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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung
eines mattenartigen Schutz- und Immobilisierungselements und auf
ein derartig erhaltenes mattenartiges Element sowie insbesondere
auf ein Verfahren zur Herstellung einer Schutz- und Immobilisierungsmatte
für Unterwasserrohre.
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Aus
der eigenen
US 4,477,206 ist
die Verwendung parallelflacher flexibler Schutzelemente zur Immobilisierung
und zum Schutz von Unterwasserrohren bekannt. Diese Elemente umfassen
eine flexible äußere Abdeckung,
die einen aus Metallmaterial hergestellten und mit einer Mischung
aus Bitumen, Sand und Steinen oder Kieseln gefüllten Drahtgeflechtbehälter abdeckt.
Nach der Herstellung werden die Schutzelemente dort, wo sich die
zu schützenden Rohre
befinden, mit Handhabungsmaschinen wie Kränen, mechanischen Armen und
dgl. ins Wasser abgesenkt.
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Zur
Erleichterung dieser Positionierung sind Verfahren zur Herstellung
von mattenartigen Schutzelementen bekannt, die Stützelemente
umfassen, die im Gebrauch deren Handhabung erleichtern. In der
EP 0881334 im Namen von
Giuseppe Sarti & C.
wird ein Verfahren zur Herstellung eines mattenartigen flexiblen
Bauteils mit folgenden Schritten beschrieben: Abdecken der Kammer
einer Form mit einer Abdeckung, Positionieren einer Verstärkung aus
einem Drahtnetz, die in einer parallel zur Basis der Kammer liegenden
Ebene liegt, in der Kammer, Einführen
eines Füllmaterials
in die Kammer, wobei das Füllmaterial
bei hoher Temperatur vorgemischt worden ist und aus einem Zuschlagmaterial
mit solchen Abmessungen besteht, dass es durch die Maschen des Netzes geht,
bis die Verstärkung
eingegliedert ist, und Abdecken des Füllmaterials mit der Abdeckung.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
eines Verfahrens zur schnellen, rationellen und wirtschaftlichen
Herstellung von mattenartigen Schutzelementen, wodurch Einbaukosten
und Zeit in beträchtlichem
Maße eingespart
werden können.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Optimierung
der Verfahrensschritte zur Herstellung eines mattenartigen Schutzelements,
das leicht zu handhaben ist und an unterschiedliche Einsatzbedingungen
angepasst werden kann.
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Zur
Erfüllung
der oben angegebenen Aufgaben bezieht sich die vorliegende Erfindung
auf ein Verfahren zur Herstellung eines mattenartigen Schutzelements
mit folgenden Schritten: Bereitstellen von Aufnahmemitteln, Bereitstellen
einer Schicht aus flexiblem Material und Anordnen dieses Materials
in den Aufnahmemitteln, wobei die Umfangsränder der flexiblen Schicht
aus den Aufnahmemitteln vorstehen, Anordnen von Verankerungsmitteln
und einer ersten Netzstruktur in den Aufnahmemitteln, wobei die
Netzstruktur in direktem Kontakt mit der flexiblen Schicht steht
und die Verankerungsmittel an vorbestimmten Positionen durch die
Netzstruktur gehen, Füllen
der Aufnahmemittel mit einem feste und/oder fluide Elemente umfassenden
Füllmaterial, Überlagern
des Füllmaterials
mit einer zweiten Netzstruktur und Überlagern von mindestens Teilen
der Umfangsränder
der flexiblen Schicht, so dass eine geschlossene Abdeckung hergestellt
wird, aus der die Enden der Verankerungsmittel vorstehen. Gemäß Anspruch 8
wird auch das daraus entstehende Produkt bereitgestellt.
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Einer
der Hauptvorteile der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
eines Verfahrens zur Her stellung von mattenartigen Schutzelementen,
das einerseits weniger notwendige Schritte als bekannte Verfahren
umfasst und daher schnell und rationell ist, bei dem aber andererseits
alle Festigkeits- und Flexibilitätseigenschaften
der bekannten Schutz- und Immobilisierungselemente unverändert beibehalten
werden.
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Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Verwendung
eines Füllmaterials, das
feste Elemente umfasst, die vor Ort problemlos erhältlich sind
und deren Form und Abmessungen nicht eingeschränkt sind, sofern die Elastizität des mattenartigen
Elements beibehalten werden kann.
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Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der besonderen
und innovativen Form der Verankerungsmittel, die für die homogene Verteilung
des Füllmaterials
in der Form sorgen, wodurch Kontaminierung, Diskontinuitäten und
Resthohlräume
vermieden werden und die Elastizität des mattenartigen Elements
erhöht
wird.
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Weitere
Eigenschaften und Vorteile werden aus der folgenden Beschreibung
einer bevorzugten Ausführungsform
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen deutlich, die
lediglich als Beispiel dienen und die Erfindung in keiner Weise
einschränken
sollen. Es zeigen:
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1 bis 7 Perspektivansichten,
die die Schritte eines Verfahrens zur Herstellung eines mattenartigen
Schutzelements nach einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulichen;
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8 bis 10 Perspektivansichten
verschiedener Ausführungsformen
eines Verankerungsmittels;
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11 eine
Schnittansicht des mattenartigen Schutzelements während Schritt
e) des erfindungsgemäßen Verfahrens;
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12 eine
Perspektivansicht von Schritt d) des erfindungsgemäßen Verfahrens,
wobei verschiedene Ausführungsformen
des Verankerungsmittels gezeigt werden, und
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13 bis 20 Perspektivansichten
der Schritte eines weiteren Verfahrens zur Herstellung eines mattenartigen
Schutzelements nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung.
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Zur
Herstellung eines Schutzelements in Mattenform werden unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen zunächst
Aufnahmemittel bereitgestellt; dabei handelt es beispielsweise – und dies
soll keine Einschränkung
darstellen – um
eine vorzugsweise parallelflache Form 2, die eine rechteckige
Basis aufweist und im Allgemeinen aus einem starren, wärmebeständigen Material
hergestellt ist. In der Form 2 liegt eine Schicht aus Gewebe 3,
bei dem es sich beispielsweise auch um ein Vlies handeln kann und
das so das Innere der Form bedeckt. Die Oberflächenerstreckung des Gewebes 3 ist
größer als
die innere Oberfläche
der Form 2, so dass Umfangsränder 4 des Gewebes 3 aus
der Form vorstehen.
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An
vorbestimmten Positionen 12 (in 1 und 2 gestrichelt
angedeutet) auf dem mittleren Abschnitt des in der Form 2 aufgenommenen
Gewebes 3 werden dann Verankerungsmittel 5 angeordnet. 8 zeigt
als nicht einschränkendes
Beispiel eine Ausführungsform
eines Verankerungsmittels 5, das eine Platte 9 umfasst,
an der ein hohles zylindrisches Element 10 in einer senkrecht
zur Oberfläche der
Platte 9 verlaufenden Richtung befestigt ist. In der Oberfläche des
hohlen Zylinders 10 sind an diametral gegenüberliegenden
Positionen zwei Öffnungen 13 ausgebildet,
die für
das Einführen
und Verbinden eines Stiftelements 14 besonders geeignet
sind. Die Verankerungsmittel 5 umfassen auch einen Gurt 11,
beispielsweise aus Fasern o.Ä.,
der am Stift 14 befestigt und so im Zylinder 10 untergebracht
ist, dass er während
des Verfahrens zur Herstellung des mattenartigen Elements verdeckt
und geschützt
ist.
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Selbstverständlich lassen
sich die Verankerungsmittel 5 in mehreren unterschiedlichen
Formen herstellen, solange die Aufgaben und Vorteile der vorliegenden
Erfindung erzielt werden. In einer anderen in 9 dargestellten
Ausführungsform
umfassen die Verankerungsmittel 5 beispielsweise eine omegaförmige Stange 19,
deren oberes Ende 31 in einem Abschnitt eines hohlen zylindrischen
Elements 15 untergebracht ist. Zwei Fußelemente 16 sind
an der Außenfläche des
zylindrischen Elements 15 befestigt, liegen zusammen mit
den unteren Enden der Stange 19 direkt an der Gewebeoberfläche an und halten
den zylindrischen Abschnitt 15 auf einer Höhe, die
der Höhe
der Seitenwände
der Form 2 fast entspricht. Ein ösenartiges Element 17 steht
mit dem oberen Ende 31 der Stange 19 in Eingriff
und kann gezielt in das zylindrische Element 15 zurückgezogen
werden. Im Gebrauch, bei den Schritten zur Herstellung des Schutzelements,
bleibt die Öse 17 im
zylindrischen Element 15, so dass sie sich nicht mit den anderen
Elementen verhakt, während
sie beim Schritt der Handhabung des Schutzelements aus dem zylindrischen
Element 15 entfernt wird, damit sie an Befestigungsmitteln
wie beispielsweise an nicht gezeigten Haken, Seilen, Rastfedern
u.Ä. befestigt werden
kann. Bei einer weiteren in 10 dargestellten
Ausführungsform
sind die unteren Enden der Stange 19 zur Erhöhung der
Stabilität
der Verankerungsmittel 5 mit einem plattenartigen Element 18 verbunden.
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Nach
Abschluss dieses Vorbereitungsschritts wird die Netzstruktur 6 so
in der Form 2 angeordnet, dass sie in direktem Kontakt
mit dem Gewebe 3 steht. Die Struktur 6 ist aus
einem zweidrähtig
gezwirnten Drahtnetz mit sechseckigen Maschen hergestellt. Bei einer
erfindungsgemäßen Ausführungsform
umfasst die Basis ein Draht netzfeld, dessen sechseckige Maschen
vorzugsweise so ausgerichtet sind, dass sich die Abschnitte, an
denen die verschiedenen Drähte
gezwirnt sind, in der Längsrichtung
der Struktur 6 erstrecken. Die Längsseitenwände bestehen aus Drahtnetzfeldern,
ebenfalls mit sechseckigen Maschen, bei denen sich die Abschnitte,
an denen die verschiedenen Drähte
gezwirnt sind, vorzugsweise immer in zur Längsrichtung der Struktur 6 senkrecht
verlaufenden Richtungen erstrecken. Mit dieser Eigenschaft soll
die Flexibilität
des Schutzelements verbessert werden, wenn es einem zu schützenden
und zu immobilisierenden Rohr überlagert wird,
obwohl dies nicht als einschränkend
anzusehen ist.
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Schließlich sind
die sechseckigen Maschen des Drahtnetzes der Basis der Struktur 6 so
groß, dass
das zylindrische Element 10 der Verankerungsmittel 5 ganz
durchgehen kann, so dass die Netzstruktur 6 am Gewebe 3 haften
kann, damit die Platte 9, wie in 11 dargestellt,
zwischen dem Gewebe 3 und der Basis der Netzstruktur 6 zusammengedrückt wird.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird
die Form 2 dann mit einem Füllmaterial 7 bekannter
Art gefüllt,
das beispielsweise eine heiße
Mischung aus Schotter und/oder Kieseln, Mastix auf der Grundlage
von Sand und Bitumen oder irgendeine andere Art von Mischung aus
festen und/oder fluiden Elementen, die eine steifplastische Konsistenz
bis zu tiefen Temperaturen gewährleistet,
umfasst. Selbstverständlich
können
die festen Elemente vor dem Eingießen des Mastix und ohne vorherige
Brechvorgänge
in die Form 2 eingeführt
werden, wodurch die Herstellungskosten gesenkt werden, sofern die
Elastizität
des mattenartigen Schutzelements am Ende des Verfahrens gewährleistet
ist.
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Das
Verhältnis
von der Menge an festem Material zu der Menge an eingegossenem Mastix
ist vorteilhafterweise so, dass das Volumen der Form zu 30 bis 40%
aus Mastix besteht. Um dies zu erreichen, kann beispielsweise ein
Mastix auf der Grundlage von Sandfüllstoff und Bitumen verwendet
werden, dessen Zusammensetzung gute Flexibilität unter den Einsatzbedingungen
gewährleistet.
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Das
Füllmaterial 7 wird
in die Form 2 gegossen, bis ein Füllstand von ungefähr der Höhe der Seitenwände der
Form 2 erreicht ist, wobei jedoch darauf geachtet wird,
dass die oberen Enden der zylindrischen Elemente 10 mindestens
teilweise hervortreten und sich keine Resthohlräume bilden, indem das Füllmaterial
verteilt und eben gemacht wird.
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Bevor
das Füllmaterial 7 seinen
Abbindepunkt erreicht, wird die Form 2 mit einer weiteren Netzstruktur 8 abgedeckt,
damit die Kontinuität
mit der ersten Netzstruktur 6 in Gestalt und Material gewahrt
und eine Tragstruktur für
das mattenartigen Element hergestellt wird. Angesichts der chemischen und
physikalischen Eigenschaften des Füllmaterials stellt es nach
dem Abkühlen
ein natürliches
Befestigungselement zwischen den beiden Netzstrukturen 6 und 8 dar.
Selbstverständlich
ist auch die weitere Netzstruktur 8 vorzugsweise aus zweidrähtig gezwirntem
Drahtnetz mit sechseckigen Maschen hergestellt, die so groß sind,
dass das zylindrische Element 10 der Verankerungsmittel 3 hindurchgehen kann.
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Schließlich werden
die Umfangsränder 4 der Schicht
aus Gewebe 3, die sich während der ersten Schritte des
Verfahrens außerhalb
der Form 2 befanden, angehoben und so aneinander befestigt,
dass die gesamte Schicht aus Gewebe 3 zusammengelegt und
das mattenartige Schutzelement hergestellt wird.
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Die
Umfangsränder 4 sollen
dank Öffnungen,
die im Voraus definiert oder während
der Herstellung des mattenartigen Elements gebildet werden, gestatten,
dass die oberen Enden der Zylinder 10 der Verankerungsmittel 5 hervortreten,
damit auf die in ihnen enthaltenen Gurte 11 zugegriffen
werden kann.
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Zum
leichteren Bewegen und Handhaben des mattenartigen Schutzelements
können
die Gurte 11 aus dem Zylinder 10 entfernt werden
und so Verankerungs- und Befestigungspunkte für nicht gezeigte Handhabungsmittel
bieten. Die durch die Hebekräfte
entstehenden Vertikalspannungen werden durch die Verankerungsmittel 5 auf
die Platten 9 verteilt, die die Spannungen ihrerseits aufgrund
der Tatsache, dass sie unter der Netzstruktur 6 in direktem Kontakt
mit der Schicht aus Gewebe 3 angeordnet sind, über die
gesamte Ausdehnung des mattenartigen Schutzelements verteilen.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
kann die Struktur des mattenartigen Schutzelements weiter durch
Stahlkabel oder verdrillten Draht, die an den oberen Ecken der Netzstruktur 6 verankert
oder vorzugsweise der anderen Netzstruktur 8 überlagert werden,
verstärkt
werden.
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Nach
einem weiteren Verfahren zur Herstellung eines mattenartigen Schutzelements
nach einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wie in 3 bis 20 dargestellt,
werden zunächst
Aufnahmemittel vorgesehen, bei denen es sich beispielsweise – und dies
soll keine Einschränkung
darstellen – um
eine parallelflache Form 20 handelt, die eine rechteckige
Basis aufweist und im Allgemeinen aus einem starren, wärmebeständigen Material
hergestellt ist. In der Form 20 liegt eine Schicht aus
Gewebe 21, bei dem es sich beispielsweise auch um ein Vlies
handeln kann und das so das Innere der Form bedeckt. Die Oberflächenerstreckung
des Gewebes 21 ist größer als
die innere Oberfläche
der Form 20, so dass Umfangsränder 22 des Gewebes 21 aus
der Form vorstehen.
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Dann
wird eine Netzstruktur 23 so in der Form 20 angeordnet,
dass sie in direktem Kontakt mit dem Gewebe 21 steht. Die
Struktur 23 ist aus zweidrähtig gezwirntem Drahtnetz mit
sechseckigen Maschen hergestellt. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung umfasst die Basis ein Drahtnetzfeld, dessen sechseckige
Maschen vorzugsweise so ausgerichtet sind, dass sich die Abschnitte,
an denen die verschiedenen Drähte
gezwirnt sind, in der Längsrichtung
der Netzstruktur 23 erstrecken. Mit dieser Eigenschaft
soll die Flexibilität
des Schutzelements verbessert werden, wenn es einem zu schützenden
und zu immobilisierenden Rohr überlagert wird,
obwohl dies nicht als einschränkend
anzusehen ist.
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Die
Längserstreckung
der Oberfläche
der Netzstruktur 23 ist größer als die innere Oberfläche der
Form 20, so dass die Umfangsränder 24 der Netzstruktur 23 gemäß einer
Linie 25 gebogen sind und aus der Form 2 vorstehen.
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Dann
werden Verankerungsmittel an den gebogenen Linien 25 auf
der inneren Oberfläche
der in der Form 20 enthaltenen Netzstruktur 23 angeordnet. 15 zeigt
als nicht einschränkendes
Beispiel eine Ausführungsform
eines Verankerungsmittels, das einen Stab 26 umfasst, an
dem mehrere Gurte 27, beispielsweise Faser o.Ä., befestigt
sind. Selbstverständlich
lassen sich die Verankerungsmittel in mehreren unterschiedlichen
Formen herstellen, solange die Aufgaben und Vorteile der vorliegenden
Erfindung erzielt werden.
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Schließlich sind
die sechseckigen Maschen der Umfangsränder 24 des Drahtnetzes
der Netzstruktur 23 so groß, dass die Gurte 27 ganz
durchgehen können,
wie in 15 dargestellt.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird
die Form 20 dann mit einem Füllmaterial 7 bekannter
Art gefüllt,
das beispielsweise eine heiße
Mischung aus Schotter und/oder Kieseln, Mastix auf der Grundlage
von Sand und Bitumen oder irgendeine andere Art von Mischung aus
festen und/oder fluiden Elementen, die eine steifplastische Konsistenz
bis zu tiefen Temperaturen gewährleistet,
umfasst. Selbstverständlich
können
die festen Elemente vor dem Eingießen des Mastix und ohne vorherige
Brechvorgänge
in die Form 20 eingeführt
werden, wodurch die Herstellungskosten gesenkt werden, sofern die
Elastizität
des mattenartigen Schutzelements am Ende des Verfahrens gewährleistet
ist.
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Das
Verhältnis
von der Menge an festem Material zu der Menge an eingegossenem Mastix
ist vorteilhafterweise so, dass das Volumen der Form zu 30 bis 40%
aus Mastix besteht. Um dies zu erreichen, kann beispielsweise ein
Mastix auf der Grundlage von Sandfüllstoff und Bitumen verwendet
werden, dessen Zusammensetzung gute Flexibilität unter den Einsatzbedingungen
gewährleistet.
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Das
Füllmaterial 7 wird
in die Form 20 gegossen, bis ein Füllstand von ungefähr der Höhe der Seitenwände der
Form 20 erreicht ist, wobei jedoch darauf geachtet wird,
dass sich keine Resthohlräume
bilden, indem das Füllmaterial
verteilt und eben gemacht wird.
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Bevor
das Füllmaterial 7 seinen
Abbindepunkt erreicht, werden die Umfangsränder 24 der Netzstruktur 23,
die während
der ersten Schritte des Verfahrens außerhalb der Form 20 geblieben
waren, zur oberen Oberfläche
des Füllmaterials 7 gebogen, das
seinerseits durch eine weitere Netzstruktur 8 abgedeckt
wird, damit die Kon tinuität
mit der ersten Netzstruktur 23 in Gestalt und Material
gewahrt und eine Tragstruktur für
das mattenartigen Element hergestellt wird. Angesichts der chemischen
und physikalischen Eigenschaften des Füllmaterials stellt es nach
dem Abkühlen
ein natürliches
Befestigungselement zwischen den beiden Netzstrukturen 23 und 8 und
den Umfangsrändern 24 dar.
Selbstverständlich ist
auch die weitere Netzstruktur 8 vorzugsweise aus zweidrähtig gezwirntem
Drahtnetz mit sechseckigen Maschen hergestellt.
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Bei
einer weiteren, alternativen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung werden die Umfangsränder 24 der
Netzstruktur 23 zur Basis der Netzstruktur 23 gebogen,
bevor mit dem Füllen
der Form 20 begonnen wird; dadurch wird sichergestellt, dass
die Verankerungsmittel mehr Stabilität in der Netzstruktur 23 haben.
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Schließlich werden
die Umfangsränder 22 der
Schicht aus Gewebe 21, die sich während der ersten Schritte des
Verfahrens außerhalb
der Form 20 befanden, angehoben und so aneinander befestigt,
dass die gesamte Schicht aus Gewebe 21 zusammengelegt und
das mattenartige Schutzelement hergestellt wird.
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Die
Umfangsränder 22 sollen
dank Öffnungen,
die im Voraus definiert oder während
der Herstellung des mattenartigen Elements gebildet werden, gestatten,
dass die Gurte 27 hervortreten können, so dass beliebige (nicht
gezeigte) Handhabungsmittel auf sie zugreifen können, wodurch das Bewegen und
Handhaben des mattenartigen Schutzelements erleichtert wird.
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Selbstverständlich können die
Ausführungsformarten
und die Einzelheiten der Herstellung stark modifiziert werden, während der
Erfindungsgedanke derselbe bleibt.