DE2154231A1

DE2154231A1 - Bohrankeranordnung

Info

Publication number: DE2154231A1
Application number: DE19712154231
Authority: DE
Inventors: Rudolf Klimek
Original assignee: Erno Raumfahrttechnik GmbH
Current assignee: Erno Raumfahrttechnik GmbH
Priority date: 1971-10-30
Filing date: 1971-10-30
Publication date: 1973-05-03

Description

Bohrankeranordnung Die Erfindung bezieht sich auf eine Bohrankeranordnung, die nach dem Lufthebe- und/oder Spülverfahren arbeitet und findet Anwendung bei der Unterwasserverankerung von Bojen, Meßmasten und Meßstationen.
Da viele Meere und Seen über weite Gebiete noch unerforscht sind, werden in Zukunft Geräteträger benötigt, die gut verankert sein müssen. So könn zum Beispiel Leuchtbojen, Markierungsbojen, Oberflächenbojen, Unterwasserbojen, Meßmasten, Unterwasserwindensysteme und Tauchbojensysteme auf solchen Geräteträgern befestigt werden.
Dazu sind fest gegründete Bodenanker erforderlich. Ein Bodenanker hat die Aufgabe, das zu fesselnde System sicher zu halten und eventuell Geräteaufsätze für oben erwähnte Anwendungsbeispiele aufzunehmen. Bekannt sind folgende Ankertypen: Einfache Betonklötze, Fallanker, Explosivanker und Gußgestelle. Um die geforderte Stabilität der Verankerung zu erreichen, werden allgemein die Anker für extreme Beanspruchungen gewichtsmäßig überdimensioniert.
Bisher wurden Pfahlbohrungen, Bohrungen für Verankerungen von Pipelines, Bojen, Brückenpfeiler usw. mit den auf dem Schiff installierten Aggregaten durchgeführt. Die Aggregate bestehen hauptsächlich aus Dieselmotor, Hydraulikanlage, Kompressor und Energieversorgung.
Die notwendigen Kabelverbindungen, Spülleitungen, Druckrohre und sonstige Verbindungsleitungen mußten bisher vom Versorgungsschiff bis zur eigentlichen Bohrstelle geführt werden. Bei großen Wassertiefen und Seegang wirkt sich dieses besonders nachteilig aus und durch den Umfang der Arbeiten-adch stark kostenerhöhend. Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, den technischen und zeitlichen Aufwand für Bodenankersysteme zu rationalisieren. Insbesondere soll eine Anordnung gefunden werden, die unabhängig von Versorgungsschiffen auch unter unterschiedlichen Einsatzbedingungen arbeiten kann und bei der die wertvollen Aggregate wiederverwendbar sind.
Erfindungsgemäß wird dies durch eine trennbare Anordnung der Bohranlage und des Bodenankers erreicht, wobei alle für die Versorgung benötigten Aggregate direkt in der Bohranlage untergebracht sind.
Nach Beendigung des Arbeitsganges wird die Bohranlage mittels Sprengbolzen vom Bohranker getrennt und treibt durch Eigenauftrieb zur Wasseroberfläche. Der festgegründete Anker bleibt am Meeresboden zurück.
Die Bohrankeranordnung nach dem erfinderischen Vorschlag, bestehend aus dem Bodenanker und der wiedergewinnbaren Bohranlage, kann die folgenden wichtigen Anforderungen erfüllen: Zuverlässige Funktion durch die große Haltemöglichkeit des Ankerns; durch große Wartungsfreiheit lange Lebensdauer; bequeme, schnelle und genaue Auslegungsmöglichkeit vom Schiff; O durch die Art des verwendeten Bohrankers (Bohr- oder Spülanker) ist ein großer Einsatzbereich auch für verschiedene Bodenarten gegeben.
Weitere mit der Erfindung erzielte Vorteile bestehen im wesentlichen darin, daß alle Aggregate direkt am Arbeitsplatz installiert sind, daß eine wesentliche Gewichtscrsparnis gegenüber den bisherigen Systemen zu erreichen ist und daß nach Durchführung von Wartungsarbeiten an Bord des Versorgungsschiffes die Bohranlage wieder einsatzfähig ist.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert: Figur 1 zeigt die Bohrankeranordnung mit allen zum Betrieb benötigten Aggregaten Figur 2 zeigt ein Einsatzbeispiel für die Bohrankeranordnung Figur 3 zeigt einen Bohranker für vorwiegend harte Böden im Schnitt Figur 4 zeigt einen Spülanker für vorwiegend weiche Böden.
Die Bohrankeral.ordnung nach Figur 1 besteht im wesentlichen aus der Bohranlage 1 und dem Bodenanker 2. Beide Teile sind trennbar angeordnet und werden durch Befestigungselemente 3 gehalten. An der Bohranlage sind die zum Arbeiten benötigten Geräte wie Motor, Gasbehälter und Energieversorgung angeordnet. Um diese teuren und wertvollen Geräte ist als zusätzlicher Schutz ein Ring aus aufblasbaren Auftriebskörpern 4 angebracht.
In Figur 2 ist der Funktionsablauf für eine Bohrung unter Wasser dargestellt. Von einem Begleitschiff 5 wird die Bohrankeranordnung 1, 2 auf den Meeresgrund mittels eines Seiles niedergelassen. Die Bohrankeranordnung 1, 2 bohrt oder spült den Meeresboden so lange fort, bis eine sichere Auflage für den Bodenanker 2 gefunden ist.
Danach werden die Befestigungselemente 3 gelöst und die Bohranlage 1 mit den wertvollen Aggregaten trennt sich vom festgegründeten Bodenanker 2. Der Auftrieb zur Wasseroberfläche erfolgt durch die Auftriebskörper' 4. Die Auftriebskörper 4 sind mit Preßgas gefüllt, das für den Bohrvorgang benötigt wird. Die aufgetriebene Bohranlage ist nur noch durch das Fessel seil 6 mit dem Bodenanker verbunden und kann an Bord des Begleitschiffes 5 zurückgeholt erden.
In Figur 3 ist ein Bohranker für vorzugsweise harte Böden dargestellt.
Der Anker besteht aus einem Ankeroberteil 7 und dem hohlen Ankerdorn 8. Der Ankerdorn 8 kann bis zu mehreren Metern lang sein und hat an seinem unteren Ende den Bohrmeißel 9. Durch Drehen des Bohrmeißels 9 wird der Untergrund aufgewirbelt und von den Schlitzen 10 aufgenommen. Dies geschieht durch ein an sich bekanntes Lufthebe-Bohrverfahren, indem in eine Rohranlage 11 von der Bohranlage 1 Preßgas gedrückt wird. Dies ist eine Gegenspülmethode, die seit mehreren Jahrzehnten vor allem für Großbrunnen- und Schachtbohrungen angewandt wird. Ein Kompressor oder die mit Preßgas gefüllten Auftriebskörper 4 blasen Luft in das Innere von Spülkanälen und das Gewicht der Spülsäule in den Spülkanälen wird gegenüber der Wassersäule im Bohrloch derart erleichtert, daß die Spülung mit großer Geschwindigkeit in den Spülkanälen hochsteigt. Zugleich wird das Bohrgut mit allem groben Material, soweit es durch die Schlitze 10 hindurchgeht, hochgespült. Das Bohrmaterial braucht durch den Meißel nicht besonders zerkleinert zu werden und es ergibt sich ein überraschend schneller Bohrfortschritt. Das Preßgas reißt den durch die Schlitze 10 angesaugten Untergrund durch die Spülkanäle 12 nach oben.
Hier erfolgt eine Verteilung des Bohrgutes auf dem Meeresboden.
Nach Beendigung des Bohrvorganges wird in den unteren Teil des Bohrloches eine Zementmischung 13 gespritzt, die sich in Behältern an dem Ankerdorn 8 befindet. Der Bodenanker erhält so eine feste und sichere Gründung.
Auf dem Oberteil des Bodenankers 2 befindet sich eine Aufnahmeplatte 14, die für eine Verwendung als Geräteträger Anwendung findet. In der Öse 15 ist das Fesselseil 6 befestigt, das zur optischen Sichtbarmachung des Bodenankers 2 an der Meeresoberfläche mit einem Schwimmkörper versehen ist.
In Figur 4 ist ein Spülanker für vorwiegend weiche und sandige Böden dargestellt. Er unterscheidet sich von dem in Figur 3 dargestellten Bohranker im wesentlichen in der Ausbildung des unteren Teiles des Ankerdornes 8. Beim Spülanker ist ein Spülkopf 16 vorgesehen, der durch Preßgas- und Wasserzufuhr durch die Rohrleitung 17 ein Aufspülen des weichen Bodengrundes ermöglicht, so daß der Bodengrund durch den im Steigrohr 18 entstehenden Unterdruck abgesaugt wird. Möglich ist auch der Abtransport des Bohrgutes mit Hilfe einer Saugpunpe und Weiterleitung über geeignete Spülkanäle. Der Spülanker wird durch sein Eigengewicht und die eingespritzte Zementmischung 13 am Bodengrund festgehalten. Zur Verbesserung der Haftwirkung des Ankers mit dem Untergrund ist, ebenso wie beim Bohranker nach Figur 3, zwischen Ankeroberteil 7 und Ankerdorn 8 ein Hohlraum 19 angeordnet, aus dem eingedrlsngene Luft durch Bohrungen 20 entweichen kann.
- Patentansprüche -

Claims

Patentansprüche 1.) Bohrankeranordnung, die nach dem Lufthebe- und/oder Spülverfahren arbeitet, g e k e n n z e i c h n e t durch eine trennbare Anordnung der Bohranlage (1) und des Bodenankers (2), wobei alle für die Versorgung benötigten Aggregate direkt in der Bohranlage untergebracht sind.
2.) Bohrankeranordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß Befestigungselemente (3) vorgesehen sind, die nach Beendigung der Bohrarbeiten eine Trennung der Bohranlage (1) von dem festgegründeten Bodenanker (2) ermöglichen.
3.) Bohrankeranordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Bohranlage (1) über Auftriebskörper (4) verfügt und durch ein Fessel seil (6) mit dem Bodenanker (2) verbunden ist.
4.) Bohrankeranordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Bodenanker (2) Schlitze (10) und Spülkanäle (12) zum Aufspülen, Ansaugen und Weiterleiten des Bohrgutes aufweist.