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Unter Wasser verlegte Pipelines für Erdölprodukte werden immer häufiger benötigt. Für den Transport von
Erdölprodukten werden immer grössere Tanker eingesetzt. Mit der Zunahme der Grösse solcher Tanker wurde es notwendig, die Methoden und die Anlagen für das Beladen und Entladen der Ölladung solcher Tanker wesentlich zu verändern. Nur wenige Häfen der Welt sind für die Aufnahme der neuen Grosstanker, welche immer häufiger verwendet werden, geeignet. Eine Lösung des Problems, solche grosse Fahrzeuge zu beladen und zu entladen, besteht darin, schwimmende Plattformen, Monobojen usw. in hinreichend tiefen Wassergebieten anzuordnen.
Von diesen Plattformen müssen zu den Lagertanks an der Küste grosse Rohrleitungen im Ozean grundverlegt werden. Diese Rohrleitungen besitzen einen beträchtlichen Durchmesser, der in der Regel in der Grössenordnung von 0, 6 bis 1, 8 m liegt und sind nicht so flexibel, dass sie sich dem unebenen Meeresboden anpassen können.
Wenn Rohrleitungen frei am Meeresgrund liegen, können sie leicht durch Strömungen, Gezeiten, Stürme u. dgl. beschädigt werden, weshalb es üblich wurde, für solche Rohrleitungen Gräben im Meeresboden zu bilden, welche ein ebenes Bett für die Rohrleitungen ergeben und die Rohrleitungen gegen das umgebende Wasser schützen. In vielen Fällen ist der Meeresgrund in der Nähe der Küste extrem felsig, stark gefaltet und das Wasser erreicht grosse Tiefen.
In tiefem, trüben Wasser, wo Taucher die Sprengladungen nicht unter visueller Kontrolle an ihren Ort bringen können, war das Ziehen von Gräben von glücklichen Zufällen abhängig. In vielen Bereichen des Ozeans, nahe von Küsten, wo Erdöllagereinrichtungen sich befinden, sind die Strömungen sehr stark und der
Gezeitenunterschied des Meeresspiegels ausserordentlich hoch. In manchen Buchten, wo man solche Gräben ziehen wollte, betragen die Strömungen 4 bis 8 Knoten, wodurch die Probleme beim Ziehen von Gräben vergrössert wurden.
Die Erfindung betrifft nun ein Sprengverfahren, z. B. zur Erzeugung einer Furche unter Verwendung eines die geformten Sprengladungen aufnehmenden Rahmens, an dem mindestens ein Seil angreift und der über das aufzusprengende, an entfernten Stellen befindliche Material gebracht wird.
Bei einem Verfahren dieser Art wurde es bekannt, den an dem Seil befestigten Rahmen ähnlich einem
Schlitten mittels eines Schiffes über den Meeresboden zu ziehen und an die gewünschte Stelle zu bringen. Die
Genauigkeit, mit der die gewünschte Stelle erreicht werden kann, ist bei dieser Vorgangsweise keineswegs ausreichend.
Ein Ziel der Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren so zu führen, dass Felsen od. ähnl. harte
Materialien unter genauer Kontrolle aus der Ferne aufgebrochen werden können. Erreicht wird dies bei einem
Verfahren der vorerwähnten Gattung dadurch, dass der Rahmen an mindestens einem Seil pendelnd in einer im wesentlichen horizontalen Lage aufgehängt ist und durch Absenken des Seiles in die Nähe des aufzusprengenden
Materials gebracht und am Seil hängend, im Abstand von der Oberfläche des aufzusprengenden Materials frei pendelnd gehalten wird, worauf das in vertikaler Lage befindliche Seil von vom Seil entfernten Stellen aus auf den Ort der Sprengung eingerichtet wird, worauf der Rahmen und die geformten Sprengladungen bis zur Abstützung an dem aufzusprengenden Material weiter abgesenkt werden,
worauf das Seil gelöst und hernach die geformten Ladungen gezündet werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht es, die Ladung mit grosser Genauigkeit an jene Stelle zu bringen, wo sie benötigt und gewünscht wird und damit auch Furchen herzustellen, deren Verlauf dem
Sollverlauf sehr nahe kommt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn in Weiterbildung des erfindungsgemässen Verfahrens ein Laserstrahl von einer vom Seil entfernten Stelle aus entlang der geplanten Furchenlinie ausgerichtet wird und wenn das Seil mit diesem Laserstrahl fluchtend eingerichtet wird. Hiebei sind vorteilhafterweise die vom Seil entfernten Stellen feststehende Sonar-Generatoren an vorbestimmten Plätzen.
Durch die zuletzt erwähnten Massnahmen wird in einfacher Weise eine grosse Genauigkeit der Sprengung erzielt.
Eine optimale Wirkung der Sprengladung ist, bei Ausübung des erfindungsgemässen Verfahrens, mit einer Vorrichtung erzielbar, bei der erfindungsgemäss der Rahmen aus mehreren, insbesondere gleichartigen Einzelrahmen besteht, die durch feststellbare Gelenke miteinander verbunden sind, und bei der gegebenenfalls zur Ausrichtung des Rahmens auf ein bestimmtes Niveau Beine vorgesehen sind, welche den Rahmen auf dem aufzusprengenden Material abstützen.
Um optimale Verhältnisse für die Sprengung auch hinsichtlich der Anordnung der Ladung zu erzielen, wird ein Verfahren zur Ermittlung des Ladungsabstandes auf einem Rahmen zur Ausführung des erfindungsgemässen Sprengverfahrens vorgeschlagen, gemäss welchem erfindungsgemäss eine Reihe von mindestens vier, bevorzugt jedoch mindestens fünf gleichartigen, geformten Ladungen entlang einer Linie in einem Material angebracht wird, welches der Art des aufzusprengenden Materials gleich ist, wobei die Abstände zwischen den Ladungen jeder folgenden Ladung progressiv zunehmen, Zünden der Ladungen und visuelle Untersuchung des entstehenden Materialabbruches zwecks Bestimmung des Optimums. Vorzugsweise sind bei einem solchen Verfahren die zunehmenden Abstände zwischen den Ladungen gleich dem zweifachen, dreifachen und vierfachen Ladungsdurchmesser.
Der Abstand zwischen den Ladungen liegt bevorzugt im Bereich des 1, 4- bis 12fachen Ladungsdurchmessers.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen detailliert erläutert. In den Zeichnungen stellen dar : Fig. 1 ein schematisches Profil eines Teiles des Meeresgrundes, in welchem die Mittellinie des geplanten
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Grabens eingezeichnet ist, Fig. 2 ein schematisches Profil einer Serie von geplanten Sprengschüssen, welche den geplanten Graben bilden sollen, Fig. 3 ein Raumzeitdiagramm der Aufeinanderfolge der einzelnen Sprengschüsse, welche den Graben gemäss Fig. 1 auf dem Meeresgrund bilden sollen, Fig. 4 der Grundriss eines absenkbaren
Flosses in Modulkonstruktion, auf welchem die vorgeformten Ladungen für die Unterwassergrabarbeit angebracht sind, Fig. 5 ein Seitenriss des Flosses nach Fig. 4, Fig.
6 eine Detailansicht, welche die Anordnung einer betonummantelten geformten Ladung auf dem Floss gemäss Fig. 4 erkennen lässt, Fig. 7 die Anordnung eines gelenkigen aus Modulen zusammengesetzten absenkbaren Aufbaues zur Bildung eines Grabens, der entlang der
Mittellinie des Zielgebietes auf dem Meeresboden aufliegt, Fig. 8 den Grundriss einer Zündschnuranordnung zur genauen Einstellung der Detonationszeiten der Ladungen, Fig. 9 einen Grundriss eines redundanten
Zeitschnurbündels für mehrere Explosionsladungen, Fig. 10 ein vergrössertes Detail einer Form eines
Nivellierbeines, welches für ein erfindungsgemässes Floss verwendbar ist, Fig. 11 ein vergrössertes Detail einer abgeänderten Form einer Nivellierbeinanordnung für absenkbares Floss gemäss der Erfindung, Fig. 12 ein vergrössertes Detail des Beinsystems nach Fig. 11 im Arbeitszustand, Fig.
13 einen schematischen Aufriss eines
Lastkahnes mit Positioniereinrichtungen für eine Ladungsanordnung, bei welcher ein von der Küste ausgesendeter
Laserstrahl für die genaue Anordnung der pendelartig aufgehängten Ladungsreihen benutzt wird, und Fig. 14 einen Grundriss eines Triangulierungssystems für die genaue Anordnung der Ladungsreihen entlang der geplanten
Grabenlinie.
Das Prinzip des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass mehrere Sprengladungen, welche in einem Rahmenwerk vorgesehen sind, in einer Reihe pendelartig aufgehängt werden und genau auf das Zielgebiet ausgerichtet werden, in welchem die Sprengung vorgenommen werden soll. In der Regel sind die
Sprengladungsanordnungen mittels eines oder zweier Kabel an einem Kran aufgehängt, der auf einem schwimmenden Kahn steht, wobei der Kahn durch Vermessungsarbeiten, z. B. Triangulierung an einem genauen
Platz gebracht worden und dort verankert worden ist.
Wenn man mehrere Ladungen in einem aus Modulen bestehenden, im wesentlichen starren Rahmenwerk vorsieht, können die Ladungen so genau placiert werden, dass ein optimaler Sprengeffekt erreicht wird, wodurch ein im wesentlichen seitlich nivellierter Graben gebildet und der Sprengstoff der verwendeten Ladungen optimal ausgenutzt wird.
Im grössten Teil der folgenden Beschreibung wird die Bildung von Gräben unter Wasser erläutert, es soll hiedurch jedoch die Erfindung nicht nur auf Anwendung unter Wasser eingeschränkt sein. Mit den Worten
Gestein, bzw. Fels sollen auch andere harte Materialien umfasst werden, z. B. gefrorene Erde, Eis usw., wobei sich diese Materialien sowohl unter Wasser als auch über Wasser befinden können.
Um optimale Sprengwirkung auf das Gestein zu erreichen, ist es notwendig, die Abstände der Ladungen nach dem Charakter und nach dem Typus des zu sprengenden Materials abzustimmen. Die Abstände werden in der Regel am besten durch Test an dem betreffenden Material ermittelt. Wenn man die für eine optimale
Sprengwirkung erforderliche Anzahl und Grösse der Ladungen ermitteln will, muss man eine grosse Zahl von Variabeln berücksichtigen. Wegen dieser verschiedenen Variabeln bewirken gewisse Abstände der Sprengladungen unbefriedigende Ergebnisse, bei einem Material, während mit ihnen bei einem andern Material befriedigende Ergebnisse erreicht werden können.
Die Sprengwirkung zwischen den Strahlen der im Abstand stehenden geformten Ladungen ist in einem Bereich eine Funktion der Eindringtiefe der Strahlen. Die Eindringtiefe wieder bewirkt eine bestimmte Form der Löcher, d. h. sie beeinflusst die Tiefe und den durchschnittlichen Radius. Die Tiefe der Löcher ist hauptsächlich der Dichte des Strahles geteilt durch die Wurzel der Dichte des Zielmaterials plus geringeren Faktoren proportional.
Bei der Ermittlung optimaler Sprengwirkung muss man weiters die Kegelform der geformten Ladung und das Material dieser Ladung in Rechnung stellen. Der Charakter der geformten Ladung, d. h. die Grösse, die Kegeltype, das Material des Kegels u. dgl. bestimmen den Abstand des Kegels vom Ziel für maximale Eindringtiefe des Strahles. Dieser wird üblicherweise in Durchmessern des Ladungskegels ausgedrückt. Bei einer Ladungsgrösse mit 9 Zoll Durchmesser und einem mit Stahl ausgekleideten Kegel beträgt der Abstand im allgemeinen 1 bis 3 Durchmesser. Der Abstand lässt sich aus verfügbaren Daten bestimmen. Nachdem die Ladungsgrösse und der Abstandsbereich gewählt ist, muss man den optimalen Abstand der vielfachen Ladungen bestimmen, welcher optimale Sprengwirkung ergibt.
Der Abstand zwischen den Ladungen wird im allgemeinen in Form von Ladungsdurchmessern von einer Mittellinie zur Mittellinie der benachbarten Ladungen gemessen. Weil geringfügige Änderungen am gleichen Gestein oder bei ähnlichem Gestein beträchtliche Änderungen in der Sprengfähigkeit des Gesteines bewirken können, muss man den Test genau an dem betreffenden Gestein ausführen, um den optimalen Ladungsabstand zu ermitteln. Zum Beispiel wurde bei Testen an Granitgesteinen herausgefunden, dass der Abstand zwischen den Ladungen zwischen 2, 4 und 4 Durchmessern je nach Art des Granits variieren kann. Es ist anzunehmen, dass das Gestein an der Küste annähernd das gleiche sein wird, wie das Gestein unter Wasser entlang der geplanten Grabenlinie, welches sich von der Küste weg in das Wasser hinein erstreckt.
Man kann deshalb den Test an dem Gestein der Küste vornehmen und annehmen, dass er dem Test an einem Gestein unter Wasser sehr nahe kommt.
Bevorzugtes Testverfahren besteht darin, dass man eine Serie von Ladungen auf dem Gestein des
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Zielgebietes oder auf einem äquivalenten Gestein in der Nähe des Zielgebietes detonieren lässt. Die Ladungen sind mit einem genau festgelegten unterschiedlichen Abstand voneinander angeordnet und werden gleichzeitig oder aufeinanderfolgend gezündet. Bei Granitgestein können vier Ladungen einen geeigneten Test ergeben. Die
Ladungen sind in einer Linie angeordnet, wobei die zweite Ladung zwei Durchmesser von der ersten entfernt ist, die dritte drei Durchmesser von der zweiten und die vierte vier Durchmesser von der dritten. Die Ladungen werden zur Explosion gebracht und das gebrochene Gestein wird visuell untersucht.
Dabei erkennt man, welche
Abstände ein optimales Brechergebnis liefern, wobei man ökonomische Gesichtspunkte für die Anzahl der
Ladungen in Betracht ziehen muss. Bei gewissen Materialtypen können auch fünf Ladungen notwendig sein, wobei man die fünfte Ladung fünf Durchmesser von der vierten entfernt anordnet. Eine visuelle Inspektion und
Grabung im Bereich des gebrochenen Gesteines bestimmen den optimalen Abstand.
Die Art des Materials im Zielgebiet bestimmt die Abstände, welche beim Test notwendig sind um die richtigen Abstände der Ladungen zu ermitteln. Epidot erfordert Abstände von 2, 4 bis 3, 5 Durchmesser, weshalb die Abstände der Testladungen 2, 5, 3, 3, 5 und 4 Durchmesser betragen sollten, um einen geeigneten Test zu ergeben. Cinnabar erfordert anderseits Abstände von 1, 2 bis 3 Durchmesser und die Ladungen müssen mit solchen Abständen angeordnet sein, dass sie diese Distanzen überspannen. Manche Materialien brechen sehr leicht, so dass man grössere Abstände anwenden kann. Inc, bricht z. B. sehr leicht, weshalb die Abstände sogar 12
Durchmesser betragen können und die Testabstände müssen hinreichend gross gewählt werden, dass sie auch solche Bereiche überspannen.
Bei den Testverfahren sind Abstände zwischen Ladungen, welche grösser als die optimalen Abstände sind, vom Vorteil, weil sie das Optimum besser erkennen lassen. Wenn die Art des Gesteines nicht genau bekannt ist, oder wenn keine Testdaten verfügbar sind, müssen mehrere solche Tests ausgeführt werden. Im allgemeinen werden aber im Granitgestein Tests, welche 4 Durchmesser überspannen für die notwendige Information ausreichen. Im allgemeinen reduziert sich der Abstand der Ladungen voneinander, wenn die Dichte des Gesteins zunimmt und umgekehrt nimmt der Abstand der Ladungen voneinander zu, wenn die Dichte des Gesteins abnimmt.
Eine brauchbare Annahme über die Wirkung bei einer Explosion einer geformten Ladung ist die, dass der
Strahl das Gestein trifft und in dieses infolge Druckwirkung einwirkt. Die hiebei entstehenden stossförmigen Druckwellen schaffen sich von der Achse des Strahlweges senkrecht zu dieser fort. Auf diese Druckwellen folgen alternierend Zug- oder Verdünnungswellen. Durch überlagerung dieser Wellen mit gleichartigen Wellen von andern benachbarten Wellenzentren entstehen wichtige Bereiche von Zug- und Schubspannungen. Gestein besitzt im allgemeinen eine viel geringere Zug- und Schubfestigkeit als Druckfestigkeit und die zugeführte Energie bewirkt einen Bruch meist durch überschreiten der Zugfestigkeit. Jedes Gestein hat eine kritische normale Bruchlastcharakteristik in jeder seiner drei Ebenen und bei jeder Beanspruchung und bei den auftretenden Umgebungsbedingungen.
Beim ökonomischen Brechen von Gestein besteht deshalb eine erste Bedingung darin, dass die Zugfestigkeit überschritten werden muss. Weiters ist es nicht ungewöhnlich, wenn man herausfindet, dass die Druckfestigkeit eines Gesteins mehr als 50fach so hoch ist als die Zugfestigkeit des Gesteins.
Druckwellen, welche von zwei voneinander entfernten Wellenzentren gegeneinander laufen, erzeugen eine Anzahl von Koinzidenzbereichen, wo Zug- und Schubbeanspruchungen möglich sind. Druckwellen, welche in radialer Richtung Teilchen über die Druckfestigkeit des Gesteins hinaus verschieben, bewirken in diesen Gesteinsbereich einen Bruch in viele kleine Teilchen, und sogar jenseits dieses Bereiches ist die Verschiebung derart, dass durch die elastische Rückbewegung der Teilchen Bereiche mit Zugbeanspruchungen erzeugt werden. Die Zugspannungswelle oder die zurücklaufende Welle erzeugt sowohl bei ihrem Lauf in Richtung der Radien der Wellenzentren (Quellen) als auch beim Lauf entgegen der Richtung dieser Radien koinzidierende Zug- oder Schubspannungsbereiche.
Radial verschobene Teilchen erzeugen unter optimalen Bedingungen, wenn gleichzeitig zwei oder mehrere Explosionen gezündet werden, Beanspruchungen welche die kritischen Bruchbeanspruchungen des Gesteins überschreiten und zum Bruch führen.
Die stossförmigen Wellen von mehreren Bereichen von Wellenzentren können reflektiert werden, und erzeugen durch überlagerung der Wellen Beanspruchungen, welche die Druck-, die Zug- und die Scherfestigkeit überschreiten und den Bruch des Gesteins bewirken. Der gesamte Effekt besteht darin, dass eine genaue Placierung simultan gezündeter Explosionsladungen eine überlagerung von Spannungswellen erzeugt, welche zu einem hohen Prozentsatz relativ klein zerbrochenen Gesteins führt. "Simultan" kann hier bedeuten : in sehr rascher Folge.
In Fig. 1 ist das Profil --10-- des Meeresbodens dargestellt und ist die gewünschte Tiefe einer auszuhebenden Furche im Schnitt dargestellt. Man sieht daraus, dass die Furche entlang der Krone eines Unterwasser-Walles oder am Abhang des Walles selbst gezogen werden kann. Die Fig. 2 zeigt, wie man auf einem solchen Abhang die Schussabschnitte anbringen muss, um die gewünschte Furche zu ziehen. Hiebei werden mehrere überlagerte Ladungen angewendet. Eine erste Serie von Schussabschnitten,--15a und 15b--werden schrittweise entlang des Profils des unterseeischen Walles angebracht, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Diese Figur zeigt von oben nach unten die seitliche Aufeinanderfolge der Schussabschnitte. Nach jeder Serie muss das gebrochene Gestein weggeschafft werden.
Eine zweite Serie von Explosionen wird nach dem Muster, welches mit
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- 16a und 16b-- dargestellt ist, vorgenommen. Dieses zweite Muster überlagert sich den ersten
Sprengungsbereich der mit --15-- bezeichneten Serie. Die erste Serie bricht das Gestein an der obersten
Kappe und die zweite Serie bewirkt bereits eine Nivellierung des Bereiches. Eine dritte Serie von Schuss abschnitten --17a und 17b-- bricht neuerlich Gestein heraus. Das gebrochene Gestein kann z. B. mittels eines Schaufelbaggers auf einem Schiff entfernt werden. Die letzte Serie von Schussabschnitten - -18a, 18b, 18c--bewirkt die endgültige Form der Vorrichtung.
Man kann erkennen, dass die Ladungen in jeder einzelnen Serie sehr genau angebracht werden müssen, um die gewünschte Furchenform zu erhalten. Die
Anzahl der Ladungen wird in jeder Serie nach der Länge und der Breite des für die Furche erforderlichen
Aushubes bestimmt. Die Anordnung und der Abstand der Ladungen wird von jenem Bauteil bestimmt, welcher die Ladungen trägt. Die Länge dieses Bauteiles wird einerseits durch das Profil des Zielgebietes und durch die
Ausrüstung zum Handhaben dieses Bauteiles bestimmt.
Für Sprengarbeiten in unterseeischen Zielgebieten ist vorzugsweise eine Vielzahl von geformten Ladungen, welche in einem absenkbaren Bauteil angeordnet sind, vorgesehen. Dieser Bauteil kann in unverformtem Zustand auf das Zielgebiet abgesenkt werden. Die Fig. 4 zeigt ein absenkbares Floss mit sieben Reihen von je fünf im
Abstand stehenden geformten Ladungen. Das Floss besteht aus einem äusseren Rahmen-20, 21,22 und 23--, welcher ein schachtelartiges Floss bildet. Das Floss besteht aus hölzernen Teilen, welche in kleine Fragmente zerbrechen und aus dem Zielgebiet davonschwimmen. Dadurch wird eine saubere Furche erzielt.
Die Teile des
Flosses sind durch kräftige zusammengesetzte Balken-24 und 25-verstärkt, an denen Hebeaugen-28 und
29-an einer Seite und Hebeaugen-30 und 31-an der gegenüberliegenden Seite angebracht sind.
Fussmanschetten --100-- sind an diesen Balken ebenfalls angebracht. Behälter für die geformten Ladungen werden sodann an dem Rahmenwerk mittels Deckbalken befestigt. So befindet sich z. B. am linken Ende des absenkbaren Flosses ein Deckbalken-33--, der von der Seite --21-- bis zur Seite --23-- reicht und die
Lage der Ladungen --35-- bestimmt. In gleicher Weise ist jede Reihe geformter Ladungen zwischen zwei
Deckplatten befestigt. Die Balken --33a und 33b-halten die Reihe der Ladungen --35a-- in Abstand von den Ladungen-35-, wobei im allgemeinen eine hinter der andern liegt. Diagonale Verstrebungen-37versteifen zusätzlich das Floss.
Eine beispielsweise Befestigung einer Ladung am Floss ist in Fig. 6 dargestellt. Ein geformter Kanister - 35a-für die Ladung ist zwischen den zwei Polenta und 33b-befestigt. Der Behälter --35a--, welcher von einem handelsüblichen Behälter gebildet werden kann, weist einen Innenkegel auf, der mit seiner Öffnung nach abwärts gerichtet ist, so dass der bei der Detonation des Sprengstoffes entstehende Strahl nach abwärts gerichtet wird. In manchen Fällen kann es empfehlenswert sein, eine Basis aus Beton rings um den Kanister --35a-- zu bilden, um diesen mit Gewicht zu belasten. Eine solche Betonbasis-38-ist an der Unterseite des Kanisters dargestellt. Wenn man in dieser Basis Drähte, Bolzen od. dgl. einbettet, kann der Kanister leicht am Floss befestigt werden.
Es können jedoch auch andere übliche Befestigungsarten angewendet werden. Diese Kanister sind dem Fachmann wohl bekannte Einrichtungen, welche üblicherweise aus zwei Abteilungen bestehen. Die obere Abteilung enthält den Sprengstoff und hat an ihrer Basis eine konisch geformte Trennwand, in der unteren Abteilung herrscht im Ruhezustand Atmosphärendruck oder Unterdruck. Im Kanister befindet sich ein Zünder, von dem eine Zündschnur --39--, wie später noch beschrieben werden wird, geführt.
Die Flösse werden als Module mit Reihen von Sprengsätzen ausgebildet, wobei der dargestellte Modul fünf Sprengsätze in sieben Reihen oder sieben Sprengsätze in fünf Reihen aufweist. Andere Module können z. B. mit drei Sprengsätzen in fünf Reihen oder in einer Anordnung von drei mal vier Sprengsätzen oder in jeder beliebigen andern Anordnung ausgebildet sein. Die Flösse können miteinander sowohl an ihren langen als auch an ihren kurzen Seiten verbunden werden. Zum Beispiel kann das Floss gemäss Fig. 4 mit einem gleichartigen Floss entlang der mit fünf Ladungen versehenen Seite, wie auch entlang der mit sieben Ladungen versehenen Seite verbunden werden, je nachdem welche Breite für die Furche gewünscht wird. Die Fig. 7 zeigt drei miteinander verbundene Flösse, wobei jedes einzelne Floss drei Reihen von Ladungsserien mit z.
B. fünf Ladungen in einer Reihe besitzt. Der Flossmodul mit den Ladungsreihen-41, 42 und 43-ist gelenkig mit dem Flossmodul --45-- verbunden, welcher die Sprengsatzreihen--46, 47 und 48-aufweist, dieser wieder ist verbunden mit dem Flossmodul --50--, der die Sprengsatzreihen-51, 52 und 53-besitzt. Diese Anordnung kann sich infolge der Gelenke zwischen den einzelnen Modulen dem Profil des Meeresbodens auch dort anpassen, wo er gekrümmt ist und Wellen und Gräben bildet. Es ist anzustreben, eine möglichst ebene Furche zu bilden, und die dargestellte Ladungsanordnung begünstigt dies.
Die Sprengsatzreihen-42 und 43-berühren den Gipfel des Walles --45-- und die Strahlen --42a und 43a-an den Berührungspunkten besitzen die grösste Eindringtiefe unter den vom Flossmodul --40-- ausgehenden Strahlen. Sie reichen annähernd bis zu der angedeuteten Grundlinie --57-- der Furche. Der Sprengsatz-41-berührt nicht den Boden und infolge
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Infolgedessen dringen die Strahlen von den Sprengsätzen--51 und 52-- weniger tief ein als die Strahlen von der Sprengsatzreihe--53--. Insgesamt wird durch den Abstand, bzw. durch die Berührung der Sprengsätze ein nivellierender Effekt für die Grundlinie --57-- des ausgebrochenen Gesteins erreicht.
In gewissen Fällen kann es auch zweckmässig sein, zwei oder mehr Module miteinander in einem starren Rahmen zu vereinigen, wenn es das Profil des Meeresboden günstig erscheinen lässt.
Eine optimale Wirkung wird bei der Detonation der Sprengsätze dann erreicht, wenn die Sprengsätze einer Reihe genau gleichzeitig detonieren. Zu diesem Zweck ist ein Bündel von Zündschnüren vorgesehen, welches in Fig. 8 dargestellt ist. Die Anordnung weist ein Stück Zündschnur --60-- auf, welches von einem Schiff zur Verbindungsstelle --61-- mit dem Zündschnurabschnitten --62 und 63-- verläuft. An der Verbindungsstelle - teilt sich das Zündsignal und löst ein Zündsignal in den Zündschnüren --62 und 63-aus. Die Zündschnüre--62 und 63-- sind gleich lang und der Winkel zwischen den Zündschnüren an der Teilungsstelle sollte kleiner als 600 sein. Richtungsänderungen der Zündschnüre sollten kleiner gehalten sein, als 300.
Die Zündschnur --62-- endet in einer Verbindungsstelle-65-, von welcher vier gleichlange Zündschnüre
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Auf diese Weise entsteht ein redundantes System für die mittlere Ladung --35g--, welches dann nach rückwärts zur nächsten Ladungsreihe über ein System aus zwei Zündschnüren oder aus einer einzigen Zündschnur je nach Bedarf weitergeführt werden kann. Ein Zugdraht-80--, der am Floss befestigt ist, verläuft vom vorderen äusseren Balken--20--zu einer Kupplung --82-- an der Zündschnur--60--, wodurch die Verzweigungsstelle--61--von Zug entlastet wird, und Verwicklungen der einzelnen Zündschnüre im Zündschnurbündel hintangehalten werden. Gleiche Zündschnurlängen verlaufen von jeder Reihe von Sprengladungen zur nächsten, so dass eine Reihe nach der andern detoniert.
Ein redundantes System ist in Fig. 9 dargestellt. Bei diesem sind zwei Zündschnüre zu den Zündern jeder einzelnen Ladung geführt. Auf diese Weise wird die Zündung einer jeden einzelnen Ladung gewährleistet. Bei diesem System ist eine einfache oder eine doppelte Zündschnur --84-- mit zwei Zündschnurpaaren--85 und 86-- an einer Verbindungsstelle --87-- verbunden. Die Aufspaltung des Zündsignals, welches sich entlang der
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--84-- in93--gegabelt ist. Die Zündschnur --93-- ist an der Ladung--35m--befestigt, wodurch zwei Zündschnüre für diese Ladung zur Verfügung stehen, während die Zündschnur Ladung --351-- geführt ist.
Nach einer weiteren Strecke zweigt von der Zündschnur --85-- die Zündschnur --94-- ab, welche mit der Ladung --351-- verbunden ist, so dass ein Paar von Zündschnüren für diese Ladung zur Verfügung stehen. Das Zündschnurpaar --85-- verläuft weiter und ist an der Ladung--35k--befestigt. Die Zündschnüre verlaufen paarweise von einer Ladungsreihe zur nächsten Ladungsreihe. Dadurch wird ein redundantes System für jeden Ladungssatz gebildet. Die Zündschnurlänge von der Verzweigungsstelle --87- bis zu jeder Ladung ist gleich, so dass das Zündsignal zur gleichen Zeit die einzelnen Ladungen einer Reihe erreicht und eine gleichzeitige Detonation der ersten Ladungsreihe bewirkt. Dann schreitet es in der Folge zur jeweils nächsten Ladungsreihe weiter.
Das Zündschnurpaar--86--ist in gleicher Weise zu den Ladungen der andern Hälfte des Flosses hingeführt. Wegen der Gleichheit der beiden Systeme erübrigt sich eine detaillierte Beschreibung, welche sich nur in Wiederholungen erschöpfen würden. Ein Zugdraht --97-- ist am Floss befestigt und bei--84--mit der Zündschnur verbunden. Dieser entlastet die Zündschnüre vom Zug und verhindert ein Verwickeln der Schnüre sowie ein Brechen der Verbindungsstelle. Zum Spannen der Zündschnüre können auch Schwimmkörper vorgesehen sein, falls Rotationsbewegungen der Ladungsanordnung zu erwarten sind.
In vielen Fällen müssen die Flösse auf einem in Querrichtung abfallenden Seeboden ausgelegt werden, wobei eine Seite des Flosses den Seeboden berührt und die gegenüberliegende Seite bei waagrechter Lage des Flosses oberhalb des Abhanges des Seebodens liegen soll. Zur Erzielung optimaler Ergebnisse müssen die absenkbaren Flösse bei der Detonation der Ladungen im wesentlichen horizontal gehalten werden. Die Explosionsstrahlen brechen nämlich tiefer in den Felsboden ein, wenn die Ladungen in Berührung mit dem Seeboden stehen und brechen weniger tief ein, wenn der Abstand vom Seeboden zunimmt. Die Fig. 10 zeigt ein zur Horizontierung dienendes Bein, für welches ein Manschette --100- in der Nähe einer Seite des Flosses
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- -101-- angebracht ist. Als Manschetten können z.
B. die in Fig. 4 dargestellten Manschetten dienen. Ein Bein - -103-- von hinreichender Länge ist teleskopisch in der Manschette --100-- verschiebbar und Zapfen - 104a und 104b--, welche durch das Bein --103-- hindurchgesteckt werden können, sichern die gewünschte Lage des Beines und halten den Rand des Flosses in angehobener Lage. Entlang jener Seite des Flosses, welche oberhalb des Seebodens liegen soll, werden mehrere solcher Beine benötigt. Wenn man Profilmessungen ausnutzt, kann man die genaue Länge der Beine leicht bestimmen, welche für die Horizontierung des Flosses erforderlich ist. Die Beine können mit einer Verriegelung versehen sein, so dass sie tiefer liegen, nachdem das Floss vom Schiffsdeck angehoben worden ist.
In manchen Fällen kann eine drehbare Beinanordnung für die Nivellierung verwendet werden. Die Fig. 11
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Lage fest. Der Zapfen --107-- kann manuell oder automatisch herausgezogen werden. Die Länge der Beine wird nach dem Grundprofil bestimmt. Das längere der beiden Beine gibt dem Floss Stabilität gegen seitliche
Verschiebung. In manchen Fällen ist nur ein einziges drehbares Bein notwendig.
Die Anordnung der zahlreichen Ladungen ist kritisch, wenn man die gewünschte Furche möglichst ökonomisch erzeugen will. Die Ladungen müssen genau so angeordnet sein, wie in den Fig. 1 bis 3 dargestellt ist, um den maximalen Effekt zu erreichen, insbesondere dann, wenn mehrere überlagerte Schüsse durchgeführt werden. Die absenkbaren Flösse werden mittels eines Schiffes zu dem Punkt gebracht, wo sie verwendet werden sollen. Ein Kran wird benutzt, um die Flösse anzuheben und sie über den Schiffsrand hinaus in das Wasser zu schwenken.
Ein Lastkahn --110-- mit einem Kran-111-in einem Tau --112-- trägt die Aufhängung - 113--für ein absenkbares Floss--114--, auf welchem die geformten Ladungen so angebracht sind, wie weiter oben beschrieben worden ist. Eine Führungsleitung-115-vom Lastkahn--110--zum Floss dient zur Steuerung des Flosses. Zur Zündung der Ladungen ist eine Zündschnurleitung vom Lastkahn zum Floss verlegt. Sobald sich das Floss mit den Ladungen am richtigen Ort befindet, wird es auf dem Boden--117-- des Gewässers abgesenkt, so dass es oberhalb der Mittellinie--118--der geplanten Furche liegt.
Der Lastkahn wird verankert und vorzugsweise mit vier Ankern festgehalten. Je nach Strömungsverhältnissen, Gezeiten, Windeinwirkung u. dgl. können auch mehr Anker verwendet werden. Bei der Verankerung des Lastkahnes wird sein Ort genau vermessen, wobei zur Vermessung auch solche Hilfsmittel, wie Laserstrahlen, Vermessungsinstrumente an der Küste, Sonar-Triangulation von feststehenden Sonar-Generatoren aus usw. angewendet werden können. Die Mittel zur genauen Lagebestimmung des Lastkahnes werden je nach der speziellen Situation ausgewählt. Wenn die Visierlinien frei sind, werden Vermessungsinstrumente, Laserstrahlen, usw. verwendet. Wenn keine Sichtverbindung besteht, wenn sich der Lastkahn z.
B. zu weit weg von der Küste befindet, werden feststehende Sonar-Stationen, Vermessungen nach Gestirnen usw. verwendet.
Sobald sich der Lastkahn am richtigen Ort befindet, wird er als Basis für das Absenken des Flosses benutzt.
Das Floss wird pendelartig mittels des Kranes ausgeschwungen und zum Boden des Meeres abgesenkt. Sobald das Floss unter Wasser ist, wird es von Strömungen, Gezeiten u. dgl. beeinflusst und bewegt sich in Richtung der Kräfte. Wenn sich das Floss jedoch näher den Boden hin bewegt, nehmen die Strömungen, Gezeiten u. dgl. gegen Null hin ab und das Floss schwingt wie ein Pendel in die vertikale Lage zurück. Die Taue, welche das Floss halten, sind zu dünn, um von diesen Kräften beeinflusst zu werden und beschreiben deshalb eine im wesentlichen
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Lastkahn leicht wahrgenommen werden und man kann unterscheiden, ob das Tau den Strahl schneidet. Auf diese Weise wird eine sehr genaue Placierung des Flosses möglich. Man kann den reflektierten Laserstrahl auch dazu ausnutzen, die Stellung und den Abstand des Lastkahnes entlang der Furchenlinie zu bestimmen.
Sobald das Floss genau ausgerichtet ist, wird es auf dem Grund abgesenkt, die Leinen werden gelöst und der Lastkahn wird vor der Detonation der Ladungen weggefahren. Die Zündschnur kann von dem weggefahrenen Lastkahn ausgehen, oder von einem Schwimmkörper, und die Zündung kann mittels Funksignalen oddgl. erfolgen.
Die Lage des Lastkahnes und der Hebeleinen der Flösse können auch durch Triangulation genau bestimmt werden. Die Messinstrumente--130 und 131--befinden sich an der Küste --121-- und ein Sichtzeichen - -132-- ist auf dem Lastkahn--110--angebracht, so dass die Triangulation ausgeführt werden kann. Die zum Einstellen der richtigen Lage notwendigen Nachrichten können mittels Funkverbindung übertragen werden. Der Lastkahn kann mit einer Genauigkeit von wenigen Zoll ausgerichtet werden, wenn man Motorwinden und Ankerkabel benutzt, in dem man diese auf einer Seite einzieht und auf der andern Seite los lässt. In manchen Fällen wird man Vermessungsmannschaften oder Radarortung für die richtige Lagebestimmung des Lastkahnes benötigen.
Das System wurde in einer Bucht getestet, in welcher der Gezeitenhub im Durchschnitt 9 m betrug. Flösse mit 5 X7 und 3 X7 Modularladungen wurden benutzt, um eine Furche mit einer Länge von etwas weniger als
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400 m zu bilden. Die Flösse wogegen mehr als 9 t. Die Flösse pendelten heftig in der starken Strömung (11, 1 bis 14, 8 km/h), bei der Annäherung an den Grund schwankten die Flösse jedoch bis nahe an die vertikale Lage zurück. In Dünungswellen von 1, 5 bis 4, 5 m konnten die Flösse bis auf wenige Zentimeter an das Ziel herangebracht werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Sprengverfahren, z. B. zur Erzeugung einer Furche unter Verwendung eines die geformten Sprengladungen aufnehmenden Rahmens, an dem mindestens ein Seil angreift und der über das aufzusprengende,
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an mindestens einem Seil pendelnd in einer im wesentlichen horizontalen Lage aufgehängt ist und durch Absenken des Seiles in die Nähe des aufzusprengenden Materials gebracht und am Seil hängend, im Abstand von der Oberfläche des aufzusprengenden Materials frei pendelnd gehalten wird, worauf das in vertikaler Lage befindliche Seil von vom Seil entfernten Stellen aus auf den Ort der Sprengung eingerichtet wird, worauf der Rahmen und die geformten Sprengladungen bis zur Abstützung an dem aufzusprengenden Material weiter abgesenkt werden, worauf das Seil gelöst und hernach die geformten Ladungen gezündet werden.
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