DE2513534A1 - Ankervorrichtung - Google Patents

Description

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Augsburg, den 26. März 1975

The Secretary of State for Industry in Her Britannic Majesty¹s Government of the United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland, 1, Victoria Street, London, S.W.I, England,

Ankervorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Ankervorrichtung zum Verankern beispielsweise von Wasserfahrzeugen oder Gegenständen im Grund eines Gewässers.

Zu den gegenwärtig bekannten Ankervorrichtungen gehören

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Anker, Pfähle und schwerkraftbedingt arbeitende Vorrichtungen· Die gebräuchlichste Verankerungsmethode, nämlich mit Hilfe eines herkömmlichen Ankers, weist den Nachteil auf, daß die endgültige Lage des Ankers ungewiß ist, da der Anker, bevor er seine volle Haltekraft entwickeln kann, zuerst eine bestimmte Strecke über den Grund gezogen werden muß. Das Verhältnis von Haltekraft zu Eigengewicht eines bekannten Ankers ist außerdem verhältnismäßig niedrig und die ausgesteckte Ankerkette muß eine unerwünscht große Länge haben, damit der auf den Anker wirkende Zug die erforderliche, nahezu horizontale Richtung hat. Die Verwendung von Pfählen ist teuer und aus praktischen Gründen auf geringe Eingrabtiefen beschränkt; und schwerkraftbedingt arbeitende Vorrichtungen sind nur in weichem Schlick und nur dort praktikabel, wo es nicht darauf ankommt, den Einsinkvorgang im Auge behalten zu müssen.

Eine bekannte Abwandlung der schwerkraftbedingt arbeitenden Ankervorrichtungen sieht die Verwendung von unter hohem Druck stehenden Schwemmstrahlen vor, die an der Unterseite der Ankervorrichtung das Material des Gewassergrundes fließfähig machen, so daß die Ankervorrichtung aufgrund ihres Eigengewichts einsinkt. Die Anwendungsmöglichkeit dieser Verankerungsart beschränkt sich jedoch auf nichtkohäsives, körniges Grundmaterial, wie beispielsweise Sand

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oder Kies j da weiches Lehm- und Schlickmaterial nicht ohne weiteres mit Hilfe von Sehwenimstrahlen aufgeschwemmt v/erde η kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ankervorriehtung so auszubilden, daß sie in allen Grundmaterialien, einschließlieh Kies, Sand, Schlick und weichem Lehm, wirksam eingesetzt werden kann,

Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe ist eine Ankervorriehtung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung durch einen Ankerkörper, weiter durch mindestens ein durch den Ankerkörper hindurchverlaufendes Saugrohr und durch Sehwemmwasserzuleitungs- und -auslaßmittel gekennzeichnet, welche derart in dem das offene untere Ende des Saugrohrs umgebenden Unterseitenbereich des Ankerkörpers angeordnet sind, daß im Betrieb das durch die Schwemmwasserzuleitungs- und -auslaßmittel zugeführte Schwemmwasser das unmittelbar unter dem Ankerkörper befindliche Grundmaterial aufschwemmt und diese Aufschwemmung der festen Grundmaterialteileheii im Sehwemmwasser durch das Saugrohr abgesaugt werden kann, so daß sieh der Ankerkörper fortschreitend tiefer in den Gewässergrund eingraben kann.

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In den meisten Anwendungsfälleη weist die Ankervorrichtung vorzugsweise ein einziges, im Mittenbereich des Ankerkörpers verlaufendes Saugrohr auf» Bei größeren Ankervorrichtungen können jedoch mehrere Saugrohre vorgesehen sein, die von oberhalb des Ankerkörpers zur Ankerkörperunterseite verlaufen.

Der Ankerkörper kann einen konischen Teil aufweisen, durch dessen Scheitel das Saugrohr hindurch verläuft, und in dessen Basisbereich die Schwemmwasserauslaßmittel angeordnet sind.

Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung, die insbesondere für den Einsatz bei frei beweglichen Feststoffteilchen, wie beispielsweise Sand und Kies, anwendbar ist, kann der konische Teil kopfstehend angeordnet sein, so daß sein Scheitel nach unten zum offenen unteren Ende des Saugrohres hin weist und der Ankerkörper kann in diesem Falle vorteilhafterweise von einem Mantel umgeben sein, der vom Umfang des Ankerkörpers im wesentlichen senkrecht nach unten ragt und die Schwemmwasserauslaßmittel abschirmt sowie das durch das Saugrohr abgesaugte Grundmaterial auf das unmittelbar unter dem Ankerkörper befindliche Material begrenzte

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• »*

Bei dieser ersten Ausführungsform können die Schwemmwasserzuleitungs- und -auslaßmittel eine Anzahl von einzelnen Kanälen aufweisen, deren untere Enden in der Nähe des offenen, unteren Endes des Saugrohres und deren obere Enden sich oberhalb des Gewässerbodens im freien Wasser befinden, so daß im Betrieb stets Wasser von den oberen Zuleitungsrohrenden her in den Bereich des offenen unteren Endes des Saugrohres strömt.

Alternativ dazu können die Schwemmwasserzuleitungs- und -auslaßmittel einen etwa ringförmigen Kanal am Umfang des Basisbereiches des konischen Teils aufweisen, der von einer oberhalb des Gewässerbodens im freien Wasser gelegenen Stelle her mit Wasser gespeist wird und in dessen Wandungen eine Anzahl von öffnungen gebildet ist, durch welche das Schwemmwasser in den Bereich des offenen unteren Endes des Saugrohres geleitet wird.

Zur Herstellung des Saugdruckes im Saugrohr zum Absaugen des im Wasser suspendierten Grundmaterials findet zweckmaßigerweise eine ringförmige Strahlpumpe Anwendung, die mit unter Druck stehendem Wasser betrieben wird. Der ringförmige Wasserstrom ist im Saugrohr nach oben gericntet, so daß durch die Saugstrahlwirkung eine Kernströmung von

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Feststoffteilchen und Wasser mitgerissen wird, welche vom Gewässerboden angesaugt werden«, Am oberen Ende des Saugrohres kann ein schirmartiger Umlenkkörper angeordnet sein, welcher das von unterhalb des Ankerkörpers angesaugte Feststoffteilchen/Wasser-Gemisch so ablenkt, daß sich die Feststoffe über dem Ankerkörper wieder absetzen_β

Der vom Scheitel des konischen Teils eingeschlossene Winkel ist vorzugsweise kleiner als der eingeschlossene Winkel der beim Absaugen des Grundmaterials durch den Scheitel des konischen Ankerkörperteils gebildeten natürlichen konischen Vertiefung im Grundmaterial» Außerdem ragt das offene untere Ende des Saugrohres vorzugsweise weiter nach unten als der untere Rand des genannten Mantels, wobei der überstand nur so groß ist, daß der Neigungswinkel einer gedachten Linie zwischen dem unteren Rand des Mantels und dem unteren Saugrohrende mit Bezug auf die Horizontale kleiner als der natürliche Böschungswinkel des Grundmaterials ist«,

Bei der eben beschriebenen ersten Ausführungsform der Erfindung ist der konische Ankerkörperteil vorzugsweise koaxial innerhalb des Mantels angeordnet und das Saugrohr verläuft entlang der Achse des Mantels bzw, des konischen

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Teils. Die Schwemmwasserkanäle sind um das Saugrohr herum angeordnet und verlaufen mit ihren unteren Enden durch die Wandung des konischen Teils in den zwischen demselben und dem Mantel gebildeten Raum hinein, so daß im Betrieb ein Grundmaterial/Wasser-Gemisch von unmittelbar unterhalb und innerhalb des vom Mantel umgebenen Bereiches durch das Saugrohr abgesaugt und oberhalb der Ankervorrichtung ausgestoßen wird.

Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, welche bei einer Vielfalt von verschiedenen Grundmaterialien einschließlich weichem Lehm und Schlick Anwendung finden kann, weisen die Schwemmwasserzuleitungs- und -auslaßmittel einen an der Basis des konischen Ankerkörperteils gelegenen torusförmigen Ringkanal auf, der an seiner nach innen weisenden Wandung eine Anzahl von Bohrungen besitzt, durch welche das Schwemmwasser in den Bereich des offenen unteren Endes des Saugrohrs geleitet werden kann«,

Vorzugsweise sind die öffnungen so angeordnet, daß sie Schwemmwasserstrahlen radial aus dem torusförmigen Ringkanal und außerdem in abwärts weisender Richtung ausstoßen, so daß ein zylindrischer oder konischer Strahlwasservorhang gebildet wird.

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Gemäß einer alternativen Anordnung der zweiten Ausführungsform der Erfindung weisen die Schwemmwasserzuleitungs und -auslaßmittel einen etwa ringförmigen Kanal im Umfang des Basisteils des Ankerkörpers auf, welcher im Betrieb mit unter Druck stehendem Wasser gespeist wird und eine Anzahl von öffnungen aufweist, durch welche dieses unter Druck stehende Wasser in den Bereich des unteren offenen Endes des Saugrohres geleitet wird.

Zur Erzeugung des Saugdruckes im Saugrohr zum Zwecke des Absaugens der in Wasser suspendierten Peststoffteilchen kann zweckmäßigerweise eine Luftsaugpumpe Anwendung finden, bei welcher Druckluft gerade oberhalb des unteren offenen Saugrohrendes in das Saugrohr eingeleitet wird.

Zum Ausgraben der Ankervorrichtung aus dem Gewässergrund kann zweckmäßig in gesteuerter Weise unter Druck stehendes Wasser aus dem unmittelbar oberhalb des Ankerkörpers befindlichen Bereich ausgestoßen werden,, Dazu wird zweckmäßig ein torusförmiger Ring verwendet, der eine Reihe von öffnungen aufweist, durch welche das unter Druck stehende Wasser zum Wegschwemmen des unmittelbar über dem Ankerkörper befindlichen Grundmaterials hinausgepreßt wird, so daß die Ankervorrichtung aus dem Gewässergrund heraus-

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gezogen werden kann»

Bei einer dritten Ausführungsform der Erfindung, die ebenfalls für eine Vielfalt von Grundmaterialien einschließlich weichem Lehm und Schlick geeignet ist, weist der Ankerkörper einen im wesentlichen plattformartigen Teil und einen davon nach unten ragenden zylindrischen mantelartigen Teil auf und das Saugrohr verläuft mindestens durch den Plattformteil hindurch. Außerdem sind bei dieser Ausführungsform Schwemmwasserhauptauslasse in dem unmittelbar unterhalb des Saugrohres gelegenen Bereich und Schwemmwasserhilfsauslasse in dem um das offene untere Ende des Saugrohrs herum gelegenen Bereich vorgesehene

Gemäß einer Bauart der dritten Ausführungsform der Erfindung weisen die Schwemmwasserzuleitungs- und -auslaßmittel eine ringförmige Kammer in oder an dem Plattformteil des Ankerkörpers auf, welche mit den Schwemmwasserhaupt- und -hi Ifs aus las sen in Verbindung steht und unter Druck stehendes Wasser zu diesen Auslassen leitet.

Als Schwemmwasserhauptauslaß dient vorzugsweise eine einzige Strahldüse, die koaxial mit dem Saugrohr angeordnet

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und ein kurzes Stück unterhalb des unteren Randes des Mantelteils des Ankerkörpers gelegen ist, so daß sie sich. im Scheitel eines gedachten hohlen Kegels befindet, dessen Grundlinie der untere Rand des Mantelteils Ist, Der Basiswinkel dieses gedachten Kegels liegt vorzugsweise zwischen 25° und 40 V wobei der genaue Winkel jeweils vom Böschungswinkel des Grundmaterials abhängt, in welchen sich die, Ankervorrichtung eingraben soll»

Die Sehwemmwasserhllfsauslässe können durch eine Reihe von einzelnen Strahlrohren gebildet sein, die innerhalb des Mantelteils so angeordnet sind, daß sie Im Betrieb einen Sehwemmwasservorhang zum unteren Rand des Mantelteils hin richten* ¥orzugswelse sind diese Strahlrohre als kurze Rohrabschnitte ausgebildet, die In kegelstumpfförmlger Anordnung von der Ringkammer aus nach unten verlaufen*

Ebenso wie bei der zweiten Ausführungsform Ist zum Anlegen des Saugdruckes an das Saugrohr zum Absaugen der Im Wasser suspendierten· Feststoffteilchen zweekmäßigerwelse eine Luftsaugpumpe vorgesehen, die durch Einleiten von Druckluft in. das Saugrohr gerade oberhalb dessen unterem Ende arbeitet*

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. ήΑ.

Ein Verfahren zum Versenken einer Ankervorrichtung im Grund eines Gewässers ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß Grundmaterial von unmittelbar unterhalb der Ankervorrichtung nach unmittelbar oberhalb der Ankervorrichtung transportiert wird, indem ein Saugdruck im mittleren Unterseitenbereich der Ankervorrichtung erzeugt wird, um in Wasser suspendiertes Grundmaterial durch den Ankerkörper hindurch abzusaugen, und indem gleichzeitig in ■ unmittelbarer Nähe des Bereiches, aus welchem die Suspension abgesaugt wird, so viel Schwemmwasser zugeleitet wird, daß kontinuierlich Grundmaterial aufgeschwemmt und abgesaugt werden kann.

In Weiterbildung der Erfindung ist dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß das Schwemmwasser unter Druck zugeleitet wird und das Grundmaterial aufwühlt und in einen absaugbaren Zustand versetzt.

Einige bevorzugte Ausfuhrungsformen der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die anliegenden schematischen Zeichnungen beispielsweise beschrieben» Es zeigen:

Pig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine

erste A us fuhrungs form einer

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Ankervorrichtung nach der Erfindung, welche mit frei zuströmendem Schwemmwasser arbeitet,

Pig, 2 einen Querschnitt in der Ebene II-II

in Pig, I,

Pig, 3 eine schematische Darstellung der

allgemeinen Geometrie des unteren Teils der Ankervorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 4 eine alternative Bauart der in

Pig, I dargestellten Ankervorrichtung,

Pig, 5 einen Vertikalschnitt durch eine

zweite Ausführungsform der Erfindung, welche mit unter Druck zugeführtem Schwemmwasser arbeitet,

Fig« 6 eine Alternativkonstruktion der

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in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform,

Pig. ? eine grundsätzliche Fertigungs-

form für die Ankervorrichtungen nach den Fig. 5 und 6»

Fig. 8 einen ¥ertikalschnitt durch eine

dritte Äusführungsform nach der Erfindung» die mit unter Druck zugeführtem Sehwemmwasser arbeitet»

Fig. 9 einen Querschnitt in der

Ebene IX-IX in Fig. 8» und

Fig. 10 eine sehematisehe Darstellung einer

in einen Gewässergrund eingegrabenen Änkervorrichtung gemäß der zweiten oder dritten Ausführungsform der Erfindung (Fig_e 5* δ, 7» 8 oder 9).

Das Grundprinzip» auf welchem die Erfindung beruht» liegt darin» daß Grundmaterial» in welches die Änkervorrichtung

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versenkt werden soll, durch einen mittig angeordneten Saugkanal von unmittelbar unterhalb der Ankervorrichtung an eine oberhalb derselben befindliche Stelle gefördert wird, so daß die Ankervorrichtung sich fortschreitend tiefer in den Gewässergrund eingräbt.

ßemäß den Fig* 1 und 2 weist eine erste A us füh rungs form einer Anker vor richtung nach der Erfindung einen Ankerkörper 10, einen Mantel 11 und ein vertikal durch die Mitte des Ankern körpers verlaufendes Saugrohr 12 auf. Innerhalb des Mantels ragt ein konischer Teil 13 nach unten. Um das Saugrohr 12 herum sind kreisförmig Schwemmwasserkanäle 14 angeordnet, deren untere Enden sich in dem Raum zwischen dem konischen Teil 13 und dem Mantel 11 und deren obere Enden sich im freien ¥asser oberhalb des ßewässergrundes befinden«

Eine ringförmige Strahlpumpe 15, die von einer nicht dargestellten Wasserzuführeinrichtung gespeist wird, saugt ein Gemisch aus Grundmaterial und Masser in das Saugrohr¹ 12 ein und befördert es an eine Stelle, an welcher das Gemisch auf ein sehirmartiges Ablenkteil 16 auftrifft, welches das Gemisch nach unten auf die Ankervorrichtwig umlenkt»

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In Fig. 3 ist die Geometrie der Unterseite der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ankervorrichtung mit Bezug zum natürlichen Böschungswinkel des Materials des Gewässergrundes gezeigt. Es ist aus dem Gebiet der Saugbaggerung bekannt, daß ein auf ein verhältnismäßig frei fließfähiges Grundmaterial ausgeübter Sog eine konische Vertiefung im Grundmaterial ergibt. Der Neigungswinkel dieser konischen Vertiefung, bezogen auf die Horizontalebene, wird als Böschungswinkel des Grundmaterials bezeichnet. Ist dieser Winkel y. , so beträgt der halbe Kegelwinkel der Vertiefung 90° - :*- und der eingeschlossene Winkel der Vertiefung beträgt 2 »(90° -oc). Bei Sand liegt der Böschungswinkel 3«- im Bereich von 30°.

Es ist daher möglich, einen kopfstehenden Kegel in das Grundmaterial einzugraben, indem das Grundmaterial durch eine Bohrung im Scheitel des Kegelkörpers abgesaugt wird, vorausgesetzt, daß der vom Kegelkörper eingeschlossene Winkel kleiner als 2*(90° - oO ist.

Eines der Hauptziele der Ankervorrichtung nach der Erfindung liegt darin, daß sich die Anker vorrichtung bei minimaler Zerstörung des die Vorrichtung unmittelbar umgebenden Grundmaterials selbst in den Gewässergrund ein-

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graben kann. Um zu verhindern, daß sich die im Gewässergrund gegrabene Höhlung über den Bas is durchmesser des kopfstehenden Kegelteils 13 hinaus ausdehnt, ist der Mantel 11 erforderlich, welcher das umgebende Grundmaterial durch fortschreitendes Wegschwemmen zuführt. Die Tiefe des Mantels 11 im Verhältnis zum konischen Teil 13 wird auch durch den Böschungswinkel oc des Grundmaterials vorgegeben. Pig» 3 zeigt, daß bei einem Basisdurchmesser D des konischen Teils 13 und einer Höhe H dieses konischen Teils der von der Grundfläche des konischen Teils nach unten ragende Mantel 11 eine Höhe aufweisen muß, die größer als H - (D/2) <· tan oc ist.

Aus dieser besonderen Geometrie geht hervor, daß stets ein Raum zwischen dem konischen Teil 13 und dem Grundmaterial vorhanden ist, in welches Schwemmwasser zugeführt werden kann, um das Abtragen des .Grundmaterials zu unterstützen. Außerdem wird der Mantel 11 stets in das Grundmaterial eingebettet sein, so daß die natürliche Wegschwemmwirkung auf den Bereich innerhalb des Mantels 11 beschränkt ist, so daß das umgebende Grundmaterial unbeeinflußt bleibt.

Gemäß Fig. 4 ist ein zylindrisches Teil innerhalb des Basisbereiches des kegeligen Teils 13 angeordnet und begrenzt eine Ringkammer 4l zwischen den geneigten Seiten

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und der Basisfläche des konischen Teils 13· In der geneigten Mantelfläche des konischen Teils 13 sind öffnungen 42 vorgesehen, welche den Ringraum 41 mit dem zwischen dem konischen Teil 13 und dem Mantel 11 gebildeten Raum verbinden«

Bei dieser besonderen Anordnung ist Schwemmwasser im Bereich der Basis des konischen Teils 13 ohne Notwendigkeit einzelner Schwemmwasserkanäle (Kanäle 14 in Pig» I) verfügbar. Der Ringraum 41 braucht nur durch eine kleine Anzahl von Sehwemmwasserkanälen 43 mit Schwemmwasser versorgt zu werden.

Die Arbeitsweise der mit Bezug auf die Fig_e 1 bis 4 beschriebenen Ankervorrichtung Ist einfach und wird nachstehend besehrieben. Es sei angenommen, daß die Art des Grundmaterials, In welche sich die Ankervorrichtung eingraben soll, bekannt ist und daß die Unterseite gemäß Fig. 3 ausgebildet Ist, daß weiter die Tiefe, in welche sich die Ankervarrichtung eingraben soll, ebenfalls bekannt Ist und daß die Schwemmwasserkanäle 41 ausreichend lang sind, so daß sie während des Eingrabens der Ankervorrichtung im freien Wasser oberhalb des Gewässergrundes verbleiben. Wenn diese Kriterien erfüllt sind, wird die Wasserzufuhr zur Strahlpum pe 15 eingeschaltet» Der ringförmige Wasser-

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strahl, welcher dann im oberen Teil des Saugrohres 12 aufwärts strömt, saugt ein Gemisch aus Grundmaterial und Wasser in der Mitte des Saugrohres 12 an und befördert es nach oben, bis es auf das schirmförmige Ablenkteil 16 auftrifft und umgelenkt wird. Auf diese Weise wird Grundmaterial von unmittelbar unterhalb der Ankervorrichtung nach unmittelbar oberhalb der Ankervorriehtung transportiert. Wenn die Eindringtiefe der Ankervorriehtung zunimmt und das Grundmaterial dichter gepackt ist, d,h« wenn ein geringeres Volumen an im Grundmaterial natürlich enthaltenem Wasser vorhanden ist, wird durch die Saugwirkung am offenen Ende des Saugrohres 12 auch Schwemmwasser von oberhalb des Gewässergrundes durch die Schwemmwasserkanäle 14 angesaugte Dadurch ist es möglich, daß sich die Anker-vorrichtung unabhängig von der örtlichen Grundbeschaffenheit, welche sonst eine wirksame Saugförderung möglicherweise nicht mehr zulassen würde, noch tiefer in das Grundmaterial eingräbt.

Die genaue Menge des über der Ankervorriehtung verfügbar gemachten Schwemmwassers hängt beispielsweise von der Anzahl und vom Durchmesser der Schwemmwasserziileitungskanäle 14 bzw, 4j5 ab. Bei einer Versuchsankervorriehtung, mit welcher¹ vorbereitende Versuche durelageführt worden sind,

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betrug der Außendurchmesser des Mantelteils 11 etwa 300 mm und ■seine Höhe 120 mm, der konische Teil 13 hatte einen eingeschlossenen Winkel von 90° und eine Höhe von 150 mm. Diese Versuchsankervorrichtung hatte acht mit gleichen Winkelabständen angeordnete Schwemmwasserkanäle Ik mit jeweils einem Bohrungsdurchmesser von 20 mm und mit einem Strahlzuführdruck von 300 kN/m . Die Ankervorrichtung grub sich beständig mit einer konstanten Geschwindigkeit von etwa 5 mm/s ein. Die eben beschriebene besondere Konstruktion lieferte möglicherweise mehr als die erforderliche Schwemmwassermenge, jedoch handelt es sich bei der Schwemmwasserzufuhrmenge um eine Größe, die entsprechend der jeweiligen Anwendung optimiert werden muß. Es ist zu bemerken, daß ein Schwemmwas se rübers chuß keine fehlerhafte Arbeitsweise der Ankervorrichtung bedingt, sondern lediglich eine Verringerung der Exngräbgeschwindigkeit zur Folge hat.

Die oben mit Bezug auf die Fig. 1 bis 4 beschriebene Ankervorrichtung hat sich in sandigen Grundmaterialien am besten bewährt. Ihre Wirksamkeit ist jedoch etwas begrenzt, wenn sie in gemischten Grundmaterialien benützt wird, die zähe kohäsive Substanzen wie beispielsweise Lehm und Schlick enthalten.

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Λο.

Aus diesem Grund wird nachstehend eine zweite Ausführungsform der Erfindung insbesondere mit Bezug auf die Fig. 5, und 7 beschrieben.

Gemäß Fig. 5 weist die Ankervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform einen Ankerkörper 10 von etwa zylindrischer Form auf, der in seinem unteren Teil einen an seiner Basis offenen konischen Teil 51 enthält. Ein mittiges Saugrohr 12 verläuft von der Spitze des Kegelteils durch den Ankerkörper 10 hindurch. Der von dem kegelförmigen Teil 51 eingeschlossene Winkel beträgt 90°; dieser Winkel ist jedoch nicht kritisch.

Im unteren Teil des Ankerkörpers 10 ist eine Ringkammer 53 gebildet, die sich zwischen der Ankerkörperaußenwand und dem unteren Teil des kegelförmigen Teils 51 befindet. Dieser Ringkammer 53 wird durch ein Zuleitungsrohr 5^ unter Druck stehendes Schwemmwasser zugeführt. An der nach innen weisenden Wandung der Ringkammer 53 sind zwei Reihen von Düsenbohrungen 55 gebildet, von denen die obere Reihe einen in einer etwa horizontal liegenden Ebene strömenden Wasserfilm erzeugt und von denen die untere Reihe so gerichtet ist, daß sie einen im wesentlichen senkrecht nach unten gerichteten Schwemmwasservorhang

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-Π

erzeugt»

Am Saugrohr 12 ist eine Luftpumpe vorgesehen» welche einfach vier mit gleichen Winkelabständen angeordnete öffnungen 56 aufweist, die im Betrieb durch eine Zuleitungsrohrleitung 57 mit Druckluft gespeist werden.

Bei Gebrauch wird die Ankervorrichtung durch das Wasser abgesenkt, bis sie auf dem Ankergrund aufsitzt. Sodann wird unter Druck stehendes Schwemmwasser in die Schwemmwasserkammer 53 zugeführt und außerdem wird durch die öffnungen 56 Druckluft eingeleitet, um die Luftsaugpumpe in Betrieb zu setzen« Das durch die Schwemmwasserdüsen ausströmende Schwemmwasser wirkt auf das unmittelbar unterhalb des Ankerkörpers 10 befindliche Grundmaterial ein und bewirkt in Verbindung mit der Saugkraft der Luftsaugpumpe, daß die festen Grundmaterialteilchen in das Saugrohr 12 gelangen. Während das Grundmaterial von unterhalb des Ankerkörpers 10 abgetragen wird, bewirkt das Gewicht der Ankervorrichtung das weitere Absinken derselben, so daß sich die Ankervorrichtung selbst eingräbt„ Diese fortschreitende Eingrabbewegung wird solange fortgeführt, bis die Ankervorrichtung im Grundmaterial die gewünschte Eingrabtiefe erreicht hat. Es ist natürlich wichtig, daß das obere Ende

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des Saugrohres 12 mindestens bis zur Gewässergrundoberfläche ragt, wenn sich die Änkervorrichtung in ihrer tiefsten Eingrabposition befindet, so daß das abgesaugte Grundmaterial über den Gewässerboden in das freie Wasser gepumpt werden kann»

Fig, β zeigt eine alternative Gestaltungsmöglichkeit der zweiten Aus führungs form der Erfindung, wobei das Schwemmwasser' durch einen perforierten torusförmigen Ring 60 zugeführt wird, der am inneren Rand des Basisbereiches des kegelförmigen Teils 51 angeordnet ist. Ebenso wie bei der Anordnung nach Fig. 5 wird durch eine Zuführungsleitung 54 unter Druck stehendes Wasser in den Ring 60 zugeführt» Der Ring 60 ist mit einer Anzahl von Düsenbohrungen 65 versehen, die in zwei Reihen angeordnet sind, wobei die eine Reihe in der Haupt ebene des Ringes 60 liegt und eine Anzahl radial gerichteter Wasserstrahlen ausstößt und wobei die zweite Reihe senkrecht zur Ringebene ausgerichtet ist und einen im wesentlichen zylindrischen Wasserstrahlen vorhang erzeugte, Die Arbeitsweise dieser Ankervorrichtung ist mit derjenigen der mit Bezug auf Fig. 5 beschriebenen Konstruktion identisch.

Fig. 7 zeigt schematisch, nach welcher Bauform eine typische Anker vorrichtung gemäß der zweiten A us führungs form

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der Erfindung in der Praxis hergestellt werden kann. Der Ankerkörperteil 10 und der kegelförmige Teil 51 sind beispielsweise aus Stahlplatten hergestellt. Das Oberteil des Ankerkörperteils 10 weist ein Plattformteil 70 auf. Das Volumen zwischen diesem Plattformteil 70 und dem aus Stahlplatten gefertigten Ankerkörper ist zweckmaßigerweise mit einem dichten bzw. verhältnismäßig dichten Gemisch aus Steinen und Beton 71 gefüllt. Die Anschlüsse (nicht dargestellt) für die Zufuhr von unter Druck stehendem Schwemmwasser und für die Zufuhr von Druckluft zur Betätigung der Luftsaugpumpe werden vor dem Eingießen des Betongemisches hergestellt.

Oberhalb der Ankervorrichtung können an der Plattform stegartige Befestigungsteile angebracht sein, an welchen Ankerseile oder dgl. befestigbar sind.

Versuche mit Ankervorrichtungen gemäß den Fig_e 5 und haben gezeigt, daß sie sich erfolgreich in Schlick und andere kohäsive Grundmaterialien eingraben können. Beispielsweise bei einem Versuch mit einer Ankervorrichtung der in Pig. 6 gezeigten Bauart wurde eine Eingrab tiefe von 7 m in etwa 40 Minuten erreicht. Die Ankervorrichtung hatte einen Außendurchmesser von 30 cm und erforderte zum Herausziehen

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eine Zugkraft von menr als 6t.

Experimente mit der Ankervorrichtung nach der zweiten Ausführungsform der Erfindung haben zu einer weiteren Hauptkons truktionsart geführt, die nachstehend als dritte Ausführungsform insbesondere mit Bezug auf die Fig„ 8 und 9 beschrieben wird.

Gemäß Fig, 8 weist eine Ankervorrichtung gemäß der dritten.'Ausführungsform der Erfindung einen Ankerkörper mit einem flachen kreisförmigen Oberteil 80 auf, und vom Ankerkörper ragt ein zylindrischer Mantel 81 nach unten. Ein mittiges Saugrohr 12 verläuft von dem vom Mantel 81 umschlossenen Raum nach oben durch das flache Oberteil 80 hindurch. Eine in dem flachen Oberteil 80 gebildete Ringkammer 82 wird mit unter Druck stehendem Schwemmwasser beaufschlagt, welches durch eine. Zuleitung 83 zugeführt wird, - -

Eine mittige Hauptschwemmwasserdüse 84 ist direkt unterhalb dem mittigen Saugrohr 12 angeordnet und wird durch gekröpfte Rohre 85 mit Schwemmwasser gespeist, welche mit ihren oberen Enden mit der Ringkammer 82 verbunden sind. Die Düse 84 weist eine vertikal gerichtete Düsenbohrung

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und außerdem horizontal gerichtete Düsenbohrungen 88 auf. Kreisförmig um die Ringkammer 82 herum sind weitere Schwemmwasserstrahldüsen 89 angeordnet, die als kurze gekröpfte Rohre ausgebildet und so gerichtet sind, daß sie unter Druck stehendes Schwemmwasser zum unteren Randbereich des Ankerkörpers 10 leiten.

An dem mittigen Saugrohr 12 ist eine Luftsaugpumpe angeordnet, welche einfach eine Luftstrahldüse 90 aufweist, die im Betrieb durch eine Zuleitung 91 mit Druckluft gespeist wird.

Pig, 9 zeigt einen Querschnitt in der Ebene IX-IX in Pig, 8, aus welchem die Anordnung der weiteren Schwemmwasserdüsen 86 ersichtlich ist.

Die Arbeitsweise der Ankervorrichtung nach den Pig» ο und 9 ist derjenigen der mit Bezug auf die zweite Ausführungsform anhand der Pig, 5» 6 und 7 beschriebenen Ankervorrichtung ähnlich. Das durch die weiteren Schwemmwasserstrahldüsen 86 zugeführte Schwemmwasser macht das Grundmaterial im Bereich unmittelbar unterhalb des unteren Randes des Mantelteils 81 fließfähig, so daß sich der Ankerkörper in das Grundmaterial absenken kann, während das durch die mittige Schwemmwasser-

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düse zugeführte Schwemmwasser das im mittleren Bereich unmittelbar unterhalb des Saugrohres 12 befindliche Grundmaterial aufschwemmt, so daß es mit Hilfe der Luftsaugpumpe durch das Saugrohr 12 abgesaugt und in das freie Wasser oberhalb des Gewässergrundes befördert werden kann»

Ein praktisches Ausführungsbeispxel dieser Ankervorrichtungsbauart, welches erfolgreich getestet worden ist, wies einen Mantel 81 mit einem Außendurchmesser von 6l cm, einen flachen Oberteil 80 mit einer Dicke von etwa 7»5 cm, eine nach unten überstehende Mantelhöhe von etwa 18 cm und einen Abstand der mittleren Schwemmwasserdüse 84 von der Unterkante des Mantels 81 von etwa 20 cm auf. Außerdem waren 24 weitere Strahldüsen 86 mit gleichen gegenseitigen Umfangsabständen am Umfangsbereich der Ringkammer 82 angeordnet,

Fig. 10 zeigt eine Ankervorrichtung 100, die gemäß der zweiten Ausführungsform (Fig. 5» 6 und 7) oder der dritten Aus führungs form (Fig. 8 und 9) der Erfindung ausgebildet sein kann, in im Grund eingegrabenem Zustand. Es ist zu bemerken, daß das Saugrohr 12 bis in das freie Wasser 102 ,oberhalb des Grundmaterials 101 hinaufragt. Da das beim Eingraben der Ankervorrichtung 100 in das Grundmaterial 101 abgesaugte-Grundmaterial nach oben in das freie

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-Vh

Wasser 102 und nicht unmittelbar auf die Oberseite der AnkerVorrichtung 100 gepumpt wird, besteht die natürliche Tendenz, daß die Ankervorrichtung in der Anfangsphase des Eingrabens einfach eine Aushöhlung im Grundmaterial herstellt«, In der Praxis rutschen jedoch die Seitenwandungen des gegrabenen Loches langsam nach und bedecken die Ankervorrichtung 100, so daß diese vollständig eingegraben wird«, Das normale Absetzen und verdichten des Grundmaterials über der Ankervorrichtung 100 wird mit der Zeit durch die natürliche Einwirkung von Gezeiten usw. erreichte

Es ist klar, daß das Schwemmwasser entweder aus einer unabhängigen Quelle oder einfach aufgrund der Druckverminderung im Bereich des Einlasses des Saugrohres beim Eingraben zuführbar ist.

Bei bekannten Techniken der Druckausschwemmung von Grundmaterial zum Versenken einer Ankervorrichtung in das Grundmaterial liegt das Prinzip darin, daß das Grundmaterial fließfähig gemacht wird, so daß das Gewicht der Ankervorrichtung dieselbe unter Beiseitedrängung des Grundmaterials absinken läßt und das Grundmaterial wie feiner Sand die Ankervorrichtung verschlingt. Diese Techniken sind nicht

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vollständig steuerbar und in Grunds chi ch ten aus kohäsi.vem Material neigen die Sehwemmstrahlen eher zu einer Verdichtung des Materials als zu einer Ablösung und Aufschwemmung desselben.. Bei den Ankervorriehtungen gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform der Erfindung bewirkt die kombinierte Wirkung der Schwemmstrahlen im unteren Bereich der Ankervorrichtung und der Saugkraft der Luftsaugpumpe unmittelbar darüber, daß das kohäsive Grundmaterial sich löst und abgesaugt werden kann.

Die er findungs gemäße Ankervorrichtung ist eher mit Pflöcken als mit herkömmlichen Ankern vergleichbar und .kann in eine Vielfalt verschiedener Grundmaterialien eingegraben werden. Die erfindungsgemäße Ankervorrichtung entwickelt eine hohe Widerstandskraft gegen Herausziehen und ebenso gegen seitwärts gerichtete Kräfte,

Obwohl die erfindungsgemäße Ankervorrichtung hauptsächlich als Mittel zur dauerhaften Verankerung vorgesehen ist, kann unmittelbar an der Oberseite der Ankervorrichtung eine zusätzliche Schwemmstrahlvorrichtung angeordnet werden, wodurch das Grundmaterial oberhalb der Ankervorrichtung zur Erleichterung des Herausziehens weggeschwemmt werden kann, ·

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Die besonderen Vorteile der Ankervorrichtung nach der Erfindung liegen darin, daß sie im Verhältnis zu herkömmlichen Ankern ein hohes Verhältnis von Haltekraft zu Eigengewicht aufweisen und sicn genau an derjenigen Stelle eingräbt, an welcher sie herabgelassen worden ist. Außerdem ermöglicht die erfindungsgemäße Ankervorrichtung einen steilen Zugrichtungswinkel. Im Verhältnis zu Pfahlankern gräbt sie sich unabhängig von der Tiefe ein und im Verhältnis zu schwerkraftbedingt arbeitenden Ankern hat sie ein niedriges Gewicht„

Ihre Grenzen liegen darin, daß sie in sehr steifem Lehm oder felsigem Gewässergrund nicht einsetzbar ist, und daß sie unter Umständen eine gesonderte Pumpwasserzufuhr von der Wasseroberfläche her benötigt, wenn sie in flachem Wasser eingesetzt wird und/oder das Grundmaterial stark verdichtet ist, und daß sie außerdem von einem stehenden Überwasserfahrzeug ausgebracht werden muß.

Die folgenden Beispiele zeigen einige der melen Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung;

a) Einfach-Verankerungsvorrichtungen für Markierungsbojen und kleine Fahrzeuge,

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b) Mehrfach-Verankerungsvorrichtungen zur Einpunktverankerung von großen Schiffen,

c) Verankerung von durch ihr Gewicht festgelegten Konstruktionen gegen seitliche Verschiebung, und

d) leichte Verpflockungsanwendungen, beispielsweise für Pahrtrinnenmarkierungen, Unterwasserbuhnen oder zur Verankerung von Rohrleitungen,,

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. lUikervorrichtung zum Verankern' von Wasserfahrzeugen oder Gegenständen im Grund eines Gewässers, gekennzeichnet durch einen Ankerkörper (10)_s weiter durch mindestens ein durch den Ankerkörper hindurchverlaufendes Saugrohr (12) und durch Schwemmwasserzuleitungs- und -auslaßmitte1 (14; 41, 42, 43; 54, 60, 65; 82, 88, 89), welche derart an dem das offene untere Ende des Saugrohrs umgebenden Unterseitenbereich des Ankerkörpers angeordnet sind, daß im Betrieb das durch die Schwemmwasserzuleitungs- und -auslaßmittel zugeführte Schwemmwasser das unmittelbar unter dem Ankerkörper befindliche Grundmaterial aufschwemmt und diese Aufschwemmung der festen Grundmaterialteilchen im Schwemmwasser durch das Saugrohr abgesaugt werden kann, so daß sich der Ankerkörper fortschreitend tiefer in den Gewässergrund eingraben kann,

   2. Ankervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerkörper (10) einen kegelförmigen Teil (13; 51) aufweist, durch dessen Spitze das Saugrohr (12) hindurchverläuft, und daß die Schwemmwasserauslaßmittel (14; 41; 55; 65) im Basisbereich des kegelförmigen Teils

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   angeordnet sind. *· ._ ·

   3. Ankervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der" kegelförmige Teil (13) mit seiner Spitze nach unten zeigt und daß der Ankerkörper (iO) einen vom Basisbereich des kegelförmigen Teils im wesentlichen senkrecht nach unten verlaufenden Mantelteil' (Ii) aufweist, welcher die Schwemmwässeräuslaßmittel (14; 41) nach" außen abschirmt und das jeweils unmittelbar unterhalb des Ankerkörpers befindliche abzusaugende Grundmaterial ümschließt_e

   4. Ankervorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerkörper (1Ό) einen plattformartigen Teil (80) und einen von dessen Rand nach unten ragenden zylindrischen Mantel (81) aufweist, und daß das Saugrohr (12) durch den plattförmartigen TelI"hindurcn in den vom Mantel umschlossenen Raum hinein verläuft.

   5 .'*'Ankervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwemmwässeräuslaßmittel eine Hauptstrahldüse (84), welche koaxial zum Saugrohr (12) und vertikal unterhalb desselben"angeordnet ist, und weitere, ringförmig angeordnete einzelne Düsen (89) aufweisen, welch letztere innerhalb des Mantels (81) so angeordnet sind, daß sie einen Schwemmwasservorhang zum unteren Rand des Mantels

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   hin richten.

   6. Anker vor richtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugdruck im Saugrohr (12) mittels einer Luftsaugpumpe (56; 91) erzeugt wird, welche durch Einleiten von Druckluft in das Saugrohr gerade oberhalb dessen offenem, unterem Ende betrieben wird,

   7. Ankervorrichtung nach einem der Ansprache 1 bis 6, gekennzeichnet durch Mittel zum Lösen der Ankenrorrichtung aus dem eingegrabenem Zustand, welche im Bereida unmittelbar oberhalb der Ankervorrichtung in gesteuertem Maße Druck— wasser ausstoßen.

   8o Verfahren zum Versenken einer Ankervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 im Grund eines Gewässers, dadurch gekennzeichnet, daß Grundmaterial von unmittelbar untertialb der Ankervorrichtung nach unmittelbar oberhalb der Ankearvorrichtung transportiert wird, indem ein Saugdruck im mittleren Unterseitenbereich der Ankervorrichtaag erzeugt wird, um in Wasser suspendiertes Grundmaterial durch den Ankerkörper hindurch abzusaugen, und indem gleiiehzeitig in unmittelbarer Nähe des Bereiches, aus welchem die Suspension abgesaugt wird, so viel Sehwemmwassex· zugeleitet

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   , daß kontinuierlich Grundmaterial aufgeschwemmt and abgesaugt werden kann.

   9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet äaß das Schwemmwasser unter Druck zugeführt wird«

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