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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entsorgung eines unter Wasser liegenden Kampfmittels bzw. Sprengkörpers.
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Experten gehen allein im Bereich der deutschen Nord- und Ostsee von einer Belastung durch militärische Kampfmittel verschiedenster Art in einem Umfang von über zwei Millionen Tonnen aus. Auch nach vielen Jahrzehnten gehen von diesen Kampfmitteln erhebliche Gefahren für Schifffahrt, Fischerei und Tourismus, aber z.B. auch bei einer fortschreitenden Nutzung der Meeresflächen durch die Offshore-Energieindustrie aus. Neben möglichen Explosionen stellt aber auch die fortschreitende Korrosion der i.d.R. metallischen Umhüllungen der Kampfmittel eine latente Gefahr für Mensch und Meeresumwelt dar.
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Aus dem Stand der Technik bekannte Kampfmittelräumungsverfahren sind regelmäßig mehrstufig aufgebaut. Nachfolgend werden hierzu großformatige Kampfmittel in den häufig auftretenden Formen von z.B. Ankertauminen, Wasserbomben, Grundminen oder Torpedos betrachtet. Die derzeitige Kampfmittelräumung bzw. Entsorgung besteht aus drei Phasen, in denen jeweils eine spezielle hochwertige und technisch anspruchsvolle Ausrüstung verwendet wird:
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- 2. Identifizierung eines Kampfmittels und Freilegung sowie
- 3. Beseitigung vor Ort durch Sprengung.
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Aus Sicherheitsgründen wird eine Beseitigung derartiger Kampfmittel vor Ort durch Sprengung unter Wasser durchgeführt. Das entspricht schon aufgrund der prinzipiell verbleibenden metallischen Reste eines Kampfmittels keiner vollständigen Entsorgung.
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Das skizzierte Vorgehen erfordert einsatzbereite Trägerschiffe, geschultes Personal mit Tauchern und neben hochspezialisierter Technik immer auch passendes Wetter, wobei nach diesem Verfahren nicht ganzjährig und i.d.R. auch nur bei Tageslicht gearbeitet werden kann. Zudem sind zivile und staatliche Akteure gleichermaßen in den Gesamtvorgang mit entsprechendem Planungsvorlauf eingebunden. Trotz des sehr hohen Zeit- und Kostenaufwandes bergen bekannte Kampfmittelräumungsverfahren immer hohe Risiken für direkt involvierte Menschen, als auch enorme Einflüsse auf die Umwelt durch eine mit einer Sprengung einhergehende Blast- und Splitterwirkung, eine extreme akustische Belastung von Meeressäugetieren über hunderte von Kilometern hinweg sowie Umweltrisiken durch einen unkontrollierbaren Eintrag von Sprengstoff-Resten sowie Abbauprodukten der umgesetzten Sprengstoffe.
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Die vorliegende Erfindung hat das Ziel, ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zu schaffen, die die vorstehend beispielhaft und nicht abschließend beschriebenen Belastungen von Mensch und Umwelt im Zuge einer Beseitigung eines Kampfmittels ganz wesentlich mindern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass ein detektiertes und für eine Erkennung bzw. Typisierung mit Bestimmung einer räumlichen Lage bzw. Orientierung und eines Zustands bzw. Erhaltungsgrades ausreichend freigelegtes Kampfmittel in einem ersten Schritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens stabilisiert, in dieser Lage bzw. räumlichen Orientierung gesichert von dem Meeresboden angehoben und in eine vorbestimmte Orientierung verbracht und dann fixiert wird. In einem zweiten Schritt wird das Kampfmittel von dem umgebenden Meer dadurch getrennt, dass es in eine verschließbare Kammer verbracht wird, die nach dem Schließen von Meerwasser entleert wird. Nun erfolgen ein Aufschneiden eines Mantels des Kampfmittels durch Wasserstrahl-Schneiden unter einer Press- bzw. Druckluftatmosphäre und nachfolgend eine vollständige Entnahme des Sprengstoffs ebenfalls durch Wasserstrahl-Schneiden. Während dieser Vorgänge muss das Kampfmittel aber aufgrund der Verwendung der verschließbaren Kammer prinzipiell nicht an die Meeresoberfläche verbracht werden. Die vorstehend beschriebene Delaboration eines Kampfmittels findet also in der Kammer unter Wasser statt. Das hat u.a. den Vorteil, dass sich ein Umgebungsdruck nicht ändert und damit auch keine Auswirkungen auf die Ladung zu befürchten sind. Zusätzlich wird so auch eine Zündung hydrostatischer Zündvorrichtungen sicher vermieden. Ein ganz wesentlicher Aspekt ist jedoch der des Schutzes vor Splittern sowie vor einer Druckwelle etc. im Fall einer Explosion unter Wasser unter Einhaltung eines Sicherheitsabstandes zu Menschen. Zum Abschluss wird der Kammer als Rest eines Kampfmittels nur wiederverwertbarer und von sonstigen Chemikalien gereinigter Schrott an der Wasseroberfläche entnommen, während gefährliche Chemikalien getrennt abgeführt werden. Dabei wird durch die erfindungsgemäße Verwendung der Kammer sichergestellt, dass es prinzipiell zu keiner zusätzlichen Kontamination von Meerwasser oder maritimer Umwelt mit Bestandteilen des Kampfmittels kommen kann.
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Als Lösung der genannten Aufgabe weist eine Vorrichtung erfindungsgemäß mindestens einen Manipulator zum Fixieren des Kampfmittels und zum Verbringen des von dem Meeresboden angehobenen Kampfmittels in einer vorbestimmten Orientierung in eine verschließbare und entwässerbare Kammer, in der eine Einrichtung zum Aufschneiden eines Mantels des Kampfmittels zur nachfolgenden vollständigen Entnahme des Sprengstoffs vorgesehen ist, vorzugsweise durch Auswaschen.
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Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche. Demnach ist die verschließbare Kammer glockenförmig ausgebildet und für einen Einsatz einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Küsten- und Flachwasserbereich von 0 bis ca. 50 m Tiefe, sowie zur Aufnahme großformatiger Kampfmittel z.B. in Form von Ankertauminen und Wasserbomben deutscher Bauformen sowie britische Grundminen u.A. der Typen Mark I bis Mark IV ausgelegt.
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Über die diversen Bauformen der Kampfmittel hinweg wird an den Schritt der Einrichtung einer vorbestimmten Orientierung des Kampfmittels in der geschlossenen Kammer grundsätzlich zuerst eine Fixierung auch von später durch Wasserstrahl-Schneiden ab- oder herausgeschnitten Teilen, was gemäß einer Ausführungsform unter bekannter Verwendung zusätzlicher abrasiver Zuschlagstoffe erfolgt. Nachfolgend wird eine Zerteilung des Kampfmittels unter besonderer Berücksichtigung bauart-spezifisch vorgesehener Zünder und sonstiger explosionsgefährdender Elemente vorgenommen. Hierzu ist in einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mindestens ein zusätzlicher Manipulator zur Positionierung und Lagersicherung von Teilen eines jeweiligen Kampfmittels vorgesehen, insbesondere von Zündern oder Treibladungen etc. in oder an abgetrennten Teilen des Mantels des jeweiligen Kampfmittels.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden in wässriger Lösung und/oder als Schlamm bzw. Suspension vorliegende Teile des Sprengstoffs aus der Kammer entnommen. Das kann durch Abpumpen geschehen. Die Lösung oder der Schlamm werden separat zwischengespeichert und/oder entsorgt, insbesondere an Bord eines Versorgungsschiffs. Nach einer Reinigung der Kammer von Resten des Sprengstoffs sowie der in ihr verbliebenen überwiegend metallischen Reste des Kampfmittels von Sprengstoff-Resten können diese bei geringer Restgefahr an Bord z.B. des Versorgungsschiffs oder an Land entsorgt oder als Schrott weiterverarbeitet werden. Die Kammer ist anschließend direkt wieder zur Entsorgung eines weiteren Kampfmittels einsetzbar.
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Grundsätzlich kann auch der mindestens eine Zünder des Kampfmittels, der i.d.R. Chemikalien und/oder Sprengstoff in deutlich geringerem Umfang als eine Spreng- bzw. Hauptladung enthält, in gleicher Weise behandelt werden. Der Primärsprengstoff oder die Übertragungsladung, welche durch den Zünder gezündet wird, ist regelmäßig brisanter als eine eigentliche, mengen- und volumenmäßig viel größere Hauptladung eines Kampfmittels. Während der beschriebenen Delaboration wird daher auf derartige Teile besonders geachtet, um z.B. mechanische Einwirkungen auch in Form von Erschütterungen oder Vibrationen so gering als möglich zu halten. Falls möglich wird z.B. eine als Booster bezeichnete Übertragungsladung während des Rausspülens der Hauptladung separat innerhalb der Kammer gehalten oder verwahrt. Eine Entnahme des Boosters erfolgt in einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens erst dann, wenn die Kammer geöffnet wird und auch der Schrott entnommen worden ist. An die Entnahme aus der Kammer anschließend wird dieser Booster-Teil in einer separaten Sprengkammer an Land separat vernichtet, also getrennt von der hier beschriebenen Vorrichtung. Es ist allerdings nicht überall ein Zünder verbaut. Gerade bei im Meer in sog. DMM-Sites entsorgter Munition ist eine scharfe Bezünderung eher nicht üblich. Dennoch sind auch diese Kampfmittel ohne Zünder schon aufgrund ihres hohen Gehalts an Sprengstoff für Mensch und Umwelt sehr gefährlich.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Kammer mit den Manipulatoren in oder an einem Trägerelement angeordnet, die wahlweise über eine Seilverbindung mit Hilfe einer Plattform an der Wasseroberfläche, z. B. einem Schiff, einem Floater oder einem Ponton, über einem detektierten Kampfmittel abgesenkt und stationär positioniert wird, oder das Trägerelement wird auf mindestens drei Beinen über dem Kampfmittel aufstellt. Dabei wird der erstgenannte Ansatz bei Tiefen von 0 bis ca. 50 m und vor allem bei Kampfmittelverklappungszonen mit entsprechend hoher Dichte und Überlagerung mehrerer Kampfmittel verwendet. Bei vereinzelt liegenden Kampfmitteln und/oder größeren Tiefen auch jenseits von 50 m wird der zweitgenannte Ansatz eines auf Beinen stehenden Trägerelements bevorzugt verwendet. Eine einmal eingerichtete stationäre Position in festem Grundkontakt senkt den Positionierungs- und Regelungsaufwand an Bord des Transport- und Versorgungsschiffs.
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In jedem Fall ist bevorzugt, dass die Vorrichtung als weitgehend autarke Bearbeitungseinheit zur Unterwasser-Delaboration des Kampfmittels in einem Flachwasser- oder Küstenbereich ausgebildet ist. Damit wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung vorzugsweise autonom betrieben, d.h. mit Kontrolle durch Menschen in stets sicherer Entfernung. Dementsprechend wird eine über eine Seilverbindung über einem detektierten Kampfmittel abgesenkte und stationär positionierte Vorrichtung von einem Versorgungsschiff als autonomes Fahrzeug aus gesteuert. Ein auf Beinen stehendes Trägerelement wird von einem i.d.R. hochseetüchtigen Schiff aus über ein Kabel gesteuert, wobei sich das Schiff während innerhalb der Vorrichtung laufender Vorgänge in einem ausreichenden Sicherheitsabstand von der Vorrichtung entfernt aufhält.
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In einer wesentlichen Weiterbildung der Erfindung wird bei dem vorbereitenden Schritt des Freilegens und Stabilisierens des Kampfmittels eine pastöse Zement-Mischung in, an oder um das Kampfmittel herum angebracht. Die verwendete Zement-Mischung zeichnet sich dadurch aus, dass sie in einer jeweiligen Tiefe des betreffenden Kampfmittels eine dem umgebenden Wasser entsprechende Dichte und damit keinen eigenen Auftrieb ausweist sowie in oder an dem Material des Kampfmittels eine gute Anhaftung zeigt. Durch Beimischung von Fasern ist eine mechanische Verstärkung der Zement-Mischung einstellbar. Weitere Zuschlagstoffe der Zement-Mischung bewirken neben einem zeitlich kontrollierten Abbinden der Zement-Mischung auch deren möglichst geringe Lösbarkeit in dem umgebenden Meerwasser. Insgesamt wird durch Verwendung der Zement-Mischung das Ziel einer Stabilisierung des Kampfmittels im Sinne einer mechanischen Stärkung der korrodierten Struktur des Kampfmittels verfolgt. Alternativ oder zusätzlich kann die Zement-Mischung auch einem mechanisch zuverlässigen Anbringen eines Hakens oder eines sonstigen Elements mit definierter Form zum Greifen und Positionieren des Kampfmittels dienen.
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Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines Greifers mit weichem Polster, die einen Kontakt des Greifers mit dem Kampfmittel bilden. Damit wird erreicht, dass ein mindestens teilweises Umschließen eines Gehäuses des Kampfmittels unter möglichst gleich verteilter Krafteinwirkung erfolgt, um eine möglicherweise durch Korrosion geschwächte Struktur des Kampfmittels nicht zu zerstören. Andernfalls würde das Kampfmittel zerbrechen, was zumindest die Anzahl zu bergender Einzelteile erhöhen würde, ein Austreten von Strengstoff oder sonstigen Chemikalien oder gar eine Zündung des Kampfmittels bewirken könnte. Ziel ist eine stabile und sichere Handhabung des Kampfmittels zur Ausrichtung und korrekten Positionierung in der Kammer bzw. einer Aufnahme innerhalb der Kammer.
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In einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Aufnahme als Adapter in Anpassung auf mehrere Bauformen von Kampfmitteln ausgebildet. Diese Anpassung erfolgt u.a. durch Anpassung an verschiedene Durchmesser und Bauhöhen, sowie das definierte Freisparen bestimmter Bereiche, um insbesondere Zünder eines jeweiligen Kampfmittels zur Entschärfung durch ein Heraustrennen für eine Manipulator-geführte WAS-Einrichtung frei zugänglich zu halten oder um einen mechanischen Berührungskontakt sicher zu vermeiden, da er sonst zum Auslösen des Kampfmittels führen könnte.
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Nachfolgend werden weitere Merkmale und Vorteile erfindungsgemäßer Ausführungsformen unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in schematischer Darstellung:
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1a und 1b: perspektivische Darstellungen zweier grundsätzlicher Einsatzformen eines Trägerelements mit daran fixierter Kammer und Manipulatoren;
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2a–2h: perspektivische Darstellungen einzelner Prozessschritte des Ausführungsbeispiels gemäß 1a;
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3a–3d: Schnittdarstellungen der geschlossenen Kammer mit verschiedenen in einem Adapter gehaltenen Kampfmitteln bzw. Teilen davon;
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4a–4e: seitliche Schnittdarstellungen zur Abbildung eines Verfahrensablaufes und
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5: eine Draufsicht auf ein Trägerelement mit daran fixierter Kammer und Manipulatoren sowie Antrieben.
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Über die verschiedenen Abbildungen hinweg werden für gleiche Elemente oder Verfahrensschritte stets die gleichen Bezugszeichen verwendet. Ohne Beschränkung der Erfindung wird nachfolgend im Wesentlichen nur auf einen Einsatz einer Vorrichtung zur Entsorgung eines großformatigen Kampfmittels im Wesentlichen in Form einer sog. Ankertau-Mine im Detail eingegangen.
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Nachfolgend werden Verfahren und entsprechende Vorrichtungen beschrieben, durch deren Einsatz im Zuge einer Beseitigung eines großformatigen Kampfmittels auftretende Gefährdungen und Belastungen von Mensch und Umwelt ganz wesentlich gemindert werden. 1a und 1b zeigen in perspektivischen Darstellungen eine Vorrichtung 1 in Anpassung auf zwei grundsätzliche Einsatzformen. Dabei umfasst die Vorrichtung 1 jeweils ein Trägerelement 2 als hier dreieckig ausgeführte Rahmenkonstruktion mit einer darin fixierten Kammer 3 sowie hier insgesamt vier Manipulatoren 4, 5, 6, 7. Auf die unterschiedlichen Aufgaben dieser Manipulatoren 4, 5, 6, 7 sowie deren entsprechend angepassten Ausrüstung wird unter Bezugnahme u.a. der Folge der 2a–2g sowie 4a–4e eingegangen werden. Auf eine Darstellung zusätzlicher an oder auf dem Trägerelement 2 vorgesehener Hilfs- und Vorbereitungs-Aggregate und Speicher für Verbrauchsstoffe etc. ist aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet worden.
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Die Ausführungsbeispiele der 1a und 1b unterscheiden sich im Wesentlichen nur in der Art einer Positionierung über einem vorab detektierten Kampfmittel 8. Die Vorrichtung 1 gemäß des Ausführungsbeispiels von 1a wird in hier nicht weiter dargestellter Weise von einem unbemannten Floater aus über drei Seile 9 in einen Flachwasserbereich bis in ca. 50 m Tiefe hinein herabgelassen und über der Position des Kampfmittels 8 stabil gehalten. Aus Sicherheitsgründen befindet sich also eine Kontrollmannschaft ausreichend weit räumlich getrennt, um Überwachungs- und ggf. auch Steuerungsmaßnahmen zu ergreifen. Im Fall einer unbeabsichtigten Detonation eines großformatigen Kampfmittels 8 sind Menschen so immer in Sicherheit. Das ist insbesondere bei einem Einsatz in Verklappungsgebieten erforderlich, da hier diverse Kampfmittel in großer Menge und hoher Dichte ungeordnet auch übereinander an der Bodenoberfläche oder im Boden angeordnet sind. Eine fehlerhafte Berührung kann in solchen Bereichen eine Kettenreaktion auslösen, sodass jeder zusätzliche Grundkontakt bzw. Kontakt mit dem Meeresboden BO zu vermeiden ist.
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Hingegen verfügt die Vorrichtung 1 gemäß des Ausführungsbeispiels von 1b bei sonst identischem Aufbau statt über Seile 9 über drei Beine 10 mit nur angedeuteter Möglichkeit einer Längenanpassung ΔL, über die das Trägerelement 2 über dem detektierten und vereinzelt in einer größeren Wassertiefe liegenden Kampfmittel 8 nach Art eines Tripoden positioniert und über einen Längenausgleich mindestens eines der Beine 10 ausgerichtet wird. Das Trägerelement 2 wird im Zuge einer Lagekorrektur insbesondere im Wesentlichen horizontal ausgerichtet.
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In nicht weiter dargestellter Weise ist die Vorrichtung 1 gemäß 1b über ein Kabel mit einem auch nicht weiter dargestellten bemannten Versorgungsschiff mit Kontroll- und Steuerungsinstanzen verbunden, das sich jedoch nach erfolgreicher Positionierung der Vorrichtung 1 aus den vorstehend genannten Sicherheitsgründen räumlich entfernt. Das Kabel dient im vorliegenden Ausführungsbeispiel neben einer Funktionalität zur Versorgung der Vorrichtung mit Energie und nachfolgend noch im Detail beschriebenen Betriebsmitteln sowie einer Entsorgung auch als mechanisches Positionierungsmittel sowie als Zugmittel zum Absenken und Aufnehmen der Vorrichtung 1 an Bord des i.d.R. hochseetüchtigen Versorgungsschiffs.
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In jeder der dargestellten Vorrichtungen 1 ist die Kammer 3 als eigentliches Herzstück für eine vollständige Entsorgung eines Kampfmittels 8 ohne direkte Umweltbelastung gleich aufgebaut.
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Ein oberer Teil ist glockenförmig ausgebildet und weist eine stets senkrecht nach unten zu einer Oberfläche eines Meeresbodens BO hin gerichtete große Öffnung auf. An diese Öffnung schließt sich ein exakt vertikal absenkbarer Rahmen mit einem Adapter 11 zur Aufnahme des Kampfmittels 8 an. Verschlossen wird die Kammer 3 über einen schwenkbar angebrachten Deckel 12.
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Anhand der perspektivischen Darstellungen der 2a–2h werden nun einzelne Prozessschritte des Ausführungsbeispiels gemäß 1a beschrieben, die auch in dem Ausführungsbeispiel gemäß 1b identisch auflaufen: In Fortführung der Abbildung von 1a ist in 2a die Vorrichtung 1 in einer bestimmten Arbeitshöhe H über einem der Kampfmittel 8 positioniert und wird dort über die Seile 9 während der nachfolgenden Prozessschritte auch stabil in seinen x- und y-Koordinaten gehalten. Das Kampfmittel 8 ist auf dem Meeresboden BO noch teilweise durch Sediment und/oder Bewuchs überdeckt. Der Manipulator 4 weist zum weiteren Freilegen und möglichst berührungsfreien Säubern des Kampfmittels 8 Grabe-, Reinigungs- und/oder Absaugmittel 13 auf, die unter Nutzung nicht weiter dargestellter bildgebender Einrichtungen genutzt werden, um das Kampfmittel 8 soweit freizulegen, dass es hinsichtlich seines Bautyps identifiziert und seine räumliche Lage und Orientierung exakt bestimmt werden kann. Dieser Schritt ist schon deswegen sehr wichtig, da auch versenkte Ankertau-Minen je nach Bauart an unterschiedlichen Stellen verteilt verschiedenartige Zündvorrichtungen 14 aufweisen können. Und gerade diese Zündvorrichtungen 14 können auch immer noch soweit aktivierbar sein, dass das Kampfmittel 8 bei einer Berührung eines dieser Zündvorrichtungen 14 explodieren könnte.
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Schließlich ist in diesem Verfahrensschritt aber auch ein mechanischer Zustand des Kampfmittels 8 durch die bildgebenden Einrichtungen des Manipulators 4 zu untersuchen, die auch jenseits herkömmlicher optischer Kamera-Verfahren unter erschwerten Bedingungen und einer durch die vorstehend genannten Freilegungs- und Reinigungsarbeiten hervorgerufenen starken Trübung des umgebenden Wasser zuverlässig verwertbare Bilder liefern. Gerade eine versenkte Ankertau-Mine als hier zu behandelndes Kampfmittel 8 muss eine Leckage in einem sonst als Schwimmkörper dienenden Außenmantel aufweisen, um durch Flutung des Schwimmkörpers auf den Meeresboden hin abzusinken. Wurde diese Leckage z.B. durch Beschuss verursacht, so kann eine mechanische Grundstruktur des Kampfmittels 8 allein hierdurch schon soweit geschwächt worden sein, dass dieses Kampfmittel 8 bereits bei einer Freilegung oder einem Versuch einer Fixierung in seiner aktuellen Lage auf dem Meeresboden in mehrere Teile zerbrechen könnte. Damit könnte auch Sprengstoff in das umgebende Wasser gelangen, oder das Kampfmittel könnte sogar explodieren. Gleiches gilt grundsätzlich für eine fortgesetzte Korrosion der Metallteile durch das Seewasser und pflanzlichen oder tierischen Bewuchs mit Muscheln, Seepocken und Algen.
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Zur Sicherung und Stabilisierung im Sinne einer mechanischen Stärkung der i.d.R. stark korrodierten Struktur des Kampfmittels 8 weist der Manipulator 4 ferner eine Vorrichtung 15 zur Erzeugung und definierten Positionierung, Dosierung und Ausgabe eines mechanischen Fixierungsmittels auf. Dieses Fixierungsmittel kann in Form von verflüssigten Paraffinen, thermo- oder duroplastischen Kunststoffen und Schäumen oder einem Zement in das Kampfmittel 8 hinein und/oder um das Kampfmittel 8 auch mindestens teilweise umschließend herum angeordnet werden. Nach einer gewissen Zeit sind die genannten Stoffe alle soweit verfestigt, dass sie einem Zerfallen des Kampfmittels 8 bei nachfolgender Fixierung und Entfernung vom Meeresboden durch einen Greifer als wesentlichen Bestandteil des Manipulators 5 effektiv entgegen wirken bzw. dieser Belastung standhalten können.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird vorteilhafterweise ein Zement mit der Besonderheit verwendet, dass er über seine Zusammensetzung mit Zuschlagstoffen so einstellbar ist, dass er unter Wasser an dem Kampfmittel 8 keinen eigenen Auftrieb erzeugt und gut auch an korrodiertem Metall haftet. Zudem geht auch der noch pastöse Zement beim Auftragen nicht mit dem umgebenden Meerwasser in Lösung und wäscht zudem nicht aus.
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Alternativ und nicht weiter dargestellt ist unter Verwendung eines Fixierungsmittels in Form des vorstehend beschriebenen Zements das Anbringung oder Einbetten eines Hakens möglich. Da der Zement eine so gute Anhaftung auch an korrodierten Metallen aufweist, dass er schon beim Auftragen daran festklebt, kann mit Hilfe des Zements ein Halteelement z.B. in Form eines Hakens auch angeklebt werden. Ein derartiger Haken kann nach Erreichen einer belastbaren Fixierung zum Greifen und Positionieren des Kampfmittels 8 genutzt werden. Damit können gemäß dieser Alternative auch kleine Greifer verwendet werden.
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Nach Abschluss der unter bildgebender Überwachung durchgeführten vorbereitenden Verfahrensschritte einer präzisen Freilegung, Identifikation von Typ und Lage des betreffenden Kampfmittels 8, Stabilisierung und Verstärkung oder mechanische Kapselung der Umhüllung löst ein Manipulator 5 den bislang aktiven ersten Manipulator 4 im Bearbeitungsprozess ab. Dementsprechend wird das Kampfmittel 8 in 2b von einem Greifer 16 des Manipulators 5 umschlossen und angehoben. Auch dieser Vorgang wird durch bildgebende Mittel an Manipulator 4 überwacht. Zum sicheren Fixieren und nachfolgendem Positionieren weist der Greifer 16 gepolsterte Innenflächen auf, durch die eine auf die Ummantelung des Kampfmittels 8 einwirkende Kraft auf vergleichsweise große Flächen verteilt und damit soweit als möglich gemindert wird. Zugleich wird damit jedes Verrutschen des Kampfmittels 8 in dem Greifer 16 oder gar ein Fallenlassen zuverlässig unterbunden.
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Zu dem in 2c dargestellten Verfahrensschritt hin ist die gesamte Vorrichtung 1 um einen Betrag ΔH angehoben worden. Durch diese Höhenänderung ΔH über der Oberfläche BO des Meeresbodens ist nun in dem in 2d dargestellten Verfahrensschritt eine Öffnung der Kammer 3 durch Absenken eines Unterteils 17 der Kammer 3 möglich, ohne dass hierbei die Oberfläche BO des Meeresbodens oder gar ein weiteres, eventuell benachbart liegendes Kampfmittel 8‘ berührt werden könnte. Das Unterteil 17 umfasst eine innenliegende Aufnahme 18 des Adapters 11. Der Greifer 16 wird durch den Manipulator 5 nun so geschwenkt, dass das Kampfmittel 8 eine vorbestimmte Orientierung einnimmt und dementsprechend nach Abschluss der Positionierung durch den Manipulator 5 lagerichtig in der entsprechenden Aufnahme 18 des Adapters 11 des Unterteils 17 transportiert und dort aufgenommen wird, siehe 2e.
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Das Unterteil 17 ist mit der Kammer 3 über einen sog. Sarrus-Mechanismus 19 verbunden, durch den das Unterteil 17 gegenüber der Kammer 3 in einer hochpräzisen geradlinigen Bewegung geführt wird. Diese präzise Geradführung wird aus mehreren Gründen für notwendig erachtet: Einerseits muss die Kammer 3 mit dem Unterteil 17 immer zuverlässig geschlossen werden können. Zum anderen muss aber eine einmal eingestellte präzise Positionierung des Kampfmittels 8 in der Aufnahme 18 des Adapters 11 so genau als möglich aufrecht erhalten bleiben, da nach Entfernung des Greifers 16 und dem Schließen des Unterteils 17 kein Manipulator für eine Nachjustierung der Orientierung des Kampfmittels 3 mehr vorgesehen ist. Eine Fehlpositionierung hätte damit eine zeitaufwändige erneute Öffnung der Kammer mit Absenkung des Unterteils 17 zur erneuten Manipulation durch den Manipulator 5 mit seinem Greifer 16 unter Überwachung durch die bildgebenden Mittel des Manipulators 4 zur Folge.
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2f zeigt die Vorrichtung 1 in einem geschlossenen Zustand, in dem also eine nach unten bzw. zur Oberfläche BO des Meeresbodens hin ausgerichtete Öffnung der Kammer 3 durch das Unterteil 17 sicher verschlossen ist. Das Kampfmittel 8 ist nun auf bzw. in einer Aufnahme 18 des Adapters 11 im Innern der Kammer 3 exakt positioniert. Nun wird das Kampfmittel 8 durch Abpumpen und/oder Verdrängen des in der Kammer 3 enthaltenen Seewassers quasi aus dem Wasser entnommen. Ein in der Kammer 3 herrschender Gasdruck entspricht damit im Wesentlichen dem Wasserdruck in dieser Arbeitstiefe.
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Im Übergang zwischen den 2f und 2g wird die Vorrichtung 1 weiter aus dem Wasser bzw. dem Meer angehoben. Währenddessen ist nun der dritte Manipulator 6 im Innern der Kammer 3 im Einsatz. Nach einer Überprüfung einer Position des Kampfmittels 8 und/oder dessen Zündvorrichtungen 14 wird eine metallische Außenhülle bzw. ein Mantel des Kampfmittels 8 mittels Wasserstrahl-Schneiden unter Zusatz von Abrasivstoffen geöffnet. Eine vollständige Entnahme eines in dem Kampfmittel 8 enthaltenen Sprengstoffs erfolgt unter Verwendung eines anderen Werkzeugs durch Verflüssigung mittels extern in die Kammer 3 hinein zugeführten Wassers, also ebenfalls im Wesentlichen durch Wasserstrahl-Schneiden und Spülen. In wässriger Lösung und/oder als Schlamm bzw. Suspension vorliegende Teile des Sprengstoffs werden aus der Kammer 3 entnommen. Hier wird diese Suspension abgepumpt, um außerhalb der Kammer 3 separat zwischengespeichert und/oder entsorgt, in diesem Ausführungsbeispiel auf dem Floater oder einer sonstigen Versorgungseinheit an der Wasseroberfläche.
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Im Übergang zur Abbildung von 2g ist schon keine Umhüllung eines Kampfmittels 8 mehr innerhalb der Kammer 3 zu erkennen. Hier ist das Kampfmittel 8 bereits in kleinere Teile zerschnitten und der Sprengstoff in eine Suspension überführt und abgepumpt worden. In der Kammer 3 bleiben danach nur Teile der Umhüllung des Kampfmittels 8 zurück, die überwiegend als ungefährlicher Schrott ohne weitere Sicherheitsauflagen einer normalen Wiederverwertung zugeführt werden können, während die abgetrennten Zünder 14 etc. separat verwahrt, entschärft und erst dann ebenfalls als Metallschrott entsorgt werden.
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In 2h erfolgt ein Auswurf des in der Kammer 3 verbliebenen Schrotts außerhalb des Wassers durch Öffnen bzw. Abschwenken des Deckels 12 bei abgesenktem Unterteil 17 der Kammer 3 zur Freigabe des Adapters 11. Damit können die verbliebenen metallischen Reste einfach aus der Kammer 3 herausfallen, um an der Wasseroberfläche an Bord eines Versorgungsschiffes o.ä. gesammelt zu werden. Damit ist sichergestellt, dass neben chemischen Verunreinigungen aus Sprengstoffrückständen auch keine Metallteile zurück ins Meer gelangen können. Nach dem Zuklappen des Deckels 12 und dem Anheben des Unterteils 17 zum Verschließen der Kammer 3 kann die Vorrichtung 1 direkt wieder ins Meer hin abgesenkt werden, um ein nächstes Kampfmittel 8‘ zu entsorgen und der beschriebene Kreislauf beginnt mit einer entsprechenden Platzierung der Vorrichtung 1 über einem detektierten Kampfmittel 8‘ erneut.
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Die Abbildungen der 3a–3d zeigen Schnittdarstellungen der geschlossenen Kammer 3 mit verschiedenen in standardisierten Aufnahmen 18 des Adapters 11 gehaltenen großformatigen Kampfmitteln 8 bzw. Teilen 8“, 8“‘ davon. So zeigt 3a in seitlicher Ansicht eine exakt vertikal ausgerichtet in einer standardisierte Aufnahmen 18 des Adapters 11 fixierte Ankertau-Mine als nachfolgend zu behandelndes Kampfmittel 8. Eine derartige Ankertau-Mine wiegt unter Berücksichtigung des Auftriebs unter Wasser ca. 400 kg, die durch den 2. Manipulator 5 sicher gegriffen und bewegt werden müssen. Eine Ankertau-Mine misst als im Wesentlichen kugelförmiger Körper etwa 1,10 m im Durchmesser und enthält ca. 300 kg Sprengstoff als Hauptladung und ca. 1 kg Sprengstoff als Zünd- bzw. Booster-Ladung.
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In 3b ist eine in einer weiteren standardisierten Aufnahme 18 des Adapters 11 fixierte Wasserbombe als Kampfmittel 8 dargestellt. Eine Wasserbombe weist bei einem Gewicht von ca. 100 kg unter Wasser die Außenform eines Zylinderabschnitts mit ca. 50 cm Durchmesser und 0,6 m Länge auf. Eine Wasserbombe enthält etwa 140 kg Sprengstoff als Hauptladung und ca. 1 kg Sprengstoff als primäre Zündladung.
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Die 3c und 3d zeigen schließlich eine Halterung zweier Teile einer ungefähr durch Drittelung vorbehandelten Grundmine zur nachfolgenden Behandlung mit Entfernung des Sprengstoffs, Sicherung der Zündvorrichtungen und abschließender Entsorgung der verbleibenden, rein metallischen Reste. Eine Grundmine bildet ebenfalls einen Zylinderabschnitt, der mit ca. 50 cm Durchmesser dem Durchmesser einer Wasserbombe entspricht. Es kann damit zur Aufnahme beider Arten von Kampfmittel 8 der gleiche Adapter 11 in dem Unterteil 17 der Kammer 3 verwendet werden. Demgegenüber weist eine Grundmine jedoch eine Gesamtlänge von ca. 1,5 m auf. Eine Grundmine enthält bei einem Gesamtgewicht von ca. 300 kg unter Wasser fast 350 kg Sprengstoff als Hauptladung und ca. 4 kg Sprengstoff in einer Zündladung. Ein Weg der Entsorgung besteht darin, dass eine Grundmine so zerteilt wird, dass die vom Sprengstoff zu trennenden Einzelstücke ungefähr den Abmessungen einer Wasserbombe entsprechen. Durch hier nicht weiter dargestellte Halterungen im Innern der Kammer 3 ist auch eine Entschärfung und Entsorgung einer kompletten Grundmine bei ausreichender Lagesicherung auch gegen ein Verkippen innerhalb der Kammer 3 möglich. Damit ist auch ein Austreten von Sprengstoff und Schneidabfällen in das umgebende Wasser hinein beim Zertrennen ausgeschlossen.
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Die Kammer 3 ist zwar als Druckbehälter ausgebildet, um nach Aufnahme eines der vorstehend beispielhaft genannten Kampfmittel 8 unter Druckluft eine Entwässerung auch in Tiefen von ca. 50 m sicherstellen zu können. Eine Entschärfung des Kampfmittels 8 erfolgt jedoch stets durch Öffnen eines Außenmantels mit nachfolgender Entnahme des Sprengstoffs zumindest einer jeweiligen Hauptladung durch Zerschneiden und/oder Auswaschen und Abtransport als Suspension aus der Kammer 3 heraus. Durch diverse Sicherheitsmaßnahmen wird also soweit als technisch möglich ausgeschlossen, dass sich innerhalb der Kammer 3 eine Explosion ereignen kann. Damit muss die Kammer 3 nicht als explosionsgeschützte Sprengkammer ausgelegt sein, die auch einer Detonation von 300 bis 400 kg TNT und ähnlichen Sprengstoffen standhalten können müsste. Damit ist die Kammer 3 im Wesentlichen nur mit Blick auf eine maximale Einsatztiefe unter Wasser und die Formate bzw. Außenabmessungen der in ihr aufzunehmenden Kampfmittel 8 zu dimensionieren. Zudem muss innerhalb der Kammer 3 stets ausreichend Raum zur Aufnahme der im Zuge der Auswaschung entstehenden Sprengstoff-Wasser-Suspension sowie zerschnittener Teile des Außenmantels. In hier nicht weiter dargestellter Weise wird Wasser zum Aufschneiden und Trennen des Außenmantels sowie zum Auswaschen des Sprengstoffs unter hohem Druck mit oder ohne Zusatz weiterer abrasiv wirkender Stoffe von außen her der Kammer 3 zugeführt, hier vorzugsweise von Vorräten an dem Trägerelement 2 her. Ein sich aus diesen Arbeitsgängen ergebendes Abwasser wird der Kammer 3 durch einem separaten geschlossenen Kreis fortlaufend entnommen, getrennt gelagert und/oder aufbereitet. Damit kann dann auch im Rahmen einer Zerteilung und Auswaschung kein See-Wasser mit Sprengstoff kontaminiert werden und/oder Metallteile der Grundmine im Meer verbleiben oder als Schnitt-Teile der Ummantelung ins Meer gelangen.
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Die Folge der 4a–4e verdeutlicht in Form seitlicher Schnittdarstellungen einen vorstehend beschriebenen Verfahrensablauf nochmals. Dabei stellt 4a nach Abschluss der Freilegung des Kampfmittels 8 einen Zustand im Übergang der vorstehend beschriebenen 1b zu 1c dar. In diesem Schritt hat der Greifer 16 das ggf. mechanisch durch Zement verstärkte Kampfmittel 8 sicher umschlossen, während sich der erste Manipulator 4 bereits in einer definierten Passivstellung am Rahmen 2 befindet. Zu 4b hin hat die Vorrichtung 1 bereits die Höhenänderung ΔH zur Öffnung der Kammer 3 durch Absenkung des Unterteils 17 der Kammer 3 durch einen Antriebszylinder 20 durchlaufen, um das im Greifer 16 fixierte Kampfmittel 8 in einer Aufnahme 18 des Adapters 11 in einer definierten Orientierung abzusetzen. Dieser Schritt ist in der Abbildung von 4c vollzogen. Daraufhin verfährt auch der Manipulator 5 in eine Passivstellung, sodass die Kammer 3 unter Einwirkung des Sarrus-Mechanismus 19 geschlossen werden kann, siehe 4d. Es wird nun das in der Kammer 3 befindliche Wasser abgepumpt bzw. durch Einleiten von Druckluft herausgepresst, sodass sich in der Kammer 3 ein Innendruck entsprechend einer momentanen Wassertiefe aufbaut. Nun beginnt der Manipulator 6 unter bildgebender Überwachung mit dem Öffnen bzw. Aufschneiden eines Mantels des Kampfmittels 8 durch Wasserstrahl-Schneiden und separater Handhabung abgetrennter Teile durch einen Manipulator 7 zur Behandlung z.B. des mindestens einen Zünders 14 des Kampfmittels 8, hier ebenfalls durch Wasserstrahl-Schneiden im Zusammenspiel mit dem Manipulator 6. Innerhalb der Kammer 3 unterstützen sich die Manipulatoren 6 und 7 bei der Delaboration nach Art zweier Hände, wobei die Aufgaben des Schneidens und Auswaschens stets bei dem Manipulator 6 verbleiben. Überwachende bildgebende Mittel z.B. in Form von Kamerasystemen und Sensoren innerhalb der Kammer 3 sind in der Zeichnung nicht mit dargestellt.
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An ein Öffnen des Mantels anschließend wird die Entnahme des in dem Kampfmittel 3 enthaltenen Sprengstoffs einer Hauptladung durch eine Verflüssigung mittels separat zugeführten Wassers ebenfalls im Wesentlichen durch Wasserstrahl-Schneiden mittels des Manipulators 6 durchgeführt. Dabei wird hierzu das verwendete Werkzeug diesem Zweck der Erzeugung einer wässrigen Suspension entsprechend gewechselt. Die entstehende Suspension wird aus der Kammer 3 abgepumpt bzw. durch Druckluft aus der Kammer über ein separates Ablassventil in einen geschlossenen Entsorgungskreis hin herausgedrückt. Die Kammer 3 wird nachfolgend von Resten der Sprengstoffe durch Spülen mit Wasser gereinigt. Zu diesem Zeitpunkt verbleiben nur noch zertrennte Teile der ehemaligen Umhüllung des Kampfmittels 8 sowie separat gehaltene und hier nicht weiter erkennbare Zünder 14 im Innern der Kammer 3. Zur entsprechenden Handhabung der Schrott-Teile bzw. Abschnitte der Außenummantelung des Kampfmittels 8 ist der Manipulator 7 im Innern der Kammer 3 und nach dem Öffnen der Kammer 3 der Manipulator 6 im Außenbereich vorgesehen.
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4e zeigt einen Prozessschritt, in dem nun durch einfaches Verschwenken des unten vorgesehenen Deckels 12 durch einen Antriebszylinder 21 die zertrennten Restteile der Umhüllung des Kampfmittels 8 als vergleichsweise ungefährlicher und von Chemikalien gereinigte Stücke von metallischem Schrott 22 aus der Kammer 3 heraus in ein Behältnis außerhalb des Meeres hinein ausgeschüttet werden. Die i.d.R. vergleichsweise geringe Sprengstoffmengen enthaltenden Zünder 14 werden separat aus der Kammer 3 entfernt und entsorgt, sofern sich nicht durch den Manipulator 7 entsprechend positioniert und durch den Manipulator 6 aufgeschnitten und durch Auswaschen von dem darin enthaltenen Sprengstoff getrennt werden konnten. In letzterem Fall werden auch diese Zünder 14 als Metallschrott 22 des Außenmantels des Kampfmittels 8 ohne erhöhte Sicherheitsanforderungen entsorgt bzw. wiederverwertet.
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5 ist eine Draufsicht auf das rahmenförmige Trägerelement 2 mit daran fixierter Kammer 3 und Manipulatoren 5, 6, 7, 8 sowie Antrieben u.a. des Sarrus-Mechanismus 19 des Unterteils 17 der Kammer 3. Dieser Aufbau ist bei den in den 1a und 1b dargestellten Ausführungsbeispielen identisch. Dabei wird in Bereichen mit hoher Dichte von Kampfmitteln 8 die Variante gemäß 1a schon aufgrund des prinzipiell fehlenden Grundkontakts bevorzugt. Mit dieser Variante können auch aus Konglomeraten schrittweise einzelne Kampfmittel 8 herausgelöst und entschärft und entsorgt werden, ohne dass durch zusätzliche Belastungen oder Berührungen eine erhöhte Explosionsgefahr bestehen würde. Autonome Einheiten in der Form unbemannter Floater sind mit hoher Positionierungsgenauigkeit in Bezug auf eine Geokoordinate verfügbar, die auch bei Wellengang und in Flachwasserbereichen eine Tiefenlage unter Wasser exakt über Seilwindensystem einhalten können.
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Die vorstehend beschriebene Vorrichtung 1 umfasst als wesentliches Element die Kammer 3, die als glockenförmiger und zum Meeresboden BO hin geöffneter Druckkörper über einen Sarrus-Mechanismus 19 zum definierten Öffnen und Schließen ausgebildet ist. Die Kammer 3 ist an eine Reihe unterschiedlicher Standard-Formate von großformatigen Kampfmitteln 8 mit entsprechend hohem Gehalt gefährlicher und umweltbelastender Sprengstoffe angepasst und bietet einen entsprechend bemessenen freien Innenraum zu deren Aufnahme und mechanisch stabilen Lagerung auch während der Bearbeitung durch im Innern der Kammer vorgesehenen Manipulatoren 6, 7 unter bildgebender Überwachung und/oder Beleuchtung. Der Innenraum der Kammer 3 ist auch zur Ansammlung und temporären Aufnahme von wässrigen Suspensionen aus abrasiven Stoffen und metallischen Stücken aus dem Hochdruck-Wasserstrahl-Schneiden sowie dem Auswaschen des Sprengstoffs einer jeweiligen Hauptladung des Kampfmittels 8 ausgebildet. Jenseits einer Druckbelastung beim Entwässern durch Druckluft auch in Tiefen von ca. 50 m unter der Wasseroberfläche und der statischen Belastung durch das zusätzliche Gewicht des Kampfmittels 8 muss die Kammer 3 keine weitere mechanische Verstärkung erfahren, da die Kammer 3 insbesondere nicht als Detonationskammer ausgelegt ist. Durch externe und interne Sicherheitssysteme wird jede Detonation eines Kampfmittels 8 oder davon abgetrennter Zünder bzw. Zündvorrichtungen 14 oder Treibladungen vermieden. Dadurch bittet die Kammer 3 eine weiterhin gut positionier- und transportierbare Einheit überschaubaren Gewichts und unter Wasser sowie an der Wasseroberfläche handhabbarer Größe.
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Eine Vorrichtung 1 der vorstehend beschriebenen Art kann als kompaktes Gesamtsystem zur Delaboration auch großformatiger Kampfmittel nicht nur in flachen Meeresbereichen und Seen eingesetzt werden. Vorteilhafterweise ist eine Vorrichtung 1 z.B. bei Positionierung durch einen Kran auch an Land zur grundsätzlichen Separierung von Sprengstoffen und sonstigen Teilen von Kampfmitteln 8 gegenüber einer die Kammer 3 umgebenden Umwelt eingesetzt werden. Delaboration von Kampfmitteln können damit bei größtmöglichem Schutz von Mensch und Umwelt in Wasseransammlungen z.B. unter einem Grundwasserspiegel ohne umfangreiches Abpumpen, aber auch in einer trockenen Baugrube durchgeführt werden. Eine mit unterschiedlichen Ausführungen beschriebene Vorrichtung 1 ist also ein universell einsetzbares Werkzeug, das weitestgehend unabhängig von Wetter, Wochentag und Tageszeit sowie Lichtverhältnissen etc. ist und autonom arbeiten kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Trägerelement / Trägerplattform
- 3
- Kammer
- 4
- 1. Manipulator
- 5
- 2. Manipulator
- 6
- 3. Manipulator
- 7
- 4. Manipulator
- 8
- Kampfmittel
- 9
- Seil
- 10
- Bein
- 11
- Adapter in einem absenkbarer Rahmen zur Aufnahme des Kampfmittels 8
- 12
- schwenkbar angebrachter Deckel zum Schließen der Kammer 3
- 13
- Grabe- und Absaugmittel sowie bildgebende Einrichtungen
- 14
- Zündvorrichtung des Kampfmittels 8
- 15
- Vorrichtung zur Erzeugung und definierten Ausgabe eines mechanischen Fixierungsmittels / Zement
- 16
- Greifer mit gepolsterten Innenflächen
- 17
- Unterteil der Kammer 3
- 18
- standardisierte Aufnahmen des Adapters 11 für unterschiedliche großformatige Kampfmittel 8
- 19
- Sarrus-Mechanismus
- 20
- Antriebszylinder für das Unterteil 17
- 21
- Antriebszylinder für das Kippen des Deckels 12
- 22
- Metallschrott / zerschnittene Teile des Außenmantels des Kampfmittels 8
- H
- Arbeitshöhe für den 1. und 2. Manipulator 4, 5 über einem Kampfmittel 8
- ΔL
- Längenanpassung / Längenausgleich
- BO
- Oberfläche des Meeresbodens
- ΔH
- Höhenänderung zur Öffnung der Kammer 3
