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Verfahren und Vorrichtung für die Sicherung von Unterwasser-
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bauwerken, insbesondere von auf dem Meeresgrund verlegten Rohrleitungen
oder dergleichen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für die
Sicherung von Unterwasserbauwerken, insbesondere von auf dem Meeresgrund verlegten
Rohrleitungen, Kabeln oder dergleichen, gegen mechanische und/oder hydromechanische
Angriffe.
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Es ist bekannt, Rohrleitungen in einer vorher ansgebaggerten Rinne
zu verlegen und die verlegte Rohrleitung danach durch Auffüllen der Rinne mittels
Einspülung des vorher ausgehobenen Bodens wieder abzudecken. Die Rohrleitung kann
auch unmittel -bar bei ihrer Verlegung sofort eingespült werden.
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Ein solches Verfahren ist jedoch lediglich bei verhältnistflcjßig
geringen Wassertiefen, wie sie im unmittelbaren Küsten -vorfeld gegeben sind, anwendbar.
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Bei größeren Wassertiefen erfolgt eine Verlegung direkt auf dem Meeresgrund,
weil eine kontrollierbare Einspülung der Rohrleitung nicht mehr möglich ist. Die
verlegten Rohrleitungen werden zur Sicherung gegen mechanische und hydromechanische
Angriffe dann mit Senkstücken oder Betonmatten abgedeckt. Die
Verfahrensweise
des Abdeckens ist jedoch äußerst schwierig durchzuführen, da schwere und großflächige
Abdeckmatten während ihrer Absenkung von der Wasseroberfläche zum Verlege -ort auf
dem Meeresgrund schwer zu handhaben sind. Die Abdekkungsmaßnahmen gelingen häufig
nur unter Einsatz konstruktiv aufwendiger Vorrichtungen. Schutzmaßnahmen für Unterwas
-serbauwerke in größeren Wassertiefen sind somit äußerst kostenintensiv und wegen
der besonderen Schwierigkeiten letztlich auch nicht sehr zuverlässig.
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Der.Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen,
mit dem Unterwasserbauwerke schnell, zuverlässig und kostengünstig auch in größeren
Wassertiefen mit einer schützenden Abdeckung versehen werden können, sowie die Schaffung
einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst worden, daß über
dem Unterwasserbauwerk eine abdeckende Aufschüttung aus losem Feststoff-Material
angehäuft wird.
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Eine Aufschüttung von z.B. Steinbrocken bildet auch in größeren Wassertiefen
eine ausreichend sichere Abdeckung der zu schützenden Unterwasserbauwerke. Beispielsweise
kann entlang der Trasse einer Rohrleitung ein Damm aus innen auf -geschüttet werden,
der die Rohrleitung abdeckt. Selbstverständlich kann statt einer Steinschüttung
auch schwer entmischbarer Beton, wie z.B. mit Kunststoff versetzter, sogenannter
Polymer-Beton, verwendet werden.
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Voraussetzung für die Ausformung eines Dammes aus lose aufgeschütteten
Steinen entlang einer Trasse einer Rohrleitung ist es jedoch, die Steine in ausreichender
Menge gezielt
über der Rohrleitung mit möglichst wenig Flächenstreuung
aufschütten zu können. Nach einer Weiterbildung ist deshalb vorgesehen, daß das
Feststoff-Material in ein Fallrohr geschüttet wird, dessen Austrittsmündung kontrolliert
über dem Unterwasserbauwerk gehalten und geführt wird. Ein Fallrohr kann verhältnismäßig
einfach von der Wasseroberfläche aus bis in beliebige Wassertiefen abgesenkt werden.
Wird oben in das Fallrohr konti -nuierlich Feststoff-Material, z.B. zur Abdeckung
einer Rohr -leitung vorgesehene Steine geeigneter Körnung,geschüttet, leitet die
Austrittsmündung des Fallrohres die eingeschütteten Steine in einem kontinuierlichen
Strom direkt zum Ablagebereich der Steine über einer Rohrleitung und durch entsprechende
Führung des Fallrohres kann entlang der Trasse einer abzudeckenden Rohrleitung verhältnismäßig
einfach ein abdeckender und schützender Damm aufgeschüttet werden Die kontrollierte
Führung des Fallrohres, insbesondere der Austrittsmündung des Fallrohres, ist mit
üblichen Ein -richtungen möglich. Hier können z.B. dynamische Positionierungen eingesetzt
werden, die sich auf dem Gebiet der Erdgas-und Erdölbohrungen im Unterwasserbereich
bewährt haben.
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Eine erfindungswesentliche Maßnahme des vorbeschriebenen Verfahrens
sieht vor, daß der freie Öffnungsrand der Eintrittsmündung des Fallrohres während
der Einschüttung des Feststoffe Materials unter der Wasseroberfläche gehalten wird.
Dadurch werden Verstopfungen im Fallrohr vermieden. Der Eintrittsmündung des Fallrohres
kann Wasser ungehindert zufließen, wodurch sich ein kontinuierlicher Förderstrom
im Fallrohr mit hoher Konzentration des Feststoff-Materials im Fallrohr
einstellt.
Wenn dagegen die Rohröffnung oberhalb des Wasserspiegels angeordnet wird, entstehen
äußerst labile hydro -dynamische Verhältnisse, die schon bei kleinen Feststofförderströmen
zum Verstopfen des Fallrohres führen.
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Durch die vorteilhafte Anordnung der Eintrittsmündung des Fallrohres
unter Wasser und den dadurch bewirkten ungehinderten Zufluß von Wasser in das Fallrohr,
wird die potentielle Energie des eingeschüt£eten Feststoff-Materials beim Fall durch
das Fallrohr in Strömungsenergie umgesetzt und es stellt sich ein Fließgleichgewichtszustand
zwischen der Energieabgabe der Körner des Feststoff-Materials und den Reibungskräften
ein.
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Dabei können verhältnismäßig hohe Fördergeschwindigkeiten von 10 m/sec.
und mehr im Fallrohr erreicht werden, woraus sich eine hohe Transportleistung des
Fallrohres für eingeschüttetes Feststoff.Material ergibt.
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Somit erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren eine kontrollierte Ausschüttung
großer Mengen von Feststoff-Material als Abdekkung über einem zu schützenden Unterwasserbauwerk
in kürzester Zeit auch in größeren Wassertiefen.
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Nach der Auf schüttung einer Abdeckung können die einzelnen Körner
der Auf schüttung auch in an sich bekannter Weise durch Unterwasserbeton vermörtelt
und verfestigt werden. Diese Arbeiten lassen sich problemlos auch in größeren Wassertiefen
durchführen, da z.B. Colcrete - Mörtel ohne Entmischung unter Wasser verarbeitet
werden kann. Der Mörtel kann mit Pumpen über Schläuche auch in größere Wassertiefen
gefördert werden und die Vermörtelung kann mit z.B. ferngesteuerten Verteilerköpfen
oder dergleichen Automaten erfolgen.
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Die zur Durchführurg des vorbeschriebenen Verfahrens gefundene Vorrichtung
zeichnet sich aus durch einen Schwimm -körper und durch ein vom Schwimmkörper derart
getragenes Fallrohr, daß dessen Eintrittsmündung unter der Wasseroberfläche liegt.
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Als Schwimmkörper kommt ein Schiff oder Ponton entsprechender Dimensionierung
in Frage, auf dem auch eine Förderanlage installiert sein kann, mit welcher in das
Fallrohr einzubringendes Schüttmaterial in kontinuierlichem Förderstrom bewegt werden
kann.
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Wie vorbeschrieben, stellt sich im Fallrohr eine verhältnismäßig
hohe Fördergeschwindigkeit des Schüttgutes ein, wo -durch das Schüttgut unter Umständen
so heftig auf dem Meeresboden im Aufschüttungsbereich aufprallen kann, daß sich
durch seitliches Verstreuen direkt unter der Austrittsmündung des Fallrohres sogenannte
Aufpralltrichter ausbilden. Um dies zu vermeiden, ist bei der erfindungsgemäßen
Vorrichtung nach einer vorteil -haften Weiterbildung vorgesehen, daß das Fallrohr
im Bereich seiner Austrittsmündung eine Querschnittserweiterung aufweist. Je nach
Dimensionierung der Querschnittserweiterung kann die Austrittsgeschwindigkeit der
im Fallrohr geförderten Feststoffe beliebig herabgesetzt werden, so daß sich keine
Aufpralltrichter bilden. In optimaler Anpassung an die Strömungsverhältnisse und
die Beschaffenheit des Meeresbodens kann somit Feststoff-Material auch in großen
Wassertiefen gezielt in solchen Schüttungen aufgebracht werden, wie es für den Arbeitsfortgang
der Abdeckung der Unterwasserbauwerke erwünscht ist.
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An der Eintrittsmündung kann das Fallrohr einen Einschütttrichter
aufweisen, der das Einschütten des Feststoff-Materials in das Fallrohr erleichtert.
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Die austrittsseitige Querschnittserweiterung des Fallrohres kann
als an sich bekannter Diffusor ausgebildet sein oder als sogenannte Bordamündung.
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Da es für das erfindungsgemäße Verfahren wichtig ist, daß die Eintrittsmündung
des Fallrohres unter Wasser liegt, wird auch der obere Öffnungsrand des Einschütttrichters
unter Wasser gehalten.
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Der Einschütttrichter an der Eintrittsmündung des Fall -rohres kann
auch aus einem Gitterrost gebildet werden, dessen einzelne Roststäbe so eng zueinander
angeordnet werden, daß ein Durchfallen der gewählten Körnung der Feststoffe nicht
möglich ist. Der Öffnungsrand des Trichters liegt dann über Wasser, aber Wasser
kann in die Eintrittsmündung des Fall rohres ungehindert durch den Gitterrost eintreten.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist vorgesehen, daß der obere, Öffnungsrand eines geschlossenen Trichters über der
Wasseroberfläche gehalten ist, und daß der Trichter. in einen aus einem Gitterrost
gebildeten Rohrabschnitt mündet, der zwischen Trichtermündung und unter der Wasseroberfläche
liegender Eintrittsmündung des Fallrohres angeordnet ist.
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Bei dieser Ausführung liegt der die Einschüttung erleichternde Trichter
über der Wasseroberfläche, so daß auf dem Schwimmkörper bzw. Schiff, z.B. auch mit
Baggern oder dergleichen
gearbeitet werden kann, die das Feststoff-Material
in den oben offenen Trichter einschütten. Durch den als Gitterrost ausgebildeten
Rohrabschnitt zwischen Trichtermündung und Eintrittsmündung des Fallrohres ist der
freie Eintritt von Wasser in das Fallrohr gewährleistet, so daß sich die eingangs
beschriebenen vorteilhaften Wirkungen einer erhöhten Förderung der Feststoffe bei
gleichzeitiger Herabsetzung der Verstop -fungsgefahr durch das Fallrohr einstellen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung, aus denen sich weitere erfinderische
Merkmale ergeben, sind in der Zeichnung darge -stellt. Es zeigen: Fig. 1 eine schmematische
Seitenansicht der Vorrichtung bei der Durchführung des Verfahrens, Fig. 2 das untere
Austrittsende eines Fallrohres ohne Querschnittserweiterung, Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel
eines unteren Endes eines Fallrohrs mit Querschnittserweiterung und Fig. 4 eine
andere Ausführungsform der Querschnittserweiterung am unteren Ende des Fallrohres.
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In Fig. 1 ist eine im Einsatz befindliche Vorrichtung schematisch
in der Seitenansicht gezeigt. Ein an der Wasseroberfläche 1 schwimmender Schwimmkörper
2 trägt einen Trichter 3 derart, daß sich dessen Mündung 4 noch oberhalb der Wasseroberfläche
befindet. An die Mündung schließt sich ein Rohrabschnitt 5 an, dessen Wandung aus
einem Gitterrost ge -bildet
ist, und der in Verlängerung der Eintrittsmündung
6 des Fallrohres 7 verläuft. Die eigentliche Eintrittsmün -dung 6 des Fallrohres
befindet sich dadurch unter der Wasseroberfläche 1. Das Fallrohr erstreckt sich
nahezu bis zum Meeresgrund 8, auf dem eine Rohrleitung 9 verlegt ist.
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In den Trichter kann körniges Feststoff-Material geschüttet werden,
das beispielsweise eine Körnung von 20-200mm aufwei -sen kann. Das Feststoff-Material
fällt durch das Fallrohr und reißt dabei Wasser mit, was oben im Bereich des gitterrostförmigen
Rohrabschnitts 5 ungehindert eintreten und nachströmen kann. Dadurch fällt das Feststoff-Material
in einem stetigen Förderstrom mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit von beispielsweise
mehr als 10 m /sec. durch das Fallrohr und der kontinuierliche Feststoff-Materialstrom
bildet über der auf dem Meeresboden 8 verlegten Rohrleitung 9 in kürzester Zeit
auch in größeren Wassertiefen ( z.B. 100 m und mehr) eine dammförmige Aufschüttung
10.
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An der Austrittsmündung weist das Fallrohr 7 eine bei diesem Ausführungsbeispiel
als Diffusor 11 ausgebildete Querschnittserweiterung auf, durch welche die Fallgeschwindigkeit
des Feststoff-Materials im Fallrohr 7 vermindert wird.
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Durch die von der Querschnittserweiterung bewirkte Verminderung der
Fallgeschwindigkeit der Feststoff-Körner unmittelbar bei Verlassen des Fallrohres
können Aufpralltrichter 12, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind, nicht entstehen.
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Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform einer Querschnittserweiterung
an
der Austrittsmündung des Fallrohres 7. Die Querschnittserweiterung entspricht hier
der Form einer Bordamün -dung.
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In Fig. 4 ist eine andere Ausführungsform einer solchen Bordamündung
dargestellt, die aus drei ineinanderstehenden Trichtern 13, 14 und 15 am unteren
Austrittsende des Fallrohres 7 besteht, wobei seitlich in Pfeilrichtung noch Wasser
in die einzelnen Trichter ungehindert eintreten kann.
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