DE1708563B2

DE1708563B2 - Vorrichtung zum einbetten einer auf einer gewaessersohle abgelegten rohrleitung bis zu einer vorbestimmten tiefe

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Publication number: DE1708563B2
Application number: DE19681708563
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-01-13
Filing date: 1968-01-13
Publication date: 1972-12-07
Also published as: DE1708563C3; NL159769B; US3505826A; NL6900483A; NL159769C; DE1708563A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einbenen einer auf einer Gewässersohle abgelegten biegesteifen Rohrleitung bis zu einer vorbestimmten Tiefe mit einem über die Rohrleitung gesetzten, sich in ihrer Längsrichtung erstreckenden Spülrahmen für die Zuführung von Druckmittel zu unter der Rohrlei tung mündenden Düsen zum Aufreißen, Aufschwemmen und Hochfördern von Bodenmaterial aus dem dadurch gebildeten Graben.

Rohrleitungen zum Transport flüssiger oder gasförmiger Medien werden über weite Strecken beispielsweise von einer Bohrinsel zur Küste auf dem Meeresboden ausgelegt. Die frei auf dem Meeresgrund liegenden Rohrleitungen sind dann durch Schiffsanker, Grundschleppnetze Sv)wie im Flachwasser durch Grundströmungen und Eisgang gefährdet. Es ist deshalb erforderlich, derartige Rohrleitungen in den Meeresgrund einzubetten.

Dem Einbetten einer solchen Rohrleitung steht jedoch die Schwierigkeit entgegen, daß die Rohrleitung in einen unter ihr ausgehobenen oder ausgespülten Graben eingelegt werden muß, der für die Dauer des Einlegevorganges offengehalten werden muß. Der offen gehaltene Graben muß dabei eine größere Länge haben, dami* sich das Rohr durchbiegen und in ihn hineinlegen kann.

Ein auf einer einzubettenden Rohrleitung aufgesetzter Spülrahmen, der zum Einbetten dei Rohrleitung auf dieser mehrmals entlanggefahren werden kann, ist bekannt (französische Patentschrift 1 372743). Dieser Spülrahmen ist mit schwenkbaren Armen versehen, welche die Rohrleitung euch von unten umgreifen. Daraus ergibt sich der Nachteil, daß der Zugwiderstar.d erheblich ansteigt, daß man eine störanfällige Hydraulik zum Betätigen der Schwenkarme benötigt, und daß der Spülrahmen nicht sofort von der Rohrleitung abgehoben werden kann, falls dies in bestimmten Fällen, beispielsweise bei schlechtem Wetter wünschenswert ist. Ferner ist nur em einzelner Spülrahmen vorgesehen.

Es sind andere Spülrahmen bekannt, (USA.-Patentschriften 2 602 3CC und 2 879 646), die mit Kufen verschen sind, und damit nur eine geringe Einspültiefe zulassen, wobei außerdem das im oder über dem Rahmen geführte zu verlegende Rohr allein durch sein Gewicht hinter dem Spülrahmen in den Graben, der angenommenerweise noch offen ist, einsinken kann.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, die Vorrichtung der eingangs geschilderten Art so auszubilden, daß das Einbetten der Rohrleitung in eine ausreichende Tiefe in einfacher und zuverlässiger Weise ausgeführt werden kann, ohne daß die auf die Einspülvorrichtung auszuübenden Zugkräfte sehr groß sind.

Gemäß der Erfindung ist die genannte Aufgabe dadurch gelöst, daß mehrere Spülrahmen zum Ausheben und Offenhalten einer zum Einbetten der Rohrleitung erforderlichen Grabenlänge zu einer

Kette hintereinander gekoppelt sind, jeder Spülrahmen in Form eines umgekehrten U reiterartig über die Rohrleitung gesetzt ist, die nach unten über die Rohrleitung hinausragenden Schenkel jedes Spülrahmens zur Stabilisierung im unteren Bereich mit einer Beschwerung versehen und die Düsen am Ende der Schenkel angeordnet sind.

Die nach unten infolge ihrer Querschnittsform offenen Spülrahmen sind von oben auf die Rohrleitung aufsetzbar, so daß der Zugwiderstand beim Ziehen der Spülrahmen durch den Boden verringert ist. Da mehrere Spülrahmen zu einer Kette hintereinander gekoppelt sind, ist sichergestellt, daß unmittelbar unterhalb der zu verlegerden Rohrleitung ein Graben ausgehoben wird. Die Grabenlänge muß so groß sein, daß sich die Rohrleitung entsprechend ihrem Durchhang in den Graben absenken kann. Hiernach ist die Anzahl der zu einer Kette hintereirander gekoppelten Spülrahmen zu bemessen. Durch mehrmaliges Entlangziehen der Spülrahmen auf der Rohrleitung wird die Gewässersohle schichtweise aufgerissen, aufgeweicht und abgesaugt, so daß sich die Rohrleitung allmählich in die gewünschte Tiefe einbettet. Die Einbettungstiefe richtet sich nach naturgemäß stets nach der Art aes Bodenmaterialf. In weichen Böden kann eine größere Tiefe erzielt werden, als in härteren weniger spülbaren Böden. Ferner ist die Stabilität der Spülrahmen von großer Bedeutung. Deshalb sind die !chenkel der Spülrahmen im unteren Bereich mit einer Beschwerung versehen, wodurch die Spülrahmen bestrebt sind, in eine senkrechte Lage zu gelangen, selbst wenn sie anfänglich schief aufgesetzt worden sind.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung Suid innerhalb de^ oberen Teils des U-förmigen Querschnittes des Spülrahmens an sich bekannte Walzen angeordnet, mit denen sich der Spülrahmen auf die einzubettende Rohrleitung aufsetzt, wenn er sich weit genug in den Gewässergrund eingearbeitet hat und dann auf der Rohrleitung entlanggezogen wird. Dadurch ist die Führung der Spülrahmen längs der Rohrleitung verbessert und der Zugwiderstand verringert.

Ferner ist in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung in jedem Spülrahmen mindestens eine pnematisch gesteuerte Verriegelung vorgesehen, die unterhalb der sich in ihrer nöchsten Stellung mit Bezug auf den Spülrahmen befindenden Rohrleitung angeordnet ist. Dadurch wird ein Abkippen der Spülrahmen von der Rohrleitung verhindert, das bei einem mit größeren Steinen bedeckten Gewässergrund zu befürchten i«t.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind am Ende der Schenkel schräg nach unten gerichtete Düsen für Druckwasser und schräg nach oben gerichtete Düsen für Druckluft angeordnet. Dadurch wird das Aufreißen des Gewässerbodens wie das Aufschwemmen und Hochtragen des Bodenmaterials erleichtert. Auch wird das Tiefersinken der Spülrahmen und der Rohrleitung durch die Druckluft unterstützt, die das Bodenmaterial in 3ewegung hält. In weiterer Ausgestaltung der Eiündung sind die Vorder- und Hinterkante der Schenkel des Spülrahmens auf an sich bekannte Weise mit vorzugsweise nach oben gerichteten Druckwasserdüsen bestückt.

In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung sind an den Schenkeln des Spülrahmens beiderseits der einzubettenden Rohrleitung Saugrohre angeordnet, deren untere Eintrittsöffnungen oberhalb der unteren Druckwasser- und Druckluftdüsen des Spülrahmens liegen und deren obere Austrittsöffnungen in kurzen Rohrstutzen über dem Spülgerät liegen und daß in ihnen eine nach oben gerichtete Saugwirkung durch aufwärts gerichtete Druckwasser- und/oder Druckluftdüsen erzeugbar ist. Das aufgeschwemmte Bodenmaterial wird dadurch nach oben weggesaugt und kann seitlich der Rohrleitung abgelagert werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. I eine Seitenansicht eines Spülrahmens, F i g. 2 eine Stirnansicht eines Spülrahmens, F i g. 3 eine Draufsicht auf einen Spülrahmen,

Fig.4 einen Schnitt durch einen Soülrahmen mit der pneumatisch gesteuerten Ve.riegelung,

F i g. 5 und 6 mehrere zu einer Kette gekoppelte Spühlrahmen bei Einbetten einer Rohrleitung,

Fig.7 und8 mehrere zu einer Kette gekoppelte Spülrahmen beim Einbetten einer Rohrleitung in Gewässer mit starker Strömung,

F i g. 9 eine Schleppschaufel zum Schließen des Rohrgrabens.

Ein Spülrahmen 1 besteht aus einem U-förmigen Tragstück r.iit zwei aus Fig. 2 ersichtlichen Schenkeln 3, die mittels eines Steges 5 verbunden sind. Das Tragstück ist doppelwandig ausgebildet, wobei sich zwischen den äußeren und inneren Wänden 7 ein Hohlraum ausbildet. Dieser Hohlraum ist im Bereich der Schenkelenden 9 mit einer Beschwerung 11 versehen, beispielsweise mit Blei ausgefüllt. Die Ausfüllung des Hohlraumes endet dabei in einer Höhe 13, die noch unterhalb der einzubettenden Rohrleitung 15 endet.

Innerhalb des U-förmigen Querschnittes des Spülrahmens 1 sind Walzen 17 gelagert. Mit diesen Walzen setzt sich der Spülrahmen auf die Rohrleitung 15 auf, wenn er sich weit genug in den Gewässergrund eingearbeitet hat und dann auf der Rohrleitung entlanggezogen wird.

Unterhalb der einzubettenden Rohrleitung 15 zwischen den Schenkeln 3 des Spülrahmens 1 kann, wenn erforderlich, eine Verriegelung, siehe F i g. 4, vorgesehen werden. Diese besteht aus einer schwenkbaren Rolle 6, deren Achse 8 mittels eines Drehkolbens 10 aus der senkrechten, offenen Stellung in die waagerechte, geschlossene Stellung durch die in den Spiifrahmen eingespeiste Preßluft geschwenkt werden kann.

Der Schwenkbereich der Rolle 6 ist in der Horizontallage durch den Anschlag 12 begrenzt. Der Anschlag 12 ist nrt einem Steuerorgan verbunden, welches im Moment des Anschlages Druckluft an den Zylinder 16 gibt; der Kolben 14, der in dem Zylinder durch eine Druckfeder in seiner Endlage gehalten wird, schiebt sich nun vor. Der an dem vorderen Ende d<s Kolbens 14 vorgesehene feste Laufzapfen 17 schiebt sich in die Bohrung der Rolle 6 und dient so als Gegenlagcr.

Die Verriegelung bleibt nun solange geschlossen wie Druckluft an den Spülrahmen gegeben wird und öffnet sich automatisch, wenn dieselbe abgestellt wird.

An den Steg 5 ist ein Rohrstutzen 19 angesetzt, durch den Druckwasser in den als Verteiler wirkenden Hohlraun 21 zwischen den Wänden7 eingelassen wild. Das unter Druck stehende Spülwasser ge-

langt dann zu den Verteilerkanälen 23. die sich an des Trassengrabens austreten und sich dort ablagern den freien Schenkelenden 9 entlang erstrecken. Die kann. Zur Kennzeichnung der Lage der Kette 60 sind Kanäle sind mit einer Anzahl von Düsen 25 ausgerü- am Anfang und Ende noch Markierungsbojen 75 stet, durch die das Spülwasser austreten kann. Ge- vorgesehen, die eine Beobachtung von der Wassergenüber der Vertikalen ist die Austrittsrichtung aus 5 oberfläche her und damit eventuell erforderliche den Düsen 25 um etwa 45° geneigt, wobei die Aus- Korrekturen ermöglichen.

Spritzrichtung nach unten verläuft. Zusätzliche Du- Nach diesem Abschluß der Vorarbeiten wird mit

sen 27 befinden sich noch an der zugespitzten Vor- Hilfe einer Schleppleine 77 eine Verbindung zwider- und Hinterkante 29 der Schenkel 3. sehen dem Schleppschiff 67 und dem Versorgungs-

Am Steg 5 zwischen den Schenkeln 3 ist ein weite- io schiff 71 hergestellt. Zu Beginn des Einbettungsvorrer Stutzen 31 zum Einleiten von Druckluft angeord- ganges der Rohrleitung 15 in die Gewässersohle 78 net. Die Druckluft gelangt von diesem Stutzen 31 werden dem Spülrahmen Druckwasser und Druckluft über Leitungen 33 zu den Druckluftkanälen 35. zugeführt. Die scharfen Wasserstrahlen aus den Dü-Diese Kanäle verlaufen parallel zu den Spülwasser- sen 25.27 reißen den Boden auf und durchweichen kanälen 23, und zwar oberhalb derselben. Die 15 ihn. Die aus den Düsen 37 austretende Druckluft un-Druckluftkanäle sind mit Düsen 37 ausgerüstet, die terstützt die Bodenaufschwemmung, nimmt einen etwa unter einem Winkel von 45° gegenüber der Teil des gelösten Bodenmaterials mit nach oben und Vertikalen nach oben gerichtet sind. Außerdem füh- verhindert so, hauptsächlich im Bereich der äußeren ren noch Zweigleitungen 39 von den Druckluftkanä- Wände 7, die Mantelreibung der Kette beim Vorlen zu Düsen 41 in Saugrohren 43, aus denen die 20 marsch.

Druckluft nach oben ausströmt. Die Düsen 25 und Die Sauger 51 saugen dann Bodenmaterial ab, die

37 können auch unter verschiedenen Anstellwinkeln Spülrahmen sinken in den Boden ein und setzen sich zur Vertikalen ausmünden. mit den schräg angeordneten Walzen 17 auf die

Die Saugrohre 43 ragen in den Aufschwemmbe- Rohrleitung 15 auf. Sobald dieser Vorgang abgereich 45 hinein oberhalb der Kanäle 23, 25, jedoch 25 schlossen ist. beginnt das Schleppschiff 67 die Kette unterhalb der Rohrleitung 15. Von dort führen sie 60 und das Versorgungsschiff 71 längs der Rohrleinach oben zu den Drucksaugern 51, deren Form und tung zu ziehen. Wiiil die geforderte Einbettungstiefe Wirkungsweise an sich bekannt sind. in einem Arbeitsgang nicht erzielt, so muß der ent-

Oberhalb der Sauger 51 sind kurze Rohrstutzen 47 sprechende Trassenabschnitt noch einmal durchfahals Übergangsstücke für die Krümmer 49 angebracht, 30 ren werden.

die schwenkbar sind, um das Bodenmaterial links Hierzu werden die Schlepptrossen 61 und 77 vom

oder rechts vom Graben abzulagern. Das zum Be- Schleppschifff 67 zum Versorgungsschiff 71 zurücktrieb der Sauger notwendige Druckwasser tritt durch gegeben; das Schleppschiff 67 übernimmt dann die in Öffnungen 52 aus dem Hohlraum 21 in den Mantel- Fig.6 dargestellten Trossen 63 und 79. Über diese raum des Saugers ein. Durch die in den Saugerhals 35 Trossen zieht das Schleppschiff 67 die Kette 60 wieeingesetzten Düsen 53, die nach oben gerichtet sind, der in die Ausgangsposition zurück. Dieses Arbeitsentsteht durch die austretenden Wasserstrahlen ein spiel kann wiederholt durchgeführt werden, bis die Saugeffekt, durch den das aufgeschwemmte Boden- Rohrleitung 15 in allen Abschnitten auf die erfordermaterial aus dem Aufschwemmbereich 45 abgesaugt liehe Tiefe abgesenkt ist.

und nach oben gefördert wird. 40 Wie sich aus F i g. 6 ergibt, ist die Rohrleitung 15

An den Enden 54 des Spülrahmens sind Augen 55 dann in den Graben 81 eingebettet. Beiderseits"de? vorgesehen, durch welche Wellen 57 hindurchge- Grabens 81 befinden sich Wälle 83 von Bodenmateschoben sind. Diese Wellen 57 dienen dem Verbin- rial, das aus den Krümmern 49 austretend, aufgeworden der einzelnen Spülrahmen, was beispielsweise fen wurde (F i g. 7).

mit Hilfe von Kupplungsstangen 59 vorgenommen 45 Das in den F i g. 5 und 6 dargestellte Schleppverwerden kann. An den Enden der aus mehreren Spül- fahren ist dann ungeeignet, wenn sich die einzubet rahmen gebildeten Kette 60 greifen dann Schlepp- tende Rohrleitung im Bereich einer starken Wasser trossen 61. 63 an. strömung befindet. In diesem Fall wird entsprechenc

Das Einbetten beginnt zunächst mit der Ortung den Darstellungen in F i g. 7 und 8 mit zwei Ponton der einzubettenden Rohrleitung. Dies kann auf ver- 5° 85 gearbeitet, welche mittels schwerer Anker 87,89 schiedene, an sich bekannte Arten erfolgen und wird von denen die Anker 89 in Richtun« der Rohrleituni deshalb nicht näher erläutert. Entsprechend dem ausgeworfen sind, die die beim Hieven mit den Zug festgestellten Trassenverlnuf werden dann zu beiden winden 91 auftretenden Kräfte abfangen und dii Seiten Markierungsbojen 75 gesetzt. Über die Pontons in ihrer Position festhalten.⁰ Bei diesen Schlepptrosse 61 ist der erste Spülrahmen der Kette 55 Sch'.eppvorgang ist die Kette 60 mittels Schlcpptros 60 mit einem Schleppschiff 67 verbunden (F i g. 5). sen 93 zwischen den Winden 91 sehalten. Die Ver Mittels eines Hebelgeschirres 69 setzt das Versor- bindung zwischen den Pontons 85 und dem Versoi gungsschiff 71 die Kette 60 so auf der Gewässersohle gungsschiff 71 erfolgt über Schlepptrosscn 95. Ein ab, daß sie trassenrichtig über der einzubettenden durch die Strömung eventuell verursachte Versetzun Rohrleitung 15 steht. Die trasscnrichtige Lage kann 60 kann mit Hilfe der Winden auf den Pontons durc bei geringeren Wassertiefen durch einen Taucher, bei geeignete Gegenmaßnahmen verhindert werden. Dt größeren Wassertiefen durch eine Unterwasser-Fern- Gesamttrassenlänge entsprechend wird das Verfal sehkamera kontrolliert werden. Die Energieversor- ren durch abschnittsweises Umsetzen a^r Pontons gungsleitungen 73 wurden bereits vor dem Absenken mehreren, sich überlappenden Arbeitsgänsen durcl der Spülrahmen an diesen befestigt und werden nun 65 geführt.

beim Absenken entsprechend der Absenktiefe ver- Ist die Rohrleitung IZ auf ihrer ganzen Länge au

längen. Auch die Krümmer 49 wurden zuvor so ein- reichend tief in der Gewässersohle 78 eingebettt il daß das geförderte Bodenmaterial seitlich wird die Kette 60 von dem Versoreunssschiff 71 ai

genommen. Entweder von dem Schleppschiff 67 oder von den Winden 91 der Pontons 85 wird dann mittels einer Schlepptrosse 97 eine Schleppschaufel 99 in Trassciirichtung über den Graben 81 hinweggezogen. Diese Schleppschaufel 99 ist mit Pflugscharen 101 ausgerüstet, welche die beiderseits aufgeworfenen Wälle 83 des Bodenmaterials von beiden Seiten her gleichzeitig in den Graben 81 einbringen. Die Pflugscharen 101 sind dabei in beiden Zugrichtungen

vorgesehen damit die Schleppschaufel ohne Schwierigkeiten in beiden Richtungen arbeiten kann. Schließlich ist die Schleppschaufel auch noch mit seitlichen Kufen 103 versehen, die ein eventuelles Umkippen der Schleppschaufel verhindern. Nach einem ein- oder mehrmaligen Überziehen der Schleppschauiel ist der Graben 81 wieder verfüllt und die eingebettete Rohrleitung damit durch ausreichende Überdeckung gesichert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verrichtung zum Einbetten einer auf einer Gewässersohle abgelegten biegesteifen Rohrleirung bis zu einer vorbestimmten Tiefe mit einem über die Rohrleitung gesetzten, sich in ihrer Längsrichtung erstreckenden Spülrahmen für die Zuführung von Druckmittel zu unter der Rohrleitung mündenden Düsen zum Aufreißen, Auf- schwemmen und Hochfördern von Bodenmaterial aus dem dadurch gebildeten Graben, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Spülrahmen (1) zum Ausheben und Offenhalten einer zum Einbetten der Rohrleitung (15) erfordenichen Grarvnlänge zu einer Kette hintereinander gekoppelt sind, jeder Spülrahmen (1) in Form eines umgekehrten U reiterartig über die Rohrleitung gesetzt ist, die nach unten üoer die Rohrleitung hinausragenden Schenkel (3) jedes Spülrahmens zur Stabilisierung im unteren Bereich mit einer Beschwerung (il) versehen und dit Düsen (25,37) am Ende der Schenkel angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, cNß innerhalb des oberen Teiles des U-tcrmigen Querschnittes des Spülrahmens (1) an sich bekannte Walzen (17) angeordnet sind, mit denen sich der SpiHrahmen auf die einzubettende Rohrleitung (15) auisetzt, wenn er sich weit genug in den Gewässergrund eingearbeitet hat und dann auf der Rohrleitung (15) entlanggezogen wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Spülrahmen (1) mindestens eine pneumatisch gesteuerte Verriegelung (6,10,14,17) vorgesehen ist, die unterhalb der sich in ihrer höchsten Stellung mit Bezug auf den Spülrahmen befindenden Rohrleitung angeordnet ist, um bei einem Gewässergrund, der mit größeren Steinen bedeckt ist, ein Abkippen der Spülrahmen (1) von der Rohrleitung (15) zu verhindern.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der Schenkel schräg nach unten gerichtete Düsen (25) für Druckwasser und scliiäg nach oben gerichtete Düsen (37) für Druckluft angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorder- und Hinterkante (29) der Schenkel (3) des Spülrahmens (1) auf an sich bekannte Weise mit vorzugsweise . .ach oben gerichteten Druckwasserdüsen (27) bestückt sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den Schenkeln des Spülrahmens beiderseits der einzubettenden Rohrleitung Saugrohre (43) angeordnet sind, deren untere Eintrittsöffnungen oberhalb der unteren Druckwasser- (25) und Druckluftdüsen (37) des Spüirahmens (1) liegen und deren obere Austrittsöffnungen in kurzen Rohrstutzen über dem Spulgerät (47,49) liegen, und daß in ihnen eine nach oben gerichtete Saugwirkung durch auf- 6j wärts gerichtete Druckwasser- (53) und/oder r>rucklnftdüsen (41) erzeugbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftdüsen (41) nahe der unteren Ansaugöffnung und die Druckwasserdüsen (53) nahe der oberen Austrittsöffnung in die Saugrohxe (43) münden.