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tauchermanni

Auftrieb eines nach unten offenen Hohlkörpers unter Wasser

Unseren Süßwasser-Übungssee haben wir unter Wasser mit einigen Tauchattraktionen bestückt und möchten eine Weitere hinzufügen, weshalb ich mich mit meinen technischen Fragen an Euch wende. Über Antworten (auch teilweise) und Anregungen freue ich mich.

In 7 bis 8 m Tiefe möchten wir einen nach unten offenen, hohlen Kunsstoff-Quader (Wanne) verankern und diesen dann mit Pressluft füllen, damit man später ohne Atemgerät hineintauchen und dort 3-4 Minuten pausieren kann.

Der Quader soll die Außenabmessungen 1200 x 800 x 1000 mm haben (Wandstärke 4 mm), wobei die 800 x 1200 mm große Unterseite offen bleiben soll.

Wieviel Auftrieb in Kilogramm hat dieser Körper, wenn er in dieser Tiefe (Oberkante 7m, Unterkante 8m) maximal mit Pressluft gefüllt wird
(Gewicht der Quaderwanne: 30 kg) ?

Wie hoch wird Eurer Meinung nach im Quader das Wasser stehen, bzw. wie groß wird die Luftmenge sein, wenn der Quader im Lot verankert ist und soviel Pressluft wie möglich reingeblasen wird ?

Wie lange können 2 Taucher dort die Luft atmen, bevor sie giftig wird ?

Entweicht oder verdirbt die eingeschlossene Luft nach längerer Zeit oder nach mehrmaligem Taucherbesuch und wird die verbliebene

Kohlendioxidanreicherung allmählich abgebaut (Hohlraum des Quaders wird nach jeder Pause wieder maximal mit Pressluft gefüllt) ?

Sicherheits- und rechtliche Fragen erörtern ich erst später , –
ich möchte nur gerne wissen, ob dieses Projekt technisch ohne viel Aufwand überhaupt umsetzbar ist.

Viele liebe Grüße
Manfred
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Kein_Nick_eingefallennorm. TMX
14.03.2007 13:01
Verdrängung bei den Außenmaßen ist 960L. Wenn Du das Teil U/W füllst, hat die Luft ja Umgebungsdruck, daher wird sie bis zum Rand voll. Wenn dann allerdings Taucher ihre Rübe da reinstecken, verdrängen die wieder einen Teil. Aber lassen wir das außen vor. Wenn man Süßwasser mit einer Dichte von 1 näherungsweise rechnet, kommst Du auf einen Auftrieb von 960kg. Minus Eigengewicht von 30kg macht das einen Auftrieb von 930kg.
U/W kannst Du das Teil wie gesagt randvoll mit Luft bekommen, zumindest theoretisch. Praktisch wird wohl immer ein bißchen Luft rausgehen, z.B. durch Wasserbewegung und dergleichen.
Die Luftmenge im Inneren beträgt durch die Wandstärke des Materials 940,29l. Allerdings verdrängt die Taucherrüber auch Luft. Wieviel hängt von der Rübe ab. Bleibt also eine Unbekannte.
Eine Berechnung wie lange es dauert, bis eine toxische CO2 Konzentration entstanden ist, dürfte IMHO schwierig sein. Du schreibst ja, dass der Hohlraum immer wieder aufgefüllt wird. Generell würde ich in solchen Hohlräumen immer aus dem Automaten atmen, a) merkst Du viele Problemgase nicht, weil sie wie CO und CO2 geruchlos sind und b) will ich gar nicht wissen, wie ein 1,8 bar Furz riecht
Michael FischTMX Cave & CCR
14.03.2007 13:14
dein Quader hat eine Innenraum von 940,29L.
Gefüllt mit Luft wird es eine Auftrieb von 908Kg haben mit eine unterkantehöhe von 8M haben.

Angenommen das ein Mensch 1L CO2/Min produziert, und 5% CO2 annahrend das Maximum ist was ein Mensch ohne grössere Schaden verkraften kann, wird diese CO2 Wert erreicht nach 42 Minuten mit 2 Taucher. Da die Taucher auch noch ein teil der innere Volume verdrangen, wird ein kritische CO2 Wert noch schneller erreicht.

Michael
CrashOverride157918
14.03.2007 13:17
also die Idee finde ich witzig! :D

aber mal zu deinen Fragen. Die Luft die du reinlässt steht ja bereits unter Umgebungsdruck, daher dürfte sich der Quader vollständig füllen lassen, da die luft nicht mehr komprimiert wird.

Auftriebskraft F = q*V*g
mit q=999,975 kg/m³ als Dichte des verdrängten Wassers, V = 0,96 m³ dem Volumen.
=> F = 9,4 kN oder 959,976 kg

also da entsteht ne ordentliche Kraft (soweit ich mich nicht verechnet habe).

Wie lange man darin atmen kann weiss ich nicht. Da kenn ich mich zu wenig aus.
tauchermanni
14.03.2007 13:17
promt, kompetent und locker - danke!
schätze wir hören öfters voneinander
vlg Manne
www.illerhecht.de


Kein_Nick_eingefallennorm. TMX
14.03.2007 13:21
Ronny, Du hast vergessen, das Eigenwicht zu subtrahieren.

Michael, der Auftrieb hängt von der Verdrängung ab, also mit der Wandstärke. Du musst also mit den Außenmaßen rechnen.
CrashOverride157918
14.03.2007 13:27
ja hast recht, aber für die erste Überschlagsrechnung hats ja gereicht
Frank34CMAS**, 700TG
14.03.2007 13:32
Wie lange die Luft brauchbar ist hängt tatsächlich von vielen Unbekannten ab, aber eine Überschlagsrechnung ist möglich:

gehen wir von den o.g. 940l Volumen aus und ziehen noch 10cm Wasserstand und eine Taucherrübe ab, bleiben 830l. Macht bei EINEM Taucher mit einem AMV von 20l/min zunächst einmal runde 40Min., wenn er die Luft "nur einmal atmen" würde.

Wenn ich mich nun recht entsinne wurde im Erste Hilfe Kurs erzählt, dass die ausgeatmete Luft noch ca. 2 Mal wieder verwendet werden kann. Somit könnte überschlagsmässig ein Taucher dort ca. 2 Std. (3x40Min.) überleben.

Dann muss er aber schön ruhig bleiben: nicht zuviel atmen und nicht zuviel planschen und Besucher sind auch tabu .

Ganz zu Schweigen vom Verbennungsmotor (Kompressor?), der das CO produziert
Frank34CMAS**, 700TG
14.03.2007 13:35
Oh - da waren aber einige schneller
Kein_Nick_eingefallennorm. TMX
14.03.2007 13:53
Ich glaube aber schon, dass Du bereits vor Ablauf der ca. 2h eine kritische CO2-Konzentration erreicht hast.
Beim einem Atemzug werden ca. 4 Vol% des enthaltenen Sauerstoffs verbraucht, die Ausatemluft enthält demnach ca. 17% O2. Entsprechend sind darin auch ca. 4% CO2 enthalten.
http://www.ff-ehra-lessien.de/lu_atemschutz_atmungdesmenschen.htm
Wenn ein Taucher die Luft also sozusagen einmal durchgeatmet hat, sind in dem Behälter schon 4% CO2. Lt. Wikipedia kommt es ab einem Partialdruck von 60mmHg im Blut (Norm 44 mm) zu einer CO2-Narkose. Wie lange es allerdings bei einer gegebnen CO2-Konzentration dauert, bis dieser pCO2 erreicht ist, kann ich auch nicht ausrechnen
Elb-PiratTaucherarzt IIa (GTÜM)

TDI: Advanced Trimix Diver
DSAT: Tec Trimix Diver
PADI: Divemaster
ISE: Basics of Exploration Extended

Scooter, Eistauchen und Gasblender

14.03.2007 14:28
Man muss natürlich auch bedenken, dass vom Grund Faulgase aufsteigen können, die sich ebenfalls in der "Glocke" ansammeln können, gerade bei wärmerem Wasser im Sommer.
Also lieber doch den Regler im Mund behalten.
Frank34CMAS**, 700TG
14.03.2007 14:38
Klingt soweit plausibel. Wenn ich Deine Werte nochmal überschlage, scheint somit der Erste Hilfe Kurs Recht zu haben (die Beatmung findet schließlich bei Normaldruck statt) und Du auch, da ich den erhöhten Partialdruck vergessen habe

Das Maximum wird wohl irgendwo zwischen 80 und 120 Minuten liegen - natürlich auch noch abhängig von vielen anderen Faktoren.

Und sollte jemand auf die (dämliche) Idee kommen unter Wasser eine Mund zu Mund Beatmung zu machen, geht das offensichtlich nur bis zu einer bestimmten Tiefe.
guntherTL***
14.03.2007 15:09
Hallo,
bei 1-5 % CO2 in der Einatemluft kommt es zu Schwnindel
ab 5% zunehmend zu diversen Reaktionen, Tachykardie etc.
ab 10% wird es tödlich
Es kommt noch ein Zeitfaktor dazu, aber den würde ich nicht testen. Hinzu kommt, das unter erhötem PPCO2 diese Werte sich dramatisch nach unten verschieben.

Die max. Konzentration von CO2 in einem solchen Behälter ist nicht berechenbar (es wird ja auch immer wieder "neue" Luft eingebracht).

Hat jemand belastbare Daten für die Veränderung der giftigkeit unter erhötem PPCO2?

Gunther
PatrickW158712
14.03.2007 16:51
Hallo Manne,

so etwas aehnliches gibt es im Neufeldersee bei Wien, dort gibt es eine umgedrehte Badewanne auf etwa 12 m.

Aus Sicherheitsgruenden habe ich allerdings immer darauf verzichtet, die Luft aus der Wanne zu atmen und lieber meinen Regler verwendet... Es reicht aber, um kurz miteinander zu reden.

Viele Gruesse,
Patrick
Gambler153913
14.03.2007 16:51
Hallo,
mal abgesehen von der Zeit die Du in dem Bottich verbringen kannst würde mich mal interessieren wie du die Sache verankern willst. Bei ca. 900 kg Auftriebskraft brauchst du schon ordentlich Beton und starke Ketten. Jetzt pack aber mal deinen Kleinwagen in so eine Kunststoffwanne und versuch das Teil anzuheben. Ich glaube der High-Tech-Kunststoff der das bei 4 mm Wandstärke aushält übersteigt das Budget jedes Tauchclubs.
Gruß vom Gambler
Holzwurm_tauchtwas152893
14.03.2007 17:10
Wenn man die Wanne mit Wasser füllen kann und an einen Kran hängen, dann funzt das umgekehrt genauso. Mich würde allerdings die verankerung am grund kränken, gibt ne mord plackerei, 4 Gewichte ´´a 250 kilonen
Stephan K.PADI DM, CMAS***, SSI XR, Apnoe 1, Eistauchen
14.03.2007 17:11
Sagen wir mal 1000kg Auftrieb müssen aufgefangen werden und Beton hat eine Dichte ca. von 2 (Wasser von 1 kg/dm3) Dann brauchst du ca. 2000 Kg Beton um deine Wanne am Boden zu halten.
Bei Eisen wären "NUR" ca. 1200 kg nötig.


Wie lange man in so einem Behälter atmen kann?
Das kann man berechnen, aber welcher Qualität ist die vorhandene Luft? Auch wenn die Luftdusche mal kurz betätigt wird ist noch lange keine Frischluft drin. Vorsichthalber nie diese "Luft" atmen!!!
Sir WiduCMADI
14.03.2007 17:15
Die Taucherglocke, die ich kenne, löst das Frischluftproblem, indem sie am höchsten Punkt ein Loch hat, das vor der Befüllung der Glocke selbst verschlossen werden muss: Also hat man immer die frische Luft, die man mitgebracht hat.
Tümpeltaucherin
15.03.2007 09:45
was für ein Aufwand für etwas, was ein Taucher nicht braucht. Es gibt ja mehrere solche Vorrichtungen aber einmal ausprobiert wüsste ich nicht, was das bringt. Und Quasseln unter Wasser muss ich wirklich nicht.
Markus ETL TDI/SDI
15.03.2007 10:00
Was soll das hier eigentlich? Da wird mit recht hohen Aufwand beim Tauchen versucht, den Kopp längere Zeit unter Wasser zu bekommen und dann versuchen einzelne denselben unter Wasser wieder ins Trockene zu stecken.

Schon seltsam.

In Hemmoor gibt`s Luftblasen am Rüttler. Also was soll`s. Hinfahren, reintauchen, freuen, gut iss.
tauchermanni
15.03.2007 17:20
danke schonmal für die rege Beteiligung -
falls wir das Projekt tatsächlich durchziehen (große Zweifel) stelle ich die Ergebnisse in dieses Forum.

Euer Manne

Hhugo157852
16.03.2007 07:22
Verankerung: man nehme eine passende Form, z.B. Holzrahmen, lege diese auf Grund. Dann bringe man einzelne Zementsäche runter und lege sie in die Form. Man schneide den Zementsack auf, der Zement legt sich in die Form. So giesst man unter Wasser einen Betonklotz. Die Sack-Reste können dabei locker mit eingegossen werden. Am Schluss (oder am Anfang) nicht vergessen, ein paar Metallhaken einzulassen.

Die Befestigung der Wanne würde ich mit umlaufenden Gurten lösen. Allerdings ist eine eckige Kunststoffwanne ungeeignet, sie wird sich massiv verformen und mit der Zeit vielleicht reissen. Du kannst die Situation fast 1:1 simulieren, indem du die Wanne an Gurten aufhängst und mit Wasser füllst. Also alles um 180 Grad gedreht und mit vertauschten Medien^.
scuba.duck
16.03.2007 15:19
Abgesehen von den technischen Problemen und der Fraglichen Luftqualität hat sich bestimmt auch schon mal einer Überlegt wie sich das auf das Dekompressionsverhalten auswirkt?

Dort unten hast du serwohl auch Umgebungsdruck, dh du musst deinen Aufenthalt mitrechen und dann um die Variablen bereichern das die Luft nicht frischer wird was sich neben den geringeren o2 anteil auch auf das abatmen von CO2 auswirkt (Diffusion).
Ganz nebenbei wird der Computer im trockenen nicht mehr mitrechnen.

Alles in allem ein netter Gag bei dem ich den regler bestenfalls für ein kurzgespräch aus dem Mund nehmen würde

hketTL CMAS
16.03.2007 20:04
In Weinheim / Waidsee gibt es 2 solcher Taucherglocken, auch mit Flutventil zum Entlüften.
Trotzden ist dem Gas dort nicht zu trauen, kein Mensch weiss wirklich, welchen Gammel man dort atmen würde. Dennoch als Gag ganz gut.
Aber Achtung: ein Hohlkörper, der mit fast einer Tonne nach oben zieht braucht einiges an Befestigung. Passt auf, dass dort niemand hängenbleiben kann, tote Taucher tragen selten zur Verbesserung der Luftqualität bei.

Helmut
Antwort