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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schallschutz für Rammarbeiten zum Einrammen eines Pfahls in den Boden eines Gewässers, mit einer auf dem Gewässerboden festlegbaren Leitung, die mit einem Anschluss an eine Gasquelle anschließbar ist und die über ihre Länge verteilt eine Anzahl von Austrittsöffnungen aufweist, durch die ein im Innenraum der Leitung befindliches Gas in das Gewässer austreten kann.
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Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist aus der Schrift
DE 20 2013 100 564 U1 bekannt. Die Leitung wird in einem Abstand um den einzurammenden Pfahl herum auf dem Gewässerboden abgelegt, damit durch ein durch die Leitung strömendes und aus den in der Leitung befindlichen Austrittsöffnungen austretendes Gas ein Blasenschleier um den Pfahl herum erzeugt wird. Der Gasstrom, der durch die Leitung strömt, kann beispielsweise von einem oder mehreren Kompressoren erzeugt werden, die auf einem Schiff oder einem Ponton stehen, der nahe der Rammstelle vertäut oder verankert ist. Die Leitung ist an den einen oder die mehreren Kompressoren angeschlossen. Beim Rammen erzeugte Schallwellen, die vom den Pfahl umgebenden Wasser übertragen werden, werden abgeschwächt, wenn sie auf den Blasenschleier treffen. Die Luftblasen des Blasenschleiers erzeugen einen Homogenitätsunterschied, der die Ausbreitung des Schalls minimiert und/oder unterbricht. Die Lochgröße der Austrittsöffnungen, deren Anzahl und Abstand zueinander sowie der Gasdruck und die Gasfördermenge werden so gewählt, dass sich ein erwünschter Schallminderungseffekt einstellt. Die Schallminderung kann aber nur erzeugt werden, wenn die Leitung auf dem Gewässerboden aufliegt und der Blasenschleier die Schallentstehungsquelle komplett umschließt, um den kompletten Schallentstehungs- und Schallübertragungsbereich abzudecken. Da die Leitung während des Betriebs zumindest zu einem erheblichen Teil mit dem Gas zur Erzeugung des Bläschenschleiers gefüllt ist, entsteht in der Leitung ein erheblicher Auftrieb.
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In der Schrift
DE 20 2013 100 564 ist vorgeschlagen, eine Kette als Beschwerungskörper in die Leitung einzubringen, damit die Leitung auf dem Gewässerboden liegen bleibt. Die innerhalb der lichten Weite der Leitung angeordnete Kette behindert allerdings den Gasstrom innerhalb des Leitungsquerschnitts. Die Kette kann außerdem während des Transports, der Ausbringung und während der Liegezeit auf dem Gewässerboden innerhalb der Leitung verrutschen. Die Kette kann außerdem in der Leitung korrodieren. Die Kette unterstützt auch nicht die Formstabilität der Leitung.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die sich aus der Verwendung einer Kette ergebenden Nachteile nach Möglichkeit zu vermeiden.
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Die Aufgabe wird für eine gattungsgemäße Vorrichtung gelöst, indem die Wandung der Leitung mehrlagig aufgebaut und in zumindest einer Lage ein Beschwerungskörper aus einem metallischen Material in die Wandung der Leitung eingearbeitet ist.
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Das Gewicht des Beschwerungskörpers ist als Ballast dabei so bemessen, dass es die Auftriebskraft, die auf den dem Beschwerungskörper zugehörigen Abschnitt der Leitung unter Wasser bei vollständiger Befüllung der Leitung mit Luft ohne den Beschwerungskörper einwirken, zumindest ausgleicht oder aber übersteigt. Dadurch bleibt die Leitung nach ihrer Verlegung auf dem Gewässerboden liegen und wird nicht ungewollt durch Strömungen im Gewässer angehoben oder verlagert, und zwar auch dann nicht, wenn der Innenraum der Leitung zur Bildung des Blasenschleiers vollständig mit dem Gas zur Erzeugung des Blasenschleiers befüllt ist.
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Durch die Einarbeitung des Beschwerungskörpers in das Material der Wandung werden die Nachteile einer im freien Querschnitt des Innenraums einer Leitung verlegten Kette vermieden. Der Gasstrom innerhalb des freien Leitungsquerschnitts wird nicht mehr durch die Kettenglieder behindert. Die Beschwerungskörper können außerdem nicht mehr während des Transports, der Ausbringung und während der Liegezeit auf dem Gewässerboden innerhalb der Leitung verrutschen. Die in das Material der Wandung eingearbeiteten Beschwerungskörper unterstützen auch die Formstabilität der Leitung, so dass Gasstaus an Knickstellen fast vollständig vermieden werden können. Die Beschwerungskörper können beispielsweise aus Eisen, Stahl, Blei oder anderen Metallen oder Metalllegierungen hergestellt sein. Sie weisen eine Form auf, die an die Raumform der Leitung an der Anbringungsstelle zumindest annähernd angepasst ist.
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In vielen Fällen hilft bereits nur eine einzige Leitung, die um eine Rammstelle herumgelegt worden ist, um den dabei entstehenden Lärm erheblich zu reduzieren. Um eine noch höhere Schallschluckwirkung zu erzielen, ist es allerdings auch möglich, mehrere Leitungen nebeneinander um die Rammstelle herum zu legen.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Wandung der Leitung einen Außenmantel und einen Innenmantel aus einem polymeren Material auf und der Beschwerungskörper ist zwischen den Außenmantel und den Innenmantel eingelegt. Durch die Innenlage zwischen dem Außen- und dem Innenmantel ist das metallische Material des Beschwerungskörpers gut gegen Korrosion geschützt. Die Beschwerungskörper können nicht mehr so leicht in der Leitung korrodieren, da sie für das Wasser des Gewässers nicht mehr durch den Außenmantel oder den Innenmantel hindurch so leicht zugänglich sind. Als polymeres Material kommt beispielsweise Gummi in Reinform oder in Mischung mit anderen geeigneten Zusätzen und/oder geeignete Kunststoffmischungen in Betracht, wobei das Gummi und/oder die Kunststoffmischungen noch geeignete Zusätze aufweisen können, um diese nach Bedarf beispielsweise geschmeidiger, flexibler, steifer, widerstandsfähiger oder zugelastischer zu machen. Das Material und die Materialstärken des Außenmantels und des Innenmantels der Leitung können entsprechend der geplanten Einsatzgebiete der Leitung im offshore-, onshore- oder Industriebereich so ausgewählt werden, dass beispielsweise die Temperaturbeständigkeit, Druckfestigkeit, Abrieb, Luftverunreinigungen, Handhabung, Instandhaltung, Effektivität, Verfügbarkeit und Lebensdauer optimal aufeinander abgestimmt sind. So können beispielsweise spezielle geeignete Mischungen von Gummi verwendet werden.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Wandung der Leitung zwischen dem Außenmantel und dem Innenmantel zusätzlich zum Beschwerungskörper eine Stabilitäts- und Belastungsschicht auf. Die Stabilitäts- und Belastungsschicht dient dazu, die Leitung insgesamt fester und belastbarer zu machen. Dazu kann diese aus einem geeigneten Material, wie beispielsweise einem Carbon-, Draht- oder Kevlargewebe, einem sonstigen vergleichbaren Fasergewirk oder aus einem sonstigen natürlichen oder künstlichen Textil aus einem Fasermaterial bestehen, das beispielsweise zusätzlich noch durch eine Harzmatrix verstärkt und versteift sein kann. Zug- und Druckbelastungen, die auf die Leitung während des Gebrauchs einwirken, können von der Stabilitäts- und Belastungsschicht aufgefangen werden. Das Material des Außen- und des Innenmantels wird dadurch entlastet und hält länger.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung weisen die Beschwerungskörper eine Wendelform auf. Die Wendelform ist bevorzugt an die äußere Form der Leitung angepasst, so dass kaum Teile der Beschwerungskörper nach außen und/oder innen über den Umfang des Mantels hervorstehen. Die Beschwerungskörper unterstützen so die Formstabilität der Leitung, und das nicht nur während des Gebrauchs unter Wasser, sondern auch beim Auf- und Abwickeln auf eine Transport- und Lagertrommel. Beim Einsatz unter Wasser hilft der wendelförmige Beschwerungskörper, die vorgeformte Querschnittsform der Leitung über ihre Länge möglichst ohne Einschnürungen beizubehalten, so dass sich eine gleichmäßige Durchströmung des Gases durch die Leitung ergibt. Die Wendelform verfügt über eine Eigenelastizität, durch die sie auf sie einwirkende Kräfte gut aufnehmen und verteilen kann. Bei dem wendelförmigen Beschwerungskörper kann es sich beispielsweise um eine aus einem Draht gewickelte Feder handeln. Die Wendelform lässt sich bei passenden Maßen auch sehr gut in die Wandungsgeometrie der Leitung einfügen, so dass der oder die Beschwerungskörper nach außen kaum oder nur wenig sichtbar sind.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung weist ein Abschnitt einer Leitung an seinen Enden Kupplungsstücke auf. Über die Kupplungsstücke können mehrere Abschnitte von Leitungen zu einer für einen Einsatz gewünschten Länge einer Leitung miteinander verbunden werden. Der Transport und die Lagerung von mehreren Leitungsabschnitten anstelle einer sehr langen Leitung ist wesentlich einfacher.
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Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die vorstehend erläuterten Ausgestaltungen der Erfindung jeweils für sich, aber auch in einer beliebigen Kombination miteinander mit dem Gegenstand des Hauptanspruchs kombinierbar sind.
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Weitere Abwandlungen und Ausgestaltungen der Erfindung lassen sich der nachfolgenden gegenständlichen Beschreibung und den Zeichnungen entnehmen.
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Die Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben werden. Es zeigen:
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1: eine Ansicht von oben auf einen doppelten Ring einer Leitung zur Erzeugung eines Blasenschleiers,
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2: eine Seitenansicht auf die in 1 gezeigte Anlage,
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3: eine Schnittansicht durch eine Leitung, und
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4: eine Ansicht auf ein Kupplungselement.
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In 1 ist eine Ansicht von oben auf ein Gewässer gezeigt, in dem ein Pfahl 2 in den Boden des Gewässers eingerammt werden soll. Neben dem Pfahl 2 ist in 1 ein Versorgungsschiff 4 gezeigt, auf dem sich zwei Kompressoren 6 befinden. Mit den Kompressoren 6 kann Druckluft erzeugt werden, die in die im Ausführungsbeispiel gezeigten beiden Leitungen 8 eingeblasen wird. Die Leitungen 8 sind als Doppelring um den Pfahl 2 herum gelegt. Das von den Kompressoren 6 verdichtete Gas wie beispielsweise einfache Luft wird also in die Leitungen 8 eingeblasen und tritt über in 1 zeichnerisch nicht näher dargestellte Austrittsöffnungen wieder aus der jeweiligen Leitung 8 aus, wobei die Gasblasen im Gewässer nach oben steigen und dadurch der Blasenschleier 10 erzeugt wird. Der Blasenschleier 10 ist in 1 durch Kreise über den Leitungen 8 angedeutet.
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Auf dem Versorgungsschiff befinden sich noch Vorratstrommeln 12, von denen die Leitungen 8 abgewickelt worden sind und auf die die Leitungen 8 nach ihrem Gebrauch wieder aufgewickelt werden können. Natürlich können auf dem Versorgungsschiff 4 auch mehrere Vorratstrommeln 12 angeordnet sein.
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In 2 ist eine Seitenansicht auf die in 1 von oben gezeigte Anlage dargestellt. Der Pfahl 2 wird in Richtung F in den Boden 18 des Gewässers 16 eingerahmt. Die dabei entstehenden Schallwellen 14 breiten sich in radialer Richtung über das Wasser vom Pfahl 2 weg in das umgebende Gewässer aus. Wenn die Schallwellen 14 dabei auf die Blasenschleier 10 treffen, wird die Schallwellenausbreitung in die hinter dem Blasenschleier liegenden Bereiche des Gewässers zumindest verringert oder ganz unterbrochen, dies hängt von der Intensität und Dichte des Blasenschleiers ab. Wenn die beiden Leitungen 8 einen doppelten Blasenschleier-Ring erzeugen, und die Luftblasen eine ausreichende Größe und Abfolge haben, kann die Ausbreitung der Schallwellen 14 bereits erheblich verringert werden.
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In 3 ist die Leitung 8 in einer Quer- und Längsschnittansicht gezeigt. Im Ausführungsbeispiel ist die Dicke der Wandung 30 der Leitung 8 etwa halb so dick wie der Durchmesser des Innenraums der Leitung 8, durch den das von den Kompressoren 6 in die Leitung 8 hineingeblasene Gas strömt. In der Längsschnittansicht in 3 ist erkennbar, dass die Wandung 30 mehrlagig aufgebaut ist.
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Im Ausführungsbeispiel besteht die Wandung 30 aus einem Außenmantel 20 und einem Innenmantel 22, zwischen denen weitere Materialschichten ausgebildet sind. Im Ausführungsbeispiel befinden sich zwischen dem Außenmantel 20 und dem Innenmantel 22 beispielsweise zwei Stabilitäts- und Belastungsschichten 24. Im Kern der Wandung 30 befinden sich außerdem Beschwerungskörper 26 sowie eine zusätzliche Stahlwendel 28. In die Wandung 30 sind außerdem eine Anzahl von Austrittsöffnungen 32 eingebracht, die den Innenraum der Leitung 8 mit der Außenseite verbinden und den Durchtritt des durch die Leitung 8 strömenden Gases nach draußen, im Anwendungsfall in das Gewässer, ermöglichen. Der Gasfluss in Strömungsrichtung D durch die Austrittsöffnungen 32 in Strömungsrichtung D ist in 3 durch einen entsprechenden Pfeil und die sich nach dem Durchtritt des Gases durch die Austrittsöffnungen 32 bildenden Blasen des Blasenschleiers 10 angedeutet.
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Die Beschwerungskörper 26 sind erfindungsgemäß aus einem metallischen Material hergestellt, das im Vergleich zum Material der Außen- und Innenmäntel 20, 22 über eine höhere spezifische Dichte verfügt. Während es sich bei dem Material der Außen- und Innenmäntel 20, 22 um ein polymeres Material mit einer vergleichsweise niedrigen Dichte handeln kann, ist insbesondere das Material der Beschwerungskörper 26 und/oder der Stahlwendel 28 aus einem Metall wie beispielsweise Blei, Eisen oder Stahl hergestellt. Durch das Gewicht der Beschwerungskörper 26 und/oder der Stahlwendel 28 erhält die Leitung 8 ein so hohes Gewicht, dass sie auch bei vollständiger Ausfüllung des Innenraums durch ein leichtes Gas noch immer auf dem Boden 18 des Gewässers liegen bleibt. Dadurch wird vermieden, dass sich die Schallwellen 14 noch unter der Leitung 8 hindurch in Bereiche des Gewässers 16 ausbreiten können, die vom Pfahl 2 aus gesehen hinter der Leitung 8 liegen.
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In einer vom Ausführungsbeispiel abgewandelten Ausführungsform kann die Stahlwendel 28 auch so schwer ausgeführt sein, dass diese selbst den Beschwerungskörper bilden, so dass auf die Einbringung zusätzlicher Beschwerungskörper 26 in die Wandung 30 verzichtet werden kann.
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In 4 ist eine Koppelstelle gezeigt, an der die an den Enden einer jeweiligen Leitung befestigte Kupplungsstücke 34 miteinander verbunden sind. Durch das Aneinanderkuppeln von mehreren Abschnitten von Leitungen 8 können Leitungslängen gebildet werden, die in einem Anwendungsfall jeweils erforderlich sind.
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Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel dient nur der Erläuterung der Erfindung. Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. Dem Fachmann bereitet es keine Schwierigkeiten, das Ausführungsbeispiel auf eine ihm als geeignet erscheinende Art abzuwandeln, um es an einen konkreten Anwendungsfall anzupassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202013100564 U1 [0002]
- DE 202013100564 [0003]
