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Verfahren und Einrichtung zum Sprengen In immer grösserem Umfange
werden Unterwasser-Pohrleitungen oder -pipelines zum Transport von Erdöl, Erdölerzeugnissen
und soweiter benutzt, zum Teil deshalb, um Versorgungsmängel in örtlichen Bereichen
zu beheben. Die Notwendigkeit, Erdölerzeugnisse von einem Ort nach einem anderen
zu befördern, hat auch dazu geführt, dass die Grösse der für die Beförderung dieser
Produkte benutzten Tankschiffe ständig zugenommen hat. Durch diese Zunahme der Tankergrössen
ist es erforderlich geworden, die Verfahren, nach denen solche Tanker ihre Fracht
laden und löschen, erheblich zu ändern. Das gilt auch für den Ort des Ladens und
Löschens; nur wenige Häfen auf der Erde weisentgeeignete Liegeplätze für die neuen
Supertanker auf, deren Anzahl auf den Meeren ständig zunimmt. Eine Lösung für das
Problem, derartig grosse Schiffe zu beladen und zu löschen, besteht in der Verwendung
einer schwimin menden Plattform, Boje oder dergl. für Supertanker ausrelchend tiefem
Wasser. Die Plattform ist mit den Lagereinrichtungen am Strand durch Pipelines verbunden,
die auf dem Meeresboden verlegt sind. Derartige Pipelines sind hiemlich gross und
haben gewönlich einen Durchmesser in der Grössenordnung von 2 bis 6 FuB ( 1 Fuß
etwa = 0,3 m).
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Sie sind gewöhnlich nicht genügend biegsam, um sich dem ziemlich unebenen
Profil des Meeresbodens anzupassen. Soweit die ohrleitung nur auf dem Ozeanboder.
verlegt ist, ist sie sehr empfindlich gegenüber Strömungen, Gezeiten, Stürmen, Baggerarbeiten
und dergl. Aus diesem Grunde ist man zunehmend dazu übergegangen, tiefere Furchen
oder Gräben auf dem 74eeresboden aus zuheben, um ein glattes Bett für die Röhren
zu schaffen und ausserden die Leitung gegen Einflüsse aus ihrer Umgebung zu schützen.
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In vielen Fällen ist der Meeresboden in Küstennähe aussergewöhnlich
felsig und ziemlich uneben, und das Wasser kann bereits eine merkliche Tiefe haben.
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Bislang war die Herstellung von Unterwasser-Gräben mehr oder minder
stark von Zufällen beeinflusst, besonders in trübem Gewässer oder in Gewässern mit
verhältnismässig starken Strömungen. Das Ziehen von Gräben in tiefen trüben Gewässern
ist besonders stark vom Zufall beeinflusst, da ohne die Hilfe von Tauchern gearbeitet
werden muss, welche die Anordnung von Sprengladungen überwachen könnten. In vielen
Gebieten ist in der Nachbarschaft von Lagereinrichtungen an der Küste die Strömung
sehr stark und der Tidenhub beträchtlich. In verschiedenen Buchten, in denen die
Herstellung solcher Gräben erwünscht ist, treten Strömungen von 4 bis 8 Knoten auf,
die damit die Schwierigkeiten bei der Herstellung eines Grabens im Meeresboden betrachtlich
erhöhen.
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Die Erfindung betrifft deshalb ein Verfahren, um an einer entfernt
gelegenen Stelle Gestein zu brechen oder im Boden Löcher vorbestimmter Grösser in
genau bestimmter Lage herzustellen.
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Dazu werden Sprengladungen zu einer Anordnung bestimmter Grösse zusammengestellt,
und diese Anordnung wird mit wenigstens einem Seil pendelartig aufgehängt, worauf
die Anordnung auf angenähert die Stelle, an der das Gesteinsmaterial gebrochen werden
soll, herabgelassen und in enger Nachbarschaft, aber mit Abstand von der Oberfläche
des Materials gehalten wird. Sodann wird die Anordnung mit dem Seil in senkrechter
Lage dazu gebracht, ihre
Schwingungen anzuhalten, worauf die Anordnung
auf das Zielmaterial dadurch ausgerichtet wird, dass das senkrechte Trägerseil von
entfernt gelegenen Punkten genau ausgerichtet wird. Anschliessend ,7ird die Anordnung
auf das Zielmaterial gesetzt, das Trägerseil gelöst und danach die Sprengladungsanordnung
abgetan.
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Im einzelnen wird eine Anordnung entsprechend bemessener pendelfDrmiq
auf der Abstandslinie zwischen dem Erzeuger und Empfänger eins Sichtsignals aufgehängt,
um die Ladungen genau an einer vorbestimmten Stelle anzubringen. Die Pendelanordnung
kann genau seitlich und auch in Längsrichtung entlang der vorbestimmten Linie und
gemäss vorher festgelegten Kartierungen ausgerichtet T;rden.
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Mit der Erfindung wird ein Verfahren geschaffen, um durch Sprengungern
Gräben auf Tiefwasserböden herzustellen oder unter Wasser befindliche Felsbarrieren
genau zu sprengen, wobei eine günstigste rwumliche Anordnung einer Gruppe von Sprengladungen
benutzt wird. Die räumliche Anordnung kann durch Prüfung an gleichem Gestein bestimmt
werden. Für die Ausführung des Verfahrens wird eine einrichtung benutzt, die mit
Gelenken versehene, sinkende Roste aufweist, die räumlich verteilt die Ladungen
aufnehmen und z-ur Anpassung in seitlicher und Längsrichtung geeignet sind.
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it der Erfindung wird daher die Möglichkeit geschaffen, entfernt
liegendes Gestein oder ähnliche harte Materialien in gesteuerter Weise zu brechen.
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Die Erfindung ermöglicht weiter, entfernt auf dem leeresboden liesanden
Fels an aenau bestimmten Orten zu brechen.
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zweiter bezweckt die Erfindung, mittel zum Proklamieren und zum Orten
zu schaffen, mit denen das an einem Ziel befindliche Gestein wirksam und wirtschaftlich
gebrochen werden kann.
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Die Erfindung ermöglicht ausserdem, eine Mehrzahl von mit Abstand
voneinander liegenden Ladungen in genauer Raumanordnung anzubringen, um entfernt
auf einem Meeresboden befindliches Gestein zu brechen.
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Weiter wird mit der Erfindung ein System geschaffen, mit dem eine
Mehrzahl von mit Abstand voneinander angeordneten Sprengladungen abgetan werden
kann, die genau in einem optimalen Schußmuster auf dem rdeeresboden ausgerichtet
liegen, wobei eine Zeitfolge vorgesehen ist, die das günstigste Brechen des Zielgesteins
auf'dem Meeresboden ermöglicht.
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Mit der Erfindung werden ferner Zündmittel für eine Mehrzahl von vc
rher festgelegten Ladungen geschaffen, so dass eine ausgewahlte Zündungsfolge für
die Ladungen zum günstigsten Brechen des Zielgesteins möglich wird.
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Die Erfindung sieht ferner eine Gruppe von Sprengladungen vor, die
zueinander mit Bezug auf die gegenseitigen Mittellinien angeordnet sind, wobei die
Abstände durch Proben so bestimmt sind, dass sie für das Zielgestein am günstigsten
wirken.
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Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ein Baukastenmässig
zusammengesetzte-, sinkfähiger Rost vorgesehen, der eine Mehrzahl von Sprengladungen
in bestimmten Raumabständen hält. Die BaukXstenteile können starr, gelenkig oder
halbgelenkig zusammengesetzt werden, so dass die Gesamtanordnung aufgenommen und
durch die Luft in das Wasser herabgelassen werden kann, damit sie über einem Zielbereich
sinken kann, während die gesamte Anordnung ihren Zusammenhalt bewahrt.
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Die Erfindung sieht ferner vor, dass als Träger für auf Abstand angeordnete
Sprengladungen ein Rost verwendet wird, der sich der Bodenform des Zielbereiches
anpassen kann, um die Sprengladungen auf den Rost in günstigster Weise auszunutzen.
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Weitere Vorzüge und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen
sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen die Erfindung
ausführlich erläutert und dargestellt ist. Es zeigen: Fig. 1 vereinfacht einen Profilschnitt
durch einen Meeresboden-mit der Scheitellinie eines entlang dem Boden verlaufenden
Grabens, Fig. 2 ein schematisches Profil einer Reihe von vorgesehenen Sprengschüssen
zur Bildung eines vorgesehenen Grabens, Fig. 3 ein vereinfachtes Zeit-Raum-Diagramm
einer Folge von Sprengschilssen zur Bildung eines Grabens auf dem in Fig. 1 gezeigten
Meeresboden, Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines sinkfähigen Rostes
in Teil-Bauweise zur Anbringung von Ladungsanordnungen auf dem rfeeresboden zum
Zweck des Grabenziehens unter Wasser, Fig. 5 eine Seitenansicht des Rostes nach
Fig. 4, Fig. 6 eine vergrösserte Einzelansicht der Anbringung einer in Beton eingeschlossenen,
geformten Ladung in einem sinkfähigen Gerüst nach Fig. 4, Fig. 7 die Anordnung eines
gelenkigen, aus Teilen zusammengesetzten sinkfähigen Rostes zur Bildung eines Grabens
entlang der Mittellinie eines Gesteins zieles, Fig. 8 eine Draufsicht auf eine Zündschnur-Anordnung
zur genauen Zeitfolge der Zündung der in Abständen angeordneten Ladungen, Fig. 9
eine Draufsicht auf eine zaumartige Zündkabelgruppe mit überzähliger Anordnung für
vielfache, auf einem Ziel angebrachte Sprengladungen, Fig. 10 eine vergrösserte
Einzelansicht eines Höheneinstell-Schenkels zur Verwendung in einem erfindungsgemässen
Rost, Fig. 11 eine vergrösserte Einzeldarstellung einer anderen Ausführungsform
eines Höheneinstell-Schenkels für
ein sinkfähiges Rost nach der
Erfindung, Fig. 12 eine vergrösserte Ansicht der Einrichtung nach Fig. 11 in Einsatzstellung,
Fig. 13 vereinfacht eine Seitenansicht einer auf einem Ponton oder dergleichen angeordneten
Setzvorrichtung für eine Ladungsgruppe, wobei ein Laser-Strahl eines an der Küste
aufgestellten Erzeugers zur genauen Ausrichtung der Pendel-aufgehängten Ladungsanordnung
verwendet wird, und Fig. 14 eine Draufsicht, in Einzelheiten verzerrt, auf ein Triangulationsmeßsystem
zur genauen Ausrichtung einer Ladungsgruppe entlang einer vorgesehenen Grabenlinie.
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Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht allgemein, eine Mehrzahl
von Sprengladungen, die in einem Rahmen in bestimmter Weise angeordnet sind, pendelartig
genau an einem Ort aufzuhängen, an dem Gestein oder Fels im Zielbereich gebrochen
werden soll. Die Gruppe der Expl<nsionsladungen wird an einem oder zwei Seilen
von einem Kran auf einem schwimmenden Ponton der dergleichen hängend gehalten, wobei
der Ponton an einer Stelle verankert ist, die durch Triangulation oder andere Vermessungsverfahren
bestimmt ist.
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Durch vorherige Anordnung einer Mehrzahl von Sprengladungen in einem
aus einzelnen Bauteilen zusammengesetzten, im svesentlichen starren Rahmen können
die Ladungen genau angebracht werden, um eine günstigste Sprengwirkung zu erzeugen,
die zu einem im wesentlichen in Querrichtung nivellierten Graben führt.
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Der überwiegende Teil der folgenden Beschreibung bezieht sich auf
die Herstellung von Graben unter Wasser. Dadurch soll jedoch nicht die Tragweite
der Erfindung nur auf das Brechen von FEls unter Wasser beschränkt werden. Im Sinne
der Beschreibung soll Felb oder Gestein auch andere harte Materialien umfassen,
z.B.
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gefrorene Erde, Eis, usw., sowie auch üblichen Fels, wobei das Gestein
sich unter oder über Wasser befinden kann.
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Die günstige Brechung des Zielgestein erfordert, dass der Abstand
der Sprengladungen gemäss den Eigenschaften und der Art -des Materials gewählt wird,
das durch die Ladungen gebrochen werden soll. Im allgemeinen wird der Abstand am
besten durch tatfachliche Prüfung an dem jeweils zu brechenden Material bestimmt.
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Es treten unvermeidlich eine Anzahl von Variablen auf, wenn für die
Anzahl und Grösse der Ladungen, die bei irgendeinem bestimmten Vorgang verwendet
werden, die günstigste Brechwirkung gesucht wird, aufgrund vieler dIeser Veränderlichen
führen bei dem einen Zielgestein gewisse Abstände der Sprengladungen zu unwirksamen
Ergebnissen, während mit denselben Abständen und derselben Ladungsmenge bei einer
anderen Art von Material sehr brauchbare Ergebnisse erzielt werden.
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Der Zwischenraum zwischen den Stoßstrahlen auseinander liegender,
geformter Ladungen ist in dem einen Gebiet eine Funktion des Eindringens des Stoßstrahles.
Das Eindringen führt wiederum zu einer besonderen Formung des Loches mit Bezug auf
die Tiefe und den ungefähren Radius. Die Tiefe des Loches steht in einem gewissen
Bezug zur Quadratwurzel aus Dichte des Stoßstrahles, geteilt durch die Dichte des
Zielgesteines, plus Faktoren geringerer Ordnung.
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Die Ausbildung des Kegels der umhüllten Ladung und das Material für
die umhüllte Ladung ist ebenfalls eine Veränderliche, die berücksichtigt werden
muss, um die günstigste Anordnung und Wirkung zu bestimmen. Die Eigenschaft der
Ladungsform, d.h. die Grösse und Art des Kegels, das Material des Kegels usw., bestimmten
die Aufstellungshöhe oderden Abstand des Kegels vom Zielbereich, um eine größtmögliche
Eindringtiefe des Strahles zu erreichen. Dies ist bequem in Durchmessern der Ladung
oder Patrone auszudrücken.
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In der einen Grösse wird bei Verwendung einer Ladung von 9 Zoll Durchmesser
( 1 Zoll = 2,54 cm) und einem stahlgefütterten Kegel eine Anordnungshöhe von etwa
1 bis 3 Durchmessern gewählt. Dieser Abstand ist aus verfügbaren Daten bestimmbar.
Nach Wahl der Ladungsgrösse und der Aufstellungshöhe ist es erforderlich, den günstigsten
Abstand der Ladungen voneinander zur Erzeugung einer
günstigsten
Brechwirkung zu bestimmen. Der Zwischenraum zwischen den Ladungen wird vorzugsweise
in Durchmessern der Ladung von Mittellinie zu Mittellinie benachbarter Ladungen
angegeben.
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Da gringfügige Änderungen in demselben oder ähnlichem Gestein zu beträchtlichen
Änderungen in der Brechwirkung führen können, iszes erwünscht, das jeweilige Gestein
zu Bestimmung des günstigsten Ladungsabstandes zu testen. Als ein Beispiel für Änderungen,
die sich in der Brechwirkung herausgestellt haben, wird auf Prüfungen an granitischem
Gestein verwiesen, das einen Abstand erfordert, der von 2,4 bis 4 Durchmessern,
je nach der besonderen Granitart reicht. Es kann davon ausgegangen werden, dass
ähnliches Gesteinsmaterial an Land angenähert gleich wie Gesteinsmaterial unter
Wasser entlang einer vorgesehenen Grabenlinie sich verhält, die sich vom Land aus
ins Meer erstreckt, wobei das Prüfergebnis des Landgesteines angenähert dem Prüfergebnis
des unter Wasser liegenden Gesteines entspricht.
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Ein bevorzugtes Prüfverfahren sieht vor, dass eine Reihe von Ladungen
auf dem Zielgestein oder äquivalentem Gestein in der Nähe des Zieles abgetan werden.
Die Ladungen sind in vorbestimmten verschiedenen Abständen voneinander angeordnet
und werden in Reihenfolge oder gleichzeitig gezündet. Für granitisches Gestein würden
4 Ladungen eine ausreichende Prüfung ermöglichen. Die Ladungen werden in einer Linie
angeordnet, so dass die zweite Ladung 2 Durchmesser von der ersten, die dritte 3
Durchmesser von der zweiten und die vierte 4 Durchmesser sonder dritten entfernt
ist. Die Ladungen werden gezündet und die Brechwirkung durch Besichtigung beurteilt.
Daraus lässt sich ableiten, welcher Abstand zu einer günstigsten Brechwirkung führt,
wobei die Wirtschaftlichkeit der Zahl der verwendeten Ladungen berücksichtigt wird.
Bei manchen Materialarten können 5 Ladungen erforderlich sein, wobei die fünfte
Ladung 5 Durchmesser von der vierten entfernt angeordnet wird. Durch Besichtigen
und Aufgraben des Bruchgebietes kann der günstigste Abstand bestimmt werden.
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Die Art des im Zielbereich zu sprengenden Materials bestimmt die Prüfabstände,
die erforderlich sind, um den günstigsten Abstand der Ladungen zu bestimmen. Epidot
erfordert einen Abstand von etwa 2,4 bis 3,5 Durchmessern; deshalb sollten bei einem
Test die Testladungen in Abständen von 2,5 , 3, 3,5 und 4 Durchmessern angeordnet
sein. Zinnober-Gestein erfordert andererseits einen Abstand von 1,2 bis 3 Durchmessern,
so dass die Ladungen bei einer Prüfung so angeordnet werden sollen, dass diese Abstände
überdeckt werden. Einige Materialien brechen sehr leicht, so dass mit grösseren
Abständen gearbeitet werden kann. Inc.Gestein z.B.
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bricht sehr leicht, so dass der Abstand 12 Durchmesser betragen kann.
Die Prüfung muss daher für diese Abstände ausreichen.
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Bei dem Prüfverfahren trägt ein Ladungsabstand, der grösser als der
günstigste Abstand ist, auch dazu bei, den günstigsten Abstand zu ermitteln. Wenn
die Gesteins art nicht genau bekannt ist oder keine Prüfdaten verfügbar sind, können
unter Umständen mehrere solche Prüfungen erforderlich sein. Bei granitischem Gestein
liefern jedoch allgemein Versuche, die 4 Durchmesser über decken, die benötigte
Information. Wenn die Dichte des Gesteins zunimmt, verringert sich gewöhnlich der
Abstand zwischen den Ladungen; umgekehrt kann bei abnehmender Dichte der Abstand
der Ladungen zunehmen.
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Eine brauchbare Vorstellung von dem, was bei der Explosion einer umhüllten
Ladung stattfindet, ergibt sich daraus, dass der Strahl hauptsächlich durch Kompression
auf das Gestein auftrifft und in dieses eindringt. Die erzeugten Kompressions-Stoßwellen
laufen rechtwinklig zur Eindringungsachse des Strahles selbst und von diesem fort.
Diese Kompressions-Wellen wechseln ab mit nachfolgenden Spannungs- oder Dehnungswellen.
Durch Überlagerung dieser Wellen über gleiche Wellen aus anderen, nahe gelegenen
Quellen treten Bereiche mit Dehnungs- und Scherspannungen auf. Allgemein weist Gestein
eine wesentlich geringere Dehnungs- und Scherfestigkeit im Vergleich zur Druckfestigkeit
auf. Beim Brechen des Gesteins wird die Energie am wirksamsten gegenüber der
Dehnungsfestigkeit
ausgenutzt. Jedes Gestein hat kritische normale Bruchspannungen in jeder seiner
drei Ebenen und innerhalb der jeweiligen Beanspruhungs- und Umgebungsbedingungen.
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Die erste Bedingung einer wirtschaftlichen Einwirkung auf das Gestein
ist deshalb, diesen Dehnungsfestigkeitswert zu überwinden. Dabei kann sich durchaus
zeigen, dass die Druckfestigkeit eines Gesteins bis zum 50-fachen oder mehr der
Dehnungsfestig-- keit beträgt.
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Druckwellen, die sich einander aus auseinander liegenden Quellen
nähern, fuhren zu einer Vielzahl von Koinzidenz-, Bereichen, in denen Dehnungs-
oder Scher-Bedingungen möglich sind. Druckwellen, die Teilchen radial über die Druckfestigkeit
des Gesteins hinaus verschieben, verursachen eine Zerstörung dieses Gesteinsteiles,
und zwar ein Zerbrechen in sehr kleine Stücke. Unmittelbar über dieses Gebiet hinaus
ist die Verrückung derart, dass die elastische Rückbewegung der Teilchen zu Gebieten
mit Dehnungs-Spannungen führt. Die Dehnungs- oder Ümkehrwelle, sofern sie entweder
parallel oder entgegengesetzt zu den Radien von den Quellen läuft, kann zu koinzidenten
Dehnungs- oder Scherbereichen führen. Radial versetzte Teilchen entwickeln bei entsprechend
günstiger Wahl der Bedingungen, wenn gleichzeitig zwei oder mehr Explosionsvorri
chtungen geaündet werden, Spannungen, welche die kritischen Bruchspannungen des
Gesteins übersteigen, so dass das Gestein zerbricht.
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Die von der Vielzahl der Quellenbereiche kommenden Stoßwellen können
reflektiert werden, um eine Überlagerung der Wellen hervorzurufen, so dass Spannungen
erzeugt werden, welche die Druck-, Spannungs- und Scherfestigkeiten übersteigen
und ein Zerbrechen des Gesteins verursachen. Die Wirkung besteht insgesamt darin,
dass durch eine genaue Anordnung der gleichzeitig gezündeten Explosionsvorrichtungen
Spannungswellen überlagert werden, die dazu führen, dass an der Stelle ein hoher
Prozentsatz an verhältnismässig klein zerbrochenem Gestein auftritt. "Gleichzeitig"
kann auch als sehr rasche Folge verstanden werden.
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In Fig. 1 ist ein Meeresbodenprofil 10 mit einer vorgesehenen Graben-
oder Einschnitt-Linie gezeigt und damit das Ausmaß, bis in einem Abschnitt des Grabens
ein Aushub erforderlich ist. Die Figur veranschaulicht, dass unter Umständen ein
Graben, über die Kuppel eines unter Wasser befindlichen Hügels oder auf dessen Abhang
angelegt werden muss. Zur Herstellung eines Grabens auf einem solchen Abhang sind
Schüsse erforderlich, siehe Fig. 2, um in den Hügelabhang einzudringen, wobei eine
Mehrzahl von übereinander gesetzten Ladungen verwendet wird. Eine erste Reihe von
Schüssen 15a und 15b wird schrittweise entlang dem Profil des unter Wasser liegenden
Hügels in Reihenfolge gezündet, z.B. wie in Fig. 3 dargestellt. Diese Figur zeigt
eine Zeitfolge von oben nach unten. Nach jeder Serie kann es erforderlich sein,
das gebrochene Gestein zu entfernen. Eine zweite Reihe von La-.
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dungen werden entlang einem Muster angeordnet, siehe 16a und 16b,
das auf dem anfänglichen Sprengbereich der Reihe 15 liegt. Durch die erste Reihe
wird das Deckgestein gebrochen; die zweite Reihe führt zu einer anfänglichen Nivellierung
des Gebietes. Eine dritte Reihe von Schüssen 17a und 17b führt zu einem zusätzlichen
Brechen von Gestein. Das gebrochene Gestein kann z.B. durch einen Greifschalenbagger
von einem Leichtes oder dergleichen aus entfernt werden. Durch die schliessliche
Reihe von Schüssen 18a, 18b und 18c wird das letzte Gestein für den Graben gebrochen.
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Die an einer einzelnen Stelle auszuführende Anzahl von Schüssen macht
es erforderlich, die Ladungen zur Bildung des gewünschten Grabens oder Einschnitts
genau anzuordnen. Die für jede der Schußreihen erforderlihe Zahl von Ladungen wird
durch die Länge und Breite des für den Graben benötigten Einschnitts bestimmt.
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Die Form der Anordnung und der Abstand der Ladungen bestimmen auch
das Gerüst, auf dem die Ladungen befestigt werden. Die Länge des Gerüstes wird zum
Teil durch das Profil des Zielbereiches und zum Teil durch die Einrichtungen bestimmt,
mit denen das Trägergerüst für di5 Ladungen gehandhabt werden soll.
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Zum Brechen von Gestein in unter Wasser befindlichen Bereichen wird
vorzugsweise eine Vielzahl von Ladungspatronen verwendet, die auf einem sinkfähigen
Gerüst angeordnet sind, das im fertigen
Zustand auf den Zielbereich
heruntergelassen werden kann. Ein sinkfähiger Rost, siehe Fig. 4, weist in sieben
Reihen jeweils eine Gruppe aus fünf mit Abstand angeordneten, geformten oder umkleideten
Ladungen auf und besteht aus äusseren Rahmengliedern 20, 21, 22 und 23, die einen
kastenförmigen Rost bilden. Der Rost besteht aus hölzernen Gliedern, die zu kleinen
Bruchstücken zerbrechen und aus dem Zielbereich herausschwimmen und daher dazu beitragen,
den Graben freizuhalten. Die Kastenanordnung wird verstärkt durch starke, zusammengesetzte
Balken 24 und 25, die durch den Rost hindurch reichen und die Befestigung von Ösen
28 und 29 auf der einen und 30 und 31 auf der anderen Seite ermoglichen, an denen
die Anordnung aufgenommen werden kann. Buchsen 100 für Beine sind ebenfalls an diesen
Balken befestigt. In der Rahmenanordnung werden sodann Behälter für die umschlossenen
Ladungen mittels Querriegeln befestigt. Z.B. erstreckt sich am linken Ende des sinkfähigen
Rostes ein Riegel 33 zwischen den Seiten 21 und 23 zur Befestigung der Formladungen
35 an den vorgesehenen Stellen. In gleicher Weise ist jede Gruppe von Formladungen
zwischen einem Paar Querriegeln befestigt. Z.B. halten die Riegel 33a und 33b eine
Reihe von Sprengladungen 35a zwischen sich und im Abstand zu den Ladungen 35, wobei
die Ladungen allgemein aufeinander ausgerichtet sind. Diagonale Stützriegel 37 sorgen
für eine zusätzliche Starrheit des Rostes.
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Fig. 6 zeigt eine Aus führungs form der Anordnung und Befestigung
einer Sprengladung in dem Rost. Ein geformter Ladungsbehälter 35a ist zwischen zwei
Holzriegeln 33a und 33b angeordnet. Der Behälter 35a kann eine handelsübliche Form
haben und umschliesst einen inneren, abwärts gekehrten Kegele so dass ein Stoßstrahlg
der durch die Zündung des im Behälter befindlichen Sprengstoffes abwärts gerichtet
ist, entsteht. In einigen Fällen kann es erwünscht sein, um den Boden des Behälters
herum ein Beton=Bodenstück 38 anzuordnen. Mittels Drähten, Bolzen oder dergl. D
die in dem Beton-Bodenstück vorgesehen sind, kann der Behälter leicht an dem Rost
befestigt werden Statt dessen können auch anders, einfache Befestigungsmittel benutzt
werden. Die Behälter sind
im wesentlichen an sich bekannte Vorrichtungen,
die gewöhnlich aus zwei Abteilen bestehen. Das obere Abteil enthält den Sprengstoff
und weist als Boden eine kegelförmige Trennwand auf. Der untere Behälter wird gewöhnlich
auf Atmosphärendruck oder darunter gehalten. Eine Zündschnur oder ein Zündkabel
39 schliesst an einen im Behälter befindlichen Initialzünder oder eine Sprengkapsel
an.
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-Die Roste können aus Abschnitten zusammengesetzt sein, die aus entsprechenden
Ladungsgruppen bestehen. Hier ist ein Rostabschnitt dargestellt, der in sieben Reihen
Gruppen von fünf Sprengladungen aufweist, oder sieben Ladungen in fünf Reihen. Andere
Rostabschnitte können z.B. drei Ladungen in einer Reihe und fünf Reihen im Rostabschnitt
oder z.B. eine 3 x 4 Anordnung oder eine andere gewünschte Anzahl aufweisen. Die
Rostabschnitte können auch entlang einer kurzen oder einer langen Seite miteinander
verbunden werden. z.B. kann der Rost nach Fig. 4 mit einem gleichen Rost entlang
der durch die fünf Ladungen gebildeten Reihe oder entlang der durch-die sieben Ladungen
gebildeten.Seite gekoppelt werden, je nach der Breite des an etnem Ort gewünschten
Grabens. Fig. 7 zeigt drei Rostabschnitte, die miteinander verbunden sind und von
denen jeder drei Reihen mit einer Gruppe von Ladungen, z.B. fünf Ladungen in einer
Reihe, aufweist. Der Rost abschnitt 40 mit den Reihen 41, 42 und 43 ist gelenkig
mit dem Rostabschnitt 45 verbunden, der die Sprengladungsreihen 46, 47 und 48 enthält
und der wiederum mit einem Rostabschnitt 50 verbunden ist, zu dem die Ladungsreihen
51, 52 und 53 gehören.
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Diese Anordnung ist mit Gelenkverbindungen zwischen jeweils zwei Rostabschnitten
versehen, da das Profil des Meeresbodens an der Einsatzstelle auf- und abgewölbt
ist und Hügel und Rinnen bildet.
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Vorzugsweise soll ein Graben so eben wie möglich verlaufen, und die
Ladungsanordnung soll diesen Zweck fördern. Die Sprengladungsreihen 42 und 43 sind
in Berührung mit der Kuppel des H-gels 55. An den Kontaktstellen führt das Eindringen
der Stoßstrahlen, die bei 42a und 43a angedeutet sind, zu dem tiefeten
Eindringen
der Sprengladungen auf dem Rostabschnitt 40a und zwar angenähert bis zur angedeuteten
Grabensohlenlinie 57.
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Die Sprengladungen 41 sind jedoch nicht in Kontakt mit dem Deckgestein;
ihr Abstand verringert daher das Eindringen des Strahles 41a auf etwas weniger als
die Eindringtiefe der Strahlen 42a und 43a. In gleicher Weise sind die Sprengladungen
am Rostabschnitt 45 in Kontakt mit dem Meeresboden, und die entsprechenden Stoßstrahlen
führen zu einem äquivalenten Eindringen der Strahlen aus den Sprengladungen 42 und
430 Die Sprengladungsreihen 51 und 52 des Rostabschnittes 50 sind jedoch in einer
Abstandsstellang gegenüber dem Meeresbodeny während die Sprengladungsreihen 53 allgemein
in Berührung mit dem Boden stehen. Daher dringen die Stoßstrahlen von den Reihen
52 und 51 weniger tief ein als die Strahlen von der Sprengladungsreihe 53. Die Gesamtwirkung
aus Abstand oder Kontakt führt zu einer M5vellierung des gebrochenen Gesteins entlang
der Bodenlinie 57. Das Profil des Meeresbodens kann es aber auch in manchen Fällen
erforderlich machen, mit ungelenkig zusamitengesetzten Rostabschnitten zu arbeiten,
von denen zwei oder mehrere zu einem starren Gerüst verbunden werden.
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Um die günstigste Zündung der Reihen von Sprengladungen zu erriechen
und damit für eine günstigste Brechwirkung zu sorgen, sdlten die Sprengladungen
jeder Reihe im wesentlichen gleichzeitig gezündet werden. Zu diesem Zweck ist eine
zaumartige Anordnung der Sprengkabel vorgesehen, siehe Fig. 8, die so mit den Sprengladungen
verbunden 5ind, dass für im wesentliche gleichzeitige Zündung der Ladungen einer
Reihe gesorgt ist. Die Anordnung weist einen Zündkabelabschnitt 60 auf, der sich
von dem Ponton aus bis zu einem Anschlußpunkt 61 für die Sprengkabelabschnitte 62
und 63 erstreckt. Der Anschluß 61 ist so ausgeführt, dass der Zündimpuls, der durch
das Zündkabel läuft, aufgeteilt wird und Zündungsimpulse in den Kabeln 62 und 63
veranlasst. Die Kabel 62 und 63 sind gleich lang, und am Verzweigungspunkt 61 sollte
vorzugsweise ein Winkel von weniger als etwa 600 zwischen den zwei Leitungen liegen.
Richtungsänderungen in den Zündkabeln
sollten möglichst weniger
als 300 Enderung betragen. Das Kabel 62 endet in einem Anschluß 65, von dem aus
vergleich lange Kabeln 66, 67, 68 und 69 zu den Ladungen 35d, 35e, 35f und 35g laufen.
Durch Verwendung von Kabelabschnitten gleicher Länge läuft der ZUndimpuls in den
Kabeln gleich lang und sorgt für eine Zündung der vier Ladungen im selben Augenblick.
Da die mittlernen Ladungen näher zum Anschlußpunkt 65 als die zwei äusseren Ladungen
liegen, sind die Leitungen 67 und 68 lose, während die Leitungen 66 und 69 gespannt
liegen. Um eine Verwirrung der Leitungen zu vermeiden, sind die Leitungen 69 bis
66 mit Schwimmern 70a, 70b, 70c und 70d versehen und halten sie schwimmend gespannt
und auseinander. Eine entsprechende Anordnung erstreckt sich von der Anschlußstelle
75 des Kabels 63 zu den Ladungen 35g, 35h, 35i und 35j. Die Leitungen 76, 77, 78
und 79 entsprechen den Leitungen 66 bis 69, und die Schwimmer 70e bis 70h den Schwimmern
70a bis 70d. Dies führt zu einem Redundanz-System für die mittlere Sprengladung
35g und kann weiter zurück zur nächsten Reihe der Sprengladungen entweder als ein
Zweikabel- oder als ein Einzelkabel-System, je nach Wuasch, geführt werden. Ein
Spanndraht 80 ist am Rost befestigt, und erstreckt sich vom vorderen äusseren Querholz
20 bis zu einem Verbindungsstück 82 am Zündkabel 60, wodurch die mechanische Spannung
in den Zaumabschnitten entlastet wird, die sich von dem Anschluß 61 zu den Ladungen
erstecken.
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Dadurch wird auch dazu beigetragen, dass der aus den Sprengkabeln
gebildete Zaum sich nicht verwirrt. Zwischen den Ladungsreihen erstrecken sich gleiche
Längen von Zündkabeln, so dass Reihe nach Reihe in Reihenfolge abgetan werden kann.
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Fig. 9 zeigt ein Redundanz-System, bei welchem zwei Zündkabel an Sprengkapseln
für jede Sprengladung befestigt sind. Dadurch wird ein Unterstützungssystem geschaffen,
das die Zündung jeder Ladung gewährleistet. In diesem Fall ist ein Einsi- oder Doppelkabel
84 durch ein Anschlußstück 87 mit zwei Kabelpaaren 85 und 86 fest verbunden. Dadurch
wird der Zündimpuls, der durch das Kabel 84 in die Kabel 85 und 86 läuft, aufgeteilt.
Eine Zündleitung 88 ist mit einem Kabel des Paares 85 verbunden und seinerseits
in die Zündleitungen 89 und 90 aufgeteilt, von denen die Leitung 90 zur
Ladung
35n und die Leitung 89 zur Ladung 35m geht. Im weiteren Verlauf geht von dem Kabelpaar
85 eine zweite Leitung 91 ab und verzweigt sich ihrerseits in die Leitungen 92 und
93, von denen die Leitung 93 zur Sprengladung 35m und damit die zweite zu dieser
Ladung gehende Leitung bildet, während die Leitung 92 an die Sprengladung 351 anschliesst.
Noch~ein StUck weiter entlang dem Kabelpaar 85 geht eine Leitung 94 ab und ist mit
der Ladung 351 verbunden, so dass diese Sprengladung an einem Paar Zündleitungen
angeschlossen ist. Das Kabelpaar 85 geht dann weiter bis zur Zündladung 35k. Die
Leitungen erstrecken sich von jeder Sprengladungsreihe zur nächsten, an diese anschliessende
Sprengladungsreihe. Dadurch ergibt sich ein Redundanz-System für jede Ladungsgruppe.
Die von dem Anschluß 87 zu jeder Ladung gehenden Zündkabel sind gleich lang, so
dass der Zündimpuls gleichmässig zu den einzelnen Ladungen in jeder Reihe läuft
und eine im wesentlichen gleiczzeitige Explosion der Ladungen der ersten Reihe und
danach in Reihenfolge in jeder Ladungsreihe ermöglicht. Das Paar Zündkabel 86 ist
in 31eicher Weise zu den Ladungen auf der anderen Hälfte des Rostes verzweigt. Ein
Spanndraht 97 ist am Rost und an dem Zündkabel 84 befestigt und bildet ein Mittel,
um die Kabel im wesentlichen stramm und verwirrungsfrei zu halten und eine Beschädigung
der Anschlußpunkte zu vermeiden. Schwimmer können ebenfalls noch mitbenutzt werden,
um die Leitungen gespannt zu halten, wenn zu erwarten ist, dass sich die Ladungsanordnung
etwas dreht.
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In vielen Fällen müssen die Roste auf seitlich abfallenden Unterwasserhügeln
angeordnet werden, so dass die eine Seite inBerUhrung mit dem Hügel und die andere
Seite, falls der Rost horizontal gehalten werden soll, über dem Abhang des Hügels
sich erstreckt.
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Zur Erzielung günstigster Ergebnisse sollte der sinkfähige Rost im
wesentlichen zur Zündung der Ladunen horizontal gehalten werden.
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Die Stoßstrahlen brechen das Gestein tiefer an den Stellen, an denen
die Ladungen in Kontakt mit der Hügeloberseite sind, und in einem geringeren Ausmaß,
wenn der Abstand zunimmt. Wie Fig. 10
zeigt, wird eine Buchse 100
an einem Rost 101 in der Nähe der Seite angeordnet, die eine Abstützung über dem
Ozeanboden erfordert, siehe auch die in Fig. 4 eingezeichneten Buchsen 100.
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Ein Bein oder Schenkel 103 ausreichender Länge sitzt telestopartig
in der Buchse 100,. wobei Stifte 104a und 104b, die durch ein Bein 103 hindurchgehen,
das Bein in seiner Lage sichern, das eine Stütze für die hochgehaltene Kante des
Rostes bildet. Entlang der Seite des Rostes, die mit Abstand über dem Boden zu halten
ist, kann eine Reihe derartiger Beine vorgesehen sein. Durch Verwendung von Sdlar-Profilen
kann die genaue Länge der Beine bestimmt werden, die erforderlich sind, um einen
Rost horizontal anzuordnen. Die Beine können mit einer Arretierung versehen sein,
so dass sie nach Abheben des Rostes vom Deck des Pontons nach unten gehen.
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In manchen Fällen kann eine schwenkfähige Anordnung der Stützbeine
als Mittel zur Horizontierung vorgesehen sein. Fig. 11 und 12 zeigen eine Anordnung
von zwei Beinen 105 und 106, die schwenkfähig auf einem Schwenkbolzen 102a sitzen,
der in einer Beinhalterung 102b angeordnet ist. Ein Stift 107 hält die Beine während
der Beförderung des Rostes nach aussen, und ein Stift 108 hält die Beine senkrecht.
Der Stift 107 kann von hand oder selbsttätig herausgezogen werden. Die Länge der
Beine wird durch das Bodenprofil bestimmt. Das längere der zwei Beine stabilisiert
den Rost gegen seitliche Bewegung. In manchen Fällen ist nur ein einziges schwenkfähiges
Bein erforderlich.
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Zur wirtschaftlichen Erstellung des gewünschten Grabens ist das genaue
Aufsetzen der Ladungsgruppe besonders wichtig. Die Ladungen, müssen, siehe Fig.
1 bis 3, zur Erreichung der H5chstwWirkung genau klassiert werden, besonders, falls
Schüsse aufeinander gesetzt werden sollen. Die sinkfähigen Roste werden zum Einsatzpunkt
mit Schiffen oder Schwimmpontons befördert. Zur Aufnahme des Rostes wird ein Kran
verwendet, der den Rost über Bord des Pontons schwenkt und ihn ins Wasser setzt.
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Auf einem Leichter oder Ponton 110, siehe Fig. 13, ist ein Kran 111
mit einem Seil 112 angeordnet, das ein Gehänge 113 zur Befestigung an einem sinkfähigen
Rost 114 hält, auf dem die Ladungspatronen, wie oben, erwähnt, befestigt sind. Eine
FUhrungsleitung 115 von dem Leichter 110 zum Rost bildet ein Mittel zur Steuerung
des Rostes. Zur Zündung der' Sprengladungen geht von dem Leichter zum Rost eine
ZAndkabel-Leitung 116. Die auf dem - Rost sitzenden Ladungen werden an der vorgesehenen
Stelle entlang der Linie 118, die der vorgesehenen Graben-Mittellinie entspricht,
auf den Boden 117 herabgelassen.
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Der Leichter ist an seiner Stelle verankert und wird vorzugsweise
durch vier oder mehr Anker, je nach den Strömungen, Gezeiten und Wind usw. gehalten.
Der Leichter kann durch Vermessung, einschliesslich durch Anwendung einer Laserstrahl-Anordnung,
durch Einsatz von Vermessungsinstrumenten vom Strand aus, durch Sonar-Triangulation
von festliegenden Sonar-Generatoren usw. genau in seiner Verankerung eingemessen
werden. Wo in Sichtweite gearbeitet wird, können Vermessungsinstrumente, Laserstrahlen
usw. verwendet werden. Falls jedoch der Leichter von der Küste zu weit entfernt
ist und Sichtlinien nicht anwendbar sind, können mit festen Sonar-Stationen und
üblicher Himmelsnavigation gearbeitet werden.
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Nachdem der Leichter eingerichtet worden ist, wird er als Basis zum
Einsetzen des Rostes benutzt. Der Rost wird p * delartig vom Kran ausgeschwenkt
und zum Meeresboden herabgelassen. Strömungen, Gezeiten, usw. beeinflussen den Rost,
sobald er im Wasser ist, und bewegen ihn in Richtung der Kraft. Bei genügender Annäherung
an den Bodeng benz die Strömungen, Gezeiten usw. praktisch auf Null zurück, so dass
der Rost pendelartig in eine senkrechte Lage des Halteseiles einschwingt. Das Seil
(oder die Seile), die den Rost halten, ist bzw. sind zu dünn für eine Beeinflussung,
und hängen im wesentlichen senkrecht. Die Linie des Seiles 112 kann, falls erwünscht,
leicht durch Benutzung eines Laser-Generators 120 am Strand 121 auf die Mittellinie
des Grabens ausgerichtet werden.
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Ein Empfänger oder Reflektor 123 auf dem Leichter kann zur Aus- -richtung
des Leichters oder des Seiles benutzt werden. - Ein Laser-Strahl kann ohne Schwierigkeiten
auf dem Leichter aufgenommen werden, und es ist erkennbar, wenn das Seil den Strahl
unter-'bericht. Dies ermöglicht ein sehr genaues Einsetzen des Rostes.
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Auch kann ein reflektierter Laser-Strahl benutzt werden, um den Leichter
entlang der Grabenlinie einzurichten und den Abstand des Leichters entlang der Linie.zu
messen. Nach genauer Einrichtung wird der Rost auf den Boden herabgelassen, die
Leinen gelöst und der Leichter für den Sprengvorgang zurückgezogen.
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Das Sprengkabel kann von dem zurückgezogenen Leichter entsprechend
nachgesetzt werden, oder es kann ein Floß mit Zündung über drahtlose Auslösung benutzt
werden, usw.
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Der Ort des Leichters und des Halteseiles für den Rost kann durch
Triangulation genau bestimmt werden. Verinessungs einrichtungen 130 und 131 an der
Küste 121 blicken auf den Zielpunkt 132 auf dem Leichter 110 und ermöglichen Ablesungen
für die Triangulation. Drahtlose Verbindungen zwischen den Punkten ermöglichen die
schnelle Übertragung von Informationen für die Einrichtung. Der Leichter kann mit
einer Genauigkeit von wenige-n Zoll unter Benutzung von Kraftwinden an-den Ankerseilen
ausgerichtet werden, wobei z.B. Ankerseile nach der einen Seite abgelassen und von
der anderen Seite aufgenommen werden. Falls erforderlich, können Vermessungsspezialisten
und/oder Radareingesetzt werden.
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Bei einer Erprobung des Systems in einer Bucht mit Gezeiten-Unterschieden
von durchschnittlich 30 Fuß (etwa 9 m) wurden Roste mit Ladungsanordnungen im 5
x 7 und 3 x 7 Muster verwendet, um einen Graben herzuszellen, dr etwa 400 m lang
ist. Die Roste wogen über 20.000 Pfund (über etwa 9000 kg). Die Roste schwangen
stark in der 6 bis 8 Knoten betragenden Strömung hin und her, bei Annäherung an
den Boden gingen sie jedoch in eine nahezu vertikale, Ausrichtung über. Bei Seegangshöhen
von 5 bis 15 Fuß (etwa 1,5 bis 4,5 m) wurden die Roste mit einer Genauigkeit von
wenigen Zoll auf das Ziel aufgesetzt.
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Patentansprüche