EP3214226B2 - Verfahren und vorrichtung zum schallschutz - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum schallschutz

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EP3214226B2
EP3214226B2 EP17166530.0A EP17166530A EP3214226B2 EP 3214226 B2 EP3214226 B2 EP 3214226B2 EP 17166530 A EP17166530 A EP 17166530A EP 3214226 B2 EP3214226 B2 EP 3214226B2
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EP
European Patent Office
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line
drum
compressed
compressed air
hose
Prior art date
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EP17166530.0A
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EP3214226A1 (de
EP3214226B1 (de
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Bernhard Weyres
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Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to EP19196197.8A priority Critical patent/EP3626888A1/de
Priority to PL17166530.0T priority patent/PL3214226T5/pl
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Publication of EP3214226B2 publication Critical patent/EP3214226B2/de
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D13/00—Accessories for placing or removing piles or bulkheads, e.g. noise attenuating chambers
    • E02D13/04—Guide devices; Guide frames
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D13/00—Accessories for placing or removing piles or bulkheads, e.g. noise attenuating chambers
    • E02D13/005—Sound absorbing accessories in piling

Definitions

  • the invention relates to a noise-reducing device for underwater pile driving, comprising at least one pipe that can be fixed to the seabed and has a plurality of boreholes, and at least one compressor with which compressed air can be introduced into the pipe so that it can exit through the boreholes.
  • the invention further relates to a method for reducing the transmission of sound in a liquid, comprising the following steps: deploying a pipe on the seabed that encircles the sound source and is provided with boreholes, and introducing compressed air into the pipe so that it exits through the boreholes.
  • Such devices and methods can be used for noise reduction when installing cylindrical piles into the seabed.
  • These piles can be used to anchor monopile, tripod, triplepile, or jacket structures, upon which structures such as wind measurement masts, wind turbines, drilling platforms, or substations can be founded in offshore areas.
  • the aforementioned foundation structures can be largely prefabricated on land, allowing for quick and easy installation on site, often under challenging weather conditions.
  • a disadvantage is the need for heavy pile-driving equipment, which generates a high noise level, for example, exceeding 130 dB. Such noise levels can be harmful to marine life.
  • a hose reel for an air hose is known that makes it possible to quickly wind and unwind the air hose of a machine tool under pressure at various directional angles from the mounting position.
  • the JP 2000-302199 A This reveals a hose reel for a pneumatic tool, which allows work to begin immediately after the hose reel has been moved to the work site and connected to an air supply. Furthermore, the hose is quickly replaceable thanks to a quick-connect fitting on the outer surface of the reel.
  • the WO 91/07546 A1 shows a floating oil boom which has an air-absorbing buoyancy element and a curtain suspended from the buoyancy element.
  • the invention is therefore based on the objective of providing a device and a method for underwater pile driving which combines good sound insulation with low equipment costs, so that the sound insulation measures can be carried out quickly and easily.
  • the pipe which surrounds the pile driving site in an approximately ring-like manner, for noise reduction during pile driving operations. Due to the density inhomogeneity between the rising air bubbles and the surrounding seawater, as well as the compressibility of the air bubbles, the energy of the sound waves can be at least partially dissipated, so that a lower sound intensity prevails outside the bubble curtain.
  • the pipe can be laid out so that it completely encircles the pile driving site. If a reduction is only required in certain directions, the pipe can, of course, be laid out only in those directions, or the ring around the pile driving site can be left open.
  • the compressed air exiting the pipeline is supplied by at least one compressor, which is usually mounted on the water's surface on a ship or jack-up barge.
  • the compressed ambient air is then fed into the pipeline via a supply hose and exits through multiple boreholes drilled along the pipeline's length.
  • the conduit it is proposed to insert a weight inside the conduit.
  • This increases the overall weight of the conduit sufficiently to allow it to remain on the seabed without additional anchoring or external weights. Since the weight is located inside the conduit, its external shape remains unchanged, allowing it to continue to be easily deployed and/or removed without external weights hindering the process.
  • Anchoring by divers is also possible, but usually unnecessary. At the very least, the number of anchors can be reduced or the distance between anchor points increased, as the pipeline remains on the seabed due to its own weight.
  • the weighting element may contain a metal or an alloy. In other embodiments, the weighting element may contain or consist of a mineral material, such as concrete.
  • the weighting element(s) may be incorporated directly into the pipe during production, for example, by extrusion. Weighting elements may also be glued, screwed, or riveted into the pipe at certain intervals. In one embodiment of the invention, several weighting elements may be connected to one another by a wire rope or chain, which prevents slippage along the longitudinal extent of the pipe. In another embodiment of the invention, at least one sufficiently dimensioned chain with a plurality of chain links may be used as the sole weighting element.
  • Such a weight can simply be inserted into the cable. Due to the flexibility of the chain links, the weight does not, or only minimally, impede the winding and unwinding of the cable.
  • the conduit can have at least one longitudinal section comprising a hose with a wall, wherein the wall contains at least one layer of wire mesh.
  • the wall contains at least one layer of wire mesh.
  • several layers of wire mesh can be present in the wall.
  • the number of layers of wire mesh can be between 1 and 8, between 2 and 7, or between 3 and 5.
  • the wire mesh in the wall of the hose increases its tensile strength, thus preventing mechanical damage or unacceptable changes in cross-section or length when the hose is unwound.
  • the wire mesh can limit the elasticity of the hose, so that it retains its desired cross-section even under high overpressure. This allows the device to be operated with greater reliability and to be inserted and removed with particular safety.
  • the wire mesh and/or the chain, or at least one weighting element may contain or consist of stainless steel.
  • stainless steel is understood to mean an alloy steel that is corrosion-resistant or at least corrosion-inhibiting.
  • steels with material numbers 1.4401, 1.4571, or 1.4462 may be used. The use of these stainless steels extends the service life of the proposed device if seawater comes into contact with the weighting element and/or the wire mesh through the air outlet openings or damage to the wall.
  • the noise-shielding device further comprises at least one winding device with at least one drum onto which the cable can be wound.
  • the drum can have a drive, for example, an electric or hydraulic drive.
  • the drum can be configured to accommodate more than approximately 900 m, more than approximately 1000 m, or more than approximately 1100 m of the cable.
  • the cable may be sufficient to wind the cable onto the drum while the ship is essentially drifting without propulsion or with minimal engine power.
  • This guides the ship along the cable as if it were an anchor chain, and it follows the cable's path backwards while the cable is wound onto the drum.
  • a cable with increased tensile strength such as the proposed embodiment with at least one wire mesh in its wall, proves advantageous.
  • the ballast body can also serve to absorb tensile forces if it contains or consists of a chain or wire rope.
  • conduits can be deployed simultaneously, each encircling the noise source in a ring-like fashion. This creates several bubble curtains arranged approximately concentrically. Since a single bubble curtain from a single conduit reduces the noise by approximately 12 dB to approximately 20 dB, a correspondingly greater reduction can be achieved by using multiple bubble curtains. If several conduits are deployed simultaneously, this improved noise protection can be installed in a single passage of the ship around the pile-driving site. In some embodiments of the invention, the number of conduits deployed simultaneously can be approximately 2 to approximately 6.
  • several cables can be deployed simultaneously by unwinding each cable from an associated winding device, which unwinds the cables at different speeds. If the winding devices each have drums of the same diameter, the rotational speed can be selected differently. According to the invention. It was recognized that the cables would lie spaced apart on the seabed. For example, in some embodiments of the invention, the speed can be selected such that the cables are arranged essentially concentrically, with the outer cable laid with a radius that is approximately 10 m to approximately 30 m larger than the radius of the inner cable.
  • the drum of the winding device has an internal air supply, so that the cable can be pressurized with compressed air during unwinding and/or retraction.
  • This provides additional mechanical stabilization to the cable, preventing it from experiencing excessively small bending radii that could damage it. Furthermore, it prevents the ingress of seawater and sand, which could clog individual bores in the cable wall.
  • Figure 11 shows a hose 11 which can be used as a conduit 10 in a soundproofing device 1 according to the invention.
  • the hose 11 can form at least a longitudinal section of the conduit 10.
  • the conduit 10 can be formed entirely by the proposed hose.
  • Hose 11 has a wall 111, which is determined by Figure 4 This will be explained in more detail.
  • the wall 111 encloses the clear width 116 of the hose 11.
  • the wall 111 can be made of rubber or a polymer.
  • the wall 111 can contain or consist of polyvinyl chloride or EPDM.
  • the wall 111 can contain at least one wire mesh 112, 113, or 114.
  • Figure 4 Figure 1 shows an embodiment with three approximately concentrically arranged layers of wire mesh. These can be inserted into the wall 111 during extrusion or vulcanization of the tube 12.
  • the number of wire mesh layers 112, 113, and 114 can be larger or smaller, ranging from approximately 1 to approximately 7.
  • one wire mesh layer can also be omitted.
  • the wall 111 has a plurality of bores 105, one of which has a cross-section of Figure 4
  • the bores 105 can have a diameter of approximately 0.5 to approximately 5 mm.
  • the bores 105 can be arranged at intervals of approximately 100 cm to approximately 10 cm in the wall 111.
  • a chain with a plurality of chain links 102 is used as the weighting element 101.
  • the hose 11 or the line 10 remains flexible, so that it can be easily wound and unwound, and thus laid on and removed from the seabed in a particularly simple manner. Even if the chain 101 fills a large part of the clear opening 116, the compressed air can still flow through the line 10 between the links 102.
  • the chain 101, as well as the wire mesh 112, 113, and 114 can further increase the tensile strength of the line 11, thus preventing damage during the insertion and removal of the line 10.
  • the wire mesh 112, 113 and 114, as well as the chain 101 or another weighting element, can be made of corrosion-resistant or corrosion-resistant steel in some embodiments of the invention. This extends the service life of the line 10 if seawater enters the line during operation of the device through defects or through the bores 105.
  • Figure 1 shows a connecting element 40 with which different longitudinal sections of a hose 11 can be joined to form a single line 10.
  • the connecting element 40 has a sleeve 41.
  • the sleeve 41 consists of a cylindrical base body on the outside of which a plurality of ribs 45 are arranged.
  • the outer diameter of the cylindrical base body 41 corresponds approximately to the inner diameter 116 of the hose 11. In this way, the hose 11 can accommodate the cylindrical base body 41, with the ribs 45 lying against the inner wall 115.
  • the joint can be inserted into a clamp 43 designed as a half-shell.
  • the clamp 43 is then closed with a screw connection 47 via bores 44.
  • the clamp can have 43 cutouts. or have ribs 46 which are shaped or arranged complementarily to the ribs 45. In this way, a positive-locking connection of the hose 11 with the cylindrical base body 41 is achieved, so that high tensile forces can be transmitted in the direction of the longitudinal extension of the hose 11 without the hose 11 slipping out of the connecting element 40.
  • Figure 5 shows an application example of the soundproofing method or soundproofing device proposed according to the invention.
  • Figure 5 Figure 3 shows the tower of a wind turbine 3, which is anchored to the seabed 2 by means of a tripod 30.
  • the water depth at the installation site of the wind turbine 3 can be, for example, approximately 10 m to approximately 45 m or approximately 25 m to approximately 40 m.
  • the tripod 30 has mounting sleeves 31 at its base.
  • the mounting sleeves 31 are designed to receive a driven pile 32.
  • the tripod 30 is securely connected to the driven piles 32 and the driven piles 33 are securely anchored in the seabed 2, the wind turbine 3 stands reliably on the seabed 2.
  • the driven piles 32 can have a diameter of approximately 2 m to approximately 5 m and a length of approximately 20 m to approximately 40 m.
  • the piles 32 are driven in with a pile driver (not shown), generating high-intensity sound emissions 21 which propagate as structure-borne sound in the seawater.
  • the invention proposes to lay a conduit 10 in a ring shape around the pile driving point or around the entire tripod 30 with all pile driving points.
  • the conduit 10 is unwound according to the invention from a winding device 15, which is mounted on a ship 11 and is guided by the Figure 3 This will be described in more detail.
  • the pipeline 10 can be pressurized with compressed air from a compressor 18 during deployment. Due to the ballast inside the pipeline 10, it nevertheless sinks to the seabed under its own weight and remains there.
  • the pipeline 10 is pressurized with compressed air by at least one compressor 18 and a pipeline 181.
  • the compressed air 180 leaves the pipeline 10 through the openings 105 and rises to the sea surface in the form of bubbles.
  • the high-intensity sound emission 21 is attenuated as it passes through this bubble curtain 180, so that a lower sound intensity 22 is perceptible outside the area bounded by the pipeline 10.
  • the cable 10 can be retrieved and brought back on board the ship 11 using the winding device 15, and is then available for the next use.
  • the ship 11 can drift without propulsion or with minimal engine power while the cable 10 is being wound in using the winding device 15. This ensures that the ship 11 follows the path of the cable 10, similar to when retrieving an anchor chain, thus preventing any kinking of the cable 10 or wrapping of the cable 10 around the tripod 30.
  • the winding device 15 has a frame 151.
  • the frame 151 can have the external dimensions of a standard container, for example, the dimensions of a shipping container according to ISO 668. In this way, the winding device 15 can be transported and stored in a space-saving manner.
  • the frame 151 has the standard dimensions of a freight container, it can also have the connecting elements 153 of such a container, so that several winding devices 15 can be stacked on top of each other like containers, or mixed stacks of winding devices 15 and containers can be formed. This allows for a space-saving and cost-effective transport option on the ship 11.
  • a drum 152 is rotatably mounted in frame 151.
  • the drum 152 can be designed to hold more than 500 m, more than 900 m, more than 1000 m, or more than 1100 m of hose 11. Since the hose 11 is made of flexible rubber or plastic and has a smooth outer surface due to the internally arranged weights, the hose 11 can be stored on the drum 151 in a particularly space-saving manner.
  • the drum 152 can be set in rotation by a hydraulic drive (not shown) so that the hose 11 is unwound while the ship 19 circles the area designated for the noise abatement measures. Provided the drive of the drum 152 is sufficiently powerful, the ship 19 can be pulled backwards by the hose 11 to retrieve it, with the hose 11 winding onto the drum 152.
  • FIG. 3 A compressed air connection 154 is visible.
  • the line of a compressor 18 can be connected to connection 154, which supplies compressed air to line 11. Due to the compressed air connection of the hose 11 being located inside the drum, the hose 11 can be pressurized with compressed air even while it is being unwound.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schallschutzvorrichtung für Rammarbeiten unter Wasser, aufweisend zumindest eine auf dem Meeresgrund festlegbare Leitung, welche eine Mehrzahl von Bohrungen aufweist, sowie zumindest einen Kompressor, mit welchem Druckluft in die Leitung einbringbar ist, so dass diese aus den Bohrungen austreten kann. Weiterhin betrifft di Erfindung ein Verfahren zur Reduzierung der Übertragung von Schall in einer Flüssigkeit, enthaltend die folgenden Schritte: Ausbringen einer Leitung auf den Meeresgrund, welche die Schallquelle ringförmig umschließt und mit Bohrungen versehen ist und Einbringen von Druckluft in die Leitung, so dass diese durch die Bohrungen austritt.
  • Derartige Vorrichtungen und Verfahren können zum Schallschutz beim Einbringen zylindrischer Pfähle in den Meeresboden verwendet werden. Solche Pfähle können zur Verankerung von Monopile-, Tripod-, Tripile- oder Jacket-Konstruktionen verwendet werden, auf welchen Bauwerke wie Windmessmasten, Windenergieanlagen, Bohrinseln oder Umspannwerke im Offshore-Bereich gegründet werden können.
  • Die genannten Gründungsstrukturen können an Land weitgehend vorgefertigt werden, so dass sich diese vor Ort bei oft schwierigen Wetterbedingungen einfach und schnell installieren lassen. Nachteilig ist jedoch, dass für die Errichtung schwere Rammgeräte benötigt werden, welche einen großen Schallpegel von beispielsweise mehr als 130 dB in die Umgebung einbringen. Solche Schallpegel können für die Meeresfauna schädlich sein.
  • Aus der DE 10 2004 043 128 A1 ist daher bekannt, durch ein die Rammstelle umgebendes Rohrsystem Druckluft zu leiten, welche durch Bohrungen in den Rohren austreten kann. Da jedoch die Leitung aufgrund der Füllung mit Luft einen großen Auftrieb besitzt, ist diese Maßnahmen nur aufwändig durchzuführen. Beispielsweise kann die Leitung durch Taucher auf dem Meeresboden befestigt werden, um ein Aufschwimmen im Betrieb zu verhindern. Nach Beendigung der Baumaßnahme muss die Leitung entweder aufgegeben oder durch den erneuten Einsatz von Tauchern vom Meeresboden gelöst werden. Alternativ kann die Leitung mit außenliegenden Gewichten beschwert werden, was jedoch die Handhabbarkeit erschwert.
  • Aus der CA 2174149 A1 ist eine Schlauchtrommel für einen Luftschlauch bekannt, die es ermöglicht, den Luftschlauch einer Werkzeugmaschine unter Druck in verschiedenen Richtungswinkeln von der Montageposition schnell auf und abzuwickeln.
  • Die JP 2000-302199 A offenbart eine Schlauchtrommel für ein Druckluftwerkzeug, welche es ermöglicht, sofort mit der Arbeit zu beginnen, nachdem die Schlauchtrommel an einen Arbeitsort bewegt und an eine Luftzufuhrquelle angeschlossen wurde. Weiterhin ist der Schlauch schnell austauschbar, indem dieser mit einem Steckverbinder an einer Außenumfangsfläche der Wickeltrommelangeschlossen ist
  • Die WO 91/07546 A1 zeigt eine schwimmende Ölsperre, welche ein luftaufnehmendes Auftriebselement und einen an dem Auftriebselement aufgehängten Vorhang aufweist.
  • Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren für Rammarbeiten unter Wasser anzugeben, welches eine gute Schallschutzwirkung mit geringem apparativen Aufwand vereint, so dass die Schallschutzmaßnahmen schnell und einfach durchgeführt werden können.
  • Die Aufgabe wird durch eine Schallschutzvorrichtung gemäß Anspruch 1, einem Schiff gemäß Anspruch 6 sowie einem Verfahren gemäß Anspruch 7 gelöst.
  • Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, zum Schallschutz während der Rammarbeiten in an sich bekannter Weise Luftblasen aus einer Leitung aufsteigen zu lassen, welche die Rammstelle in etwa ringförmig umgibt. Aufgrund der Dichteinhomogenität zwischen den aufsteigenden Luftblasen und dem umgebenden Meerwasser sowie aufgrund der Kompressibilität der Luftblasen kann die Energie der Schallwellen zumindest teilweise dissipiert werden, so dass außerhalb des Blasenschleiers eine geringere Schallintensität vorherrscht. Um eine Schallreduktion in alle Richtungen zu erzielen, kann die Leitung so ausgebracht werden, dass diese die Rammstelle vollständig ringförmig umschließt. Sofern eine Reduktion nur in bestimmten Richtungen erforderlich ist, kann selbstverständlich die Leitung nur in diesen Richtungen ausgelegt werden bzw. der Ring um die Rammstelle nicht vollständig geschlossen sein.
  • Die aus der Leitung austretende Druckluft wird von zumindest einem Kompressor bereitgestellt, welcher meist an der Wasseroberfläche auf einem Schiff oder einer Jack-up Barge montiert ist. Die komprimierte Umgebungsluft wird dann der Leitung über einen Zufuhrschlauch zugeführt und verlässt die Leitung über eine Mehrzahl von Bohrungen, welche entlang der Längserstreckung der Leitung eingebracht sind.
  • Da die Leitung bei Betrieb der Vorrichtung somit ständig mit Luft gefüllt ist, wirken Auftriebskräfte auf die Leitung. Für die Funktion der Schallschutzvorrichtung ist es jedoch erforderlich, dass die Leitung auf dem Meeresboden liegen bleibt. Andernfalls kann der von den Rammarbeiten ausgehende Schall zwischen Leitung und Meeresboden ungehindert passieren und sich somit mit voller Intensität ausbreiten.
  • Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, einen Beschwerungskörper in die Leitung einzubringen. Auf diese Weise wird das Gesamtgewicht der Leitung soweit erhöht, dass diese ohne weitere Verankerungen oder äußere Zusatzgewichte auf dem Meeresboden liegen bleibt. Da der Beschwerungskörper innen in der Leitung angebracht ist, bleibt die Außenform der Leitung unverändert erhalten, so dass diese weiterhin in einfacher Weise aus- und/oder eingebracht werden kann, ohne dass außen liegende Gewichte den Vorgang behindern. Auch eine Verankerung durch Taucher kann zwar zusätzlich erfolgen, ist aber in der Regel nicht erforderlich. Zumindest kann die Anzahl der Verankerungen verringert oder der Abstand der Verankerungspunkte vergrößert werden, da die Leitung durch ihr hohes Eigengewicht am Meeresboden liegen bleibt.
  • Der Beschwerungskörper kann in einigen Ausführungsformen der Erfindung ein Metall oder eine Legierung enthalten. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann der Beschwerungskörper ein mineralisches Material enthalten oder daraus bestehen, beispielsweise Beton. Der bzw. die Beschwerungskörper können bei der Produktion der Leitung, beispielsweise durch Extrudieren, unmittelbar in diese eingebracht werden. Beispielsweise können Beschwerungskörper in gewissen Abständen in der Leitung verklebt, verschraubt oder vernietet sein. In einer Ausführungsform der Erfindung können mehrere Beschwerungskörper mit einem Drahtseil oder einer Kette miteinander verbunden sein, welche ein Verrutschen entlang der Längserstreckung der Leitung verhindern. In einer Ausführungsform der Erfindung kann zumindest eine hinreichend dimensionierte Kette mit einer Mehrzahl von Kettengliedern als alleiniger Beschwerungskörper verwendet werden.
  • Ein solcher Beschwerungskörper kann einfach in die Leitung eingebracht werden. Aufgrund der Beweglichkeit der Kettenglieder beeinträchtigt der Beschwerungskörper das Auf- und Abrollen der Leitung nicht oder nur unwesentlich.
  • In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Leitung zumindest einen Längsabschnitt aufweisen, welcher einen Schlauch mit einer Wandung aufweist, wobei die Wandung zumindest eine Lage eines Drahtgeflechtes enthält. In einigen Ausführungsformen der Erfindung können mehrere Lagen eines Drahtgeflechtes in der Wandung vorhanden sein. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Anzahl der Lagen des Drahtgeflechtes zwischen 1 und 8, zwischen 2 und 7 oder zwischen 3 und 5 betragen. Das Drahtgeflecht in der Wandung des Schlauches erhöht dessen Zugfestigkeit, so dass eine mechanische Beschädigung bzw. eine nicht tolerierbare Querschnitts- oder Längenänderung beim Abwickeln des Schlauches vermieden wird. Weiterhin kann das Drahtgeflecht die Dehnfähigkeit des Schlauches begrenzen, so dass dieser auch bei hohem Überdruck seinen gewünschten Querschnitt behält. Somit kann die Vorrichtung mit größerer Zuverlässigkeit betrieben werden und besonders sicher aus- und eingebracht werden.
  • In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Drahtgeflecht und/oder die Kette bzw. der zumindest eine Beschwerungskörper einen Edelstahl enthalten oder daraus bestehen. Unter einem Edelstahl soll für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung ein legierter Stahl verstanden werden, welcher korrosionsbeständig oder zumindest korrosionsträge ist. Beispielsweise können Stähle mit den Werkstoffnummern 1.4401, 1.4571 oder 1.4462 verwendet werden. Die Verwendung dieser Edelstähle verlängert die Lebensdauer der vorgeschlagenen Vorrichtung, falls durch die Luftaustrittsöffnungen oder Beschädigungen der Wandung Seewasser mit dem Beschwerungskörper und/oder dem Drahtgeflecht in Kontakt gelangt.
  • Erfindungsgemäß enthält die Schallschutzvorrichtung weiterhin zumindest eine Wickelvorrichtung mit zumindest einer Trommel, auf welcher die Leitung aufwickelbar ist. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Trommel einen Antrieb, beispielsweise einen Elektro- oder Hydraulikantrieb, aufweisen. Die Trommel kann dazu eingerichtet sein, mehr als etwa 900 m, mehr als etwa 1000 m oder mehr als etwa 1100 m der Leitung aufzunehmen. Mit der vorgeschlagenen Wickelvorrichtung kann die Leitung ähnlich wie eine Ankerkette von Bord eines Arbeitsschiffes abgerollt und auf den Meeresgrund verlegt werden. Sofern das Schiff dabei einen Kreis um die Rammstelle fährt, können alle Raumrichtungen der Schallausbreitung abgedeckt werden.
  • Zum Aufnehmen der Leitung nach Abschluss der Arbeiten kann es in einigen Ausführungsformen der Erfindung hinreichend sein, die Leitung auf die Trommel aufzurollen, während das Schiff im Wesentlichen antriebslos oder mit geringer Maschinenleistung treibt. Dadurch wird das Schiff durch die Leitung geführt wie an einer Ankerkette und folgt dem Leitungsverlauf rückwärts, während die Leitung auf die Trommel aufgewickelt wird. Insbesondere bei dieser Form des Ein- und Ausbringens der Leitung bewährt sich eine Leitung mit vergrößerter Zugfestigkeit, wie die vorgeschlagene Ausführungsform mit zumindest einem Drahtgeflecht in der Wandung. Auch der Beschwerungskörper kann zur Aufnahme von Zugkräften dienen, wenn dieser eine Kette oder ein Drahtseil enthält oder daraus besteht.
  • In einigen Ausführungsformen der Erfindung können mehrere Leitungen gleichzeitig ausgebracht werden, welche jeweils die Schallquelle ringförmig umschließen. Hierdurch werden mehrere, in etwa konzentrisch angeordnete Blasenschleier ausgebildet. Da ein einzelner Blasenschleier aus einer einzigen Leitung eine Reduktion des Schalls um etwa 12 dB bis etwa 20 dB bewirkt, kann durch mehrere Blasenschleier eine entsprechend größere Reduktion erfolgen. Sofern mehrere Leitungen gleichzeitig ausgebracht werden, kann dieser verbesserte Schallschutz mit einer einzigen Fahrt des Schiffes um die Rammstelle installiert werden. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Anzahl der gleichzeitig ausgebrachten Leitungen etwa 2 bis etwa 6 betragen.
  • In einigen Ausführungsformen der Erfindung können mehrere Leitungen gleichzeitig ausgebracht werden, indem jede Leitung von einer zugeordneten Wickelvorrichtung abgewickelt wird, welche die Leitungen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit abwickeln. Sofern die Wickelvorrichtungen jeweils Trommeln mit gleichem Durchmesser aufweisen, kann hierzu die Rotationsgeschwindigkeit unterschiedlich gewählt werden. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die Leitungen dabei beabstandet auf dem Meeresboden zu liegen kommen. Beispielsweise kann die Geschwindigkeit in einigen Ausführungsformen der Erfindung so gewählt werden, dass die Leitungen im Wesentlichen konzentrisch angeordnet sind, wobei die äußere Leitung mit einem Radius verlegt ist, welcher etwa 10 m bis etwa 30 m größer ist als der Radius der inneren Leitung.
  • Erfindungsgemäß weist die Trommel der Wickelvorrichtung eine innenliegende Lufteinspeisung auf, so dass die Leitung während des Abwickelns und/oder während des Einholens mit Druckluft beaufschlagt werden kann. Hierdurch wird die Leitung zusätzlich mechanisch stabilisiert, so dass diese keine unzulässig kleinen Biegeradien erfährt, welche die Leitung beschädigen könnten. Weiterhin wird das Eindringen von Seewasser und Sand vermieden, welcher zum Verstopfen einzelner Bohrungen in der Wandung der Leitung führen könnte.
  • Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden. Dabei zeigt:
    • Figur 1
    ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß vorgeschlagenen Leitung.
    Figur 2
    zeigt ein Verbindungselement für zwei Leitungsteile gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
    Figur 3
    zeigt eine Wickelvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
    Figur 4
    zeigt den Querschnitt durch eine Leitung.
    Figur 5
    illustriert das Funktionsprinzip der vorgeschlagenen Schallschutzvorrichtung.
  • Figur 1 zeigt einen Schlauch 11, welcher als Leitung 10 in einer erfindungsgemäßen Schallschutzvorrichtung 1 einsetzbar ist. Dabei kann der Schlauch 11 zumindest einen Längsabschnitt in der Leitung 10 bilden. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die Leitung 10 vollständig durch den vorgeschlagenen Schlauch gebildet sein.
  • Der Schlauch 11 weist eine Wandung 111 auf, welche anhand von Figur 4 näher erläutert wird. Die Wandung 111 umgrenzt die lichte Weite 116 des Schlauches 11. Die Wandung 111 kann aus einem Gummi oder einem Polymer gefertigt sein. Beispielsweise kann die Wandung 111 Polyvinylchlorid oder EPDM enthalten oder daraus bestehen. Um die Zugfestigkeit und die Druckbelastbarkeit des Schlauches 11 zu verbessern, kann die Wandung 111 zumindest ein Drahtgeflecht 112, 113 oder 114 enthalten. In Figur 4 ist eine Ausführungsform mit drei in etwa konzentrisch angeordneten Lagen Drahtgeflecht dargestellt. Diese können beim Extrudieren oder Vulkanisieren des Schlauches 12 in die Wandung 111 eingelegt werden. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die Anzahl der Drahtgeflechte 112, 113 und 114 größer oder auch geringer sein und zwischen etwa 1 und etwa 7 betragen. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann ein Drahtgeflecht auch entfallen.
  • Die Wandung 111 weist eine Mehrzahl von Bohrungen 105 auf, von welchen eine im Querschnitt der Figur 4 dargestellt ist. Die Bohrungen 105 können einen Durchmesser von etwa 0,5 bis etwa 5 mm aufweisen. Die Bohrungen 105 können im Abstand von etwa 100 cm bis etwa 10 cm in der Wandung 111 angeordnet sein.
  • Auf der Innenseite 115 der Wandung 111 liegt zumindest ein Beschwerungskörper auf, welcher den Auftrieb des Schlauches 111 so weit kompensiert, dass dieser am Meeresgrund liegen bliebt, auch wenn die verbleibende lichte Weite 116 des Schlauches 11 mit Druckluft gefüllt ist. Wie anhand von Figur 1 erläutert wird, wird als Beschwerungskörper 101 in der dargestellten Ausführungsform eine Kette mit einer Mehrzahl von Kettengliedern 102 verwendet. In einer solchen Ausführungsform bleibt der Schlauch 11 bzw. die Leitung 10 weiterhin flexibel, so dass diese leicht auf- und abgerollt werden kann und so in besonders einfacher Weise auf den Meeresgrund ausgelegt und dort wieder entfernt werden kann. Selbst wenn die Kette 101 einen Großteil der lichten Weite 116 ausfüllt, kann die Druckluft immer noch zwischen den Gliedern 102 durch die Leitung 10 strömen. Weiterhin kann die Kette 101 ebenso wie das Drahtgeflecht 112, 113 und 114 die Zugfestigkeit der Leitung 11 weiter erhöhen, so dass Beschädigungen beim Ein- und Ausbringen der Leitung 10 vermieden werden.
  • Das Drahtgeflecht 112, 113 und 114 sowie die Kette 101 bzw. ein anderer Beschwerungskörper kann in einigen Ausführungsformen der Erfindung aus korrosionsträgem oder korrosionsbeständigem Stahl hergestellt sein. Hierdurch wird die Lebensdauer der Leitung 10 verlängert, falls im Betrieb der Vorrichtung durch Schadstellen oder durch die Bohrungen 105 Seewasser in die Leitung eintritt.
  • Figur 2 zeigt ein Verbindungselement 40, mit welchem unterschiedliche Längsabschnitte eines Schlauches 11 zu einer einzigen Leitung 10 zusammengesetzt werden können. Das Verbindungselement 40 weist eine Hülse 41 auf. Die Hülse 41 besteht aus einem zylindrischen Grundkörper, an dessen Außenseite eine Mehrzahl von Rippen 45 angeordnet ist. Der Außendurchmesser des zylindrischen Grundkörpers 41 entspricht in etwa der lichten Weite 116 des Schlauches 11. Auf diese Weise kann der Schlauch 11 den zylindrischen Grundkörper 41 aufnehmen, wobei die Rippen 45 an der Innenwand 115 zu liegen kommen.
  • Nachdem zwei Schläuche von beiden Seiten auf den Grundkörper 41 aufgeschoben worden sind, kann die Fügestelle in eine als Halbschale ausgebildete Schelle 43 eingelegt werden. Die Schelle 43 wird nachfolgend über Bohrungen 44 mit einer Verschraubung 47 geschlossen.
  • Optional kann die Schelle 43 Ausnehmungen oder Rippen 46 aufweisen, welche komplementär zu den Rippen 45 geformt bzw. angeordnet sind. Auf diese Weise wird eine formschlüssige Verbindung des Schlauches 11 mit dem zylindrischen Grundkörper 41 erzielt, so dass hohe Zugkräfte in Richtung der Längserstreckung des Schlauches 11 übertragen werden können, ohne dass der Schlauch 11 aus dem Verbindungselement 40 herausrutscht.
  • Figur 5 zeigt ein Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schallschutzverfahrens bzw. der Schallschutzvorrichtung. Figur 5 zeigt den Turm einer Windenergieanlage 3, welche mittels eines Tripods 30 auf dem Meeresboden 2 verankert wird. Die Wassertiefe am Aufstellort der Windenergieanlage 3 kann beispielsweise etwa 10 m bis etwa 45 m oder etwa 25 bis etwa 40 m betragen.
  • Das Tripod 30 weist an seinen Fußpunkten Montagehülsen 31 auf. Die Montagehülsen 31 sind dazu vorgesehen, einen Rammpfahl 32 aufzunehmen. Sofern das Tripod 30 sicher mit den Rammpfählen 32 verbunden ist und die Rammpfähle 33 sicher im Meeresboden 2 verankert sind, steht die Windenergieanlage 3 zuverlässig auf dem Meeresboden 2. Hierzu können die Rammpfähle 32 einen Durchmesser von etwa 2 m bis etwa 5 m und eine Länge von etwa 20 m bis etwa 40 m aufweisen.
  • Die Rammpfähle 32 werden mit einem nicht dargestellten Rammbär eingetrieben, wobei Schallemissionen 21 mit hoher Intensität entstehen, welche sich als Körperschall im Meerwasser ausbreiten.
  • Um eine Beeinträchtigung der Meeresfauna durch die Schallemission 21 zu verringern, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, eine Leitung 10 ringförmig um die Rammstelle bzw. um das gesamte Tripod 30 mit allen Rammstellen auszubringen. Hierzu wird die Leitung 10 erfindungsgemäß von einer Wickelvorrichtung 15 ausgerollt, welche auf einem Schiff 11 montiert ist und anhand der Figur 3 näher beschrieben wird. Nachdem das Schiff 11 die Baustelle einmal umrundet hat und dabei die Leitung 10 ausgerollt hat, liegt diese durch ihr Eigengewicht auf dem Meeresboden 2. Um das Eindringen von Meerwasser in die lichte Weite 116 der Leitung 10 zu verringern und/oder um die Leitung 10 mechanisch zu stabilisieren, kann die Leitung 10 bereits während des Ausbringens mit Druckluft aus einem Kompressor 18 beaufschlagt werden. Aufgrund des Beschwerungskörpers im Inneren der Leitung 10 sinkt diese dennoch durch ihr Eigengewicht auf den Meeresboden und bleibt dort liegen.
  • Vor Beginn der Rammarbeiten wird die Leitung 10 durch zumindest einen Kompressor 18 und eine Leitung 181 mit Druckluft beaufschlagt. Die Druckluft 180 verlässt die Leitung 10 durch die Öffnungen 105 und steigt in Form von Blasen an die Oberfläche des Meeres auf. Die Schallemission 21 hoher Intensität wird beim Durchtritt durch diesen Blasenschleier 180 abgeschwächt, so dass außerhalb des durch die Leitung 10 begrenzten Gebietes eine geringere Schallintensität 22 wahrnehmbar ist.
  • Nach Abschluss der Arbeiten kann die Leitung 10 mit Hilfe der Wickelvorrichtung 15 wieder an Bord des Schiffes 11 aufgeholt werden und steht nachfolgend für den nächsten Einsatz zur Verfügung. Zum Aufholen der Leitung 10 kann das Schiff 11 antriebslos oder mit geringer Maschinenkraft treiben, während die Leitung 10 mit der Wickelvorrichtung 15 eingeholt wird. Dies führt dazu, dass das Schiff 11 wie beim Aufholen einer Ankerkette dem Verlauf der Leitung 10 folgt und Knickbelastungen der Leitung 10 oder das Umwickeln des Tripods 30 mit der Leitung 10 vermieden wird.
  • Anhand von Figur 3 wird die Funktion der Wickelvorrichtung 15 beschrieben. Die Wickelvorrichtung 15 weist einen Rahmen 151 auf. Der Rahmen 151 kann die Außenmaße eines üblichen Containers aufweisen, beispielsweise die Maße eines Frachtcontainers nach ISO 668. Auf diese Weise kann die Wickelvorrichtung 15 platzsparend transportiert und gelagert werden.
  • Sofern der Rahmen 151 die Standardmaße eines Frachtcontainers aufweist, kann dieser auch die Verbindungselemente 153 eines solchen Containers aufweisen, so dass mehrere Wickelvorrichtungen 15 wie Container übereinandergestapelt werden können oder gemischte Stapel aus Wickelvorrichtungen 15 und Containern gebildet werden können. Dies erlaubt eine platzsparende und kostengünstige Transportmöglichkeit auf dem Schiff 11.
  • Im Rahmen 151 ist eine Trommel 152 drehbar gelagert. Die Trommel 152 kann zur Aufnahme von mehr als 500 m, mehr als 900 m, mehr als 1000 m oder mehr als 1100 m des Schlauches 11 ausgebildet sein. Da der Schlauch 11 aus einem flexiblen Gummi oder Kunststoff gefertigt ist und aufgrund der innen angeordneten Beschwerungskörper eine glatte Außenseite aufweist, kann der Schlauch 11 besonders platzsparend auf der Trommel 151 gelagert werden.
  • Zum Einbringen des Schlauches 11 kann die Trommel 152 mit einem nicht dargestellten hydraulischen Antrieb in Rotation versetzt werden, so dass der Schlauch 11 abgewickelt wird, während das Schiff 19 das für die Schallschutzmaßnahmen vorgesehene Gebiet umrundet. Sofern der Antrieb der Trommel 152 hinreichend stark dimensioniert ist, kann zum Aufholen des Schlauches 11 das Schiff 19 am Schlauch 11 rückwärts gezogen werden, wobei sich der Schlauch 11 auf der Trommel 152 aufwickelt.
  • Weiterhin ist in Figur 3 ein Druckluftanschluss 154 erkennbar. Am Anschluss 154 kann die Leitung eines Kompressors 18 angeschlossen werden, welcher die Leitung 11 mit Druckluft beaufschlagt. Aufgrund des innen in der Trommel liegenden Druckluftanschlusses des Schlauches 11 kann der Schlauch 11 bereits während des Abrollens mit Druckluft beaufschlagt werden.
  • Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen.

Claims (11)

  1. Schallschutzvorrichtung (1) für Rammarbeiten unter Wasser, aufweisend zumindest eine auf dem Meeresgrund (2) festlegbare Leitung (10), welche eine Mehrzahl von Bohrungen (105) aufweist, sowie zumindest eine Wickelvorrichtung (15) mit einer Trommel (152), auf welche die Leitung (10) aufwickelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein innen in der Trommel (152) der Wickelvorrichtung (15) angeordneter Druckluftanschluss für die Leitung (10) vorhanden ist und in die Leitung (10) ein Beschwerungskörper eingebracht ist.
  2. Schallschutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der innen in der Trommel (152) liegende Druckluftanschluss dazu eingerichtet ist, die Leitung während des Abwickelns und/oder während des Einholens mit Druckluft zu beaufschlagen.
  3. Schallschutzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck der Druckluft so wählbar ist, dass das Eindringen von Seewasser in die Leitung (10) während des Abwickelns vermieden wird.
  4. Schallschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiterhin enthaltend einen Hydraulikantrieb, mit welchem die Trommel (152) antreibbar ist.
  5. Schallschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Trommel (152) mehr als 500 m oder mehr als 900 m, mehr als 1000 m oder mehr als 1100 m der Leitung (10) aufwickelbar sind.
  6. Schiff (19) oder Jack-up Barge mit zumindest einer Schallschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
  7. Verfahren zur Reduzierung der Übertragung von Schall in einer Flüssigkeit, enthaltend die folgenden Schritte:
    - Ausbringen von zumindest einer Leitung (10) auf den Meeresgrund (2), welche die Schallquelle ringförmig umschließt und mit Bohrungen (105) versehen ist,
    - Einbringen von Druckluft (180) in die zumindest eine Leitung (10), so dass diese durch die Bohrungen (105) austritt,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Leitung von der Trommel (152) einer Wickelvorrichtung (15) abgewickelt wird, welche einen innen in der Trommel (152) der Wickelvorrichtung (15) angeordneten Druckluftanschluss für die Leitung (10) aufweist und
    - in die Leitung (10) ein Beschwerungskörper eingebracht ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (10) während des Abwickelns und/oder während des Einholens über den innen in der Trommel (152) liegenden Druckluftanschluss mit Druckluft beaufschlagt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass von der Trommel (152) mehr als 900 m, mehr als 1000 m oder mehr als 1100 m der Leitung (10) abgewickelt werden.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck der Druckluft so gewählt ist, dass das Eindringen von Seewasser in die Leitung (10) während des Abwickelns vermieden wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Leitungen (10) zeitgleich ausgebracht werden, wobei jede Leitung von einer zugeordneten Trommel (152) abgerollt wird und beide Trommeln (152) eine unterschiedliche Drehzahl aufweisen.
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