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Thema: Berlin-Adlershof: Thermokonstante Kugellabore

  1. #21
    Moderator Avatar von Frank K.
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    In der Gesamtdokumentation der ostdeutsche Hochschul- und Wissenschaftsgeschichte gibt es Teile zur Geschichte der Forschungsgemeinschaft der naturwissenschaftlichen, technischen und medizinischen Einrichtungen der Deutschen Akademie der Wissenschaften zu Berlin. Ein Teil befasst sich u.a. mit einer Dokumentation über den Bau der thermokonstanten Kugellabore.

    Ich versuche an ein Exemplar oder eine Teilkopie zu kommen. Dann hoffe ich, lässt es sich klären.

    Grüße Frank

  2. #22
    Moderator Avatar von Frank K.
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    Ich musste zur Kenntnis nehmen, dass offenbar ausgerechnet (mit) der benötigte Teil nicht mehr antiquarisch beschaffbar ist. Ich habe daher mittlerweile mit dem genannten Horst W. -dem Architekten der AdW- Kontakt aufgenommen. Er hat sich glücklicherweise sehr offen gezeigt, wir haben weitere Kontakte abgesprochen. Ich denke, es wird so funktionieren aber dauern.

    Grüße Frank

  3. #23
    Moderator Avatar von Frank K.
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    Ich habe mit Herrn Horst W. ein intensives Gespräch geführt, warte nunmehr auf weitere Materialien und muß die Informationen insgesamt aufbereiten.

    Daher nur eine Antwort in Kurzform zum Thema:
    Die Inbetriebnahme der Labore erfolgte 1961, der erste prinzipielle Umbau bereits 1963/64. Sie wurden im Prinzip wie geplant genutzt. Es erfolgte ab Nutzungsbeginn zum Funktionserhalt eine Temperaturregelung, ab der zweiten Stufe (auch) mit Klimatechnik vom Inneren aus. Gesteuert wurde alles vom eigentlichen Institutsgebäude mittels entsprechender Verbindungen und unter die Erde verlegte Kanäle. Die Zuführungen dazu, die nach dem Umbau erweitert wurden, sind auf den Fotos im Bereich der Stützen zu erkennen.

    Grüße Frank

  4. #24
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    Hallo Frank, eine befreundete Elektrofirma hat Mitte der 1990 dort die äußere Blitzschutzanlage hergestellt. Ich war auch mal vor Ort und konnte in das Innere blicken. Die Klimaanlage wie in #11 Bild 9 ist noch die originale aus DDR-Zeiten, stand damals in den unbenutzten Kugeln rum. Der Chef der Elektrofirma ist zwar schon um die 70, vielleicht kann er aber auch noch ein paar Hinweise geben -versuche den Kontakt herzustellen.

    Grüße ZAYCO

  5. #25
    Moderator Avatar von Frank K.
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    Die Gebäude waren als thermokonstante Räume, d.h. als Laborräume mit der Möglichkeit einer hochpräzisen Einstellung und Einhaltung von bestimmten Raumtemperaturen, konzipiert. Die Notwendigkeit dafür ergab sich einerseits aus der Forderung, am damaligen Institut für physikalische Chemie der AdW hochkarätige Grundlagenforschung zu betreiben, deren Aufgabenstellungen sich andererseits jedoch aus technischen Notwendigkeiten ableiteten.

    Ein wichtiges Teilgebiet der physikalischen Chemie ist die Thermodynamik –Wärmelehre-. Die Untersuchung und Verfolgung des ‚Wärmehaushaltes‘ zahlreicher chemischer Reaktionen, d.h. die Messung vom jeweiligen System abgegebener oder verbrauchter Wärme, schafft wesentliche Grundlagen für die Beherrschung und Steuerung technisch interessanter Prozesse. Dies bezieht sich sowohl auf chemische Technologien, wie z.B. technische Reaktionsführung, als auch auf Technologien der Werkstoffherstellung bzw. des Langzeitverhaltens von Werkstoffen unter simulierten Einsatzbedingungen.

    Deshalb wurden bei der Konzipierung der Abteilung Thermochemie des o.a. Institutes verschiedene Varianten von Laborräumen für die thermische Präzisionsmessung diskutiert. Bautechnisch sollten die Voraussetzungen für Laborräume mit einer Langzeit-Temperaturkonstanz von mindestens 0.01 Grad bei 20-22 Grad Raumtemperatur geschaffen werden. Nebenbedingungen waren dabei, dass die Anwesendheit von Menschen während der Messungen ausgeschlossen werden konnte und die Temperaturkonstanz nach Abschluß eines Versuchsaufbaues innerhalb von 36 Stunden hergestellt wird.

    Von den für thermokonstante Meßräume grundsätzlich gegebenen Varianten:

    a) thermische Raumisolierung und passive Sicherung der Konstanz durch Adiabasie oder
    b) Klimaanlage und aktive Sicherung der Konstanz durch Regelung auf einen Sollwert

    wurde auf a) entschieden. Die unzureichenden technischen Möglichkeiten zur damaligen Zeit Ende der 1950er Jahre schlossen Variante b) aus.

    In der weiteren Planungsphase wurden physikalisch-technische Möglichkeiten für eine Lösung mit thermischer Raumisolierung in Form von unter- und oberirdischen Varianten untersucht. Örtliche sowie technisch-ökonomische Bedingungen führten zu der Entscheidung, das Problem oberirdisch als Kugelbauten mit Aluminiumverkleidung zu Lösen.

    Grundgedanken waren:
    - Kugel hat die kleinste Oberfläche bezogen auf das Raumvolumen,
    - Aluminium ist ein schneller Wärmeleiter.

    Um äußeren Temperatureinflüssen Auswirkungen auf den Innenraum zu erschweren, wurden weitere Dämm- und Regulierungsmaßnahmen konzipiert, die innerhalb und außerhalb einer das System tragenden Stahlbetonkugel anzuordnen waren.

    Im Ergebnis wurden zwei Kugelbauten mit folgendem Aufbau ausgeführt (siehe auch die Abbildung):

    - V-Stützen tragen einen Stahlbetonring, der der Stahlbetonkugel ihr Lager gibt. Die Kugel hat einen Durchmesser von 9 m bei einer Wandstärke von 8 cm. Ihr tiefster Punkt liegt 1 m über Terrain.

    - Um diese Tragkonstruktion ist ein Rohrsystem in der Anordnung wie Breitengrade im Abstand von 20 cm für temperaturgeregeltes Wasser verlegt und eintorkretiert –pneumatisch aufgetragener Spritzbeton-.

    - Nach außen folgt eine 20 cm starke Temperaturisolierungsschicht aus Piatherm –Polystrolschaum- und die Außenhaut aus verschweißten 5 mm dicken Reinstaluminium-Segmenten.

    - Im Inneren der Stahlbetonkonstruktion liegt eine Piathermkugel mit 1 m (ein Meter) Wandstärke. In dieser liegt die innere Haut aus 5 mm dicken, verschweißten Aluminiumsegmenten.

    - alle Schichten sind schwimmend angeordnet.

    - Die Arbeitsbühne ruht auf einer Rohrkonstruktion, die auf die innere Aluminiumkugel gestelzt ist.

    - Zur Verbesserung der Adaptionsgeschwindigkeit war die Zuführung temperierter Frischluft vorgesehen.

    - Der Zutritt zu den Meßräumen erfolgt über eine gemeinsame Verteilerbrücke mit Beruhigungskammern.

    - Es gab zum Bautraining ein Modell mit 1.5 m Durchmesser.

    Die Kugeln wurden nach einer Bauzeit von zwei Jahren übergeben. Bald stellte sich heraus, dass die Herstellung der Thermokonstanz allein durch Isolierung für den Ablauf der Forschung Nachteile hatte. Der Aufbau von Apparaturen störte die Konstanz und der Zeitraum bis zum Ausgleich der Temperaturunterschiede auf die Ausgangstemperatur war zu lang. So wurde die Vorgabe der Regelung durch Adiabasie aufgehoben und eine Nachrüstung einer aktiven Regelung vom Inneren aus vorgesehen.

    Dieses anspruchsvolle Vorhaben, die Temperaturkonstanthaltung durch Umwälzen von jeweils temperaturgeregelten flüssigen Heiz- oder Kühlmedien durch Rohrleitungen innerhalb des Kugelmantels, wurde nie zu Ende realisiert. Der Hauptgrund dafür war, dass auch in den 1960er Jahren notwendige Technik zu aufwendig war.

    Es wurde deshalb eine Inhause-Kompromisslösung in einem Zeitraum von 5 Jahren realisiert. Im Eigenbau wurde eine brauchbare ‚provisorische‘ Temperaturregelung in einer der Kugeln installiert. Diese wurde schlußendlich zur endgültigen Lösung.

    Sie beruhte auf dem Prinzip der aktiven Temperaturregelung über einen im Innenraum im Deckenbereich angebrachten Heizer / Kühler. Vier Ventilatoren sowie elektronische Regler für die Heizung bei gleichzeitiger konstanter Kühlleistung sorgten für eine befriedigende effektive Nutzbarkeit einer der Thermokugeln. Stundenweise betrug die Streuung der Temperaturwerte mit 4 Personen im Raum +/- 0.006 Grad. Zwischen Fußboden und einer Höhe von 2 m innerhalb des Raumes waren die Temperaturinhomogenitäten kleiner 0.05 Grad.

    Somit und damit wurde eines der Kugel-Labore über längere Zeit für thermodynamische Forschungsarbeiten genutzt.

    Viel schwieriger erwies sich ein schwingungsgedämpfter Aufbau empfindlicher Meßapparaturen in den Kugeln. In unmittelbarer Nähe verläuft die Rudower Chaussee. Es übertrugen sich mechanische Schwingungen schwerer Kfz sehr intensiv auf die auf Stelzen ruhende Tragkonstruktion der Kugeln.

    Nach Änderung der Forschungsschwerpunkte am späteren Zentralinstitut für physikalische Chemie der AdW –ZIPC- wurden thermokonstante Räume nicht mehr benötigt. Infolgedessen wurde eine der Kugeln als Lagerraum zweckentfremdet, die zweite Kugel als elektronisches Meßlabor unter Ausnutzung der äußeren geerdeten Aluminiumhülle verwendet.

    Zur Zeitschiene:

    - 1956: Erste Gespräche mit Prof. Thiessen in Moskau zur notwendigen Infrastruktur für solche Labore, er hielt sich damals in der UdSSR auf. Diese Gespräche fanden im Beisein Herrn Welsers statt.

    - 1958: Konzeptionelle Planung für die festgelegte Lösung.

    - 1959/61: Bau des Labors für Thermodynamik als erster Teil des Institutes inklusive der zwei Kugellabore.

    - 1963/64: erster Umbau einer Kugel mit aktiver Klimatisierung auch von Innen.

    ---
    Diese Informationen sind von Herrn Welser, dem für den Bau verantwortlichen Architekten, ausdrücklich und dankenswerterweise zur Verwendung hier im Forum für uns so freigegeben. Dieser Text und auch weitere folgende beruhen auf seinen Informationen, aus originalen Unterlagen der AdW der 1960er Jahre, sowie auszugsweise als auch das Bildmaterial an sich aus folgenden Schriftsätzen:

    Wissenschaftlich-technische Gesellschaft Adlershof WITEGA: Zur Geschichte der Forschungsgemeinschaft der naturwissenschaftlichen, technischen und medizinischen Einrichtungen der Deutschen Akademie der Wissenschaften zu Berlin (Wissenschaftshistorische Adlershofer Splitter Bd. 1). Berlin 1996, ab Seite 125.

    Siehe auch
    de.wikipedia » Horst_Welser
    de.wikipedia » Peter_Adolf_Thiessen
    de.wikipedia » Adiabatische_Zustandsaenderung
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    Geändert von Frank K. (22.01.2011 um 19:09 Uhr) Grund: Der DUDEN

  6. #26
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    Abbildungen aus der Baudokumentation:

    Abb 4:
    Die Bauhalle als Witterungsschutz, notwendig besonders für den Einbau des Wärmedämmmaterials.

    Abb 8:
    Die Schalung für den unteren Kugelteil bis auf die Höhe seines Äquators. Bis hier erfolgte die Betonierung von innen.

    Abb 9:
    Schalgerüst für den oberen Kugelteil.

    Abb 13:
    Eine Kugelhalbschale als Form zum Anpassen der äußeren Aluminiumsegmente.

    Wissenschaftlich-technische Gesellschaft Adlershof WITEGA: Zur Geschichte der Forschungsgemeinschaft der naturwissenschaftlichen, technischen und medizinischen Einrichtungen der Deutschen Akademie der Wissenschaften zu Berlin (Adlershofer Splitter Bd. 3). Berlin 1997, ab Seite 116.
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  7. #27
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    Der Gebäudekomplex, in dem das Zentralinstitut für physikalische Chemie –ZIPC- von 1969 bis 1991 seinen Sitz hatte, kann auf eine bemerkenswerte Geschichte verweisen und mit ihm wurde technische Baugeschichte geschrieben.

    In den 1950er Jahren stand die Deutsche Akademie der Wissenschaften –DAW- zu Berlin vor der Aufgabe, Forschungskapazitäten aufzubauen. Vornehmlich solche, die für die Entwicklung der Volkswirtschaft der DDR relevant waren. Vor diesem Hintergrund wurde entschieden, ein Institut für physikalische Chemie zu gründen und das Institut für Katalyseforschung auszubauen. Dieses wurde 1951 gegründet und hatte seinen Erstsitz in Rostock. Im Zuge des Ausbaus der Katalyseforschung erfolgte 1959 eine Auftrennung in ein Institut für organische KF mit Sitz in Rostock und in ein Institut für anorganische KF mit Sitz in Bln- Adlershof.

    Während der Suche nach einem für das Institut geeigneten Standort (in Erwägung gezogen waren Zeuthen und Bohnsdorf) wurde 1957 die Forschungsgemeinschaft der Institute der AdW gebildet. In diesem Zusammenhang wurde das der Akademie 1949 zugesprochene Gelände in Adlershof zur Bebauung mit weiteren Forschungseinrichtungen freigegeben.

    Mit der Grundrißlösung für beide Institute wurde das 1956 entwickelte Funktionsschema in Baukörper umgesetzt (siehe dazu die Abbildung).

    Wissenschaftlich-technische Gesellschaft Adlershof WITEGA: Zur Geschichte der Forschungsgemeinschaft der naturwissenschaftlichen, technischen und medizinischen Einrichtungen der Deutschen Akademie der Wissenschaften zu Berlin (Adlershofer Splitter Bd. 5). Berlin 1999, ab Seite 91.
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  8. #28
    Moderator Avatar von Frank K.
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    Fazit ist also aktuell, dass zusammen mit den bekannten Außenaufnahmen und Svens Innenaufnahmen dazu der Gesamtzusammenhang einordenbar scheint.

    Sie sind von Anfang an passiv durch temperiertes Wasser mit energetischem Aufwand auf konstanter Temperatur gehalten worden. Den notwendigen Temperaturausgleich im Inneren nach notwendigem Menschenaufenthalt ist man mit Geduld begegnet. Dies erwies sich als ineffektiv. Daher der Umbau auch auf Temperierung im Inneren unter Preisgabe von ehemals geforderten Parametern. Dabei wurde nur ein Kugellabor so umgebaut. Die Wahl des Standortes selbst erwies sich als schwerwiegender und problematischer.

    Warum aber die WISTA-Öffentlichkeitsabteilung dies so in Kurzform und dann auch noch falsch rüberbringen muß, ist mir schleierhaft. Ich kenne dazu weitere Beispiele, daher meine nicht immer umfassend positive Meinung zu dieser Einrichtung.

    Grüße Frank

  9. #29
    Moderator Avatar von Frank K.
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    Zitat Zitat von Frank K. Beitrag anzeigen
    Ich habe daher mittlerweile mit dem genannten Horst W. -dem Architekten der AdW- Kontakt aufgenommen. Er hat sich glücklicherweise sehr offen gezeigt, ...
    Wer Interesse an den mir damals von Herrn Horst Welser (†2012) übermittelten Kopien zum Bau der Kugellabore hat, dem schicke ich sie nach PN mit Postadresse zu.

    Grüße Frank

    » wikipedia/Horst Welser

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