweg ist die sogenannte biologische Dekompression. Ein spezielles Bakterium im Körper könnte verwendet werden, um die im Gewebe eingeschlossenen Gase zu verstoffwechseln, die die Dekompressionskrankheit verursachen. Dies würde die Notwendigkeit einer Dekompression in einer Kammer beseitigen. Wenn eine dieser Technologien für kommerzielle Taucher praktikabel wird, kann sich das bestehende System aus Druckkammer und Taucherglocke ändern.

Weitere Informationen

Bücher

Beebe, William. halbe Meile runter. New York:Dull, Sloan und Pearce, 1951.

Parker, Torrance R. 20.000 Jobs unter dem Meer:Eine Geschichte des Tauchens und der Unterwassertechnik. Halbinsel Palos Verdes, CA:Sub-Sea Archives, 1997.

Piccard, Jacques und Robert S. Dietz. Seven Miles Down:Die Geschichte des Bathyscaph Triest. New York:G. P. Putnams Söhne, 1961.

Zeitschriften

Bachrach, Arthur J. "Die Geschichte der Taucherglocke." Historische Tauchzeiten (Frühjahr 1998).

Andere

Taucherbe-Seite. Juni 2001. .

Angela Woodward