DE2312014A1 - Tauchverfahren zum absenken eines betonbehaelters grosser abmessungen und unterwasserbehaelter - Google Patents
Tauchverfahren zum absenken eines betonbehaelters grosser abmessungen und unterwasserbehaelterInfo
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Description
Patentanwalt A 23
7. Stuttgart-N, Menzelstraße 40
~9. HSn
EBFI IT IUKG 2312014
Tauohrerfahren zum Absenken eines Betontehälters
großer Abmsssungen*
und Unterwasserbehälter
Society Anonyme dite : SOCISTE EUEOEEEHHE DB FHOPIiLSIOIT
309843/t051
-*:-'■ .ZJizui'*
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Tauch- und Aufstell- ■
verfahren eines TTnterwasserbehälters großer Abmessungen aus Beton,
der auf einem Meeres- oder Ozeanboden "zur Lagerung großer Mengen flüssiger,
unter· V/asser gewonnener Kohlenwasserstoffe bestimmt ist..Die
Erfindung betrifft insbesondere ein Verfaheen zur Regelung des im Behälterinneren
herrschenden Auftriebgasdruckes während dem Tauchvox-gang.
Gemäß diesem Verfahren wird ein träges Kompensationsgas solange in den
Behälter injiziert, bis der im Behälterinneren herrschende Druck zumindest
ungefähr gleich groß ist wie der Druck des umgebenden Mediums, in dem der genannte Behälter schwimmt.
Die Erfindung betrifft ebenfalls einen TJnterwasserbeh.älter
aus Beton, der getaucht und auf dem Boden eines Meeres oder eines
Ozeans aufgestellt wird.
Es ist bekannt, daß Unterwasserbehälter, die zur Aufstellung
auf dem Meeresgrund bestimmt sind, zur Gewährleistung ihrer Schwimmfähigkeit
mit einem Auftriebgas, im allgemeinen Luft, gefüllt und vom Werkplatz, an dem sie hergestellt wurden bis zu ihrem Absenkort geschleppt
werden. Der Tauchvorgang wird dadurch ermöglicht* fl.aS cLio Schwimmfähigkeit des Behälters praktisch auf Hull reduziert wird, zum Beispiel
durch das Einlassen einer entsprechenden Was.se-rmenge in den Behälter,
wobei während dem Tauchen seine Schwimmfähigkeit ständig praktisch auf liull zu halten ist. Zu diesem Zweck ist der vom Behälter umschlossene Raum so gestaltet, daß er zum Beispiel mit Hilfe νο:α Ventilen gegen
das ihn umgebende Medixim abgeschlossen werden kann. Ein Schliessen dieser
Absperrventile ermöglicht, das vom Auftriebgas in Anspruch ^enoiasione
Volumen während dem ganzen Tauchvorgang des Behälters konstant su halten«
Durch diesen Abschluß sind jedoch die Behälterwände umso stärkeren,
differentiellen Drücken ausgesetzt, je tiefer der Behälter beiß Absinken
in das Wasser eintaucht, sodaß die Gefahr einer Zerstörung' des genannten
Behälters besteht, bevor er den Grund des Wassers erreicht hat» Daher
ist es beim Tauchvorgang erforderlich, äen Innendruck des Behälters
ständig durch Zuführung eines trägen, dem Druckausgleich dienenden Güses
so zu regeln, daß der in Innören des erwähnten, umschlossenen Siituaes
herrschende Druck konstant mi.ndestens annähernd gleich groß ist wie der
Druck des äußeren, den Behälter umgebenden Ifediunis.
Each einem bekannten Verfahren wird als Druckansgleichsgas
Druckluft verwendet, deren Quelle sich an der ¥as serober fläche "befindet
und mit einer längenveränderlichen Verbindungsleitung an den Behälter
angeschlossen ist. Da im allgemeinen das für einen Tauchvorgaiig erforderliche
Ausglerichsgasvolumen sehr groß ist, sind notwendigerweise großcii-
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mensionierte und damit taurc -OruoJcrafiquellen arforderlich. Außerdem
stellt die Yerbindungsleitung eins besondere -und deshalb kostspielige
Ausrüstung dar, einmal wegen der veränderlichen Entfernung zwischen, dem
mit Druckluft zu versorgenden Behälter und der Wasseroberfläche, zum anderen wegen des im allgemeinen sehr hohen Druckes der für die oben
erwähnte Druckregelung notwendigen Luft, dem die Verbindungsleitung
standhalten muß.
Die Erfindung"hilft diesen IT achteilen ab. und verfolgt insbesondere
das Ziel, ein wirtschaftliches und sicheres Verfahren zur Innendruckregelung
des Behälters zu liefern.
Für ein Verfahren der oben erwähnten Art ist nach der Erfindung
dieses Ziel erreicht, daß vorhergehend das Ausgleiciisgas in flüssigem
Zustand in einem mit dem Behälter verbundenen, umschlossenen Hilfsraum
gelagert ist, bevor es in &en Behälter eingespritzt wird.
Hit Hilfe diases neuen Verfahrens ist somit das Druckausgleichsgas
in kompakter Form gelagert und eine Verbindung des Betonbehältors
mit einer an der Wasseroberfläche befindlichen Ausgleichsgas-Quelle ist
nicht mehr erforderlich. Aus diesen Vorteilen resultiert eine weitgehende
Vereinfachung des 'Tauchvorganges,
Gemäß einem vorteilhaften Charakteristikuni der Erfindung wird das Ausgieichsiyas in flüssigem Zustand in eine wässerige lösung
injiziert. Diese sogenannte Hilfslösung befindet sich in einem zum
Behälter gehörenden, umschlossenen Raum, der ständig mit dem vom Auftriebgas
gefüllten Raum des Behälters in Verbindung steht. Die Hilfslösung kann einfach durch öe-s- Heerwasser gebildet werden, das zuvor in den
Behälter eingelassen wurde, um diesem eine Schwimmfähigkeit mit dem
Wert praktisch gleich Null zu erteilen. Diese Hilfsflüssigkeit dient
als Kalorienquelle und als thermische Steuerung. Sie ist in der Lage, die -notwendigen Kalorien zu liefern, Vielehe für eine Umwandlung zu
Ausgleichsgas der in die Hilfslösung injizierten Flüssigkeit benötigt werden. Vorteilhafterweise wird die Hilfslösung aus Salzwasser hergestellt,
dessen Basis aus dem in den Behälter eingeleiteten ileerwasser besteht,
dem eine entsprechend zusätzliche Menge an l-Ieeressalasn beizufügen ist.
Man erhält dadurch eine Hilfslösung mit relativ niedrigem Gefrierpunkt, der tiefer als der Gefrierpunkt des normalen Meerwassers ist.
Das Ausgleichsgas besteht vorteilhafterweise aus COp* ^e~
kenntlich läßt sich dieses Gzs leicht verflüssigen und kann "bei niedriger
Cemperatirr und %mter Drück \*irtschaftuch vorrätig gehalten werden.
Außerdem ist CO2 sehr gut ir Wasser, in ,Meer- oder in Salzwasser üöslich,
30 98437 1051
Benützt man, wie in der Erfindung· empfohlen wird, COp als Ausgleichsgas, dann iöt die als Medium zwischen der. COp-Quelle und dem Gasvolumen
im umschlossenen Raum des Behälters dienende Hilfslösung ständig mit gelöstem COp übersättigt und läßt gasförmiges C0p in das genannte Gasvolumen
freiwerden, sobald eine flüssige COp-Menge in die Hilfslösung an eine:-
eingebracht und aufgelöst wird, der tiefer als der maximale Spiegel dieser
Hilfslösung liegt. Dadurch wird "eine Vereisung oder die Bildung von kohlesaurem Schnee verhindert, die bekanntlich bei einer adiabatischen
Druckentspannung von Kohlensäure entstehen kann.
Das COp wird vorzugsweise bei einer Temperatur von -20 C
und einem Druck von 20 Bar gelagert.
Das Verfahren nach der Erfindung wird vorteilhafterweise bei
einem Betonbehälter angewendet, der zumindest einen umschlossenen Raum besitzt, dessen Volumen gleichmäßig über die Peripherie des Behälterkörpers
aus Beton angeordnet und mit einer wässerigen Hilfslösung gefüllt
ist und dazu mindestens einen zweiten umschlossenen Raum enthält, der sich in einer zentral gelegenen Zone des iBetoiibehäiter-EÜrpers
befindet, mit dem Auftriebgas gefüllt tuid in ständiger Verbindung mit
dem ersten, umschlossenen R3'um ist. AußerdenT'ist ein mit flüssigem
COp gefüllter Kessel am Betonbehält er-Körper m . befestigt. Sr ist über
eine mit einem Ventil ausgerüstete Versorgungsleitung mit dem ersten
umschlossenen Raum verbunden, die dort an einem tiefer als der maximale
Spiegel der Hilfsflüssigkeit liegenden Punkt einmündet.
Ein derartiger Behälter besitzt ein großes, polares Trägheitsmoment,
weil die Ballastmasse, die im vorliegenden 3?all von der wässerigen Hilfclösung gebildet, wird und sich im ersten, umschlossenen Raum
befindet, gleichmäßig über die Peripherie des Behälters verteilt ist. Die Werte der Heigungswinkel des Behälters in Bezug auf eine horizontale
Ebene sind,daher sehr konstant und der Behälter kann während dein TKuchvorgang
leicht in der Horizontalen gehalten werden.Außerdem bildet in diesem neuartigen Behälter die Ballastflüssigkeit gleichzeitig die Hilfst
lösung, in der flüssiges COp aufgenommen und als gasförmiges CO2 in denzweiten
umschlossenen Raum injiziert wird. .-...-
Weitere Charakteristiken und Vorteile ergeben sich aus der
Lektüre der nachstehenden Beschreibung, in der lediglich als Beispiel
und ohne jede einsehränkende Absicht eine mögliche Ausführungsart
eines für den Tauchvorgang ausgerüsteten Behälters nach der Erfindung
dargestellt ist. Die Beschreibung bezieht sich auf die beigefügte Zeichnung, deren einzige Abbildung den Aufriß eines Teilachsschnittes
'durch eine bevorzugte Ausführungsart des Behälters nach der Erfindung
wiedergibt. , ..-·..
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Wie aus der Zexchnung ersichtlich ipc, besteht der Behälter
aus einem Betonkörper, der einen zylinderförmigen, flachen Hauptteil 1 enthält, an dessen Peripherie gleichmässig verteilte, umschlossene
und mit Salzwasser gefüllte Räume 2 angeordnet sind. In der zentralen
Zone des Behälters befinden sich umschlossene und mit Luft gejiillts
Räume 3» die durch Trennwände von den Räumen 2 abgeteilt sind. Me im;:
oberen Bereich dieser Trennwände angebrachten Öffnungen 5 stellen eine
ständige Verbindung zwischen den Räumen 2 und 3 her. Weiterhin gehört
zu dsm Betonkörper des Behälters ein Kamin 4»' dessen Höhe gleich oder
etwas größer als die Tiefe des TJnterv/asserstandortes ist, auf den der
Behälter abgesetzt werden soll.
Mit Hilfe von Schrauben S- die durch Sprengung gelöst werden
können, ist auf dem Hr.uptteil des Behälters ein Untergestell 7 befestigt,
das einen Kasten 8 mit der COp-Vorratseinheit trägt. Im Tasten 8 ist horizontal ein zylindrischer Kessel 9 angsordnet, der mit flüssigem
COg gefüllt ist, dessen Druck 20 Bar bei einer Temperatur von -20° C
beträgt. Der Kessel 9 ist aus Stahl und außen mit einer Wärmedämmschicht versehen, die deia timgebenden Druck widerstehen kann und beispielsweise
aus einer Schicht Polyurethan-Schaum bestehen"kann, auf die eine Polyester-
y schicht aufgebracht wird. Der Kessel 9 ist an wiegenförinigen Konsolen
befestigt, die mit dem untergestell 7 fest verbunden sind..
Im Kessel 9 befindet sich ein Verdampfor 11, der über eine
starre Leitung an eine im Inneren des Kastens 8 angeordnete Kältegruppe angeschlossen ist. Die starren Leitungen sind mit in der Abbildung nicht
dargestellten Ventilen versehen. Die Kältegruppe 12 hat die Aufgabe, die Temperatur des im Kessel -9 enthaltenen, flüssigen CO2 in der Zeit
zwischen dem Füllen des Kessels und dom Absenken des Behälters av£ -20 C
zu halten. Eine Schaltvorrichtung mit doppelter Inversion, die aus einem elektrischen Dreiweg-Ventil 15, einem Sicherheitsventil 16 und aus
Trenneletaenten 17 besteht, ist ebenfalls· mit dem Inneren des Kessels 9
verbunden. Diese Elemente 15, 16 und 17 bilden eine Sicherheitsvorriclrtamg,
die ein Ansteigen des Druckes im Kessel 9 durch Erwärmung des CO« während
der Lagerung verhindert. Die im Kessel 9 vorgesehenen Sinfüllventile
und Ausgleichsventile 14 ermöglichen die Versorgung des Kessels 9 mit
""flüssigem CO2 durch nicht dargestellte Tankfahrzeuge, die auf dem Behälter
verkehren, solange er αφ Kai liegt.-
•Jeder der umschlossenen ·
Räume 2 des Betonbehälters siai mit dem Inneren des COg-Kessels 9
durch Versorgungsleitungen verbunden, in denen von Slektro-Ventilen 18
gesteuerte, pneumatische Ventile 19 sowie pyrotechnische Abschervorrichtungen
22 zwischengoschaltet sind. 1JQOOZ1S/iftCI
-β-.i
23120H.
Die jeweils in einen der uus chlos solion Räume 2 einmündenden
Endstücke' der Versorgungsleitungen sind mit Einspritzdüsen 20 versehen, die vollständig in die Salswasserlösung eintauchen. Der Kessel 9 ist
außerdem mit einer Tiefensonde 25 und einem Druckfühler 24 ausgestattet.
Im Kasten 8 ist auch ein elektrischer Schaltschrank vorgesehen, der mit Hilfe eines Versorgungs- und Steuerkabels 26 die elektrischen Organe der COg-Einhedt mit einer Stromerzeugungsgruppe 27 und der
Steuersteile 28 verbindet. Die Stromerzeugungsgruppe 27 und die Steuerstelle
28 "befinden sich auf einer am oberen Ende des Behälterkamins 4
angebrachten Plattform. ITach dem Absenken des Behälters liegt diese
Plattform demzufolge auf einem ITiveau oberhalb des Meeresspiegels.
Um .die Wiedergewinnung der COp-Einheit durch Hochschwimiae,n zu gewährleisten,
enthält der Kasten 8 zu beiden· Seiten des Kessels 9 angeordnete.
Lufträume, in denen die Ventile 15 bis 19» die Kältegruppe 12 und
der elektrische Schaltschrank 25 eingebaut sind. Der Druckausgleich zwischen
dem Inneren des Kastens 8 und dem umgebenden Medium wird durch ein ständiges Ausströmen des C0p~Gases aus dem Rohrstutzen 29 und eine
aussen gelegene Spülrohrlcitung 50 bewirkt. Each Entleerung des' flüssigen
COp aus dem Kessel 9 erfolgt das Auffüllen cLes. Ie tat genannten mit Meerwasser
mittels einem pyrotechnischen Ventil 51» während ein weiteres
pyrotechnisches Ventil 52, das auf einem im Kessel 9 mit einem Schwimmerventil
endenden Rohr montiert ist, die Entlüftung gewährleistet«
Die Verwendungsart des in der Zeichnung dargestellten Behälters
ist folgende;
Der Behälter wird stufenweise in Richtung des ünterwasserstand»
ortes abgesenkt, an dem er aufgesetzt werden soll. Nachdem der ±m !roteren
des Kessels 9 herrschende Druck auf 18 Bar abgesenkt worden ist. wird die elektrische Versorgungsleitung der Kaitegruppe 12 abgeschaltet.
Bei jeder Tauchstufe des Behälters wird durch Betätigung der Elektro-Ventile 18 eine entsprechende Menge flüssigen GOg in das Salzwasser
der umschlossenen Räume 2 eingespritzt, sodaß der im Inneren des Behälters herrschende Druck etwas über dem Druck des umgehenden Mediums
liegt, in dem der Behälter schwimmt.
Sobald der Behälter den Boden des Wassers erreicht hat, wird
nach Entleerung des CO2 der Kessel 9 mit Meerwasser gefüllt. Durch
Betätigung der pyrotechnischen Abschervorrichtung 22 und durch Sprengung
der Schrauben 6 wirct der Kasten 8 vom Behälter 1 gelöst. Der Kasten 8
schwimmt hoch, wobei die Entlüf tungsvorrichtung 50 den Ausgleich der inneren
und äußeren Drücke, die währen dem Aufsteigen auf die Wände des
Kastens 8 einwirken, gewährleistet.
30 9843/1 Q'S 1
Claims (1)
- - 1\J Verfahren zur Regelung des Druckes, der im Inneren eines mit Auftriebgas versehenen Behälters während dem Tauchvorgang des genannten Behälters herrscht, "bei dem ein träges Koiapensations-gas solange in den Behälter injizie-rt wird, Ms der im Inneren des Behälters herrschende Druck zumindest ungefähr gleich dem Druck des umgebenden Mediums ist, in dem der genannte Behälter schwimmt, dadurch gekennzeichnet, daß vorhergehend das Kocpensationsgas in flüssigem Zustand in einem umschlossenen, mit dem Behälter verbundenen Hilfsraum lagert, bevor es in den Behälter injiziert'wird. ·2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ko'mpensationsgas in flüssigem Zustand in eine als Hilf slösung_ bezeichnete wässerige Lösung injiziert wird, die sich in einem zuaBehälter gehörenden, umschlossenen R-um befindet, der ständig mit jenes Eauia des Behälters in Verbindung steht, in dem das Auftriebgas vorhanden ist.5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurclfgekennzeichnet, daß άίο Hilf slöstuig, in welche das Kompensationsgas in flüssigen Zustand injiziert wird, aus Meer- oder Salzwasser besteht, "4. . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis j5, dadurch gekennzeichnet, daß das Koiapensationsgas aus C0? besteht.5.: Verfahren nach Anspruch 1 und 4» dadurch gekennzeichnet, dass das COp bevorzugt bei einer Temperatur in der Größenordnung von wird.von - 20 -C und einem Druck in der Größenordnung von 20 Bar gelagert6. Betonbehälter großer Abmessungen, der getaucht und auf einem Meeres- oder Ozeanboden abgesetzt werden soll, dadurch gekennzeichnet, daß er- zumindest einen umschlossenen Raum enthält, dessen Volumen gleichmäßig über die Peripherie des Betonbehälter-Xörpers verteilt und mit einer wässerigen Hilfslösung gefüllt ist,- mindestens einen weiteren umschlossenen, in der zentralen Zone des Betonbehälter-Körpers angeordneten Raum enthält, der mit dem Auftriebgas gefüllt ist und in ständiger Verbindung mit dem erstgenannten, umschlossenen Raum steht,außerdem einen mit flüssigem CO2 gefüllten, am . Betonbehälter-Körper . befestigten Kessel enthält, der über eine mit einem Ventil309843/106123120Uversehene COp-Versorgungsleitung mit dem ersten, umschlossenen Rcum in Verbindung steht, wobei diese Versorgungsleitung dort in einem Punkt einmündet, der.tiefer als der maximale Spiegel der Hilfsflüssigkeit liegt.7· Behälter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der für die Lagerung des flüssigen C0? bestimmte Kessel durch Sprengung der Befestigungsschrauben vom Betonbehälterkörper abtrennbar ist , daß die Versorgungsleitung mit einer pyrotechnischen Absehervorrichtung und der genannte ÖCU-Kessel mit einer Vorrichtung versehen ist, derart,, daß ein Hochschwimmen bei veränderlicher Schwimmfähigkeit gewährleistet ist.8. Behälter nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, daß das in der COp-Versorgungsleitung zwischengeschaltete Ventil^, die Vorrichtung zur Wiedergewinnung des COp-Kesse.ls, die durch Sprengung lösbaren Befest schrauben und die pyro te elin is ehe Abschervorrichtung mit .elektnroraagiie tischen Steuerorganen ausgerüstet sind, die über ein ICabel mit einer höher als das Koeresniveailiegenden Steuerstelle verbunden sind-0 9 8 Λ 3 / T05Toriginal Inspected
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