DE2420026C2 - Förderschiff für den Meeresbergbau - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Förderschiff für den Meeresbergbau, mit eigenen Antriebs- und Positionierungsanlagen für den Abbau unü/oder die Förderung von am Meeresboden befindlichen Lagerstätten und für die Übergabe auf ein mit ihm vertäutes Transportschiff, welches mit ihm eine selbständige, voll manövrierfähige Einheit bildet

Ein derartigem Förderschiff wurde schon früher in der DE-AS 24 19 056 vorgeschlagen.

Die Ausbeutung von auf dem Meeresboden befindlicher Lagerstätten erfordert neue Vorrichtungen und Verfahren für die Gewinnung, die Förderung, den Transport und die Aufbereitung der Erze; Verfahren und Vorrichtungen, die heute größtenteils noch gar nicht entwickelt worden sind. Hier wird völliges Neuland betreten, denn es geht darum, Rohstoffe mit z. B. 1,4% Nickel, 13% Kupfer, 0,5% Kobalt und 30% Mangan aus ca. 5000 bis 8000 m Wassertiefe zu gewinnen. Der Abbau solcher Lagerstätten, und de: Transport der gewonnenen Rohstoffe an Land stellen völlig neue Anforderungen, da es direkte Vorbilder nicht gibt. Erfahrungen aus vorhandenen kleinen und küstennahen Rohstoffgewinnungen aus dem Meer können nur in beschränktem Umfang Verwendung finden.

Die Eigenarten des Meeresbergbaus, entfernt von qualifizierten Versorgungs- und Wartungsplätzen, die Gefahren des Meeres und die hohen Anforderungen an Mensch und Material sind die die Verfahren und Vorrichtungen für den Abbau, die Förderung sowie den Transport im wesentlichen beeinflussenden Faktoren.

Nach dem heutigen Stand der Technik muß von Vorrichtungen für den Meeresbergbau primär ein gutes Seeverhalten, insbesondere bei schlechtem Wetter, verlangt werden.

Bekannt sind schwimmende Arbeitsplattformen, die über Säulen auf zwei torpedoförmigen Schwimmkörpern oder auf einem schiffsförmigem Rumpf mit vier an ihren linden mit Schwimmkörpern versehenen Beinen befestigt sind. Diese für Offshore-Bohrungen für die Mineralölgewinnung bisher geplanten und eingesetzten ^ Vorrichtungen sind als Halbtaucher ausgebildet, bei denen die Schwimmkörper weit unter der Meeresoberfläche außerhalb des Seegangenergiespektrums liegen.

Ob sich diese Systeme für den Abbau von am Meeresboden befindlichen Erzlagerstätten, insbesondere Knollenlagerstätten, eignen, ist noch zweifelhaft (Meerestechnik 4, H. I₁S. 49).

Es ist vorgesehen, solche Halbtaucher so zu dimensionieren, daß sich die ihrer Masse angepaßte Positionierungsenergie in vertretbaren Grenzen hält Nur so wird ein planmäßiger Abbau der Lagerstätten in parallelen und eng aneinander liegenden Streifen möglich sein, auch wenn Wind, See und Strömung die halbtauchende Fördereinheit auf einen anderen Kurs legen und verdriften möchten.

Eine solche halbtauchende Fördereinheit ist über einen Rohrstrang mit dem auf dem Meeresboden befindlichen Gewinnungsgerät verbunden. Die Förderung der gewonnenen Rohstoffe erfolgt entweder auf hydraulischem Wege mittels Pumpen oder nach dem »Airlift«-Verfahren, bei dem neben dem Rohrstrang ein weiteres Rohr angeordnet ist, über das Druckluft zum Gewinnungsgerät gepumpt wird, wo es zur Bildung eines Luft-Wasser-Feststoffgemisches kommt, das über den Förderrohrstrang ausgetragen wird.

Die halbtauchende Fördereinheit kann über Rohre oder Transportbänder mit einem als Schiff ausgebildeten Zwischenbunker verbunden sein, der die gewonnenen Rohstoffe aufnimmt und sie über Rohre oder Transportbänder an ein herkömmliches Transportschiff abgibt Bei diesem System ist eine teilweise Aufbereitung der gewonnenen Rohstoffe möglich. Auf eine Zwischenbunkerung kann verzichtet und die gewonnenen Rohstoffe unmittelbar von der Fördereinheit an das Transportschiff abgegeben werden.

Es ist ferner ein Eimerketten-Bagger-Fördersystem bekannt bei dem über zwei in bestimmter Entfernung zueinander angeordnete Schiffe mit Friktionsantrieben eine beispielsweise 14 000 m lange Kunstraserseilschlaufe geführt wird. In bestimmten Abständen sind an diesem schwimmfähigen Seil einseitig offene Körbe befestigt, die beim Durchlaufen über den Meeresboden Knollenmaterial aufnehmen und sie!: beim Durchlauf über die Schiffe entleeren. So einfach dieses System auch aussieht, es ist doch mit erheblichen technischen Schwierigkeiten verbunden. Zudem eignet sich diese Anlage nur zum Abbau völlig eben liegender Vorkommen.

Darüber hinaus haben diese aus mehreren Einheiten bestehenden Systeme den Nachteil, daß die dynamischen aus Wind, See und Strömung gebildeten Kräfte auf jede Einheit des Gesamtsystems, d. h. auf Fördereinheit, Zwischenbunker, Transportschiff sowie die Übergabeeinrichtungen wie Rohre oder Transportbänder, wirken. Die daraus resultierenden Abweichungen haben duher unterschiedliche Richtungen und Kräfte. Die für die Aufhebungen dieser Abweichungen erforderlichen Gegenkräfte müssen, um wirkungsvoll zu sein, größer sein als die dynamischen Kräfte. Da sich beim Abbau der am Meeresboden befindlichen Lagerstätten das Gesamtsystem ständig in Fahrt befindet, ist es schwierig, den Sollkurs und die Sollgeschwindigkeit, d. h. die Abbaugeschwindigkeit jeder Einheit, die mit Einzelantriebs- und Positionierungsanlagen ausgerüstet sein müssen, um selbständig arbeiten zu können, bei den zwischen ihnen bestehenden flexiblen Verbindungen zu halten.

Die ! Jbergabeeinheiten lassen nur eine stark begrenzte Abweichung der Transporteinheit von der Fördereinheil während der Förderung und der Übergabe der Rohstoffe zu. Die Aufwendungen zum nahezu erforder-

lichen Gleichlauf der Transporteinheit mit der Fördereinheit sind sehr groß. Im übrigen sind auch die Überwachung und Reparatur derartiger Systeme nicht ohne Probleme.

Im Falle der Mitführung von Versorgungsgütern auf der Transporteinheit müssen diese z. B. in Schwimmcontainern an clic Förderstation übergeben werden. Dazu sind besondere Einrichtungen und gegebenenfalls auch Schleppfahrzeuge erforderlich. Die zur Zeit bei Hochsee-Bohrungen nach Erdöl zum Einsatz kommenden Versorgungsschiffe sind aufgrund ihrer Abmessungen und der an sie zu stellenden Anforderungen für die genannten Systeme nicht geeignet. Im übrigen sind die beschriebenen Systeme stark wetterabhängig.

Nach dem älteren Vorschlag in der DE-AS 24 10 056 ist ein Förderschiff mit einer Vorrichtung zum Gewinnen von Meeresbodenschätzen und einer Abgabevorrichtung der geförderten Bodenschätze vorgesehen, dessen Schwimmkörper die Form eines Schiffsrumpfes hat, der sich nach hinten über Wandungen verjüngt und in eine achssymmetrische schwimmende Pier zum Anlegen der Transportschiffe übergeht. An den Wandungen sind Widerlager zum Obertr.':jen der Antriebsenergie der Transportschiffe auf das Förderschiff vorgesehen. Da bei diesem Förderschiff keine starre Verbindung zwischen Transportschiff und Förderschiff herstellbar ist, führen Transportschiff und Förderschiff infolge der auf See auftretenden dynamischen Kräfte unterschiedliche Bewegungen aus. Um die Kursstabilität zu gewährleisten, und damit ein Verdriften zu verhindern, muß eine hohe Positionierungsenergie aufgebracht werden.

Die Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, das eingangs beschriebene Förderschiff so zu verbessern, daß das Transportschiff vollständig integrierbar ist, d. h. beide eine quasi-stabile Einheit bilden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung bei einem Förderschiff der eingangs genannten Art vorgesehen, daß das Förderschiff in dem vor den achtern angeordneten Aufbauten liegenden Teil als Dockteil für das Transportschiff ausgebildet ist. Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

So können in den Seitenwänden des Dockteils Rohrdurchlässe angeordnet sein, um die Querstrahlanlage des Transportschiffs beim Positionieren mit einsetzen zu können.

Um während des Eindockens eine möglichst ruhige Lage zu erreichen, ist das Förderschiff mit Schnelltrimmtanks und gegebenenfalls Schlingerausgleichsanlagen ausgerüstet.

Die mit dem erfindungsgemäßen Förderschiff erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die durch Wind, Seegang und Strömung hervorgerufenen dynamischen Kräfte nur auf das aus Transportschiff und Förderschiff bestehende Gesamtsystem einwirken, wobei die aus den dynamischen Kräften resultierende Abweichung stets in einer Richtung und Kraft verläuft. Der Sollkurs und die Sollgeschwindigkeit des Förderschiffs und des Transportschiffs können daher beim Eindocken besser gehalten werden. Die für die Aufhebung der Abweichung bei den zum Stand der Technik geschilderten Systeme erforderlichen Antricbstincl F'ositionicrungsanlagcn sind beim erfindungsgemäßen Förcierschiff von wesentlich geringerem Aufwand. Im übrigen ist das integrierte System, wie es sich mit der

Erfindung erzielen läßt, vergleichsweise einfacher zu manövrieren und zu positionieren.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft dargestellt, die im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht des Förderschiffs mit teilweise eingedocktem Transportschiff,

F i g. 2 eine Draufsicht des Förderschiffs mit teilweise eingedocktem Transportschiff,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie I-I in Fig. 1.

Um ein rationelles Arbeiten und eine maximale Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Zeit zu erzielen, ist eine sichere und zügige Kopplung von Förderschiff und Transportschiff erforderlich.

Das Transportschiff 1 übermittelt z. B. per Funk seinen genauen Tiefgang sowie die eigenen Roll- und Stampfbewegungen an das Förderschiff 2. Das Förderschiff 2 trimmt sich auf den erforderlichen Tiefgang und ermittelt aufgrund der am Ort herrschenden dynamischen Kräfte die Ideallage und gibt den Einlaufkurs dem Transportschiff 1 bekannt. Das Transportschiff 1 läuft im aufgegebenen Kurs auf das Fördci schiff 2 zu. Das Förderschiff 2 stellt sich auf das Eindocken ein, Tiefgang sowie Roll- bzw. Stampfausgleich werden auf das Transportschiff 1 abgestimmt. Wenn sich das Transportschiff auf etwa 100 m dem Förderschiff 2 genähert hat, bewegen sich das Transportschiff 1 und das Förderschiff 2 aufeinander zu und das Transportschiff 1 schiebt sich in den Dockteil 3 des Förderschiffs 2 ein.

Entsprechend den auftretenden Belastungen wird das Transportschiff 1 mittels der Halte- und Fendervorrichtung 4 gehalten und die Austrimmung beider Teile 1, 2 zu einer Gesamtteilaustrimmung erfolgt. Bis zur endgültig starren Kopplung arbeiten Transportschiff 1 und Förderschiff 2 mit ihren Vortriebsanlagen gegeneinander, so daß keine Fahrt entsteht. Die Positionierungsanlagen sorgen für eine Aufhebung der seitlichen Abdrift. Nach der Verkopplung werden die Übergabe- und Versorgungssysteme angeschlossen und die Beladung des Transportschiffs 1 sowie die Versorgung des Förderschiffs 2 beginnt.

Nach dem Eindocken erfolgt die Steuerung des Gesamtsystems von dem Förderschiff aus, wobei das Heck des Transportschiffs zum Bug des Gesamtsystems wird, so daß das Förderschiff die Führungrposition übernimmt. Die Antriebe des Transportschiffs sowie die zusätzlich im Heck befindlichen Querstrahlanlagen unterstützen das Gesamtsystem beim Manövrieren und Positionieren. Bei genügender Auslegung der Antriebsund Positionierungsanlagen entstehen bei der Navigation des Gesamtsystems keine Schwierigkeiten.

Das Transportschiff ist in der Lage, alle Versorgungsgüter für die Betriebserhaltung des Förderschiffs mitzuführen und während der Übernahme an das Fc rde, schiff zu übergeben, so daß zusätzliche Versorgungsschiffe entfallen können. Da die Anreise des Transportschiffs vom Umschlagplatz zum Fö;derschifi als Ballast anzusehen ist, steht genug V-reiraum und Tankkapazität füi das Mitführen von Versorgungsgütern zur Verfugung.

Nach dem Koppeln der beiden Einheiten werden die Übergabe= und Versorgungssysteme, r. B. Transportbänder und/oder Rohre, angeschlossen. unJ die Beladung des Transportschiffs sowie die Versorgung des Förderschiffs beginnen.

llier/.u 1 Hlatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Förderschiff für den Meeresbergbau, mit eigenen Antriebs- und Positionierungsanlagen für den Abbau und/oder die Förderung von am Meeresboden befindlichen Lagerstätten und für die Obergabe auf ein mit ihm vertäutes Transportschiff, welches mit ihm eine selbständige, voll manövrierfähige Einheit bildet, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderschiff (2) in dem vor den achtern angeordneten Aufbauten liegenden Teil als Dockteil (3) für das Transportschiff (1) ausgebildet ist

2. Förderschiff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Dockwänden Rohrdurchlässe ,5 für die Querstrahlanlage des Transportschiffs (1) angeordnet sind.

3. Förderschiff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es mit Schnelltrimmtanks und Schlmgerausgleichsanlagen ausgerüstet ist