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Ausleger zum Sammeln und Abschöpfen von Öl von einer Wasser-
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oberfläche Es sind verschiedene schwimmende Vorrichtungen bekannt,
welche von einem Schiff geschleppt werden können, um schwimmende Verunreinigungen
wie öl auf der Wasseroberfläche zu sammeln und von dieser abzuschöpfen. In diesem
Zusammenhang kann auf die folgenden U.S.-Patentschriften hingewiesen werden: 3 221
884, 3 369 664, 3 476 246, 3 686 870, 3 771 662, 3 688 506 und 3 886 750.
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Beispiele fur Schiffe, welche schwimmende Ölverunreinigungen sammeln-können,
sind aus den U.S.-Patentschriften 2 876 903, 3 656 619, 3 682 316, 3 844 944 und
3 708 070 bekannt.
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Ein Beispiel einer schwimmenden Oberflächen Abschöpfeinrichtung, welche
einen schwimmend gesteuerten Einlaß hat, ist aus der CU-Patentschrift 379 104 bekannt.
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Diese genannten Druckschriften beschreiben zusammen, wie Öl-Ausleger
arbeiten und welche Ziele normalerweise angestrebt werden müssen, wenn Obernachenverunre
inigungen wi Öl von einer Wasseroberfläche gesammelt und entfernt werden sollen.
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Diese Druckschriften beschreiben auch Uberlegungen, welche bei der
Konstruktion von Sammel- und Abschöpfeinrichtungen berücksichtigt werden müssen.
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Der erfindungsgemäße Öl-Ausleger ist eine erfinderische Weiterbildung
des Öl-Auslegers, welcher in der U.S. Patentanmeldung No. 582 271 beschrieben ist,
welche eine Continuation-Anmeldung der U.S.-Patentanmeldung serial No. 422 063 ist.
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Die Erfindung betrifft einen schwimmenden Öl-Ausleger oder Abschöpfer,
welcher von einem Schiff quer zu der Oberfläche eines Körpers aus Wasser, welches
von schwimmenden Ölverunreinigungen gereinigt werden soll, geschleppt werden kann.
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Der Öl-Ausleger ist einzigartig in seinem Aufbau. Er umfaßt ein zentrales
strukturiertes Rahmenwerk, welches die allgemeine Form eines Kastenträgers hat,
welcher eine Starre Trageinrichtung für wenigstens zwei Reihen von Oberflächenbarrierenschirmen
bildet, deren Wände individuell innerhalb des Rahmenwerks vertikal verschiebbar
getragen werden. Jede dieser Wände, welche zusammen Barrierenschirme bilden, sind
schwimmfähig und schwimmen auf der Oberfläche des Wassers, wobei ihre unteren Ränder
um einen vorbestimmten Wert unterhalb der maximalen Dicke der zu erwartenden Oberflächenverunreinigung
in das Wasser eintauchen. Ein Schwimmkörper an den gegenüberliegenden Enden des
zentralen Rahmenwerks liefert einen natürlichen Auftrieb für den Ausleger, und diese
verlängerndu Arme enthalten ebenfalls schwimmende Barrierschirmwände und vergrößern
den überstrichenen Bereich des zentralen Auslegers in einstellbarer Weise. Die Verlängerungsarme
ihrerseits weisen an ihren extremen Enden Schwimmelemente auf. Die Konstruktion
der Barrierenschirme ermöglicht es. daß die einzelnen Wände sich in Abhängigkeit
von der Wirkung der Wellen auf der Oberfläche des Wassers,
in welchem
der Ausleger arbeitet, vertikal bewegen, wobei jedoch eine wirksame Barriere für
das enthaltene Öl oder fUr andere Verunreinigungen auf der Wasseroberfläche erhalten
bleibt.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind Strömungsablenk-oder
Umleiteinrichtungen unterhalb der Barrierenschirme angeordnet und so ausgerichtet,
daß sie zwischen den Barrierenschirmen einen seitlichen Oberflächentransport strom
erzeugen, welcher sämtliches Ö1, welches unter dem vorderen Schirm des Ölauslegers
an diesem vorbeigelangt ist und zwischen den Schirmen zu der Oberfläche aufsteigt,
zu einer Oberflächenabschöpfeinrichtung transportiert wird, welche an einem Ende
des Auslegers angeordnet ist. Der Ausleger ist so angeordnet, daß er in einer Richtung
etwa quer zu seiner Längsachse geschleppt werden kann, um schwimmendes Öl zu der
Oberflächenabschöpfeinrichtung zu führen, wobei der Oberflächentransportstrom dazu
verwendet wird, Ö1, welches den vordersten Schirm unterlaufen hat zu fangen und
zu der Abschöpfeinrichtung zu transportieren.
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Der Ausleger bewirkt eine bemerkenswert saubere Abschöpfung von Oberflächenverunreinigungen,
mit praktisch keinem unter den Ausleger hindurchströmenden Ö1. Die Abschöpfeinrichtung
ist ebenfalls von einzigartiger und erfinderischer Art und umfaßt eine Selbstregeleinrichtung,
welche wirksam die Entfernung einer dünnen Schicht von Oberflächenwasser lediglich
durch einen Absaugschlauch ermöglicht, welcher in geeigneter Weise mit dem Schiff
verbunden ist, welches den Ausleger schleppt. Darüberhinaus ist ein den Oberflächenstrom
steuerndes Leitelement, wie es in der U.S.-Patentanmeldung serial No. 527 293 beschrieben
ist, bei dem ertlndungsgemäßen Ausleger verwendet, um den Strom von Oberflächenwasser
zu der Abschöpfeinrichtung zu optimieren.
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Weitere Vorteile und Merkmale gehen aus den Ansprüchen in Verbindung
mit der Zeichnung und der Beschreibung hervor.
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Die Erfindung ist im Folgenden anhand eines AusfUhrungsbeispiels und
in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 Eine Draufsicht
auf einen ölausleger in seiner Schlepp-Position, wobei der ausgefahrene Ausleger
durch ausgezogene Linien und seine eingefahrene oder zurückgezogene Position durch
Phantomlinien dargestellt sind, Fig.2 Eine vergrößerte, bruchstückhafte Draufsicht
auf den schwimmenden Ausleger der Fig. 1, Fig. 3 Einen vergrößerten Schnitt längs
der Linie 3-3 der Fig. 2, Fig.4 Einen horizontalen Schnitt längs der Linie 4-4 der
Fig. 3, Fig.5 Einen vergrößerten Vertikalschnitt längs der Linie 5 - 5 der Fig.2,
Fig. 6 Einen vergrößerten Vertikalschnitt längs der Line 6-6 der Fig. 1, Fig. 7
Einen vergrößerten Vertikalschnitt längs der Linie 7-7 der Fig. 6, Fig. 8 Einen
vergrößerten Vertikalschnitt längs der 8-8 der Fig. 2, Fig. 9 Einen Schnitt längs
der Linie längs der Linie 9-9 der Fig. 8 und Fig.1O Eine Seitenansicht eines Aufräuu-
oder Abstreifschiffes, in Verbindung iit welchem der ol-Ausleger verwendet werden
kann und in welchem der Ausleger teilweise verstaut ist.
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In Figur 1 ist der rfindungsgemäße Öl-Ausleger 10 in seiner starren
Form dargestellt, in welcher er von dem Aurräum- oder Abstreifschiff 12 geschleppt
wird. Der Ausleger 10 soll, wie weiter unten im einzelnen beschrieben werden wird,
so arbeiten wie der Öl-Ausleger der U.S.-Patentanmeldung serial No. 582 271 vom
30. Mai 1975, deren Inhalt hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht
wird. Der vorliegende Öl-Ausleger umfaßt im allgemeinen eine doppelte Reihe von
parallelen Barrierenschirmelementen, welche eo angeordnet sind, daß sie in eine
Richtung quer zu ihrer Längsachse geschleppt werden, wie es in Figur 1 gezeigt ist.
Nach außen vorstehende Arme 14 dienen zur Vergrößerung der Breite der Wasseroberfläche,
welche von dem Ausleger überstrichen wird, um schwimmende und schwebende Verunreinigungen
abzuschöpfen.
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Die erfindungsgemäße Anordnung verwendet das Prinzip, welches in der
obigen Anmeldung offenbart ist, um eine Oberflächentransportströmung zu erzeugen,
welche durch die Pfeile 16 angedeutet ist und in einer Richtung parallel zur Längsachse
des Auslegers zwischen den Schranken- oder Barrieren-Schirmen verläuft, um Verunreinigungen,
welche sich zwischen diesen befinden, zu einer Schßpfeinheit 18 zu führen, welche
an einem Ende des Auslegers angeordnet ist. Die Verunreinigung, z.B. Ö1, welches
die am häufigsten vorkommende Verunreinigung istwelche von der Wasseroberfläche
abgeschöpft werden soll, schwimmt als ein Film auf dem Wasser und wird durch den
vordersten Barrieren-Schirm des Auslegers zu der Abschöpieinrichtung 18 geschoben.
Sämtliches Ö1, welches im Unterlauf unter der vordersten Barriere gegangen wird,steigt
zu der Oberfläche unmittelbar dahinter zwischen den beiden Barrieren-Schirmen auf
und wird zwischen den beiden Barrieren-Schirmen von dem Oberflächentransportstrom
16 zu der Abschöpfeinrichtung 18 gespült. Das System von parallelen, doppelten Barrieren-8chirasx
und der Transportströmung erzeugt, wie sich herausgestellt hat, eine bemerkenswert
saubere Abschöpfung von
Oberflächenverunreinigungen wie Ö1, und
die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Modell der eher grundlegenden
Ölauslegerkonstruktion, welche in der oben genannten Patentanmeldung, die zum Gegenstand
der vorliegenden Beschreibung gemacht wurde, beschrieben ist.
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Es wird Jetzt auf die Figuren 1 bis 5 Bezug genommen, in welchen der
Ausleger 10 ein starres Rahmenwerk umfaßt, vorzugsweise aus leichtgewichtigen,röhrenförmigen
und hohlkehlenförmigen Teilen, welche zusammengeschweißt oder auf andere Weise miteinander
zu einem langen Kastenträger verbunden sind, der horizontale obere und untere Längsversteifungen
20, Querstreben 22 und vertikale Streben 24 und vertikal Strukturkanalteile 44 und
46 aufweist.
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Schwimmkörper 26 und 28 sind an den Enden des Rahmenwerks befestigt
und vervollständigen die grundlegende Auslegeranordnung.
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An den Schwimmkörpern 26 und 28 sind Auslegerarme 14 angelenkt welche
in den Figuren 1 und 2 in ihrer herausgeklappten Stellung dargestellt sind. Die
Arme können für den Transport oder die Verstauung zum Rahmenwerk hin zurückgsklappt
werden, wie es durch die Phantomlinien in Figur 1 gezeigt ist. Ein Seil 34 kann
so angeordnet sein, daß es den Arm 14 in seiner gewünschten Position hält, wenn
der Ausleger ausgefahren ist und geschleppt wird, um abzuschöpfen. Seile oder Leinen
36 können dazu verwendet werden, den Ausleger an dem Schleppfahrzeug 12 zu befestigen.
Der Winkel des Auslegers 10 relativ zu dem Schleppschiff 12 kann selbstverständlich
verändert und den Bedingungen angepasst werden, welche während des Abschöpfens und
in Abhängigkeit von der Abschöpfgeschwindigkeit auftreten.
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Wie man am besten in den Figuren 2 und 3 sieht, weist der erfindungsgemäße
Öl-Ausleger wenigstens zwei parallele Reihen von vorderen und hinteren Tafeln oder
Feldern 40
und 42 auf, welche vertikal und relativ zu den aufrechten
Kanalteilen 44 verschiebbar sind, welche die Tafeln oder Wände 40 und 42 tragen.
Diese Tafeln 40 und 42 sind leichtgewichtige, schwimmende Teile welche vertikal
in dem Wasser schwimmen, von welchem abgeschöpft wird, wobei die Wasserlinie sich
etwa in Höhe der Linie WL befindet, welche in Figur 3 angedeutet ist. In diesem
Zustand können die Wände 40 und 42 Jeweils frei der Wellenwirkung folgen, indem
sie in den Kanalteilen 44, 46 auf und ab gleiten, während die unteren Ränder 48,
50 der Wände konstant unterhalb der maximalen Tiefe der schwimmenden oder schwebenden
Verunreinigungen eingetaucht sind, welche oft lediglich aus einem dünnen Film auf
der Wasseroberfläche bestehen.
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Die parallelen Reihen von Wänden 40,42 bilden Oberflächen-Barrierenschirmanordnungen,
und die auskappbaren Arme 14 bilden tatsächlich eine Verlängerung der Reihen der
vorderen Wände 40.
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Man sieht, daß die Wellenwirkung auf die Schwimmkörper 26 und 28 am
Ende übertragen wird, während das zentrale Rahmenwerk des Öl-Auslegers gegenüber
der Wellenwirkung relativ unempfindlich bleibt. Die einzelnen Wände 40 und 42, welche
den Oberflächen-Barrierenschirm bilden, sprechen Jeweils individuell auf die Wellenwirkung
an, ohne diese Belastungen auf das Rahmenwerk des Ölträgers auszuüben.
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Auf diese Weise ist der Ausleger extrem seetürhtig und stabil, und
während seines Betriebs bei Seegang gibt es nur sehr wenige Stellen, an denen sich
eine Belastung aufbaut.
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Die Arme 14 (vgl. Fig. 1, 6, 7) bestehen aus oberen, unteren und vertikalen
Rahmenteilen 56, 58 bzw. 60, wobei die vertikalen Teile 60 Kanalführungen für die
schwimmenden Wände 62 bilden, welche ähnlich wie die Wände 40 angeordnet sind. Die
Arme 14 des Auslegers weisen außerdem an ihren extremen Enden Schwimmelemente 64
auf, welche in
geeigneter Weise strukturell mit den Rahmenteilen
56 und 58 verbunden sind. Die nach außen positionierten Arme mit ihren Schwimmkörpern
stabilisieren die Steuerauslegerstruktur, wenn diese geschleppt wird, ganz ähnlich
wie Auslegerschwimmkörper bei einem kleinen Boot. Die Arme sind ferner einstellbar,
um jeglichen Spalt abzuschließen, welcher zwischen dem Schiff 12 und dem benachbarten
Ende des Auslegers entstehen könnte, und auch um einen ruderartigen Stabilisierungseffekt
an dem Ausleger zu erzeugen, während dieser geschleppt wird; dieses letzgenannte
Charakteristikum erhält man am besten durch die Winkeleinstellung des äußeren Arms
14, der von dem Schiff 12 entfernt ist.
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In dem unteren Teil des Auslegers lo sind Umlenkflügel 70 vorgesehen,
welche vorzugsweise flache, geneigte Platten sind, die unter einem Winkel relativ
zu dem Auslegerahmenwerk unter den Barriereschirmwänden 40 und 42 befestigt sind.
Diese Flügel oder Flächen erstrecken sich, wie man am besten in den Figuren sieht,
diagonal quer über den Bereich zwischen den vorderen Wänden 40 und den hinteren
Wänden 42, wodurch die Strömung des Wassers unter den Wänden nach oben und zur Seite
zu der Abschöpfeinrichtung 18 hin umgelenkt wird. Die Ablenkung dieses Wassers nach
oben und zur Seite führt schließlich zur Zeugung eines Oberflächentransportstromes,
welcher etwa in Richtung der Pfeile 16 der Fig. 1 verläuft.
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Während der Ausleger geschleppt wird, oder während der Ausleger in
einer Strömung befestigt ist, wird der Wasserstrom, welcher unterhalb der Oberfläche
auf die Flügel 70 auftrifft, nach oben und zu der Abschöpfeinrichtung 18 zwischen
den beiden Barrierenschirmen abgelenkt. Die resultierende Obertlächentransportströmung
16 trägt an ihrer Oberfläche die Verunreinigungen, welche in dem Unterfluß unterhalb
der vorderen Barrierenschirmwände 4o gefangen worden sind. Auf diese Weise wird
schwinendes Öl
mit Hilfe der Schirme 62 in den nach außen vorstehenden
Armen des Ölauslegers und dann durch die vorderen Schirmwände 4o zu der Abschöpfeinrichtung
18 geführt. Da eine kleine Menge von Ölverunreinigungen stets in den Unterfluß unterhalb
der vorderen Schirmanordnung mitgerissen wird, würde die Wirksamkeit des Ölauslegers
beeinträchtigt, wenn keine Vorrichtung vorgesehen wäre, um dieses Öl zu entfernen,
welches hinter der vorderen Schirmanordnung wieder nach oben schwimmt. Der durch
die Flügel 70 erzeugte Oberflächentransportstrom bewirkt jedoch, daß Oberflächenwasser
zwischen den Barrierenschirmanordnungen zu der Abschöpfeinrichtung fließt, welche
die Oberflächenmischung, welche in diesem Bereich zu ihr strömt, als auch die Oberflächenmischung,
welche ihr von der vordersten Barrierenschirmanordnung zugespült wird, entfernt.
Ein anderer Vorteil der Umlenkflügel 70 resultiert aus der allgemeinen Bewegung
des Pegels der Wasseroberfläche zwischen den Schirmen 40 und 42. Der höhere Wasserpegel
resultiert selbstverständlich von der Umlenkung des ankommenden Oberflächenwassers
durch die Flügel 70 nach oben. Der höhere Wasserpegel hinter den vorderen Schirmwänden
4o neigt dazu, die Wände gegen den Druck der ankommenden Oberflächenströmung eo
auszugleichen, daß sie einem weniger unausgeglichenen Frontaldruck ausgesetzt werden.
Dies ermöglicht die Verwendung einer leichteren Wandstruktur und verbessert die
Fähigkeit der Wände 40, in den Kanalteilen 44 zu gleiten, während der Ausleger geschleppt
wird, um der Wellenwirkung im offenen Wasser zu folgen.
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Die Abschöpfeinrichtung 18 ist von einzigartiger Konstruktion (vgl.
Figuren 8 und 9) und umfaßt einen Sammelraum oder Sumpf 80, welcher eine vordere
Lippe 82 und einen Ablauf 84 in seinem Boden aufweist. Eine Saugleitung 86 ist mit
einer Absaugpumpe (nicht dargestellt) in dem Schleppfahrzeug 12 und mit der ibflußstelle
84 durch eine Sammelleitung 85 verbunden. Ein schwimmendes Wehr 88 wird von Endplatten
9o
getragen, welche bei 91 drehbar mit Endwänden 92 des Sumpfes
80 verbunden sind. Ein Verschluß 85a schließt die Sammelleitung 85 ab, mit Ausnahme
einer Abflußöffnung 84, welche länglich ausgebildet ist, wie die Sammelleitung 85,
und sich im wesentlichen über die Breite des Sumpfes erstreckt. Ein sekundäres Schwimmelement
96 ist über einen Vorsprung 91 der Endplatte 9o starr mit dieser verbunden. Die
Auftriebe des Wehrs 88 und der Schwimmelemente 96 sind so eingestellt, daß in ruhigem
Wasser die obere Lippe loo des Wehrs 88 gerade unterhalb der Oberfläche des Wassers
liegt. Während das Wasser über die Lippe loo des Wehrs 88 fließt, und während die
Saugpumpe arbeitet, um einen Sog in der Leitung 86 zu erzeugen, schwimmt also das
Wehr 88 um den Drehpunkt 91 nach oben, während der Sumpf 80 mit Wasser füllt. Das
Wasser wird dann durch die Leitung 86 und die Abflußöffnung 84 abgepumpt, wobei
der Wasserpegel in den Sumpf 80 sinkt. Das Wehr 88 schwenkt infolgedessen nach unten
und läßt mehr Wasser über die Lippe loo ein, und dieser Zyklus wird so lange wiederholt,
bis das System sich selbst stabilisiert, so daß ein konstanter Abschöpfeffekt an
der Oberfläche des Wassers erzielt wird, welche durch die Linie WL in Fig. 8 angedeutet
ist. Hohe und niedrige Pumpgeschwindigkeiten durch die Leitung 86 werden durch das
schwimmende Wehr 88, welches auf den Pegel des Wassers in dem Sumpf 80 anspricht,
automatisch kompensiert.
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Wenn die Abschöpfeinrichtung dem Einfluß von Wellen ausgesetzt ist,
steigt das Schwimmelement 96, welches sich vorne in der Abschöpfeinrichtung 18 erstreckt,
mit der Kuppe der Welle auf und hebt die Lippe loo an, während die Lippe selbst
gerade unterhalb der Oberfläche des Wellenwassers bleibt.
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Durch die Abflußöffnung 84 wird we Lerhin abgesaugt, während das Schwimmelement
96 ein Wellental feststellt. Das Wehr 88 stellt sich dann, in Abhängigkeit von den
Auftriebskräften, welche innerhalb des Sumpfes 80 auf es einwirken, selber ein,
und die Wirkung des Schwimmelements in dem Wellental ist derartig, daß die Abschöpfwirkung
ohne den Sumpf 80 wesentlich
zu fluten und in Abhängigkeit von
dem Wasserpegel in dem Sumpf und während der gesamten Zeit.
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Neben dem Ende des Auslegers, an welchem die Abschöpfeinrichtung 18
angeordnet ist, ist außerdem ein Strömungssteuerflügel 11o vorgesehen, vorgleiche
Figuren 2 und 9, welcher in der U.S. Patentanmeldung Serial No. 527,293, vom 26.
November 1974 beschrieben ist; der Inhalt dieser Patentasmeldung wird hiermit zum
Inhalt der gegenwärtigen Anmeldung gemacht. Dieser Flügel 110 dient dazu, ein stabiles
Becken von Oberflächenwasser direkt hinter den Flügel und vor der Abschöpfeinrichtung
18 zu schaffen, wobei dieses Becken einen niedrigeren Oberflächenpegel als das umgebende
Wasser hat. Das Oberflächenwasser neigt deshalb dazu, aus dem Raum zwischen den
Barrierenschirmanordnungen über den Flügel 110 in dieses Becken zu strömen. Diese
Strömung wird selbstverständlich durch den Oberflächentransportstrom 16 unterstützt.
Der obere Rand des Flügels 110 ist normalerweise 80 eingestellt, daß er gerade unterhalb
der Wasseroberfläche liegt, welche durch die Linie WL in Figur 9 angedeutet ist.
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Das Aufräum- oder Abschöpfschiff 12 weist vorzugsweise in dem unteren
Bereich seiner Hülle einen Raum 120 auf, welcher mit dem umgebenden Wasser kommuniziert.
Dieser Raum 120 ist normalerweise gefüllt, wenn das Schiff 12 losgemacht hat, und
er ist hinreichend groß, um den Ölausleger von hinten aufzunehmen, wenn dieser zum
Verstauen bereit ist, wobei die Verlängerungsarme nach innen gefaltet sind. Der
Ausleger kann auf diese Weise innerhalb des Schiffes 12 verstaut und transportiert
werden ohne daß er aus dem Wasser gehoben oder im offenen Wasser geschleppt werden
müßte. Innerhalb des Schiffes 12 können selbstverständlich geeignete Winden und
Führungsleinen vorhanden sein, um sowohl eine wirksame und schnelle Verstauung als
auch eine wirksame und schnelle Entfaltung des Auslegers zu ermöglichen.
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Es versteht sich, daß der Öl-Ausleger gemäß der Erfindung auch mehr
als zwei Barrierenschirmanordnungen aufweisen kann, wobei eine geeignete Anordnung
von Strömungsumleitflügeln 70 unterhalb der Schirmwände 40 vorgesehen werden sollte,
um einen Oberflächentransportschirm zwischen jeder der Barrierenschirmanordnungen
zu erzeugen. Der Ausleger ist in einer Anordnung dargestellt, welche von einem Schiff
geschleppt werden kann; der Ausleger könnte jedoch auch unter einem Winkel an einem
Strom befestigt sein, z.B. in einem Fluß, um Oberflächenverunreinigungen zu der
zu der Abschöpfeinrichtung 18 zu leiten. Bei einer solchen Anordnung können beliebige
geeignete Saugeinrichtungen an der Leitung 86 angeordnet werden, einschließlich
einer Pumpe, welche sich an Land befindet.