EP3973603A1 - Verfahren und vorrichtungen bzw. system zur montage, verlegung und/oder demontage von kabeln oder anderen linienförmiqen nutzlasten - Google Patents

Verfahren und vorrichtungen bzw. system zur montage, verlegung und/oder demontage von kabeln oder anderen linienförmiqen nutzlasten

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Publication number
EP3973603A1
EP3973603A1 EP20727229.5A EP20727229A EP3973603A1 EP 3973603 A1 EP3973603 A1 EP 3973603A1 EP 20727229 A EP20727229 A EP 20727229A EP 3973603 A1 EP3973603 A1 EP 3973603A1
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EP
European Patent Office
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empty
pipe
buoyancy
payload
transport pipe
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Application number
EP20727229.5A
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English (en)
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Inventor
Werner Spiegel
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Individual
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G1/00—Methods or apparatus specially adapted for installing, maintaining, repairing or dismantling electric cables or lines
    • H02G1/06—Methods or apparatus specially adapted for installing, maintaining, repairing or dismantling electric cables or lines for laying cables, e.g. laying apparatus on vehicle
    • H02G1/08—Methods or apparatus specially adapted for installing, maintaining, repairing or dismantling electric cables or lines for laying cables, e.g. laying apparatus on vehicle through tubing or conduit, e.g. rod or draw wire for pushing or pulling
    • H02G1/086—Methods or apparatus specially adapted for installing, maintaining, repairing or dismantling electric cables or lines for laying cables, e.g. laying apparatus on vehicle through tubing or conduit, e.g. rod or draw wire for pushing or pulling using fluid as pulling means, e.g. liquid, pressurised gas or suction means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G9/00—Installations of electric cables or lines in or on the ground or water
    • H02G9/06—Installations of electric cables or lines in or on the ground or water in underground tubes or conduits; Tubes or conduits therefor

Definitions

  • the present invention relates to a method with devices for buoyancy-assisted laying of cables to enable the laying of extremely long cable sections or other linear payloads and media pipes in a multifunctional empty pipe transport pipe system.
  • the method and the devices advantageously provide a system for assembling, laying and / or dismantling cables or other linear payloads.
  • connection points joint locations between the individual cables laid, which have to be labor-intensive with expensive and, according to the state of the art, still failure-prone connection sleeves (joint fittings) so that the electricity can be supplied later can flow without interruption.
  • connection sleeves With an economic point of view, and for safety reasons, it is therefore particularly desirable if the total number of connection sleeves, with which individual cables are connected, can be kept as low as possible, since such failure-prone connection sleeves thus always represent permanent weak points in the power transmission system, avoiding or the reduction in numbers is desirable and consequently the number of expensive construction sites and construction roads for heavy goods vehicles for the transport and for the laying of cables can be kept as low as possible.
  • conduits e.g. B. by lubricants or by special surface design of the conduits (e.g. corrugated conduits), which are intended to reduce the friction between the cable and conduit when pulling in, but which, for example, are not very suitable or length-limiting for pulling in heavy cables over longer pull-in lengths.
  • An implementation concept such as is required for the expansion of the transfer network in floch voltage direct current transmission technology (FIGÜ), should be flexible, sustainable - meaning reversible, environmentally friendly and, moreover, subject to low financial risks.
  • High point head station including the units according to the invention and devices for hydrodynamic drag force generation according to the descriptions for FIGS. 2a and 2b.
  • Method step c1) providing a role system for the
  • Method step c2) Production of the payload transport pipe string, if necessary. also its extension to produce empty pipe sections LLX of any length in accordance with the descriptions relating to FIGS. 7b, 7c, 7d and 7e
  • staggered relocation of the sections according to method step e according to the invention essentially only the repeated provision of the low point head station by offsetting it into the area LLM of the previous through station according to the descriptions for FIGS. 8c, 8 and 9 is required.
  • the method and the devices advantageously provide a system for assembling, laying and / or dismantling cables or other linear payloads.
  • the present invention is based in particular on the knowledge that the use of the physical effect of lift (A) can be supplemented by a hydrodynamic drag force effective in the empty pipe.
  • the solution according to the invention thus goes beyond the prior art, in particular according to DE 10 2013 102 631 B4.
  • a hydromechanically generated towing power support (8) experience during the laying process, which, acting on the total outer surface (pipe circumference x pipe length) of the payload transport pipe string (2), over the entire Retraction length (LL) remains in effect until the target position is reached in the empty pipe system (1).
  • a payload transport pipe length maximization as shown in Fig. 7e is conceivable and possible, which is characterized in that individual cable lengths (LK) (transport lengths) on site with factory socket or splicing technology, as used to create virtually endless submarine cables Is used, connected and the assembly process takes place accordingly step by step, in particular without having to change the target shaft position (4d).
  • the feed system (Fig. 7a) and the insertion shaft (4a) can advantageously continue to be used without changing position and thereby costs for dismantling and rebuilding the feed system (12) and costs for moving the entire flochpoint head station (4a) including the Devices (6), (6a) and (6b) according to the invention can be saved.
  • the main advantage of this embodiment according to the invention, in particular of the method according to claim 10, is that failure-prone sleeves and a corresponding number of sleeve locations and structures can be saved and at the same time more security for power transmission can be promised.
  • the diameter of the transport tube (d2), and thus the effective buoyancy (A) is primarily due to the respective weight (G) of the payload transport tube -String (2) and the density of the buoyancy and transport medium (7) used (mounting medium), the inner diameter (d1) of the empty pipe fulfilling the requirement that the total cross-section of the payload transport pipe string (2) is within the empty pipe (1 a) during the introduction process in a water-filled annulus remains freely movable over the entire intake length and at the same time the pump-driven buoyancy and transport medium (7) with its hydrodynamic drag force (8) can drive the payload transport pipe string (2) in the target direction.
  • the empty pipes (1) to be laid according to process step a are preferably designed as pressure pipes, on the one hand to absorb the static pressure of the buoyancy and transport medium (7) in geodetic low points of the empty pipe course and on the other hand to absorb the additional hydraulic internal pressure in the pipe that is associated with the Provision of the hydrodynamic drag force (8) according to the invention is associated.
  • the kinetic energy of the buoyancy and transport medium (7) in the annular space is generated by means of at least one feed pump, preferably a high-point pump (13a) as described in relation to FIGS. 2a and 2b, which generates the required volume flow in the direction of the target position (4d) and opposite the static pressure in the high-point gravity shaft (4a), an additional hydraulic internal pressure in the pipe and thus a pressure gradient in the empty pipe (1a) that is effective as a drag force.
  • a feed pump preferably a high-point pump (13a) as described in relation to FIGS. 2a and 2b
  • the pressure gradient between the pump pressure nozzle (7a) and the empty pipe section (truck) that is effective for the towing force up to the pulling head of the payload transport line (2) generates a hydromechanical drag force (8) on the outer surface of the payload transport tube, the size of which depends on the pressure gradient, the mass flow in the annulus and depends in particular on the effective pipe surface, i.e. the pipe circumference times the pipe length in the empty pipe (Pi x d2 x truck) of the payload transport pipe string (2).
  • it is a turbulent annulus flow, which can act as a friction force on the entire pipe surface of the payload transport pipe string (2) in a particularly effective and energy-efficient manner if the surface of the payload transport pipe is particularly large.
  • the surface of the payload transport tube is considerably larger than, for example, the surface of a cable -that is, that of the payload itself- and, since the payload transport strand (2) with the internal cable, is virtually weightless in the buoyancy and transport medium (7) (A minus G «zero), it can be pulled or pushed into the conduit (1a) like an elongated submarine by means of hydrodynamic towing force (8), free of tensile stress for the cable itself.
  • feed pumps (13 a) and / or (13 b) and / or pressure increasing pumps can be installed at any point within the empty pipe section LL. , are used, in principle all in the system-integrated recirculation and pressure increasing pumps also bring about an increase in the hydrodynamic drag force (8) and at the same time the absolute pressure level can be reduced if several pumps are combined and / or staggered over the entire recirculation section of the empty pipe system (1) to generate the drag force, for example according to claim 7 to be ordered.
  • interconnected hydromechanical boosters stations with corresponding pressure increasing pumps similar to (13a) and devices similar to (6) and (6a), shown in Fig. 3f, staggered over the total length LL of the empty pipe system (1), enable the pulling in of extremely long payload transport pipe strings (2), also through staggered hydromechanical drag force generation.
  • this hydromechanical towing force (8) has a particularly advantageous effect in non-straight line sections, because there it acts as a pushing force, as it were, pushing outwards and thus the frictional forces induced by tensile forces on the inside of the arch between the empty pipe and the payload -Transport pipe, as shown in Fig. 1a, reduced in the area of an arc of curvature in the empty pipe course LL.
  • the method according to the invention therefore also improves the possibilities of planning and realizing meandering routes, which has advantages in particular in the case of preferably tube-based cable laying, since with the method according to the invention, compared to other methods, long cables or payload transport pipe strings (2) are also included in such routes.
  • the lowest possible tensile forces can be drawn in and laid without the remaining tensile forces acting on the cable (3) itself thanks to the completely tension-free storage in the transport tube (2).
  • a buoyancy and transport medium (7) Mounting medium
  • FIGS 2a and 2b The process sequence in process steps a to e for laying the payload transport pipe string (2) according to the invention - in particular by forcing the buoyancy and transport medium (7) to pass through by means of feed pumps (13) and generating a hydrodynamic drag force - is as shown in FIGS 2a and 2b shown and described, preferably carried out in a resource-saving manner by circulating the buoyancy and transport medium.
  • a second available empty pipe (1b) can be used, as is the case with HV power transmission systems, or for this purpose a pipe or hose connection between the bottom outlet of the low point head station (4d) and the high point head end (4a) are provided.
  • a pure continuous flow without recirculation is also advantageous if the buoyancy and transport medium (7) is sufficiently available in the sense of claim 1.
  • the payload transport pipe string (2) 2 can also be moved back and forth during the insertion process, which indicates the reversibility of the method according to the invention, with which the dismantling of the cable transport pipe string (2) can also be achieved at any later point in time with the method steps and devices according to the invention.
  • the pumps (13b) and (13a) are preferably surrounded to reverse the direction of flow of the buoyancy and transport medium (7).
  • the total length LL of the empty pipe exceeds the length of the individual payload transport pipe string LK by a multiple, and in particular a staggered laying according to claim 9 takes place in subsections, advantageously according to a combination according to one or more of claims 1 to 5 of the present invention.
  • a payload transport pipe string (2) in method step c2 is particularly useful when heavy high and extra-high voltage cables are to be laid in particularly long sections.
  • the payload transport pipe string (2) is preassembled outside the empty pipe according to the description of FIG. 7b and FIG Low-resistance and free of tensile force for the cable (3) or media pipe, to be laid or positioned in the empty pipe with the aid of buoyancy and hydrodynamic drag-force support.
  • the cable (3) to be laid is first unwound from a carrier reel (cable reel (3a)) onto a roller system (12), which in process step c1 according to the description 7a is provided in order to facilitate the pulling out or the longitudinal distortion of the elements cable (3), the transport pipe long sections (2b) and finally the longitudinal distortion of the entire preassembled payload transport pipe string (2) and to prevent damage to the cable (3) prevent.
  • the individual plastic transport pipe long sections (2b) can be joined together in different ways, either by means of a two-part welding mirror with a recess and thermally insulated and secured distance to the cable (pliers principle) or preferably using the electric welding process with integrated heating coils so that a Transport pipe string (payload transport pipe string (2a)) that completely envelops the cable is created, which is preferably closed tightly and with tensile strength at both ends with pulling heads (2a) after completion in preparation for the leak test.
  • thermal insulation or by integrated Heating coils such as those used in the Simofuse process, prevent damage to the internal cable (3) from the welding process when the transport pipe sections are joined.
  • the long transport pipe sections (2b) can also be joined in a tensile and watertight manner using electric welding sleeves, as is described in patent specification DE 10 2013 102 631.
  • a hydromechanical towing force (8) is additionally transmitted via the buoyancy and transport medium (7) in the pull-in direction during the pull-in process (method step d2) to the outer jacket of the payload transport tube (2) and according to the invention and in particular at least one feed pump, preferably a high point pump (13a) - preferably supported by a low point pump (13b), in particular according to claim 4 and optionally additionally supported by hydromechanical booster stations, in particular according to claim 5, as well as sealing devices according to the invention for Press seal, such as Dichtu ngshunt (6) and overpressure circumferential seal (6a) as well as sealing devices (6b) for the retraction rope seal, in particular according to claim 2 and / or claim 3, shown in FIGS.
  • buoyancy and Transport medium (7) in the annulus -between empty pipe (1a) and payload transport pipe strand (2) - during the insertion process advantageously at the same or greater speed than the insertion speed of the payload transport pipe strand (2) in the pull-in direction as shown in FIGS Descriptions of Fig. 2a and Fig. 2b compulsorily promote.
  • the resulting hydrodynamic drag forces (8) act from the passage of the traction head (2a) through the sealing element (6a) according to descriptions of FIGS. 2a and 2b, over the length of the truck Payload transport pipe string (2) relieves tension over the entire pull-in length LL.
  • this is preferably achieved with a high-point pump (13a) as a delivery and pressure-increasing pump, which is able to generate a delivery flow in the annular space in the feed direction.
  • This is achieved according to the invention by means of at least one overpressure sealing device, a sealing chamber (6) with overpressure circumferential seal (6a), according to the descriptions of FIGS.
  • the overpressure sealing device is preferably designed as a sealing chamber (6) and is preferably connected to the antechamber (5) of the empty introductory tube (1a) in the insertion assembly shaft with exchangeable sealing element (6a).
  • the antechamber (5) of the empty introductory pipe is equipped with a pressure connection (7a) for the pump connection of the high-point pump (13a).
  • the device for the overpressure circumferential seal (6a) for the payload transport pipe is necessary to maintain the hydrodynamic drag force (8) over the total length LL to be equipped with a further sealing function, in particular according to claim 3, or preferably to provide an additional sealing device (6b), in particular according to claim 2, which also enables the retraction rope (9b) carried along, which is attached to the retraction head (2a) of the payload transport pipe string ( 2) is attached, which prevents a short-circuit flow of the buoyancy and transport medium (7) even after the end of the entire payload transport pipe string (2) has passed through the overpressure circumferential seal (6a).
  • this is preferably achieved by means of a shutter slide which, on the one hand, allows the maximum payload transport tube diameter (d2) to pass through at maximum opening and, on the other hand, can be closed to such an extent by manual or automated operation that the The remaining minimum opening cross-section corresponds approximately to the cross-section of the retraction rope (9b).
  • a diaphragm slide (6b) has the advantage that the opening cross-section always remains centered and the retraction cable (9b) is also centered without it being pinched during the cross-sectional constriction.
  • An additional low-point pump (13b) is preferably connected as a recirculation pump to the antechamber in the area of the low-point station, which in turn is able to generate a negative pressure in the empty intake pipe (1 a) and thus increase the hydrodynamic drag force (8) in the draw-in direction and on the Pump pressure side, the recirculation of the buoyancy and transport medium (7) in the direction of the insertion assembly shaft (4a) is ensured.
  • the low point head station (4d) side recirculation pump (13b) is also for the reversal of the pulling-in process, so to speak for the pushing out of the payload transport pipe string (2) by means of hydrodynamic towing support, which is achieved by enclosing the pressure and suction side of the low-point pump (13b).
  • This fulfills the reversibility criteria for the assembly process and is therefore a further safety aspect and advantage for the method according to the invention.
  • the standard configuration of the method according to the invention provides that the payload transport pipe string (2) is equipped with two pulling heads (2a), i.e. also with a pulling head as described in particular in DE 10 2013 102 631 B4, with the option of connecting a pulling rope (9b ), which on the one hand has a previously described safety function and, on the other hand, with an advantageous staggered laying of several payload transport pipe strings (2) in extremely long empty pipe sections as shown in Fig. 8, for the retraction of the pull rope (9a) through the empty pipe (1a) to the roller system (12) for the renewed provision of the pull rope (9a) for the pulling-in process of the next payload transport pipe string (2) into the empty pipe sections LLX.
  • the exemplary occupancy and feed sequence for a segmented empty pipe system would be according to FIG. 8 and FIG. 9: 1. empty pipe 1a in section Lu, 2. empty pipe 1b in section Lu; then moving the low point station (4b), 3rd empty pipe 1 a in section LL2, 4th empty pipe 1 b in section LL2, etc. to 8. Empty pipe 1 b in section LL4.
  • a roller-based transport system (12) with devices is preferably used to transmit the advance in an advantageous embodiment of the process according to the invention used as shown in Fig. 7a, with which the above-ground longitudinal transport of the preassembled payload transport pipe string (2) is facilitated in process step d2.
  • the longitudinal transport system (12) for the payload transport pipe string contains devices that essentially consist of support rollers and scaffolding elements, which are preferably put together to form a type of rolling scaffold or roller conveyor.
  • Longitudinal transport systems (12) guided by crash barriers are to be preferred if z. B. lead empty pipe routes along or within existing trunk road routes, using the existing side guard rail systems.
  • modified roller attachments are advantageously used, in particular according to claim 12 of the present invention, in the function corresponding to that of the devices (12a) and (12b), characterized in that they can be attached to or on the existing guardrails of the roads .
  • the feed system (12) including the pulling devices (10a) and (10b) for pulling in the payload transport pipe string (2) is ready for the longitudinal transport in process step d2, as well as the high point head station (4a) and low point head station (4d) including the hydromechanical units, the feed pumps (13a) and (13b) and devices for the overpressure seal (6), (6a ) and (6b) are operational for process steps d1 and d2, the prerequisites for carrying out process step d2 are created in process step d1, and for this purpose the buoyancy and transport medium (7) in the amount that corresponds to the empty pipe system volume, preferably in containers or tank trucks , which can also be used as a buffer (18).
  • the empty pipe system is flooded and filled with the buoyancy and transport medium (7) in process step d1 after connecting the feed device (19) for the buoyancy and transport medium (7) and after connecting the assembly flange tube (15) and inserting the pulling cable Sealing device (16), which during the pulling in of the payload transport pipe string (2) seals the pull rope (9a) against the system overpressure or system negative pressure, which prevails in the area of the low point head station (4d) in the relevant empty pipe string (1 a) can, so the empty pipe system (1) seals both against water leakage and against air entry within the low point head station (4d).
  • the system pressure in the conduit section (1a) depends on the static pressure head, in particular on the suction head of the low point pump (13b) and the overpressure generated by the high point pump (13a), as well as on the delivery rates of the pumps (13a and 13b) and the associated volatile pressure losses in the empty pipe string (1 a), which correlate with the hydrodynamic drag force.
  • the assembly extension piece (15) designed as a multifunctional assembly flange pipe and assembly closure of the empty pipe (1 a) within the low point head station (4d), marks the target position for the traction head (2a) of the payload transport pipe on the assembly path. Strand (2) in the flooded empty pipe section.
  • the multifunctional assembly extension piece (15) fulfills the function of closing the empty pipe (1a) against the pressure of the empty pipe system flooded with the buoyancy medium.
  • the dismantling is preferably carried out after emptying the empty pipe system (1) and the associated pressure relief.
  • the assembly dismantling piece (15) is preferably equipped with a combined drainage and filler neck with shut-off valve, via which the emptying and filling of the empty pipe system (1) as well as the exchange, recirculation and pumping off or knocking off the buoyancy and transport medium ( 7) can preferably take place in the buffer (18).
  • the end of the payload transport pipe string (2) is equipped with pulling heads (2a), a pulling head and a pulling head, as described in connection with FIG. 7d.
  • the pulling heads (2a) of the payload transport pipe string (2), the multifunctional assembly flange pipe (15), as well as floch point (4a) and low point head station (4d) are advantageously designed to be removable and can therefore advantageously be reused. After the assembly is completed, they are replaced by hydraulic terminations (HEV), thus closing the respective empty pipe and payload transport pipe end.
  • HEV hydraulic terminations
  • 4 preferably insertion devices with support, guide and deflection rollers (12a and 12b) for forced guidance used in such a way that the minimum bending radii of the payload transport pipe string (2) in the area of the front shaft (4b), the shaft connecting elements (4c) and in the area the high point head station (4a), maintained during the insertion process and at the same time the effective feed force within the high point head ation (4a) can be transferred in the axial direction of the payload transport pipe string (2) until the empty pipe axis (1 a) is reached.
  • the inventive buoyancy-assisted and hydromechanical towing force supported laying and assembly processes can advantageously be used reversibly and therefore allows the removal of the cable (3) or the media pipe or the payload transport line (2), advantageously with the same method according to the invention, but in the reverse assembly mode, the reversal of method step d, especially for the purpose of replacing cables or media pipes at a later date.
  • the method according to the invention and the use of the devices according to the invention for the buoyancy-assisted laying of cables or media pipes with hydromechanical towing force in a multifunctional empty pipe transport pipe system offer various other advantages:
  • functional, safety, environmental and thermal monitoring devices and ITC cables can also be laid in the payload transport pipe string (2) during production, the pre-assembly of a payload transport pipe string (2) in process step c2.
  • the empty pipe payload transport pipe system is a double pipe heat exchanger and can, for. B. be used for the purpose of waste heat utilization or for the purpose of active cooling heat-generating cables, as described in particular in DE 10 2013 022 347 B3 and / or in DE 10 2015 101 076 A1, advantageously supplemented by devices according to claim 13.
  • the empty pipeline construction allows correspondingly smaller trench widths or slot widths or building line widths compared to the usual line widths for the construction of high-voltage lines and, according to the inventive concept, it can advantageously also be used within or to the side of traffic routes, streets and highways as well as on and on bridge structures, as is the state of the art in pipeline construction for other media pipes (e.g. gas, drinking water, sewage), especially when the basic requirements for narrow routes are created, e.g. B. through active cooling of the cables with cooling media, which allow the dissipation of the heat loss caused by the power transmission from the conduit / cable transport pipe system.
  • media pipes e.g. gas, drinking water, sewage
  • assembly shafts are used, which are dismantled again after the assembly process according to process steps a to d and by so-called hydraulic end closures (HEV), similar to DE 10 2015 101 076 A1 which will permanently separate the water-bedded part of the cable routing from the cable routing on the earth or air side in the area of the socket pits during later operation.
  • HEV hydraulic end closures
  • 1a shows a schematic top view of a right-angled empty pipe course (1a) through which a payload transport pipe string (2) (here representing an air-filled cable transport pipe with an internal extra-high voltage cable) according to DE 10 2013 102 631 is drawn.
  • a payload transport pipe string (2) here representing an air-filled cable transport pipe with an internal extra-high voltage cable
  • FIG. 2a shows a schematic representation of the pull-in method according to the invention by means of hydrodynamic towing force support (8) at the beginning of method step d2, in which the entire cross-section of the payload transport pipe string (2) with the payload (3) enclosed therein - for example a high voltage cable - over a support, guide and deflection pulley system (12) is introduced into an empty pipe (1a), sliding through an overpressure circumferential seal (6a) according to the invention.
  • the overpressure circumferential seal (6a) in the function of an annular space seal, is a device that prevents a short-circuit flow between the overpressure prechamber (5a) and the gravity mounting shaft (4a) when an overpressure of the high-point pump (13a) arranged according to the invention is reached via the pressure side (7a) Buoyancy and transport medium (7) is generated in relation to the pressure level in the gravity assembly shaft (4a) in the overpressure prechamber (5a), to which the hydrodynamic drag force (8) according to the invention on the payload transport pipe string (2) in the empty pipe (1 a) capable of generating.
  • a second pump a low point pump (13b) can be used as a recirculation pump, with which the drag force effective pressure gradient between the overpressure prechamber (5a) in the gravity installation shaft (4a) and the prechamber 5b in the low point head station (4d) is increased accordingly .
  • a negative pressure can advantageously be generated on its suction side and in front of the payload transport pipe string (2) in the empty pipe (1a) and the absolute pressure level on the pressure side (7a) of the high point pump (13a) can be lowered to provide the hydrodynamic drag force.
  • the drag force between the overpressure pre-chamber (5a) at the entry of the payload transport pipe string (2) into the empty pipe (1 a) and the suction side (5b), generated jointly by the high point pump (13a) and the low point pump (13b) ) the low point pump (13b) could not be built without the annular space seal (6a) according to the invention.
  • the respective suction side of the pumps (13a) and (13b) is hydraulically separated by the closed shut-off valves (14) from the respective pressure side both in the gravity installation shaft (4a) and in the low point head station (4d) to avoid short-circuit flows.
  • the low point pump (13b) fulfills the important function of increasing the pressure, in particular if, for example, the parallel payload transport pipe string (2) is already in the Empty pipe 1 b is laid as shown in FIG. 8 and the entire recirculation mass flow is also supposed to return, rich in pressure loss, through the annular space in the empty pipe (1 b) along the fixed payload transport pipe string (2) to the gravity assembly shaft (4a), if this is the case to limit the absolute pressure level in the empty pipe system and to divide the overcoming of the total pressure losses advantageously between two pumps (13a) and (13b) and to limit the pressure difference (overpressure) with which the annular space seal (6a) is loaded.
  • Fig. 2b is a schematic representation of the pull-in method according to the invention by means of hydrodynamic towing force support (8), as shown and described in Fig. 2a, but during process step d2, in which the entire payload transport pipe string (2) (length shown greatly reduced) with the enclosed payload (3) - for example a high voltage cable - already completely through the annular space seal (6a) according to the invention in an empty pipe (1a) - the length is shown greatly reduced - is passed, but the target position, the low point assembly shaft (4d) , has not yet been reached.
  • Fig. 3a shows a detailed view from Fig. 2a, with the area of the antechamber (5) to the empty pipe 1a, the sealing chamber (6) with the overpressure circumferential seal (6a) as an annular space seal and the sealing device (6b) for sealing the passage opening for the retraction rope ( 9b), which is opened as described and shown in Fig. 2a (no sealing function) when the passage of the payload transport tube (2) is sealed against the overpressure in the antechamber (5) by the overpressure circumferential seal (6a).
  • FIG. 3b shows a detailed representation from FIG. 2b, with the area of the antechamber (5) for Empty pipe 1a, the sealing chamber (6) with the overpressure circumferential seal 6a as an annular space seal (without sealing function) and the sealing device (6b), in a preferred embodiment as a diaphragm slide with clamping sleeve (6c), in the function of sealing the passage opening for the retraction rope (9b) ), which according to the description and illustration in Fig. 2b is closed except for a minimum cross-section and is implemented when the passage of the retraction rope (9b) is sealed against the overpressure in the antechamber (5) by the sealing device (6) and the end of the Payload transport pipe string (2) has traversed the sealing element (6a).
  • the drag forces (8) relieve tension in the pull-in direction, as described in FIG. 3a, but over the entire length LK of the payload transport pipe string (2).
  • 3c shows a detailed representation of the antechamber (5) to the empty pipe 1a, the sealing chamber (6) with an overpressure circumferential seal 6a according to the invention in another embodiment, the overpressure circumferential seal (6a) according to the invention being designed as a packing seal, for example as a foam packing, which is designed as an annular space seal is dimensioned that when the payload transport pipe passes through
  • connection technique - used according to the invention when laying land cables - is particularly advantageous when using the method according to the invention for laying cables if not only the lift-supported laying according to DE 10 2013 022 347, but the overall method according to the invention, in which a hydrodynamic drag force ( 8) produced according to the invention with a buoyancy and transport medium (7) which can also be used for horizontally and vertically meandering routes where other pipe-based laying methods reach their limits.
  • FIG. 3d matching the process illustration in Fig. 2a, a schematic illustration with the area of the antechamber (5) to the empty pipe 1 a, the sealing chamber (6) with the overpressure circumferential seal (6a) as an annular space seal and the sealing device (6b) for sealing the Passage opening for the retraction rope (9b), but in the embodiment of the sealing element (6a) according to the invention as described in FIG. 3c.
  • cross-section F-F the passage of the payload transport pipe string (2) is shown with the sealing device (6b) open.
  • FIG. 3e matching the process illustration in Fig. 2b, a schematic illustration with the area of the antechamber (5) to the empty pipe 1 a, the sealing chamber (6) with the overpressure circumferential seal (6a) as an annular space seal and the sealing device (6b) for sealing the Passage opening for the retraction rope (9b), but in the embodiment of the sealing element (6a) according to the invention as described in FIG. 3c.
  • the cross section F-F the passage of the retraction rope (9b) is shown with the sealing device (6b) almost closed.
  • 3f is a schematic representation of an assembly for the intermediate sealing of the annular space of an empty pipe (1 a), the function of which is characterized in that the pressure of the buoyancy and transport medium (7) is increased by means of a pressure increasing pump (13) and pump connections to an outlet - (5b) (suction side) and lead to a feed chamber (5a) (pressure side).
  • annular space seal (6a) Via the sealing chamber (6) with an annular space seal (6a), designed for the passage of a payload transport pipe string (2), it is possible to remove the buoyancy and transport medium (7) on the suction side from the empty inlet pipe (1 a) in front of the annular space seal (6a) and fed back into the empty inlet pipe (1 a) on the pressure side behind the annular space seal (6a), the annular space seal thereby fulfilling the function of a closed shut-off valve within the empty pipe (1 a).
  • the annular space seal (6a) is advantageously designed to be exchangeable.
  • FIG. 4 shows a schematic longitudinal section through a high-point head station (4a), designed as a gravity shaft for the buoyancy and transport medium (7) and in the function of an assembly shaft for introducing the payload transport pipe string (2) into the empty pipe system (1) here for example in the empty pipe (1 a).
  • the high-point head station (4a) and the low-point head station (4d) are decoupled from the conduit system (1) after completion of the assembly and after the empty pipe system (1) has been emptied into the intermediate storage device (18) and are similarly decoupled using hydraulic terminations as described in DE 10 2015 101 076, replaced.
  • the high point head station (4a) including the front shaft (4b) and shaft connecting elements (4c) in particular have the function of forced guidance of the preassembled payload transport pipe string (2) by means of a guide and pulley system (12) to overcome a height offset while maintaining the minimum bending radii for the payload transport pipe string (2).
  • the function of the sealing of the antechamber (5) according to the invention by means of the sealing chamber (6), the overpressure circumferential seal (6a) and the sealing device (6b) is shown and described in FIGS. 2a, 2b, 3a and 3b.
  • Fig. 5 shows the process step a, the provision of the empty pipe functionality in the sense of the method according to the invention on the entire laying route LL, including pre-rope pull-in (9e) by means of pulling pig (1 Of) and the segmentation of the empty pipe system into sections LLX (empty pipe sections for cable sections in a much shorter Representation between sections ee and dd) and sections LLM (empty pipe sections that are created by separating the empty pipes (1 a) and (1 b) and creating empty pipe through station (4e) with detachable connections, which are provided for sleeve areas to connect laid cables ).
  • Fig. 6a shows the process step b, the provision of the functionality of the high point head station (4a), the shaft (4b) and the connecting elements (4c), including the high point pump (13a) and devices for the invention hydrodynamic drag force generation, also described and shown in Figures 2a and 2b.
  • Fig. 6b shows process step b, the provision of the functionality of the low point head station (4d) including the low point pump (13b) and devices for recirculation of the buoyancy and transport medium (7) and thus for support the hydrodynamic drag force generation, also described and shown in FIGS. 2a and 2b.
  • LLM designated sections empty pipe sections, also described and shown in Fig. 2a, Fig. 2b and Fig. 5, serve on the one hand to provide through stations (4e) for the passage of the payload transport pipe strings (2) with the inventive method and on the other hand, the provision of socket areas on the corresponding empty pipe length.
  • the pull ropes (9a) are unwound from the pull rope winches (10a) and made available for the later pulling in of the payload transport pipe strings (2) through the empty pipes.
  • 7 a shows the result of method step c1, the feed system provided upstream of the high-point head station (4a) on which the production in method step c2 according to FIGS. 7b and 7c and the longitudinal distortion of the in method step d2 according to FIG. 7d Payload transport pipe string (2) are carried out.
  • the support, guide and pulley system (12 consisting of vertically effective guide elements (12a) and horizontally effective guide elements (12b) for deflecting and guiding a completed payload transport pipe string (2) and, beforehand, the longitudinal distortion of the individual transport pipe long sections (2b) and payload (3), for example an extra-high voltage cable.
  • Further components of the feed system are retraction cables (9b), retraction cable winches (10b), which are preferably provided for one empty pipe each (here empty pipe system (1), exemplified as a two-pipe system consisting of empty pipes 1a and 1b).
  • pull-out and cover cable winches (10c) and a holding cable winch (10d) are provided for process step c2, which, according to FIG.
  • the feed system shown here in a straight line can be adapted to the project requirements in other configurations and designed flexibly, for example also in a helical or meandering manner, with the total length of the feed system being based on the length of the extended payload length with an additional length for at least one long transport pipe (2b) and the length the locking heads (2a) is matched.
  • FIG. 7b and 7c show the sequence of method step c2, the production of the payload transport pipe string (2) -ggfls. also its extension (according to the description and illustration of FIG. 7e, for the generation of empty pipe sections LLX- of any length on the feed system shown and described in FIG. 7a.
  • FIG. 7b the pull-out of a cable (3) from a cable reel (3a) by means of pull-out and cover rope (9c), pull-out and pull-over rope winch (10c) and cable pulling stocking (3b).
  • Fig. 7d shows the completed process step c2 and the preparation for carrying out process step d2, the buoyancy-supported laying of the payload transport pipe string (2) with hydrodynamic towing power support, in which the complete payload transport pipe string (2) on the carrying,
  • the guide and deflection pulley system (12) is still at rest, is provided with the locking heads (2a) and on the one hand the retraction cable winch (10b) via the retraction cable (9b) on the retraction head (2a) and the pull rope (9a) are attached to the pulling head (2a) of the payload transport pipe string (2) in order to initiate the pulling-in process into the empty pipe system (1) (according to FIG. 8).
  • FIG. 7e shows method step c2 of the overall method, similar to the description and illustration to FIGS. 7b and 7c, but in the inventive way compared to DE 102013022347 that the method in this method step, by extending the payload transport pipe string (2) after its partial retraction into the empty pipe 1 a, in which the end of the empty pipe still rests outside the empty pipe on the roller system (12) in order to be subsequently extended before the further drawing-in takes place with the method according to the invention according to method step d2.
  • the extension cable (3) is first, as also shown in Fig.
  • the inventive method of lengthening the payload transport pipe string has the advantage that the repetition of process step d1 can be dispensed with, since process step d2 according to the invention was only interrupted beforehand in order, after the production of the extension of the payload transport pipe string (2) to be continued.
  • FIG. 8a shows the left part of FIG. 8 up to section bb, shown enlarged, from which it can be seen that a high-point pump (13a) moves the buoyancy and transport medium (7) from the high-point gravity shaft (4a) here into the empty pipe 1 b promotes and thus provides the hydrodynamic drag force (8) for laying a payload transport pipe string (2).
  • the retraction rope (9b) is reeled off the payload transport pipe string (2) from the associated retraction rope winch and pulled along in the pull-in direction.
  • FIG. 8b shows the middle part of FIG. 8 between section bb and section cc, shown enlarged, from which it emerges how a payload transport pipe string (2) in the empty pipe 1b through the empty pipe sections LL3, LLM and LL2, which here are used as transit stations, is moved towards the target position (to the right) (process step d2).
  • Fig. 8c shows the right part of Fig.
  • Payload transport pipe string (2) supported.
  • Fig. 8 shows schematically and by way of example the total length of an empty pipe system consisting of sections (LLX and LLM) - in the snapshot of method step d2, for laying a two-pole HVDC cable system in two empty pipes 1 a and 1 b - with the sections LLX greatly shortened therein .
  • 8 also shows the devices for performing method step d1 in the light of the method according to the invention (shown enlarged in FIG. 8c, right part of FIG. 8), with the devices (18) for providing the buoyancy and transport medium (7) (method step d1), with which the entire empty pipe system is flooded before performing method step d2 and which is used for
  • FIG. 8 shows the implementation of the buoyancy-supported laying of the payload transport pipe string (2) with hydrodynamic towing power support at a point in time when a payload transport pipe string (2) is already in the last section LLI of the empty pipe 1a up to its target position is relocated (detail Fig. 8c) and in the empty pipe 1b, the laying process according to the invention of the payload transport pipe string (2) in the target direction LLI is currently being carried out (in Fig. 8b, middle part of Fig. 8, shown enlarged).
  • the continued laying process is carried out according to the illustration and description of FIG. 9 by first removing the buoyancy and transport medium (7) from the empty pipe system is drained or pumped out into the intermediate storage (18) and then the traction cables (9a) are uncoupled, the target shaft (4b) is withdrawn in order to return it to the new, subsequent target position at the end of the section LL2 as shown and described in FIG. 9 to connect to the conduits 1 a and 1 b (section cc) and to bring the cable winches (10a) into position.
  • the pull ropes (9a) are pulled back to the stop location through the conduits 1 a and 1 b by means of the retraction ropes (9 b), which are also decoupled.
  • the empty pipe system (1) can then be flooded again and the laying process as described and continued in the sense of method step e until the laying of the exemplary total of eight payload transport pipe strings (2) in the empty pipe sections LLI, LL2, LL3 and LL4 is complete.
  • the advantage of the method according to the invention is in particular that the assembly devices the high point head station (4a) and the support, guide and deflection roller system (12) for the longitudinal distortion, which is upstream of the high point head station (4a) and the empty pipe system (1) for the production of the payload transport pipe string (2) , do not have to be moved, i.e. can be kept stationary, until the assembly process in section LL4 has been completed.
  • Fig. 9 shows schematically the state of the completed assembly process according to the method according to the invention in the empty pipes 1 a and 1 b in the empty pipe section Lu, which is then hydraulically separated from the empty pipe sections LL2 to LL4 in comparison to the representation in FIG.
  • the exposed cable ends in section Lu in the sleeve areas are also shown schematically, in which the free ends of the cable sections can be connected at a later point in time by means of sleeve fittings, which is not the subject of the method according to the invention.
  • the method according to the invention and the devices according to the invention or the system according to the invention for a low-friction and low-resistance, as well as strain-relieved pipe-based laying of extremely long cables or other linear payloads in extremely long empty pipe or tunnel systems is fundamentally implemented in such a way that it is possible, on the one hand, to Use of the physical effect of buoyancy (A), to combine with the effect of a hydrodynamic drag force effective in the empty pipe to a new type of process, by removing the fundamentally existing disadvantages of length limitations through tensile force limitations, as they are in particular with extremely long route sections and with non-straight routes and exist in hilly terrain, can be further reduced or length restrictions can be omitted entirely, as the schematic comparison of a payload transport pipe string laying through a 90 ° empty pipe bend shows (see FIG. 1 a according to DE1 0 2013 102 631 B4 and the present solution, in particular FIG. 1 b of the present application).
  • 1 conduit system consisting of at least one conduit of length LL, but i. d.
  • the empty pipe system consists of at least 2 empty pipes, this is suitable for the recirculation of the buoyancy and transport medium (7), in which the hydraulic connection of the empty pipes to specially designed assembly shafts (4a) and (4d) via the empty pipe shaft connection piece (1 c ) he follows.
  • Total weight (G) of the payload transport tube string (2) - together with the internal payload (cable (3)) - is equal to the buoyancy (A) of the payload transport pipe string (2) in an empty pipe flooded with a buoyancy and transport medium (7), i.e. (A minus G equals 0) when the remaining internal volume of the payload transport pipe string (2) is filled with air.
  • Closure heads are designed in their further function as tubular elements with a length that, as shown schematically in FIG. 9, corresponds to the desired protruding length of the cable ends, which after Deduction of the locking heads is required in order to be able to establish the cable sleeve connections between two laid cables in the sleeve area (LLM).
  • Production of submarine cable sleeves is used, after completion with approximately the same outer diameter as the cable (3) itself, on a splice length (3d).
  • Factory sleeves are also manufactured on cable-laying vessels, for example, in order to obtain almost endless submarine cables.
  • the production of factory sleeves for the extension of land cables according to the invention is used to extend and connect cables on site, which can advantageously be used in an embodiment of the method according to the invention.
  • Factory sleeves on site Mounting shaft a high-point head station, insertion shaft, mounting shaft,
  • Mounting shaft trough preferably designed as a gravity shaft with the functions of a surge tank, an elevated tank and a hydraulic switch for the recirculating buoyancy and transport medium (7) to be conveyed.
  • the function of the hydraulic separator ensures the hydraulic decoupling of the suction side (7b) of the high-point pump (13a) from the pressure side (7a) of the low-point pump (13b) and thus in particular prevents harmful pressure surges, for example on pumps and fittings.
  • the gravity shaft serves as a buffer store for the buoyancy and transport medium (7), which is displaced from the empty pipe system (1) as the laying process progresses in process step d2.
  • the devices (5), (6), (6a) and (6b) according to the invention for the hydrodynamic towing force provision according to the invention are installed within the high-point head station.
  • the high-point head station preferably remains in the first position during the entire assembly process in sections, until the entire assembly process has been completed and the insertion shaft is also dismantled and thus separated from the empty pipes and from the excess payload transport pipe string ends or cable ends can be pulled off.
  • b Front shaft (gravity shaft) (optional), serves to introduce and redirect the preassembled payload transport pipe string (2).
  • An upstream shaft (4b) preferably also serves as an overflow to maintain the maximum fill level in the gravity shaft (4a).
  • Manhole connection element (optional) as an insertion and connection device, especially in the function of overcoming the height difference between the longitudinal warping plane of the payload transport pipe string (2) on the support roller system (12) and the level of the empty pipe axis below the surface of the terrain.
  • Manhole connection elements are preferably designed as tubes.
  • d Low point head station, low point assembly shaft, target shaft e Transit station for the empty pipe in the area of the socket, which is used as the connection position of the low point head station (4d) for the next pull-in section after the payload transport pipe string (2) has been pulled in.
  • the low point head station (4d) moves to a certain extent in the course of the section-wise assembly process according to the invention from the end of the entire route (LL), each by a length section (LLK) in the direction of the high point head station (4a) f through shaft (optional), not shown separately, is primarily used for the installation and connection of further recirculation pump stations according to the invention for the outfeed and infeed of the recirculating buoyancy and transport medium, in order to obtain additional hydraulic connection points for hydrodynamic drag force generation, even in the course of an extremely long empty pipe system, if necessary, as drag force booster stations, with the primary function, to limit or divide the pressure increase at such through-shafts for the purpose of hydrodynamic drag force generation by high-point and low-point pumps in the empty pipe (1 a), by using additional conveyor pumps.
  • Through shafts can optionally be used for the later connection of devices for active cooling of the cables laid according to the invention, but then for feeding in and out of the cooling medium.
  • Antechamber as a device within assembly shafts, arranged in front of and / or behind sealing chambers, suitable for the connection of pumps and pipe assembly elements, fittings and sealing devices.
  • a circumferential overpressure seal as a sealing element for sealing the annular space, consisting of a single or multiple rubber ring seal or preferably consisting of an elastic, adapted foam packing that fills the annular space - the thickness Do in the uncompressed state and the thickness Di in the compressed state when the payload transport pipe string is pulled through ( 2) - which is inserted into the sealing chamber (6) at the start of assembly, in the function according to the invention, to prevent a short-circuit flow of the buoyancy and transport medium (7) into the gravity shaft (4a) through the annular space between the sealing chamber (6) and the payload Transport pipe string (2).
  • the buoyancy and transport medium (7) is fed into the overpressure antechamber (5a) by means of a high-point pump (13a).
  • a hydrodynamic drag force (8) according to the invention is exerted on the payload transport pipe string within the empty pipe (1a) in the direction of insertion over a length of the truck, in addition to the simultaneously effective weight relief by buoyancy forces which act on the payload transport pipe string (2) at the same time.
  • the sealing element can also be designed as an annular space seal with a connection to a secondary medium, in order to be able to exert a greater contact pressure of the sealing element on the sliding payload transport pipe by means of a pressurized secondary medium, or be designed as a bellows or a labyrinth seal. Due to the construction, the sealing element remains stationary during the assembly process, while the payload transport pipe string (2) slides through and the sealing element is radially compressed, whereby the sealing effect on the circumference of the payload transport pipe string (2) is maintained even while it is sliding through.
  • c Clamping sleeve (optional) to improve the sealing effect of the sealing device (6b) during the insertion process which is preferably fixed by means of the same sealing device (6b) non-positively and / or positively in the opening cross-section of the sealing device (6b) so that both a -Internal pressure of the sealing chamber (6) compared to the air pressure or water pressure within the
  • Insertion shaft (4a) - generated pushing out against the pull-in direction, as well as a pulling into the sealing chamber or into the empty pipe in the pull-in direction caused by frictional forces between the retraction rope and clamping sleeve is prevented and at the same time the
  • Buoyancy and transport medium as assembly medium a feed of the recirculating buoyancy and transport medium (7) via the overpressure antechamber connection piece (5a) into the overpressure antechamber (5) b suction of the recirculating buoyancy and transport medium (7) either via the antechamber connection piece (5b) or directly from the gravity shaft (4a), preferably by means of a high point pump (13a).
  • the buoyancy and transport medium (7) is reclaimed into the gravity well (4a), preferably by additional outfeed and ice feed of the buoyancy and transport medium (7 ) by means of a low point pump (13b) as a recirculation pump.
  • Hydrodynamic drag force in contrast to the buoyancy force (A) and the weight force (G), a dynamic force always acting in the direction of the axis of the empty pipe, which is transmitted by a buoyancy and transport medium (7), which is preferably well or tap water.
  • the so-called hydrodynamic drag force acts as a propulsive force on the outer surface of the payload transport pipe string (2) in the direction of insertion, following the axis of the empty pipe, particularly effectively when the speed of the buoyancy and transport medium (7) in the annular space between the empty pipe (1 ) and payload transport pipe string (2) is larger than that Retraction speed of the payload transport pipe string (2).
  • the hydrodynamic drag force is preferably generated by means of at least one feed pump (13), which forcibly conveys the buoyancy and transport medium (7) in the empty pipe system (1), preferably in a recirculating manner, and thereby generates a turbulent flow in the annular space, which is effective as a propulsive force and depends on the ideally dependent on the controllable delivery rate of a feed pump.
  • the pulling force is generated by a pulling device (10) and transferred to the payload transport pipe string (2) via a mounting rope (9a).
  • the method according to the invention with hydrodynamic drag force minimizes the required tensile force to a residual tensile force and ideally is superfluous in terms of process technology, as shown in FIG. 1b.
  • a roller system consisting of support, guide and deflection rollers for the longitudinal distortion of cables (payload) a vertically effective guide elements (support rollers, guide rollers or deflection rollers) b horizontally effective guide elements (support rollers, guide rollers or deflection rollers) feed pump, recirculation pump, pressure booster pump a feed pump (13) in the function and arrangement as a high point pump (driver pump), with a suction-side connection to the antechamber 5b and a pressure-side connection to the antechamber 5a in the inlet duct (4a), according to the invention, during the process process d2, it drives a partial mass flow of the in the empty pipe system ( 1) located buoyancy and transport medium (7) through the annular space between the payload transport pipe string (2) and empty pipe (1a) in the direction of the target shaft (4d).
  • the low point pump conveys the partial mass flow of the buoyancy and transport medium back to the inlet duct (4a), preferably through the empty pipe 1b, and is of particular importance when in the empty pipe 1b
  • a payload transport pipe string (2) has already been laid and larger pressure losses in the annulus need to be compensated for.
  • a high point pump (13a) would otherwise have to overcome the total friction losses at a higher system pressure level, which may be due to the limited pressure resistance of the empty pipes, which are preferably made of PE material Limitations in the delivery rate and thus to limitations in the generation of the hydrodynamic drag force could lead.
  • a higher system pressure in the overpressure pre-chamber (5a) would also increase the pressure difference to the pressure level in the gravity well (4a) and thus the annular space seal (6a) would be more heavily loaded with the possible consequence of a functional restriction.
  • Shut-off valve for the hydraulic separation of the pump suction side from the pump pressure side as a prerequisite for generating recirculation and pressure increase of the buoyancy and transport medium by means of a high point pump (13a) and low point pump (13b).
  • Mounting flange pipe multifunctional mounting lock as low point closing device, preferably arranged within the low point head station (4d)
  • Sealing device for pull rope (9a) designed as a clamping sleeve similar to 6c or as a material socket with tensioning element or as a sealing device - if necessary with connection of a secondary medium - as an exchangeable one
  • the thickness of a foam packing (6a) in the sealing chamber (6) in the compressed state which generates a contact pressure with a sealing effect as long as the payload transport pipe string (2) is pulled or pushed through the foam packing (6a) of the sealing chamber (6).
  • G Weight, weight force of the payload transport pipe string (2) e.g. specified in kg / m of the payload transport pipe string
  • a statically effective force directed towards the center of the earth e.g. specified in kg / m of the payload transport pipe string
  • a Buoyancy of the payload transport pipe string (2) a statically effective force that opposes the weight G in the flooded empty pipe system (1).
  • the buoyancy is as great as the weight of the buoyancy and transport medium (7) which is displaced by the payload transport pipe string (2) (e.g. specified in kg / m of the payload transport pipe string) and ideally as a design buoyancy as large as the weight G of the payload transport pipe string (2), which can be flexibly dimensioned by choosing the diameter of the transport pipe, if the weight of the payload and the density of the buoyancy and transport medium, which is preferably tap or well water , are known.
  • LLX Length of an empty pipe section (Lu, LL2, LL3 or LL4) which corresponds approximately to the length LK of a cable that can be transported on cable drums or the length of the payload transport pipe string (2), as in FIGS. 8, 8a, 8b, 8c (shortened length) shown schematically.
  • Such an empty pipe section is provided with hydraulic end closures (HEV), similarly designed as described in DE 10 2015 101 076, from which the cable ends lead through and out after completion of the assigned laying process with the method according to the invention and after subtracting the assembly shafts (4a and 4d) in order to be connected in the area of the socket area (LLM) with so-called socket fittings in the subsequent processes that are not the subject of the laying method according to the invention.
  • HEV hydraulic end closures
  • the maximum length LL X of an empty pipe section is first and foremost limited by the maximum delivery length LKL of a cable that can be transported and provided on site by road vehicles, but not by the laying process itself, which, when using process steps a to e according to the invention, is characterized in particular by the Buoyancy-supported laying with hydrodynamic towing support, empty pipe sections of any length LLX permits.
  • This advantage opens up the use of submarine cable connection technology, according to the state of the art using factory or factory sleeves, but instead of on Sea on cable-laying vessels, according to the invention for connecting land cables on site, when using the method according to the invention for the production of very long sleeve-free cable sections.
  • the cable extension is preferably carried out in stages.
  • both the respective end of the cable forerunner is connected to the beginning of the following cable, preferably with submarine cable technology (splicing technology) - in the area of the connecting section (3c) approximately the same diameter, and the corresponding transport pipe extension with transport pipe long sections (2b) such as shown and described in FIGS. 7c and 7e.
  • LDL cable delivery length
  • a low point head station (4d) and a transit station (4e) are set up in the socket areas of the assembly section in assembly processes b and e.
  • the cable connection sleeves are later placed in these areas, but in a subsequent process to connect the individual cables to form an overall cable harness, which is not the subject of the laying method according to the invention.
  • LK Length of the cable transport pipe for example in adaptation to the length of a cable LKL that can be supplied on cable drums

Landscapes

  • Laying Of Electric Cables Or Lines Outside (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

Verfahren zur Montage, Verlegung und/oder Demontage von Kabeln oder anderen linienförmigen Nutzlasten, wobei mindestens ein Leerrohr (1) verlegt wird, im Anfangs- und Endbereich des bereitgestellten Leerrohrsystems (1) eine Hochpunkt-Kopfstation (4a) und eine Tiefpunkt-Kopfstation (4d) bereitgestellt werden, mindestens ein Rollensystems (12) für den Längstransport bereitgestellt wird, auf dem die Nutzlast-Transportrohr-Stränge (2) außerhalb des Leerrohres (1) vormontiert und mit Verschlussköpfen (2a) dicht verschlossen werden und ein solches Nutzlast- Transportrohr-System entsteht, welches in einem mit einem Auftriebs und Transportmedium (7) gefluteten Leerrohr (1) einerseits den Bemessungsauftrieb (A) erfährt und andererseits auf seiner gesamten Länge die Angriffsfläche für die hydrodynamische Schleppkraft (8) bietet, und nach Fertigstellung des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) auf dem Rollensystems (12), der Nutzlast-Transportrohr-Strang (2) zunächst im Längsverzug der Hochpunkt-Kopfstation (4a) zugeführt und weitertransportiert wird, wobei die hydrodynamische Schleppkraft (8) durch mindestens eine Förderpumpe (13) erzeugt wird.

Description

Verfahren und Vorrichtungen bzw. System zur Montage, Verlegung und/oder Demontage von Kabeln oder anderen linienförmiqen Nutzlasten
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren mit Vorrichtungen zur auftriebsgestützten, Verlegung von Kabeln zur Ermöglichung der Verlegung extrem langer Kabelabschnitte oder anderer linienförmiger Nutzlasten und Medienrohre in einem multifunktionalen Leerrohr-Transportrohr-System. Erfindungsgemäß stellen das Verfahren und die Vorrichtungen vorteilhafterweise ein System zur Montage, Verlegung und/oder Demontage von Kabeln oder anderen linienförmigen Nutzlasten bereit. Vorteilhafterweise insbesondere zur Montage, Verlegung und/oder Demontage extrem langer Kabel oder anderer linienförmiger Nutzlasten in extrem lange Leerrohr- oder Tunnelsysteme
Der Neubau von breiten Erdkabeltrassen erfordert Tiefbauarbeiten enormen Ausmaßes, die notwendige Bereitstellung zahlreicher Baustraßen für Schwerlastverkehr zum Verlegeort der Kabel und die Inanspruchnahme wirtschaftlich genutzter Böden und Flächen in großem Umfang. Dies verteuert den notwendigen Stromnetzausbau erheblich und fördert den Widerstand gegen eine beschleunigte Realisierung.
Die grundsätzlich bestehenden Längenbegrenzungen beim Transport und bei der Verlegung von Höchstspannungserdkabeln erzeugt darüber hinaus zwangsläufig entsprechend zahlreiche Verbindungspunkte, Muffenstandorte zwischen den verlegten Einzelkabeln, die arbeitsintensiv mit teuren und gemäß Stand der Technik immer noch störanfälligen Verbindungsmuffen (Muffengarnituren) hergestellt werden müssen, damit der Strom später unterbrechungsfrei fließen kann.
Es ist deshalb volkswirtschaftlich betrachtet und aus sicherheitstechnischen Gründen besonders erstrebenswert, wenn die Gesamtanzahl von Verbindungsmuffen, mit denen einzelne verlegte Kabel verbunden werden, so gering wie möglich gehalten werden kann, da solche störanfälligen Verbindungsmuffen somit stets bleibende Schwachstellen der Stromübertragungssysteme darstellen, deren Vermeidung bzw. deren zahlenmäßige Verringerung erstrebenswert ist und damit folglich auch die Anzahl teurer Baustellen und Baustraßen für den Schwerlastverkehr für den Antransport und für die Verlegung von Kabeln möglichst gering gehalten werden können.
Ebenso ist es von volkswirtschaftlichem Nutzen, wenn Erdkabelsysteme reversibel, also röhrenbasiert verlegt werden, um Kabel nach Erreichen der wirtschaftlichen Lebensdauer oder im Schadensfall austauschen zu können, ohne erneute aufwendige Planungs- und Genehmigungsprozesse und insbesondere ohne erneute teure Tiefbauarbeiten.
Die meisten röhrenbasierten Kabelverlegeverfahren sehen grundsätzlich auch keine Nutzung der Abwärme vor, die als Verlustleistung bei der Übertragung von Strom anfällt; nicht zuletzt deshalb, da vorgeschädigte Kabelschutzrohre oder Kabelleerrohre langfristig zu häufigen Leckagen und Kühlmittelaustritten führen, die die Wirtschaftlichkeit und Sicherheit der Stromübertragung in Frage stellen würden.
Bekannt und Stand der Technik sind Verfahren zum Bau erdverlegter Leitungen mit Landkabeln unter Verwendung von Kabelschutzrohren und solche Verfahren, die das Einführen oder Einziehen von Kabeln in Leerrohre erleichtern, z. B. durch Schmierstoffe oder durch spezielle Oberflächengestaltung der Leerrohre (z. B. Wellrohre), die die Reibung zwischen Kabel und Leerrohr beim Einzug vermindern sollen, die jedoch beispielsweise für das Einziehen schwerer Kabel über größere Einzugslängen wenig geeignet, bzw. längenbegrenzend sind.
Große Kabelgewichte erschweren jedoch nicht nur den Einzug in bereits verlegte Leerrohre, sondern erfordern im Regelfall hohe Einzugskräfte, die nicht nur kabelschädigend sein können, sondern dazu führen, dass insbesondere in nicht gradlinigen Trassenverläufen die Leerrohre selbst beim Einzug im Bereich von Trassenkurven beschädigt werden und somit die Eignung zur Herstellung und Aufrechterhaltung der Reversibilität eines Verlegeverfahrens im Sinne einer vorteilhaften langfristigen Wiederverwertbarkeit und Nutzung für mehr als eine Kabelgeneration nicht mehr sichergestellt werden kann.
Deshalb werden nur wenige der bekannten Verfahren grundsätzlich dem Anspruch gerecht, die Probleme bei der Verlegung, beispielsweise schwerer bzw. großkalibriger, extrem langer Hoch- und Höchstspannungskabelabschnitte entsprechend den beschriebenen Anforderungen bei terrestrischen Trassen (Onshore-Trassen), wie sie z. B. für den Ausbau der Stromnetze erforderlich sind, zufriedenstellend zu lösen, insbesondere unter Beachtung der Kosten, der langwierigen Genehmigungsprozesse für Erdkabelprojekte und nicht zuletzt bzgl. zeitkritischer Thematiken, wie sie durch den raschen Zubau von Offshore Windparks sowie durch die Beendigung der KKW- Stromerzeugung entstanden sind. Diese Problematik wird durch den zukünftigen schrittweisen Ausstieg aus der Kohlestromerzeugung noch verstärkt werden und lässt den Energienetzausbau immer mehr zum Nadelöhr und Flaschenhals der Energiewende in Deutschland werden. So sind im Rahmen des Umbaus und der Entwicklung der Netzinfrastruktur für eine bezahlbare, sichere und umweltschonende Energieversorgung zwar technologische Vorgaben und Konzepte vorhanden, in der Art, wie sie z. B. im Netzentwicklungsplan (NEP), im Bundesbedarfsplangesetz (BBPIG) und Energieleitungsausbaugesetz (EnLAG), sowie im Netzausbaubeschleunigungsgesetz (NABEG) hervorgehen. Die festgelegten Trassenkorridore gemäß Bundesfachplanung sowie Planfeststellungsverfahren mit konkreten Trassenplanungen beruhen aber teilweise immer noch auf einem inzwischen veralteten Technikstandard, der mit vielen Nachteilen verbunden ist. Mit einem anderen Planungs- und Technologieansatz, der neue Technologien, wie das erfindungsgemäße Verfahren berücksichtigt, könnten dagegen ressourcenschonende Sektorenkopplungen, Infrastrukturbündelungen und nachhaltige Flexibilität durch Verfahrensreversibilität und Austauschbarkeit erreicht und der gesetzlich verankerte Netzinfrastrukturausbau mit Erdkabelvorrang beschleunigt werden.
Durch den hohen Flächenverbrauch der Erdverlegung von Kabeln nach veraltetem Technikstand ist diese vom Grundsatz her nicht umweltfreundlich und erfordert darüber hinaus bei herkömmlicher, insbesondere bei nicht röhrenbasierter Kabelverlegetechnik eine zeitnahe Durchführung der erforderlichen Erdbaumaßnahmen (Kabelgrabenbereitstellung) und der Kabelverlegung (Montage), die dem Anspruch der zeitlichen Entkopplung von Erdbau und Kabelverlegung nicht gerecht werden kann.
Ein Umsetzungskonzept, wie es beispielsweise für den Transfernetzausbau in Flochspannungsgleichstromübertragungstechnik (FIGÜ) erforderlich ist, sollte flexibel, nachhaltig -bedeutet reversibel, umweltfreundlich und darüber hinaus mit geringen Finanzierungsrisiken behaftet sein.
Diesem Anspruch wird weitgehend bereits mit dem röhrenbasierten auftriebsgestützten Slipping von Kabeln, gemäß DE 10 2013 102 631 B4 (Verlegung von Kabeln oder anderen linienförmigen Nutzlasten) Rechnung getragen, welches auch Grundlage für das erfindungsgemäße Verfahren ist und dieses einbezieht.
Mit der vorliegenden Erfindung, insbesondere dem weiterentwickelten, erfindungsgemäßen Verfahren und mit den zugehörigen Vorrichtungen zur Montage von Kabeln und Medienrohren in einem Leerrohr-Transportrohr-System wird eine technische Lösung und ein Gesamtprozess beschrieben, welcher sich aus der Summe der nachfolgend beschriebenen Verfahrensschritte zusammensetzt, wobei insbesondere gemäß Anspruch 1 mindestens ein Kabel bzw. ein Medienrohr oder ein weiteres Leerrohr in ein Leerrohr- oder Tunnelsystem mittels Nutzlast-Transportrohr-Technik erfindungsgemäß einerseits auftriebsgestützt und andererseits zusätzlich unterstützt mit hydrodynamischer Schleppkraft reibungs- und widerstandsarm in ein Leerrohr eingeführt bzw. über lange Leerrohrstrecken eingezogen und platziert wird.
Das mit der vorliegenden Erfindung zur technischen Lösung vorgesehene erfindungsgemäße Verfahren ist durch die folgenden Verfahrensschritte gekennzeichnet:
Verfahrensschritt a) Bereitstellung der Leerrohrfunktionalität im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens auf der gesamten Verlegestrecke LL einschließlich Vorseileinzug und gegebenenfalls einer Segmentierung des Leerrohsystems in Abschnitte LLX und LLM gemäß Beschreibung zu Fig. 5 in dem Falle und gemäß Beschreibung zu Fig. 8 und Fig. 9, dass die Verlegestrecke LL länger ist, als die Einzellieferlänge LK oder Herstelllänge des Kabels oder der Nutzlast vor Ort und der Montageprozess gestaffelt erfolgen soll.
Verfahrensschritt b) Bereitstellung der Funktionalität von Tiefpunkt- und
Hochpunkt-Kopfstation einschließlich der erfindungsgemäßen Aggregate und Vorrichtungen zur hydrodynamischen Schleppkrafterzeugung gemäß Beschreibungen zu Fig. 2a und 2b.
Verfahrensschritt c1 ) Bereitstellung eines Rollensystems für den
Längstransport des Nutzlast-Transportrohr-Strangs außerhalb des Leerrohrsystems gemäß Beschreibung zu Fig. 7a
Verfahrensschritt c2) Herstellung des Nutzlast-Transportrohr-Strangs, ggfls. auch dessen Verlängerung zur Erzeugung beliebig langer Leerohrabschnitte LLX gemäß Beschreibungen zu Fig. 7b, 7c, 7d und 7e
Verfahrensschritt d1 ) Bereitstellung des Auftriebs- und
Transportmediums und Fluten des Leerrohsystems
Verfahrensschritt d2) Erfindungsgemäße Durchführung des auftriebsgestützten Verlegene des Nutzlast- Transportrohr-Strangs mit hydrodynamischer Schleppkraftunterstützung gemäß Beschreibungen zu Fig. 2a, Fig. 2b, Fig. 3a bis Fig. 3e, Fig 4, Fig. 8a bis Fig. 8c, Fig. 8 und Fig 9
Verfahrensschritt e) gegebenenfalls Wiederholung der
Verfahrensschritte a) bis d); bei gestaffelter Verlegung weiterer Teilstrecken im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens bis zur Erreichung der Verlegung der Gesamtstrecke U bestehend aus mehreren Einzelteilstrecken LLX und LLM in den dafür bereitgestellten Leerrohren. Bei gestaffelter Verlegung der Teilstrecken gemäß Verfahrensschritt e, bedarf es erfindungsgemäß im Wesentlichen nur noch der wiederholten Bereitstellung der Tiefpunkt-Kopfstation durch deren Versatz in das Areal LLM der vorherigen Durchgangsstation gemäß Beschreibungen zu Fig. 8c, Fig. 8 und Fig. 9.
Erfindungsgemäß stellen das Verfahren und die Vorrichtungen vorteilhafterweise ein System zur Montage, Verlegung und/oder Demontage von Kabeln oder anderen linienförmigen Nutzlasten bereit.
Die vorliegende Erfindung basiert insbesondere auf der Erkenntnis, die Nutzung des physikalischen Effekts des Auftriebs (A) durch eine im Leerrohr wirksame hydrodynamische Schleppkraft zu ergänzen. Die erfindungsgemäße Lösung geht damit über den Stand der Technik, insbesondere gemäß DE 10 2013 102 631 B4, hinaus.
Die Nachteile von Längenbegrenzungen durch Zugkraftbegrenzungen werden im Lichte des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere gegenüber der DE 10 2013 102 631 B4, also noch weitergehend gemindert oder gar gänzlich vermieden, wenn Kabel oder Nutzlast-Transportrohre oder Medienrohre oder andere linienförmige Nutzlasten -um deren röhrenbasierte Verlegung es geht-, innerhalb des Leerrohrs (1 a) neben der Auftriebsunterstützung, bei der gemäß Darstellung in Fig. 1 a der Auftrieb (A) annähernd so groß ist wie das Gewicht (G) des Kabel-Transportrohrs (2), zusätzlich, gemäß Darstellungen und Beschreibungen in Fig. 1 b, Fig. 2a und 2b, eine hydromechanisch erzeugte Schleppkraftunterstützung (8) während des Verlegevorgangs erfahren, die, an der Gesamtaußenfläche (Rohrumfang x Rohrlänge) des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) angreifend, über die gesamte Einzugslänge (LL) bis zum Erreichen der Zielposition im Leerrohrsystem (1 ) wirksam bleibt. Darüber hinaus ist beispielsweise erfindungsgemäß eine Nutzlast-Transportrohr- Längenmaximierung gemäß Darstellung in Fig. 7e denkbar und möglich, die dadurch gekennzeichnet ist, dass einzelne Kabellängen (LK) (Transportlängen) vor Ort mit Werksmuffen- oder Spleißtechnik, wie sie zur Erstellung quasi endloser Seekabel Anwendung findet, verbunden werden und der Montageprozess entsprechend schrittweise erfolgt, insbesondere ohne die Zielschachtposition (4d) verändern zu müssen. Auch dabei können vorteilhafterweise das Vorschubsystem (Fig. 7a) und der Einführungsschacht (4a) ohne Positionswechsel weitergenutzt werden und dadurch Kosten für den Abbau und den Wiederaufbau des Vorschubsystems (12) sowie Kosten für das Umsetzen der gesamten Flochpunkt-Kopfstation (4a) einschließlich der erfindungsgemäßen Vorrichtungen (6), (6a) und (6b) eingespart werden. Der Hauptvorteil dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung, insbesondere des Verfahrens gemäß Anspruch 10, liegt darin, dass störanfällige Muffen und entsprechend viele Muffenstandorte und -bauwerke eingespart werden können und gleichzeitig mehr Sicherheit für Stromübertragung in Aussicht gestellt werden kann.
Unterstützt wird die Zielerreichung der Längenmaximierung darüber hinaus, indem bereits die Einzelkabellängen (LK), die auf Transportspulen (3a) zum Montageort verbracht werden müssen, eine größtmögliche Transportlänge aufweisen, die mit Straßenfahrzeugen transportiert werden können, welches vorzugsweise und vorteilhafterweise mit einem Doppelspulen-Verfahren erfolgt, siehe DE 10 2017 108 538 A1 (Bereitstellung im Wesentlichen linienförmiger Nutzlasten an einem Transportzielort).
Vorteilhaft, insbesondere gegenüber der Lösung gemäß DE 10 2013 102 631 B4 ist, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, einschließlich der hydromechanischen Aggregate (13a) und (13b) und Vorrichtungen (6), (6a), (6b) zur Erzeugung und Aufrechterhaltung der hydrodynamischen Schleppkraft (8), extrem lange Kabel (3), Kabel-Transportrohr-Stränge (2) oder andere linienförmige Nutzlasten, längenunabhängig und widerstandsarm in Leerrohren (1 ) reversibel verlegt werden können und dadurch die Anzahl von Vor-Ort-Muffenverbindungen und Muffenstandorten sowie Baustraßen für den Schwerlast Kabeltransport minimiert werden.
Wenn durch das erfindungsgemäße Verfahren extrem lange, muffenlose Kabelabschnitte beispielsweise gemäß Anspruch 10 oder beispielsweise gestaffelt gemäß Anspruch 9, verlegt und darüber hinaus die Bautrassen von Hochspannungsstromtrassen beispielsweise gemäß DE 10 2013 022 347 B3 oder DE 10 2015 101 076 A1 als Schmaltrassen oder Kompakttrassen ausgeführt werden, beispielsweise weil diese von vornherein für einen Betrieb mit aktiver Kabelkühlung ausgelegt werden, wird die Option, schwere Hoch- und Höchstspannungskabel vorteilhafterweise als Straßenkabel auszuführen, das heißt, derartige Kabelanlagen insbesondere gemäß Anspruch 11 beispielsweise unterhalb des Seitenstreifens zu verlegen und sie damit in Verkehrswege wie Autobahnen zu integrieren, nicht nur wirtschaftlicher, sondern auch zu einer besonders flächen- und bodenschonenden Form der Erdkabelverlegung, die die Konsensfähigkeit des Stromnetzausbaus erheblich verbessern und dem Gebot der Infrastrukturbündelung und Sektorenkopplung Rechnung tragen könnte.
Bei dem erfindungsgemäßen reibungs- und widerstandsarmen Einzugsverfahren gemäß Anspruch 1 , dargestellt in Fig. 1 b, wird, der Durchmesser des Transportrohrs (d2), und damit der wirksame Auftrieb (A), primär auf das jeweilige Gewicht (G) des Nutzlast- Transportrohr-Strangs (2) sowie auf die Dichte des verwendeten Auftriebs- und Transportmediums (7) (Montagemedium) abgestimmt, wobei der Innendurchmesser (d1 ) des Leerrohres die Forderung erfüllt, dass der Gesamtquerschnitt des Nutzlast- Transportrohr-Strangs (2) innerhalb des Leerrohres (1 a) während des Einführungsprozesses in einem wassergefüllten Ringraum auf der gesamten Einzugslänge frei beweglich bleibt und gleichzeitig das pumpengetriebene Auftriebs- und Transportmedium (7) mit seiner hydrodynamischen Schleppkraft (8) den Nutzlast- Transportrohr-Strang (2) in Zielrichtung treiben kann.
Die zu verlegenden Leerrohre (1 ) gemäß Verfahrensschritt a, werden vorzugsweise als Druckrohre ausgelegt, einerseits zur Aufnahme des statischen Druck des Auftriebs- und Transportmediums (7) in geodätischen Tiefpunkten des Leerrohrverlaufs und andererseits darüber hinaus zur Aufnahme des zusätzlichen hydraulischen Rohrinnendrucks, der mit der Bereitstellung der erfindungsgemäßen hydrodynamischen Schleppkraft (8) einhergeht.
Leerrohr (1 ) und der zu verlegende Nutzlast-Transportrohr-Strang (2) bilden beim erfindungsgemäßen Verfahren auch bei nicht gradlinigem Trassenverlauf im Idealfall, gemäß Darstellung und Beschreibung zu Fig. 1 b, einen konzentrischen Ringraum aus, der auf der gesamten Einzugslänge während des Montageprozesses mit dem Auftriebs und Transportmedium (7), dessen Bereitstellung im Verfahrensschritt d1 erfolgt, gefüllt ist und mit dem der Ringraum in Verlegerichtung erfindungsgemäß zusätzlich zwangsdurchströmt wird und dadurch die erfindungsgemäße hydromechanische Schleppkraft (8) erzeugt wird.
Zur Erzeugung der hydrodynamischen Schleppkraft (8) ist es erforderlich, dass die Geschwindigkeit des Auftriebs- und Transportmediums (7) im Ringraum erfindungsgemäß mindestens genauso groß, vorteilhafterweise aber größer ist als die Einzugsgeschwindigkeit des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) oder der lienienförmigen Nutzlast. Um diese vorteilhaften Montagebedingungen herzustellen, ist gemäß Anspruch 1 durch mindestens eine Förderpumpe, vorzugsweise jedoch sowohl mittels Hochpunkt- Pumpe (13a) als auch Tiefpunkt-Pumpe (13b), gemäß Funktionsbeschreibungen zu den Fig. 2a und Fig.2b, eine Fördergeschwindigkeit des Auftriebs- und Transportmediums (7) im Ringraum zwischen Leerrohr (1 a) und Nutzlast-Transportrohr-Strang (2) zu erzeugen, die gleich oder größer ist als die Einzugsgeschwindigkeit des Nutzlast-Transportrohr- Strangs (2) selbst, damit die erfindungsgemäße hydrodynamische Schleppkraft (8) während des Montageprozesses zugkraftmindernd am Nutzlast-Transportrohr-Strang (2) vortriebswirksam angreifen kann.
Bei einer Geschwindigkeit des Auftriebs- und Transportmediums (7) im Ringraum, die kleiner ist als die Einzugsgeschwindigkeit des Nutzlast-Transportrohrs, wird zwar immer noch im Sinne des Erfindungsgedankens eine Verminderung der Reibungswiderstände im Leerrohr erzielt, nicht jedoch eine in Richtung Zielposition (Tiefpunkt-Kopfstation (4d)) wirkende, positive hydrodynamischen Schleppkraft (8) am Nutzlast-Transportrohr-Strang (2) erzeugt.
Die Bewegungsenergie des Auftriebs- und Transportmediums (7) im Ringraum wird mittels mindestens einer Förderpumpe, vorzugsweise einer Hochpunkt-Pumpe (13a) gemäß Beschreibung zu Fig. 2a und Fig. 2b erzeugt, die den erforderlichen Volumenstrom in Richtung Zielposition (4d) und gegenüber dem statischen Druck im Hochpunkt- Freispiegelschacht (4a), einen zusätzlichen hydraulischen Rohrinnendruck und damit ein Schleppkraft wirksames Druckgefälle im Leerrohr (1a) erzeugt. Das Druckgefälle zwischen Pumpendruckstutzen (7a) und Schleppkraft wirksamem Leerrohrabschnitt (LKW) bis zum Zugkopf des Nutzlast-Transport-Strangs (2) erzeugt an der Nutzlast-Transportrohr Außenoberfläche eine hydromechanische Schleppkraft (8), deren Größe vom Druckgefälle, vom Massenstrom im Ringraum und insbesondere von der wirksamen Rohroberfläche, also dem Rohrumfang mal der Rohrlänge im Leerrohr (Pi x d2 x LKW) des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) abhängt. Physikalisch handelt es sich um eine turbulente Ringraumströmung, die als Reibungskraft an der gesamten Rohroberfläche des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) besonders zugkraftwirksam und energieeffizient angreifen kann, wenn die Oberfläche des Nutzlast-Transportrohrs besonders groß ist. Die Oberfläche des Nutzlast-Transportrohrs ist erheblich größer als beispielsweise die Oberfläche eines Kabels -also die der Nutzlast selbst-, und, da der Nutzlast-Transport-Strang (2) mit dem innenliegenden Kabel, im Auftriebs- und Transportmedium (7) quasi gewichtslos (A minus G « Null) ist, kann dieser wie ein langstrecktes U-Boot mittels hydrodynamischer Schleppkraft (8), zugbelastungsfrei für das Kabel selbst, in das Leerrohr (1 a) eingezogen bzw. eingeschoben werden.
In weiteren Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, können mehrere Förderpumpen (13 a) und / oder (13b) und / oder Druckerhöhungspumpen an beliebiger Stelle innerhalb der Leerrohrstrecke LL. , eingesetzt werden, wobei grundsätzlich alle in das System integrierte Rezirkulations- und Druckerhöhungspumpen auch eine Erhöhung der hydrodynamischen Schleppkraft (8) bewirken und gleichzeitig das absolute Druckniveau reduziert werden kann, wenn zur Schleppkrafterzeugung mehrere Pumpen, beispielsweise gemäß Anspruch 7 kombiniert und/oder gestaffelt über die gesamte Rezirkulationsstrecke des Leerrohrsystems (1 ) angeordnet werden.
Vorteilhaft ist deshalb auch, wenn beispielsweise gemäß Anspruch 5 zwischengeschaltete hydromechanische Booster, Stationen mit entsprechenden Druckerhöhungspumpen ähnlich (13a) und Vorrichtungen ähnlich (6) und (6a), dargestellt in Fig. 3f, gestaffelt über die Gesamtlänge LL des Leerrohrsystems (1 ), den Einzug extrem langer Nutzlast-Transportrohr-Stränge (2) auch durch eine gestaffelte hydromechanische Schleppkrafterzeugung ermöglichen.
Besonders vorteilhaft wirkt sich, wie in Fig. 1 b dargestellt, diese hydromechanische Schleppkraft (8) in nicht gradlinigen Trassenabschnitten aus , da sie dort als Schubkraft quasi nach außen drückend wirksam ist und so die durch Zugkräfte induzierten Reibungskräfte auf der Bogeninnenseite zwischen Leerrohr und Nutzlast-Transportrohr, wie in Fig. 1 a dargestellt, im Bereich eines Krümmungsbogens im Leerrohrverlauf LL vermindert.
Das erfindungsgemäße Verfahren verbessert deshalb auch die Möglichkeiten der Planung und Realisierung von mäanderförmigen Trassenverläufen, die insbesondere bei einer bevorzugt röhrenbasierten Kabelverlegung Vorteile aufweist, da mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gegenüber anderen Verfahren auch in solche Trassenverläufe lange Kabel oder Nutzlast-Transportrohr-Stränge (2) mit geringst möglichen Zugkräften eingezogen und verlegt werden können, ohne dass am Kabel (3) selbst, dank der vollständigen zugspannungsfreien Lagerung im Transportrohr (2), die verbleibenden Restzugkräfte angreifen.
Im Verfahrensablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die auf Dichtheit und auf Überdruck geprüften Leerrohre (1 a) und (1 b) vor der Einführung und Montage des ersten Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2), im Verfahrensschritt d1 mit einem Auftriebs und Transportmedium (7) (Montagemedium) geflutet, vorteilhafterweise mit Wasser, um so innerhalb des Leerrohres während des Einführungsprozesses dem Nutzlast- Transportrohr-Strang (2) einerseits den erforderlichen Auftrieb (A) zu geben, wie im Verfahren DE 10 2013 102 631 beschrieben, und um andererseits mit demselben Montagemedium die erfindungsgemäße hydromechanische Schleppkraft (8) erzeugen zu können, die, solange der Förderpumpenbetrieb aufrechterhalten bleibt, vorteilhafterweise gemäß den Beschreibungen zu Fig. 2a und Fig. 2b auf der gesamten Länge (LKW) des Einzugs bis zum Erreichen der jeweiligen Zielposition (4d) des Nutzlast-Transportrohr- Strangs (2) wirksam bleibt.
Der Verfahrensablauf in den Verfahrensschritten a bis e zur erfindungsgemäßen Verlegung des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) -insbesondere durch erzwungenen Durchlauf des Auftriebs- und Transportmediums (7) mittels Förderpumpen (13) und Erzeugung einer hydrodynamischen Schleppkraft- wird, wie in den Fig. 2a und Fig. 2b dargestellt und beschrieben, vorzugsweise mittels Kreislaufführung des Auftriebs- und Transportmediums ressourcenschonend durchgeführt. Vorteilhafterweise kann im Falle einer Kreislaufführung des Auftriebsmediums auch ein zweites verfügbares Leerrohr (1 b) genutzt werden, wie dies bei HV-Stromübertragungssystemen der Fall ist, oder aber zu diesem Zweck eine Rohrleitungs- oder Schlauchverbindung zwischen dem Grundablass der Tiefpunkt-Kopfstation (4d) und der Hochpunkt-Kopfstation (4a) bereitgestellt werden. Auch eine reine Durchlaufströmung ohne Rezirkulation ist bei ausreichender Verfügbarkeit des Auftriebs- und Transportmediums (7) im Sinne des Anspruch 1 vorteilhaft.
In einem bereitgestellten Leerrohrsystem (1 ) gemäß Beschreibung zu Fig. 5, kann vorteilhafterweise durch das Einwirken und das Zusammenspiel von Vorschub und Zugkraft und durch den auf den Nutzlast-Transportrohr-Strang (2) dauerhaft wirksamen Auftrieb, der Nutzlast-Transportrohr-Strang (2) auch während des Einführungsprozesses vor- und zurückbewegt werden, welches auf die Reversibilität des erfindungsgemäßen Verfahrens hinweist, mit der auch zu einem beliebig späteren Zeitpunkt mit den erfindungsgemäßen Verfahrensschritten und Vorrichtungen die Demontage des Kabeltransportrohr-Strangs (2) erzielt werden kann. Hierzu wird vorzugsweise ein Umschluss der Pumpen (13b) und (13a) zur Umkehrung der Fließrichtung des Auftriebs und Transportmediums (7) vorgenommen.
Durch den Auftrieb (A), den das luftgefüllte Transportrohr (2) mit innen liegender Nutzlast (3) im gefluteten Leerrohr (1 a) erfährt, in Kombination mit der erfindungsgemäßen Bereitstellung einer hydrodynamischen Schleppkraftunterstützung, können auch schwere und extrem lange Kabel, insbesondere gemäß Anspruch 1 über extrem große Entfernungen, insbesondere gemäß Anspruch 9 gestaffelt, wie in Fig. 8 und Fig. 9 dargestellt, oder vorteilhaft gemäß Anspruch 10, mittels vor Ort angewendeter Fabrik oder Werksmuffentechnik, wie in Fig. 7e dargestellt, zu extrem langen Kabeln konfiguriert und auch bei mäanderndem Trassenverlauf reibungs- und widerstandsarm, flexibel, reversibel und sicher verlegt werden.
Vorteilhaft ist, wenn die Gesamtlänge LL des Leerrohres, wie in Fig. 8 dargestellt und beschrieben, die Länge des einzelnen Nutzlast-Transportrohr-Strangs LK um ein Mehrfaches übersteigt, und insbesondere gemäß Anspruch 9 eine gestaffelte Verlegung in Teilabschnitten erfolgt, vorteilhafterweise gemäß einer Kombination nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 der vorliegenden Erfindung.
Vorteilhaft ist es gemäß Anspruch 10, wenn durch Verbindung von einzelnen Kabel- Lieferlängen diese mit den Methoden der Werks- oder Fabrikmuffenfertigung gemäß Beschreibung zu Fig. 7e diese zu quasi Endlos-Kabel-Strängen und ebenso durch Verlängerung der Nutzlast-Transportrohr-Stränge (2) mit den Methoden der Nutzlast- Transportrohr-Montage, gemäß Beschreibung zu Fig. 7b und 7c diese zu quasi Endlos- Nutzlast-Transportrohr-Strängen vor Ort bereitgestellt werden können, um sie gemäß einer Kombination nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 der vorliegenden Erfindung in Leerrohr- oder Tunnelsystemen zu verlegen.
Die Herstellung eines Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) im Verfahrensschritt c2 wird insbesondere nutzbringend angewendet, wenn schwere Hoch- und Höchstspannungskabel in besonders langen Abschnitten verlegt werden sollen. In einem nach dem erforderlichen Auftrieb A bemessenen Transportrohr mit Transportrohrdurchmesser (d2) wird außerhalb des Leerrohres der Nutzlast- Transportrohr-Strang (2) gemäß Beschreibung zu Fig. 7b und Fig. 7c vormontiert, um anschließend im Verfahrensschritt d des erfindungsgemäßen Verfahrens reibungs- und widerstandsarm und für das Kabel (3) bzw. Medienrohr zugkraftbelastungsfrei, erfindungsgemäß auftriebsgestützt mit hydrodynamischer Schleppkraftunterstützung im Leerrohr verlegt bzw. positioniert zu werden.
Zur Herstellung und Vormontage des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) im Verfahrensschritt c2 wird zunächst das zu verlegende Kabel (3), vorteilhafterweise von einer Trägerspule (Kabelspule (3a)) auf ein Rollensystem (12) abgetrommelt, welches im Verfahrensschritt c1 gemäß Beschreibung zu Fig. 7a bereitgestellt wird, um das Ausziehen bzw. den Längsverzug der Elemente Kabel (3), der Transportrohr- Langschüsse (2b) und schließlich den Längsverzug des gesamten vormontierten Nutzlast-Transportrohr-Strang (2) zu erleichtern und um Beschädigungen des Kabels (3) zu verhindern.
Die einzelnen Kunststoff Transportrohr-Langschüsse (2b), können auf unterschiedliche Weise miteinander gefügt werden, entweder mittels zweiteiligem Schweißspiegel mit Aussparung und thermisch isoliertem und gesichertem Abstand zum Kabel (Zangenprinzip) oder vorzugsweise im E-Schweißverfahren mit integrierten Heizwendeln so verschweißt werden, dass ein das Kabel vollständig umhüllender Transportrohrstrang (Nutzlast-Transportrohr-Strang (2a) entsteht, der vorzugsweise nach Fertigstellung in Vorbereitung auf die Dichtheitsprüfung an beiden Enden mit Zugköpfen (2a) dicht und zugfest verschlossen wird. Durch die thermische Isolierung oder durch integrierte Heizwendel, wie sie beispielsweise beim Simofuse-Verfahren Anwendung finden, wird verhindert, dass beim Fügen der Transportrohrschüsse Beschädigungen des innen liegenden Kabels (3) durch den Schweißvorgang entstehen. Ebenso können die Transportrohr-Langschüsse (2b) auch mittels Elektro-Schweißmuffen zugfest und wasserdicht gefügt werden, wie dies in der Patentschrift DE 10 2013 102 631 beschrieben wird.
Es ist gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wie beschrieben und in den Fig. 1 a und Fig. 1 b dargestellt, insbesondere gemäß Anspruch 1 , das widerstandsarme Einführen eines Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) unter gleichzeitiger Nutzung der Vorteile insbesondere gemäß Patent DE 10 2013 102 631 B4 noch weitergehend zu verbessern, wobei gemäß der vorliegenden Erfindung zusätzlich eine hydromechanische Schleppkraft (8) über das Auftriebs- und Transportmedium (7) in Einzugsrichtung während des Einzugsvorgangs (Verfahrensschritt d2) auf den Außenmantel des Nutzlast- Transportrohrs (2) übertragen wird und dazu erfindungsgemäß und insbesondere mindestens eine Förderpumpe, vorzugsweise eine Hochpunkt-Pumpe (13a) - vorzugsweise unterstützt durch eine Tiefpunkt-Pumpe (13b), insbesondere gemäß Anspruch 4 und gegebenenfalls zusätzlich unterstützt durch hydromechanische Boosterstationen, insbesondere gemäß Anspruch 5, sowie erfindungsgemäßen Dichtungsvorrichtungen zur Ringraumdichtung, wie Dichtungskammer (6) und Überdruckumfangsdichtung (6a) sowie Dichtungsvorrichtungen (6b) zur Rückzugseildichtung, insbesondere gemäß Anspruch 2 und/oder Anspruch 3, dargestellt in den Fig. 3a bis Fig. 3e, eingesetzt, mit denen es ermöglicht wird, das Auftriebs- und Transportmedium (7) im Ringraum -zwischen Leerrohr (1 a) und Nutzlast-Transportrohr- Strang (2)- während des Einführungsvorgangs, vorteilhafterweise mit gleicher oder größerer Geschwindigkeit als die Einführungsgeschwindigkeit des Nutzlast- Transportrohr-Strangs (2) in Einzugsrichtung gemäß Darstellungen und Beschreibungen zu Fig. 2a und Fig. 2b zwangsweise zu fördern.
Aus der Zwangsförderung des Auftriebs- und Transportmediums (7), wirken ab dem Durchtritt des Zugkopfs (2a) durch das Dichtungselement (6a) die resultierenden hydrodynamischen Schleppkräfte (8) gemäß Beschreibungen zu den Fig. 2a und Fig 2b, auf der Länge LKW des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) über die gesamte Einzuglänge LL zugkraftentlastend. Dies wird erfindungsgemäß vorzugsweise mit einer Hochpunkt- Pumpe (13a) als Förder- und Druckerhöhungspumpe erreicht, die einen Förderstrom im Ringraum in Einzugsrichtung zu erzeugen vermag. Dies wird erfindungsgemäß mittels mindestens einer Überdruckdichtungsvorrichtung, einer Dichtungskammer (6) mit Überdruckumfangsdichtung (6a), gemäß Beschreibungen zu den Fig. 3a bis 3e erzielt, insbesondere gemäß Anspruch 2 und/oder Anspruch 3, wobei vorgesehen ist, dass diese den Ringraum während des Einzugs innerhalb der Dichtungskammer (6) gegen den Überdruck und gegen die ungewollte Förderung des Auftriebs- und Transportmediums (7) durch den Ringraum gegen die Einzugsrichtung abdichtet und sicherstellt, mit den Vorrichtungen (6a) und (6b) eine Kurschlussströmung des Auftriebs und Transportmediums (7) zurück in den Freispiegelschacht (4a) verhindert und ein Schleppkaft wirksamer Überdruck in der Vorkammer (5) und damit auch im Leerrohr (1 a) mittels Hochpunkt-Pumpe (13a) aufgebaut werden kann. Die Überdruckdichtungsvorrichtung wird vorzugsweise als Dichtungskammer (6) ausgeführt und vorzugsweise im Einführungsmontageschacht mit austauschbarem Dichtelement (6a) an die Vorkammer (5) des Einführungsleerrohres (1a) angeschlossen. Die Vorkammer (5) des Einführungsleerrohres ist dazu mit einem Druckstutzen (7a) für den Pumpenanschluss der Hochpunkt-Pumpe (13a) ausgestattet.
Bei gestaffelter Verlegung von Nutzlast-Transportrohr Teilstrecken insbesondere gemäß Anspruch 9, die jeweils kürzer sind als die Leerrohrgesamtstrecke LL, ist es zur Aufrechterhaltung der hydrodynamischen Schleppkraft (8) über die Einzugsgesamtlänge LL erforderlich, die Vorrichtung zur Überdruckumfangsdichtung (6a) für das Nutzlast- Transportrohr mit einer weiteren Dichtfunktion, insbesondere gemäß Anspruch 3 auszustatten oder vorzugsweise eine zusätzliche Dichtungsvorrichtung (6b), insbesondere gemäß Anspruch 2 vorzusehen, die auch die Abdichtung des mitgeführten Rückzugseils (9b) ermöglicht, welches am Rückzugkopf (2a) des Nutzlast-Transportrohr- Strangs (2) befestigt ist, die auch nach Durchgang des Endes des gesamten Nutzlast- Transportrohr-Strangs (2) durch die Überdruckumfangsdichtung (6a) eine Kurzschlussströmung des Auftriebs- und Transportmediums (7) verhindert. Dies wird, wie in den Fig. 3d und 3e dargestellt, vorzugsweise mittels eines Blendenschiebers erreicht, der einerseits bei maximaler Öffnung den Durchtritt des maximalen Nutzlast- Transportrohrdurchmessers (d2) zulässt und andererseits so weit durch manuelle oder automatisierte Bedienung geschlossen werden kann, dass der verbleibende minimale Öffnungsquerschnitt annähernd dem Querschnitt des Rückzugseiles (9b) entspricht. Ein Blendenschieber (6b) hat den Vorteil, dass der Öffnungsquerschnitt stets zentriert bleibt und das Rückzugseil (9b) mit zentriert wird, ohne dass dieses während der Querschnitteinschnürung eingeklemmt wird.
Vorzugsweise wird eine zusätzliche Tiefpunkt-Pumpe (13b) als Rezirkulationspumpe an die Vorkammer im Bereich der Tiefpunkt-Station angeschlossen, die wiederum einen Unterdrück im Einzugsleerrohr (1 a) zu erzeugen vermag und so die hydrodynamische Schleppkraft (8) in Einzugsrichtung verstärkt und auf der Pumpendruckseite die Rezirkulation des Auftrieb- und Transportmediums (7) in Richtung Einführungsmontageschacht (4a) sichergestellt wird.
Die Tiefpunkt-Kopfstation (4d) seitige Rezirkulationspumpe (13b) ist darüber hinaus für die Umkehrung des Einzugsvorgangs, quasi für das Herausdrücken des Nutzlast- Transportrohr-Strangs (2) mittels hydrodynamischer Schleppkraftunterstützung bedeutsam, welches durch Umschluss von Druck- und Saugseite der Tiefpunkt-Pumpe (13b) erreicht wird. Dies erfüllt die Reversibilitätskriterien für den Montageablauf und ist deshalb ein weiterer Sicherheitsaspekt und Vorteil für das erfindungsgemäße Verfahren.
Die Regelausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass der Nutzlast- Transportrohr-Strang (2) mit zwei Zugköpfen (2a) ausgestattet ist, also auch mit einem Rückzugkopf wie insbesondere in DE 10 2013 102 631 B4 beschrieben, mit Anschlussmöglichkeit für ein Rückzugseil (9b), welches einerseits eine zuvor beschriebene Sicherheitsfunktion hat und anderseits bei einer vorteilhaften gestaffelten Verlegung mehrerer Nutzlast-Transportrohr-Stränge (2) in extrem lange Leerrohrabschnitte gemäß Darstellung in Fig. 8, für den Rückzug des Zugseils (9a) durch das Leerrohr (1a) zum Rollensystem (12) zur erneuten Bereitstellung des Zugseils (9a) für den Einzugsvorgang des nächsten Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) in die Leerrohrteilstrecken LLX.
Die beispielhafte Belegung und Einzugreihenfolge für ein segmentiertes Leerrohrsystem wäre gemäß Fig. 8 und Fig. 9: 1. Leerrohr 1a in Abschnitt Lu , 2. Leerrohr 1 b in Abschnitt Lu ; danach Umsetzen der Tiefpunkt-Station (4b), 3. Leerrohr 1 a in Abschnitt LL2 , 4. Leerrohr 1 b in Abschnitt LL2 , USW. bis 8. Leerrohr 1 b in Abschnitt LL4.
Zur Verlegung der Nutzlast-Transportrohr-Stränge (2) in die Leerrohre (1a) und (1 b) in den Verfahrensschritten d und e wird zur Übertragung des Vorschubs in einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzugsweise ein Rollen basiertes Transportsystem (12) mit Vorrichtungen gemäß Darstellung in Fig. 7a angewendet, mit welchem im Verfahrensschritt d2 der oberirdische Längstransport des jeweils vormontierten Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) erleichtert wird.
Das Längstransportsystem (12) für den Nutzlast-Transportrohr-Strang beinhaltet Vorrichtungen, die im Wesentlichen aus Auflagerrollen und Gerüstelementen bestehen, die vorzugsweise zu einer Art Rollgerüst oder Rollengang zusammengestellt werden.
Schutzplankengeführte Längstransportsysteme (12) sind zu bevorzugen, wenn z. B. Leerrohrtrassen entlang oder innerhalb bestehender Fernstraßentrassen führen, unter Nutzung der bestehenden seitlichen Schutzplankensysteme. Dazu werden vorteilhafterweise, insbesondere gemäß Anspruch 12 der vorliegenden Erfindung, modifizierte Rollenaufsätze verwendet, in der Funktion, die denen der Vorrichtungen (12a) und (12b) entsprechen, dadurch gekennzeichnet, dass diese an den oder auf den vorhandenen Schutzplanken der Straßen befestigt werden können. Wenn die Herstellung eines Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) in Verfahrensschritt c1 gemäß Darstellung in Fig. 7 d abgeschlossen ist und das Vorschubsystem (12), einschließlich der Zugvorrichtungen (10a) und (10b) für den Einzug des Nutzlast- Transportrohr-Strangs (2) für den Längstransport im Verfahrensschritt d2 bereit steht, sowie Hochpunkt-Kopfstation (4a) und Tiefpunkt-Kopfstation (4d) einschließlich der hydromechanischen Aggregate, die Förderpumpen (13a) und (13b) und Vorrichtungen zur Überdruckdichtung (6), (6a) und (6b) für die Verfahrensschritte d1 und d2 funktionsbereit sind, werden im Verfahrensschritt d1 die Voraussetzungen zur Durchführung des Verfahrensschritts d2 geschaffen und dazu zunächst das Auftriebs und Transportmedium (7) in der Menge, die dem Leerrohrsystemvolumen entspricht, vorzugsweise in Containern oder Tankfahrzeugen, die auch als Zwischenspeicher (18) genutzt werden können, bereitgestellt. Das Fluten und Befüllen des Leerrohrsystems mit dem Auftriebs- und Transportmedium (7) erfolgt im Verfahrensschritt d1 nach Anschluss der Einspeisevorrichtung (19) für das Auftriebs- und Transportmedium (7) und nach Anschluss des Montage-Flanschenrohrs (15) und Einsetzen der Zugseil- Dichtungsvorrichtung (16), die während des Einzugs des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) das Zugseil (9a) gegen den Systemüberdruck oder auch System unterdruck abdichtet, der im Bereich der Tiefpunkt-Kopfstation (4d) im maßgeblichen Leerrohrstrang (1 a) herrschen kann, also das Leerrohrsystem (1 ) sowohl gegen Wasseraustritt als auch gegen Lufteintritt innerhalb der Tiefpunkt-Kopfstation (4d) abdichtet. Der Systemdruck im Leerrohrstrang (1a) hängt neben der statischen Druckhöhe, insbesondere von der Saughöhe der Tiefpunkt-Pumpe (13b) und von dem von der Hochpunkt-Pumpe (13a) erzeugten Überdruck, sowie von den Fördermengen der Pumpen (13a und 13b) und den damit verbundenen volatilen Druckverlusten im Leerrohrstrang (1 a) ab, die mit der hydrodynamischen Schleppkraft korrelieren.
Das Montage-Ausbaustück (15), in der Ausgestaltung als multifunktionales Montage- Flanschenrohr und Montageverschluss des Leerrohres (1 a) innerhalb der Tiefpunkt- Kopfstation (4d), markiert auf dem Montageweg die Zielposition für den Zugkopf (2a) des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) im gefluteten Leerrohrabschnitt.
Das multifunktionale Montage-Ausbaustück (15) erfüllt die Funktion des Verschlusses des Leerrohrs (1 a) gegen den Druck des mit dem Auftriebsmedium gefluteten Leerrohrsystems. Die Demontage wird vorzugsweise nach der Entleerung des Leerrohsystems (1 ) und der damit verbundenen Druckentlastung durchgeführt. Das Montage-Ausbaustück (15) ist dazu vorzugsweise mit einem kombinierten Entleerungs und Füllstutzen mit Absperrarmatur ausgestattet, über die ebenfalls die Entleerung und Befüllung des Leerrohrsystems (1 ) sowie der Austausch, die Rezirkulation und das Abpumpen oder das Abschlagen des Auftriebs- und Transportmediums (7) vorzugsweise in den Zwischenspeicher (18) erfolgen kann. Zur Sicherstellung des Vorschubs mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Ende des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) gemäß Beschreibung zu Fig.7d, jeweils mit Zugköpfen (2a), einem Zugkopf und einem Rückzugkopf ausgestattet.
Die Zugköpfe (2a) des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2), das multifunktionale Montage- Flanschenrohr (15), sowie Flochpunkt- (4a) und Tiefpunkt-Kopfstation (4d) sind vorteilhafterweise demontierbar ausgeführt und können deshalb vorteilhafterweise wiederverwendet werden. Sie werden nach Montageabschluss durch Hydraulische Endverschlüsse (HEV) ersetzt und damit das jeweilige Leerrohr- und Nutzlast- Transportohrende verschlossen.
Um den Vorschub, der vorteilhafterweise außerhalb des Leerrohres (1 a) bzw. außerhalb der Hochpunkt-Kopfstation (4a) auf den Nutzlast-Transportrohr-Strang (2) vorzugsweise mittels einer Zugseilwinde (10a) und einem Zugseil (9a) übertragen wird, so umzulenken, dass der Vorschub in Längsrichtung insbesondere auch in Bereichen von Horizontalbögen auf dem Rollensystem oder beim Höhenversatz in Richtung Leerohrachse (1a) im Bereich und innerhalb der Hochpunkt-Kopfstation (4a) reibungsarm und ohne Ausknicken übertragen wird, werden gemäß Beschreibung und Darstellung in Fig. 4 vorzugsweise Einführungsvorrichtungen mit Trag-, Führungs- und Umlenkrollen (12a und 12b) zur Zwangsführung so eingesetzt, dass die Mindestbiegeradien des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) im Bereich des Vorschachts (4b), der Schachtverbindungselemente (4c) und im Bereich der Hochpunkt-Kopfstation (4a), während des Einführungsvorgang eingehalten und gleichzeitig die wirksame Vorschubkraft innerhalb der Hochpunkt-Kopfstation (4a) in Achsrichtung des Nutzlast- Transportrohr-Strangs (2) bis zum Erreichen des Leerrohrachse (1 a) übertragen werden können. Insbesondere gilt dies für die Führung des Zugkopfs (2a) bis zum Erreichen des Leerrohrachse (1 a), um insbesondere eine zentrierte Einführung des Nutzlast- Transportrohr-Stangs (2) durch die Dichtungsvorrichtung (6a) im Einführungsmontageschacht (4a) sicherstellen zu können.
Da der mit dem Verfahrensschritt d) endpositionierte Nutzlast-Transportrohr-Strang (2) zusammen mit dem Kabel bzw. mit dem Medienrohr bzw. mit der Nutzlast nach der Montage an Ort und Stelle dauerhaft im Leerrohr verbleibt, ist das erfindungsgemäße auftriebsgestützte und durch hydromechanische Schleppkraft unterstützte Verlege- und Montageverfahren vorteilhafterweise reversibel einsetzbar und erlaubt deshalb den Ausbau des Kabels (3) bzw. des Medienrohres bzw. des Nutzlast-Transport-Strangs (2) vorteilhafterweise mit demselben erfindungsgemäßen Verfahren, allerdings im reversen Montagemodus, die Umkehrung des Verfahrensschritts d, insbesondere zwecks Kabel oder Medienrohraustauschs zu einem späteren Zeitpunkt. Das erfindungsgemäße Verfahren und der erfindungsgemäße Einsatz der Vorrichtungen zur auftriebsgestützten Verlegung von Kabeln oder Medienrohren mit hydromechanischer Schleppkraft in einem multifunktionalen Leerrohr-Transportrohr- System bietet vielfältige weitere Vorteile:
Vorteilhafterweise können bereits bei der Herstellung, der Vormontage eines Nutzlast- Transportrohr-Strangs (2) im Verfahrensschritt c2, sowohl funktionstechnische, sicherheitstechnische, umwelttechnische und thermische Überwachungseinrichtungen und ITK-Kabel im Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) mit verlegt werden.
Das Leerrohr-Nutzlast-Transportrohr-System ist aus thermodynamischer Sicht ein Doppelrohr-Wärmetauscher und kann z. B. zum Zwecke der Abwärmenutzung oder zum Zwecke der aktiven Kühlung Wärme erzeugender Kabel genutzt werden, wie insbesondere in DE 10 2013 022 347 B3 und/oder in DE 10 2015 101 076 A1 beschrieben, vorteilhafterweise ergänzt durch Vorrichtungen gemäß Anspruch 13.
Der Leerrohrleitungsbau, als Verfahrensschritt a des erfindungsgemäßen Verfahrens, lässt entsprechend geringere Grabenbreiten bzw. Schlitzbreiten bzw. Bautrassenbreiten zu, verglichen mit den üblichen Trassenbreiten für den Bau von Hochspannungsleitungen und er lässt sich gemäß dem Erfindungsgedanken vorteilhafterweise auch innerhalb, bzw. seitlich von Verkehrswegetrassen, Straßen und Autobahnen sowie auf und an Brückenbauwerken realisieren, wie dies im Rohrleitungsbau für andere Medienrohre (z. B. Gas, Trinkwasser, Abwasser) Stand der Technik ist, insbesondere dann, wenn die Grundvoraussetzungen für Schmaltrassen geschaffen werden, z. B. durch aktive Kühlung der Kabel mit Kühlmedien, die die Ableitung der durch die Strom Übertragung bedingten Verlustwärme aus dem Leerrohr- Kabeltransportrohr-System ermöglichen.
Vorteilhaft ist, dass in der technischen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen auftriebsgestützten Kabeleinzugsverfahrens mit hydromechanischer
Schleppkraftunterstützung im Bereich der Kopfstationen (Hochpunkt- und Tiefpunkt- Kopfstation) Montageschächte verwendet werden, die nach erfolgtem Montageablauf gemäß den Verfahrensschritten a bis d, wieder demontiert werden und durch so genannte Hydraulische Endverschlüsse (HEV), ähnlich wie in DE 10 2015 101 076 A1 beschrieben, ersetzt werden, welche dauerhaft im späteren Betrieb den wassergebetteten Teil der Kabelführung von der erd- oder luftseitigen Kabelweiterführung im Bereich der Muffengruben trennen. Die Montageschächte selbst können somit der Wiederverwendung zugeführt werden.
Vorteilhaft ist ferner, dass solche Vorrichtungen, die insbesondere gemäß Anspruch 7 als Einbaugruppen, ähnlich Fig. 3f ausgebildet sind, zur hydraulischen Trennung von Saugseite und Druckseite vor und hinter einer Förderpumpe zur hydrodynamischen Schleppkrafterzeugung im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden, die darüber hinaus insbesondere gemäß Anspruch 13. im späteren Betrieb in der Funktion einer Ausspeise- und Einspeisevorrichtung zur Aus- und Einspeisung eines Kühlmediums zur aktiven Kühlung von Stromkabeln innerhalb der Verlegestrecke U, weiterverwendet werden können.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtungen werden nachfolgend in den Figuren dargestellt und beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. 1 a eine schematische Draufsicht auf einen rechtwinkligen Leerrohrverlauf (1a), durch den ein Nutzlast-Transportrohr-Strang (2) (hier ein luftgefülltes Kabeltransportrohr mit innen liegendem Höchstspannungskabel repräsentierend) gemäß DE 10 2013 102 631 eingezogen wird.
Trotz der Erfüllung der Bedingung G = A -bedeutet, dass der Gewichtskraft (G) des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) in dem mit einem mit Auftriebsmedium (7) gefluteten Leerrohr (1 a) eine gleich große Auftriebskraft (A) entgegenwirkt-, entstehen beim Einzug infolge nicht gradlinigen Leerrohrverlaufs dennoch Rohreibungskräfte (20) zwischen Leerrohrinnenwandung und dem Nutzlast-Transportrohr-Strang (2), die wiederum eine entsprechend höhere Seilzugkraft (11 ) für den Einzug mit einem Zugseil (9a) erforderlich macht, die zusätzlich aufgebracht werden muss.
Dadurch sind Schäden einerseits am Leerrohr (1 a) in Form bleibender Ovalität, gemäß Darstellung in Schnitt x-x oder Seilzugeinschnitte in der Leerrohrwand möglich oder Längenbegrenzungen für den Nutzlast-Transportrohr-Strang (2) durch das schnellere Erreichen der Grenzzugkraft für den Nutzlast-Transportrohr-Strang (2) in mäandernden Trassenverläufen zu erwarten.
Fig. 1 b eine schematische Draufsicht wie in Fig. 1a dargestellt, jedoch mit dem Unterschied, dass neben der Erfüllung der Bedingung G = A für den Nutzlast- Transportrohr-Strang (2) gemäß DE 10 2013 102 631 in dem erfindungsgemäßen Verfahren zusätzlich eine hydrodynamische Schleppkraft (8) wirksam ist, die, vom Auftriebs- und Transportmedium (7) übertragen, an der gesamten Oberfläche des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) auf einer Länge LKW, insbesondere im Bereich eines Leerrohrbogens, Zugkraft mindernd ist. Das Entstehen von hohen Reibungskräften kann auf diese Weise verhindert werden und ein Einzugsverhalten, gemäß Darstellung Schnitt y-y wie in gradlinigen Trassenabschnitten erzielt werden, welches von besonderem Vorteil bei extrem langen, nicht gradlinigen oder gar mäandernden Trassenabschnitten ist, bei denen mit einem röhrenbasierten Verlegeverfahren beispielsweise schwere Höchstspannungskabel verlegt werden sollen.
Fig. 2a eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Einzugsverfahren mittels hydrodynamischer Schleppkraftunterstützung (8) zu Beginn des Verfahrensschritts d2, bei dem der gesamte Querschnitt des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) mit der darin eingeschlossenen Nutzlast (3) -beispielsweise einem Höchstspannungskabel-, über ein Trag-, Führungs- und Umlenkrollensystem (12) durch eine erfindungsgemäße Überdruckumfangsdichtung (6a) gleitend, in ein Leerrohr (1 a) eingeführt wird. Die Überdruckumfangsdichtung (6a), in der Funktion einer Ringraumabdichtung, ist eine Vorrichtung, die eine Kurzschlussströmung zwischen Überdruckvorkammer (5a) und Freispiegelmontageschacht (4a) verhindert, wenn über die Druckseite (7a) einer erfindungsgemäß angeordneten Hochpunkt-Pumpe (13a) ein Überdruck des Auftriebs und Transportmediums (7) gegenüber dem Druckniveau im Freispiegelmontageschacht (4a) in der Überdruck Vorkammer (5a) erzeugt wird, der in Folge im Leerrohr (1 a) die erfindungsgemäße hydrodynamische Schleppkraft (8) am Nutzlast-Transportrohr-Strang (2) zu erzeugen vermag. Zur Förderung des Verdrängungs-Massenstroms (Volumen, das der Nutzlast-Transportrohr-Strang (2) im Leerrohr (1 a) einnimmt) und zur Unterstützung der Rezirkulation des Auftriebs- und Transportmediums (7), kann in einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhafterweise zusätzlich eine zweite Pumpe, eine Tiefpunkt-Pumpe (13b) als Rezirkulationspumpe eingesetzt werden, mit der das Schleppkraft wirksame Druckgefälle zwischen der Überdruck Vorkammer (5a) im Freispiegelmontageschacht (4a) und der Vorkammer 5b in der Tiefpunkt-Kopfstation (4d) entsprechend erhöht wird. Durch den Einsatz der Tiefpunkt-Pumpe (13b) kann vorteilhafterweise auf deren Saugseite und vor dem Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) im Leerrohr (1 a) ein Unterdrück erzeugt werden und das absolute Druckniveau auf der Druckseite (7a) der Hochpunkt-Pumpe (13a) zur Bereitstellung der hydrodynamischen Schleppkraft gesenkt werden. Der durch die Hochpunkt-Pumpe (13a) und die Tiefpunkt-Pumpe (13b) gemeinsam erzeugte Schleppkraft wirksame Differenzdruck zwischen Überdruckvorkammer (5a) am Eintritt des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) in das Leerrohr (1 a) und der Saugseite (5b) der Tiefpunkt-Pumpe (13b) könnte ohne die erfindungsgemäße Ringraumabdichtung (6a) nicht aufgebaut werden. Die jeweilige Saugseite der Pumpen (13a) und (13b) ist hydraulisch durch die geschlossenen Absperrarmaturen (14) von der jeweiligen Druckseite sowohl im Freispiegelmontageschacht (4a) als auch in der Tiefpunkt- Kopfstation (4d) zur Vermeidung von Kurzschlussströmungen getrennt.
Die Tiefpunkt-Pumpe (13b) erfüllt die wichtige Funktion der Druckerhöhung insbesondere dann, wenn beispielsweise bereits der parallele Nutzlast-Transportrohr-Strang (2) im Leerrohr 1 b gemäß Fig. 8 verlegt ist und der gesamte Rezirkulations-Massenstrom druckverlustreich zusätzlich durch den Ringraum im Leerrohr (1 b) entlang des fixierten Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) zum Freispiegelmontageschacht (4a) zurückgelangen soll, wenn es also darum geht, das absolute Druckniveau im Leerrohrsystem zu begrenzen und die Überwindung der Gesamtdruckverluste vorteilhafterweise auf zwei Pumpen (13a) und (13b) aufzuteilen und die Druckdifferenz (Überdruck) zu begrenzen, mit der die Ringraumabdichtung (6a) belastet wird.
Fig. 2b eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Einzugsverfahren mittels hydrodynamischer Schleppkraftunterstützung (8), wie in Fig. 2a dargestellt und beschrieben, jedoch während des Verfahrensschritts d2, bei dem der gesamte Nutzlast- Transportrohr-Strang (2) (Länge stark verkürzt dargestellt) mit der darin eingeschlossenen Nutzlast (3) -beispielsweise einem Höchstspannungskabel-, bereits vollständig durch die erfindungsgemäße Ringraumabdichtung (6a) in ein Leerrohr (1a) - die Länge ist stark verkürzt dargestellt- hindurchgeführt ist, aber die Zielposition, der Tiefpunkt-Montageschacht (4d), noch nicht erreicht ist. In dieser Montageposition wird der Durchgang des Rückzugseils (9b) durch die Dichtungsvorrichtung (6b), die vorzugsweise als Blendenschieber mit veränderbarem Öffnungsquerschnitt ausgeführt wird, gegen den Innendruck in der Überdruckvorkammer (5a) abgedichtet, mit derselben Funktion wie in Fig. 2a beschrieben, der Verhinderung einer Kurzschlussströmung zwischen der Überdruck-Vorkammer (5a) und dem Freispiegelschacht (4a). Ab dem erfolgten vollständigen Durchtritt oder Einzug des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) in das Leerrohr (1a), bleibt bei gleichbleibendem Massenstrom auf der Gesamtlänge LK des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) die mittels der erfindungsgemäßen Hochpunkt-Pumpe (13a) erzeugte hydrodynamische Schleppkraft (8) des Auftriebs- und Transportmediums
(7) wirksam, bis der Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) die Zielposition, Tiefpunkt Montageschacht (4d), erreicht hat.
Fig. 3a eine Detaildarstellung aus Fig. 2a, mit dem Bereich der Vorkammer (5) zum Leerrohr 1 a, der Dichtungskammer (6) mit der Überdruckumfangsdichtung (6a) als Ringraumdichtung und der Dichtungsvorrichtung (6b) zur Abdichtung der Durchtrittsöffnung für das Rückzugseil (9b), die gemäß Beschreibung und Darstellung in Fig. 2a geöffnet ist (keine Abdichtfunktion), wenn der Durchtritt des Nutzlast- Transportrohrs (2) gegen den Überdruck in der Vorkammer (5) durch die Überdruckumfangsdichtung (6a) abgedichtet wird. Die hydrodynamischen Schleppkräfte
(8) wirken in Einzugsrichtung zugkraftentlastend insbesondere dann, wenn die Geschwindigkeit des Auftriebs- und Transportmediums (7) im Ringraum größer ist als die Einzugsgeschwindigkeit des Nutzlast-Transportrohrs (2).
Fig. 3b eine Detaildarstellung aus Fig. 2b, mit dem Bereich der Vorkammer (5) zum Leerrohr 1 a, der Dichtungskammer (6) mit der Überdruckumfangsdichtung 6a als Ringraumdichtung (ohne Abdichtfunktion) und der Dichtungsvorrichtung (6b), in einer bevorzugten Ausführung als Blendenschieber mit Klemmhülse (6c), in der Funktion der Abdichtung der Durchtrittsöffnung für das Rückzugseil (9b), die gemäß Beschreibung und Darstellung in Fig. 2b bis auf einen Minimalquerschnitt geschlossen ist und ausgeführt ist, wenn der Durchtritt des Rückzugseils (9b) gegen den Überdruck in der Vorkammer (5) durch die Dichtungsvorrichtung (6) abgedichtet wird und das Ende des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) das Dichtungselement (6a) durchquert hat. Die Schleppkräfte (8) wirken in Einzugsrichtung zugkraftentlastend wie in Fig 3a beschrieben jedoch auf der Gesamtlänge LK des Nutzlast-Transportrohr Strangs (2).
Fig. 3c eine Detaildarstellung der Vorkammer (5) zum Leerrohr 1 a, der Dichtungskammer (6) mit einer erfindungsgemäßen Überdruckumfangsdichtung 6a in einer anderen Ausgestaltung, wobei die Überdruckumfangsdichtung (6a) erfindungsgemäß als Packungsdichtung, beispielsweise als Schaumstoffpackung ausgeführt ist, die als Ringraumdichtung so dimensioniert ist, dass beim Durchtritt des Nutzlast-Transportrohrs
(2) der Innendurchmesser der Schaumstoffpackung aufweitet wird und so ein Anpressdruck auf den Außenmantel des Nutzlast-Transportrohrs (2) ausgeübt wird und so eine Dichtwirkung gegen den Überdruck in der Vorkammer (5) solange erzeugt wird, wie der Querschnitt der Überdruckumfangsdichtung (6a) und der Querschnitt des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) in Summe gemeinsam den Eintrittsquerschnitt ausfüllen. Eine solche Konfiguration der Abdichtung, ohne eine zweite Dichtungsvorrichtung (6b), ist dann vorteilhaft und möglich, wenn beispielsweise im Verfahrensschritt (c2) der Nutzlast- Transportrohr-Strang (2) im Verlauf des Einzugs außerhalb des Leerrohrsystems schrittweise verlängert wird, wie in Fig. 7e dargestellt, sodass er mit der letzten Verlängerung mindestens so lang ist wie die Gesamtlänge LL des Leerrohrsystems (1 ). Mit der Verlängerung des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2), hier bestehend aus einem Transportrohr (2) mit innen liegendem Höchstspannungskabel
(3), ist es möglich, wie in Fig. 7e dargestellt und beschrieben, die Kabelverlängerungen mittels Spleißtechnik -ähnlich der, wie sie zur Verbindungsherstellung in der Seekabeltechnik Stand der Technik ist-, in der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Verfahrensschritts (c2) auch für die Landkabelverlegung einzusetzen. Die Anzahl der Verbindungen richtet sich beispielsweise und im Wesentlichen nach der auf Straßen möglichen transportierbaren Lieferlänge (LK) der Einzelkabel und der Gesamtlänge LL des Leerrohrsystems (1 ). Diese Verbindungstechnik -erfindungsgemäß bei der Landkabelverlegung angewendet- ist bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Kabelverlegung besonders vorteilhaft, wenn nicht nur die Auftrieb gestützte Verlegung gemäß DE 10 2013 022 347, sondern das erfindungsgemäße Gesamtverfahren zum Einsatz kommt, bei dem zusätzlich eine hydrodynamische Schleppkraft (8) mit einem Auftriebs- und Transportmedium (7) erfindungsgemäß erzeugt wird, welches auch bei horizontal und vertikal mäandernden Trassenverläufen auch dann noch angewendet werden kann, wo andere röhrenbasierte Verlegeverfahren an ihre Grenzen stoßen.
Fig. 3d, passend zur Verfahrensdarstellung in Fig. 2a, eine schematische Darstellung mit dem Bereich der Vorkammer (5) zum Leerrohr 1 a, der Dichtungskammer (6) mit der Überdruckumfangsdichtung (6a) als Ringraumdichtung und der Dichtungsvorrichtung (6b) zur Abdichtung der Durchtrittsöffnung für das Rückzugseil (9b), jedoch in der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Dichtungselements (6a) wie in Fig. 3c beschrieben. Im Querschnitt F-F ist der Durchgang des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) bei geöffneter Dichtungsvorrichtung (6b) dargestellt.
Fig. 3e, passend zur Verfahrensdarstellung in Fig. 2b, eine schematische Darstellung mit dem Bereich der Vorkammer (5) zum Leerrohr 1 a, der Dichtungskammer (6) mit der Überdruckumfangsdichtung (6a) als Ringraumdichtung und der Dichtungsvorrichtung (6b) zur Abdichtung der Durchtrittsöffnung für das Rückzugseil (9b), jedoch in der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Dichtungselements (6a) wie in Fig. 3c beschrieben. Im Querschnitt F-F ist der Durchgang des Rückzugseils (9b) bei nahezu geschlossener Dichtungsvorrichtung (6b) dargestellt.
Fig. 3f eine schematische Darstellung einer Einbaugruppe zur Zwischenabdichtung des Ringraums eines Leerrohrs (1 a), deren Funktion dadurch gekennzeichnet ist, dass mittels einer Druckerhöhungspumpe (13) eine Druckerhöhung des Auftriebs- und Transportmediums (7) vorgenommen wird und dazu Pumpenanschlüsse an eine Ausspeise- (5b) (Saugseite) und an eine Einspeisekammer (5a) (Druckseite) führen. Über die Dichtungskammer (6) mit einer Ringraumdichtung (6a), für den Durchzug eines Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) ausgebildet, wird es ermöglicht, das Auftriebs- und Transportmediums (7) saugseitig aus dem Einführungsleerrohr (1 a) vor der Ringraumdichtung (6a) zu entnehmen und druckseitig hinter der Ringraumdichtung (6a) in das Einführungsleerrohr (1 a) wieder einzuspeisen, wobei die Ringraumdichtung dabei die Funktion einer geschlossenen Absperrarmatur innerhalb des Leerrohrs (1 a) erfüllt. Vorteilhafterweise ist die Ringraumdichtung (6a) austauschbar ausgeführt.
Fig. 4 einen schematischen Längsschnitt durch eine Hochpunkt-Kopfstation (4a), ausgebildet als Freispiegelschacht für das Auftriebs- und Transportmedium (7) und in der Funktion eines Montageschachts zur Einführung des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) in das Leerrohrsystem (1 ) hier beispielsweise in das Leerrohr (1 a). Die Hochpunkt- Kopfstation (4a) sowie die Tiefpunkt-Kopfstation (4d) werden, nach Abschluss der Montage und nach Entleerung des Leerrohrsystems (1 ) in den Zwischenspeicher (18), vom Leerrohrsystem (1 ) abgekoppelt und durch hydraulische Endverschlüsse, ähnlich wie in DE 10 2015 101 076 beschrieben, ersetzt. Die Hochpunkt-Kopfstation (4a) samt Vorschacht (4b) und Schachtverbindungselementen (4c) haben insbesondere die Funktion der Zwangsführung des vormontierten Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) mittels Führungs- und Umlenkrollensystem (12) zur Überwindung eines Höhenversatzes unter Einhaltung der Mindestbiegeradien für den Nutzlast-Transportrohr-Strang (2). Die Funktion der erfindungsgemäßen Abdichtung der Vorkammer (5) mittels Dichtungskammer (6), der Überdruckumfangsdichtung (6a) und der Dichtungsvorrichtung (6b) ist in den Figuren 2a, 2b, 3a und 3b dargestellt und beschrieben.
Das gesamte erfindungsgemäße Verfahren mit den einzelnen Verfahrensschritten a, b, c1 , c2, d1 und d2 wird mit den nachfolgenden Figuren 5, 6a, 6b, 7a, 7b, 7c, 7d, 8, 8a, 8b und 8c dargestellt und beschrieben.
Fig. 5 stellt den Verfahrensschritt a dar, die Bereitstellung der Leerrohrfunktionalität im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens auf der gesamten Verlegestrecke LL, einschließlich Vorseileinzug (9e) mittels Zugmolch (1 Of) und der Segmentierung des Leerrohsystems in Abschnitte LLX (Leerrohrabschnitte für Kabelabschnitte in stark verkürzter Darstellung zwischen den Abschnitten e-e und d-d) und Abschnitte LLM (Leerrohrabschnitte, die durch Auftrennung der Leerrohre (1 a) und (1 b) und Schaffung von Leerrohr-Durchgangsstation (4e) mit lösbaren Verbindungen, die für Muffenareale zur Verbindung verlegter Kabel bereitgestellt werden).
Fig. 6a (Abschnitt e-e bis b-b) stellt den Verfahrensschritt b dar, die Bereitstellung der Funktionalität der Hochpunkt-Kopfstation (4a), des Vorschachts (4b) und der Verbindungselemente (4c), einschließlich der Hochpunkt Pumpe (13a) und Vorrichtungen zur erfindungsgemäßen hydrodynamischen Schleppkrafterzeugung, auch beschrieben und dargestellt in den Figuren 2a und 2b.
Fig. 6b (Abschnitt c-c bis d-d) stellt den Verfahrensschritt b dar, die Bereitstellung der Funktionalität der Tiefpunkt- Kopfstation (4d) einschließlich der Tiefpunkt-Pumpe (13b) und Vorrichtungen zur Rezirkulation des Auftriebs- und Transportmediums (7) und damit zur Unterstützung der hydrodynamischen Schleppkrafterzeugung, auch beschrieben und dargestellt in den Fig. 2a und Fig. 2b. Mit LLM bezeichnete Abschnitte Leerrohrabschnitte, auch beschrieben und dargestellt in den Fig. 2a, Fig. 2b und Fig. 5, dienen einerseits der Bereitstellung von Durchgangsstationen (4e) für den Durchzug der Nutzlast- Transportrohr-Stränge (2) mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und andererseits der Bereitstellung von Muffenarealen auf entsprechender Leerrohrlänge. Mit den gemäß Fig. 5 zuvor verlegten Vorseilen (9e) werden die Zugseile (9a) von den Zugseilwinden (10a) abgetrommelt und für den späteren Einzug der Nutzlast-Transportrohr-Stränge (2) durch die Leerrohre bereitgestellt. Fig. 7 a stellt das Ergebnis des Verfahrensschritts c1 dar, das der Hochpunkt-Kopfstation (4a) vorgeschaltet bereitgestellte Vorschubsystem, auf dem im Verfahrensschritt c2 gemäß Fig. 7b und Fig. 7c die Herstellung und im Verfahrensschritt d2 gemäß Fig. 7d der Längsverzug des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) durchgeführt werden. Das Trag- , Führungs- und Umlenkrollensystem (12), bestehend aus vertikal wirksamen Führungselementen (12a) und horizontal wirksamen Führungselementen (12b) zur Umlenkung und Führung eines fertiggestellten Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) und zuvor dem Längsverzug der Einzelkomponenten Transportrohr-Langschüsse (2b) und Nutzlast (3), beispielsweise eines Höchstspannungskabels. Weitere Komponenten des Vorschubsystems sind Rückzugseile (9b), Rückzugseilwinden (10b), die vorzugsweise für je ein Leerrohr (hier Leerrohrsystem (1 ), beispielhaft dargestellt als Zweirohrsystem bestehend aus den Leerrohren 1a und 1 b) bereitgestellt werden. Zusätzlich werden für den Verfahrensschritt c2 Auszug- und Überzugseilwinden (10c) und eine Halteseilwinde (10d) vorgehalten, die gemäß Fig. 7b für den Auszug eines Kabels (3) und das Überziehen der Transportrohr-Langschüsse (2b) bei gleichzeitiger Fixierung des Kabels durch ein Halteseil (9d) (gemäß Fig. 7c) erleichtern. Das hier gradlinig dargestellte Vorschubsystem kann in anderen Ausgestaltungen den Projekterfordernissen angepasst werden und flexibel, beispielsweise auch schneckenförmig oder mäandernd ausgebildet werden, wobei die Gesamtlänge des Vorschubsystems auf die Länge der ausgezogenen Nutzlastlänge mit einer Zusatzlänge für mindestens einen Transportrohr-Langschuss (2b) und die Länge der Verschlussköpfe (2a) abgestimmt wird.
Fig. 7b und Fig 7c stellen den Ablauf des Verfahrensschritts c2 dar, die Herstellung des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) -ggfls. auch dessen Verlängerung (gemäß Beschreibung und Darstellung zu Fig. 7e, zur Erzeugung beliebig langer Leerohrabschnitte LLX- auf dem in Fig. 7a dargestellten und beschriebenen Vorschubsystem. In Fig. 7b ist zunächst der Auszug eines Kabels (3) von einer Kabelspule (3a) mittels Auszug- und Überzugseil (9c), Auszug- und Überzugseilwinde (10c) und Kabelziehstrumpf (3b) abgebildet. In Fig. 7c ist das nachfolgende Überziehen der Transportrohr-Langschüsse (2b) über das Kabel (3) mittels Auszug- und Überzugseil (9c), Auszug- und Überzugseilwinde (10c) und Rohrziehstrumpf (3b) abgebildet, bei gleichzeitiger Fixierung des Kabels (3), beispielhaft wie dargestellt, mittels Halteseil (9d), Halteseilwinde (10d) und Kabelziehstrumpf (3b).
Fig. 7d zeigt den abgeschlossenen Verfahrensschritt c2 und die Vorbereitung zur Durchführung des Verfahrensschritts d2, des auftriebsgestützten Verlegene des Nutzlast- Transportrohr-Strangs (2) mit hydrodynamischer Schleppkraftunterstützung, bei dem der komplette Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) auf dem Trag-, Führungs- und Umlenkrollensystem (12) noch ruht, mit den Verschlussköpfen (2a) versehen ist und einerseits die Rückzugseilwinde (10b) über das Rückzugseil (9b) am Rückzugkopf (2a) und das Zugseil (9a) am Zugkopf (2a) des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) angeschlagen sind, um den Einzugsvorgang in das Leerrohrsystem (1 ) (gemäß Fig. 8) einzuleiten.
Fig. 7e zeigt den Verfahrensschritt c2 des Gesamtverfahrens ähnlich Beschreibung und Darstellung zu Fig. 7b und 7c, jedoch in der erfinderischen Weise gegenüber DE 102013022347, dass das Verfahren in diesem Verfahrensschritt, durch Verlängerung des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) nach dessen Teileinzug in das Leerrohr 1 a, bei dem dessen Ende noch außerhalb des Leerrohrs auf dem Rollensystem (12) lagert, um nachfolgend verlängert zu werden, bevor der weitergehende Einzug mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß Verfahrensschritt d2 erfolgt. Zur Verlängerung des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) wird zunächst, wie auch in Fig. 7b dargestellt, das Verlängerungskabel (3) auf das Rollgerüst (12) ausgezogen, jedoch im Areal (3e), erfindungsgemäß vor Ort -mit Einrichtungen, Vorrichtungen und Montagetechnik, wie sie gemäß Stand der Technik zur Bereitstellung sehr langer Seekabel Verwendung finden- mit erfindungsgemäßen Vor-Ort-Fabrikmuffen mit dem Vorgängerkabel (3) verbunden. Die Herstellung einer Vor-Ort-Fabrikmuffe (3c) nimmt dazu eine Spleißlänge (3d) in Anspruch. Nachdem diese Verbindung ordnungsgemäß hergestellt ist, werden gemäß Darstellung und Beschreibung zu Fig. 7 c, weitere Transportrohr-Langschüsse (2b) über das Kabel (3) aufgezogen und mit dem jeweiligen Vorgänger verbunden, solange bis auch der gesamte Verlängerungsabschnitt des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) hergestellt ist und der Verfahrensschritt d2 erfolgen kann. Die erfinderische Methode der Nutzlast-Transportrohr-Strang-Verlängerung hat den Vorteil, dass die Wiederholung des Verfahrensschritts d1 entfallen kann, da der erfindungsgemäße Verfahrensschritt d2 zuvor lediglich unterbrochen wurde, um nach Abschluss der Herstellung der Verlängerung des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) fortgesetzt zu werden.
Fig. 8a zeigt den linken Teil der Fig. 8 bis Schnitt b-b, vergrößert dargestellt, aus dem hervorgeht, dass eine Hochpunkt-Pumpe (13a) das Auftriebs- und Transportmedium (7) aus dem Hochpunkt-Freispiegelschacht (4a) hier in das Leerrohr 1 b fördert und somit die hydrodynamische Schleppkraft (8) für die Verlegung eines Nutzlast-Transportrohr- Strangs (2) bereitstellt. Das Rückzugseil (9b) wird in diesem Verfahrensschritt d2 vom Nutzlast-Transportrohr-Strang (2) von der zugehörigen Rückzugseilwinde abgetrommelt und in Einzugrichtung mitgezogen.
Fig. 8b zeigt den mittleren Teil der Fig 8 zwischen Schnitt b-b und Schnitt c-c, vergrößert dargestellt, aus dem hervorgeht, wie ein Nutzlast-Transportrohr-Strang (2) im Leerrohr 1 b durch die Leerrohrabschnitten LL3 , LLM und LL2 hindurch, die hier als Durchgangsstationen genutzt werden, Richtung Zielposition (nach rechts) verlegt wird (Verfahrensschritt d2). Fig. 8c zeigt den rechten Teil der Fig. 8, von Schnitt c-c bis zur Tiefpunkt-Kopfstation (4d) vergrößert dargestellt, aus dem hervorgeht, dass die Tiefpunkt-Pumpe (13b) das Auftriebs- und Transportmedium (7) aus dem in der Tiefpunkt-Kopfstation (4d) am Montage-Flanschenrohr endenden Leerrohr 1 b in das Montage-Flanschenrohr zu Leerrohr 1a fördert und somit saugseitig die Hochpunkt-Pumpe (13a) bei der hydrodynamischen Schleppkraftbereitstellung im Leerrohr 1 b zur Verlegung des
Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) unterstützt.
Fig. 8 zeigt schematisch und beispielhaft die Gesamtlänge eines aus Teilstrecken (LLX und LLM) bestehenden Leerohrsystems -in der Momentaufnahme des Verfahrensschritts d2, zur Verlegung eines zweipoligen HGÜ-Kabelsystems in zwei Leerrohren 1 a und 1 b- mit den darin stark verkürzten Teilstrecken LLX. In Fig. 8 sind darüber hinaus die Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrensschritts d1 im Lichte des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt (in Fig. 8c, rechter Teil aus Fig. 8, vergrößert dargestellt), mit den Vorrichtungen (18) zur Bereitstellung des Auftriebs- und Transportmediums (7) (Verfahrensschritt d1 ), mit dem das gesamte Leerrohrsystem vor Durchführung des Verfahrensschritts d2 geflutet wird und welches zur
Auftriebserzeugung einerseits und zur Übertragung der erfindungsgemäßen hydrodynamischen Schleppkraft (8) erforderlich ist. Die Momentaufnahme in Fig. 8 zeigt die Durchführung des auftriebsgestützten Verlegene des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) mit hydrodynamischer Schleppkraftunterstützung zu einem Zeitpunkt, in dem in den letzten Teilabschnitt LLI des Leerrohrs 1a bereits ein Nutzlast-Transportrohr-Strang (2) bis in seine Zielposition verlegt ist (Detail Fig. 8c) und im Leerrohr 1 b der erfindungsgemäße Verlegeprozess des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) in Zielrichtung LLI gerade durchgeführt wird (in Fig. 8b, mittlerer Teil aus Fig.8, vergrößert dargestellt). Wenn danach auch der zweite Nutzlast-Transportrohr-Strang (2) in Leerrohr 1 b die Zielposition LLI erreicht hat, wird der fortgesetzte Verlegeprozess gemäß Darstellung und Beschreibung zu Fig. 9 durchgeführt, indem zunächst das Auftriebs- und Transportmedium (7) aus dem Leerrohrsystem in den Zwischenspeicher (18) abgelassen oder abgepumpt wird und danach die Zugseile (9a) abgekoppelt werden, der Zielschacht (4b) abgezogen wird, um diesen an der neuen nachfolgenden Zielposition am das Ende des Teilabschnitts LL2 gemäß Darstellung und Beschreibung zu Fig. 9 wieder an die Leerrohre 1 a und 1 b (Schnitt c-c) anzuschließen und die Zugseilwinden (10a) in Stellung zu bringen. Die Zugseile (9a) werden mittels der ebenfalls abgekoppelten Rückzugseile (9b) wieder zum Anschlagsort durch die Leerrohre 1 a und 1 b gezogen. Danach kann das Leerrohrsystem (1 ) erneut geflutet werden und der Verlegeprozess wie beschrieben und im Sinne des Verfahrensschritts e solange fortgesetzt werden, bis auch die Verlegung der beispielhaften insgesamt acht Nutzlast-Transportrohr-Stränge (2) in den Leerrohrabschnitten LLI , LL2 , LL3 und LL4 abgeschlossen ist. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt insbesondere darin, dass die Montageeinrichtungen der Hochpunkt-Kopfstation (4a) und das Trag-, Führungs- und Umlenkrollensystem (12) für den Längsverzug, welches der Hochpunkt-Kopfstation (4a) und dem Leerrohrsystem (1 ) zur Herstellung des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) vorgelagert ist, dabei nicht versetzt werden müssen, also ortsfest gehalten werden können, bis zum Abschluss des Montageprozesses im Abschnitt LL4.
Fig. 9 zeigt schematisch den Zustand des abgeschlossenen Montageprozesses gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren in den Leerrohren 1 a und 1 b im Leerrohrabschnitt Lu , der danach im Vergleich zur Darstellung in Fig. 8, von den Leerohrabschnitten LL2 bis LL4 hydraulisch getrennt ist. Schematisch dargestellt sind ebenso die freigelegten Kabelenden im Abschnitt Lu in den Muffenarealen, in denen zu einem späteren Zeitpunkt die freien Enden der Kabelabschnitte mittels Muffengarnituren verbunden werden können, welches nicht Gegenstand des erfindungsgemäßen Verfahrens ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäßen Vorrichtungen bzw. das erfindungsgemäße System zu einer reibungs- und widerstandsarmen, sowie zugentlasteten röhrenbasierten Verlegung extrem langer Kabel oder anderer linienförmiger Nutzlasten in extrem lange Leerrohr- oder Tunnelsysteme, wird grundlegend so realisiert, dass es möglich ist, einerseits die Nutzung des physikalischen Effekts des Auftriebs (A), mit dem Effekt einer im Leerrohr wirksamen, hydrodynamischen Schleppkraft zu einem neuartigen Verfahren zu kombinieren, indem die grundsätzlich bestehenden Nachteile von Längenbegrenzungen durch Zugkraftbegrenzungen, wie sie insbesondere bei extrem langen Trassenabschnitten und bei nicht gradlinigen Trassenverläufen und in hügeligem Gelände bestehen, noch weitergehend gemindert werden oder Längenbegrenzungen gänzlich entfallen können, wie der schematische Vergleich einer Nutzlast-Transportrohr-Strang-Verlegung durch einen 90°-Leerrohrbogen zeigt (vgl. dazu Fig. 1 a gemäß DE10 2013 102 631 B4 und die vorliegende Lösung, insbesondere Fig.1 b der vorliegenden Anmeldung).
Durch den Auftrieb (A), den das luftgefüllte Transportrohr (2) mit innen liegender Nutzlast (3) im gefluteten Leerrohr (1 a) erfährt, in Kombination mit der erfindungsgemäßen Bereitstellung einer Schleppkraftunterstützung, können auch schwere und extrem lange Kabel, gemäß Anspruch 1 über extrem große Entfernungen erfindungsgemäß gemäß Anspruch 6 gestaffelt, wie in Fig. 8 und Fig. 9 dargestellt, oder erfindungsgemäß gemäß Anspruch 7 mittels vor Ort angewendeter Fabrik- oder Werksmuffentechnik, wie in Fig. 7e dargestellt, zu extrem langen Kabeln konfiguriert und auch bei mäanderndem Trassenverlauf reibungs- und widerstandsarm, flexibel, reversibel und sicher verlegt werden. Die in den Figuren der Zeichnung dargestellten und die im Zusammenhang mit diesen beschriebenen Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Erläuterung der Erfindung und sind für diese nicht beschränkend.
Bezuqszeichenliste:
1 Leerrohrsystem bestehend aus mindestens einem Leerrohr der Länge LL, jedoch i. d. R. aus mehreren verlegten Leerrohren bestehend, wie sie beispielsweise für die röhrenbasierte Verlegung von Erdkabelsystemen genutzt werden. Wenn das Leerrohrsystem aus mindestens 2 Leerrohren besteht, eignet sich dieses für die Rezirkulation des Auftriebs- und Transportmediums (7), in dem die hydraulische Zusammenführung der Leerrohre an dafür konzipierte Montageschächte (4a) und (4d) über die Leerrohr-Schachtanschlussstutzen (1 c) erfolgt.
1 a Leerrohr 1 a, Einführungsleerrohr, in dem mit Pumpenunterstützung die erfindungsgemäße hydrodynamische Schleppkraft in Richtung Zielschacht (4d) erzeugt wird, welches zum Rezirkulations-Leerrohr bei Nutzlast- Transportrohr Montage im Leerrohr 1 b wird.
1 b Leerrohr 1 b, Rezirkulationsleerrohr, in dem die Rückführung des Auftriebs und Transportmediums mit Pumpenunterstützung in Richtung Einführungsschacht (4a) erfolgt, welches zum Einführungsleerrohr bei Nutzlast-Transportrohr Montage im Leerrohr 1 b wird.
1 c Leerrohr-Schachtanschlussstutzen
2 Transportrohr, Nutzlast-Transportrohr-Strang der Länge LK. , Tragrohr. Der Außendurchmesser des Transportrohrs wird idealerweise und vorzugsweise so gewählt, dass die Bedingung annähernd erfüllt wird: Gesamtgewicht (G) des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) -zusammen mit innenliegender Nutzlast (Kabel (3))- ist gleich dem Auftrieb (A) des Nutzlast-Transportrohr- Strangs (2) in einem mit einem Auftriebs- und Transportmedium (7) gefluteten Leerrohr, also (A minus G gleich 0), wenn das Restinnenvolumen des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) dabei mit Luft gefüllt ist.
2a Verschlussköpfe eines Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2), mit Anschlagvorrichtungen für ein Zugseil (9a) und ein Rückzugseil (9b), in ihrer Funktion als Zugkopf und Rückzugkopf mit lösbarer Verbindung zum Nutzlast- Transportrohr-Strang (2) ausgebildet, die nach abgeschlossenem Einzug vom Nutzlast-Transportrohr-Strang (2) wieder getrennt, also demontiert werden können. Verschlussköpfe sind in ihrer weiteren Funktion als Rohrelemente mit einer solchen Länge ausgebildet, die, wie schematisch in Fig. 9 dargestellt, der gewünschten Überstandslänge der Kabelenden entspricht, die nach Abzug der Verschlussköpfe benötigt wird, um die Kabelmuffenverbindungen zwischen zwei verlegten Kabeln im Muffenareal (LLM) hersteilen zu können. b Transportrohr-Langschüsse, die vor Ort aus Einzelrohren konfektionierter Länge (für den Straßentransport geeignete Länge) vorzugsweise mittels Spiegelschweißen vorgefertigt werden, aus denen wiederum die Nutzlast-Transportrohr-Stränge (2) mit innen liegender Nutzlast in beliebiger Länge vormontiert werden können, indem eine entsprechende Anzahl von Transportohr-Langschüssen über das vorher auf dem Rollensystem (12) ausgezogene und fixierte Kabel (3) mittels Auszug- und Überzugseil (9c) gezogen und miteinander zu einem Nutzlast-Transportrohr-Strang (2) entsprechender Länge gefügt werden, in dem dann das Kabel (3), nachdem auch abschließend der vordere und hintere Verschlusskopf (2a) montiert sind, eingeschlossen und geschützt verbleibt. Beim Überziehen der Transportrohr- Langschüsse wird das Kabel (3) mit einem Halteseil (9d) fixiert. c Rohrziehstrumpf Kabel -oder Medienrohr oder sonstige Nutzlast-, welches im Regelfall auf einer Kabelspule (3a) bereitgestellt wird a Kabelspule b Kabelziehstrumpf c Fabrikmuffe (Werksmuffen), Kabelmuffe gefertigt mit Spleißtechnik wie sie zur
Herstellung von Seekabelmuffen angewendet wird, nach Fertigstellung mit annähernd gleichem Außendurchmesser wie das Kabel (3) selbst, auf einer Spleißlänge (3d). Werksmuffen werden beispielsweise auch auf Kabelverlegeschiffen hergestellt, um quasi endlose Seekabel zu erhalten. Die Herstellung von Fabrikmuffen zur erfindungsgemäßen Verlängerung von Landkabeln dient der Verlängerung und Verbindung von Kabeln vor Ort, die in einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft eingesetzt werden kann. d Spleißlänge LMS , Länge des Kabelspleiß, die der Länge der Fabrikmuffe (3c)
im erfindungsgemäßen Verfahren entspricht, in der quasi eine Überlappung der der Leiterenden zweier Kabel zu deren Verbindung stattfindet. e Bereich und Einrichtungen und Vorrichtungen zur Herstellung der
Fabrikmuffen vor Ort Montageschacht a Hochpunkt-Kopfstation, Einführungsschacht, Montageschacht,
Montageschachtmulde, vorzugsweise ausgestaltet als Freispiegelschacht mit den Funktionen eines Wasserschlosses, eines Hochbehälters und einer hydraulischen Weiche für das zu fördernde, rezirkulierende Auftriebs- und Transportmedium (7). Die Funktion der hydraulischen Weiche gewährleistet die hydraulische Entkopplung der Saugseite (7b) der Hochpunkt-Pumpe (13a) von der Druckseite (7a) der Tiefpunkt-Pumpe (13b) und verhindert so insbesondere schädliche Druckstöße, beispielsweise auf Pumpen und Armaturen. Darüber hinaus dient der Freispiegelschacht als Pufferspeicher für das Auftriebs- und Transportmediums (7), welches mit dem Fortschritt des Verlegevorgangs in Verfahrensschritt d2 aus dem Leerrohrsystem (1 ) verdrängt wird. Innerhalb der Hochpunkt-Kopfstation werden die erfindungsgemäßen Vorrichtungen (5), (6), (6a) und (6b) für die erfindungsgemäße hydrodynamische Schleppkraftbereitstellung installiert. Die Hochpunkt-Kopfstation verbleibt im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzugsweise während des gesamten abschnittsweisen Montageprozesses in der Erstposition, solange, bis der gesamte Montageprozess abgeschlossen ist und auch der Einführungsschacht demontiert und damit von den Leerrohren getrennt und von den überständigen Nutzlast-Transportrohr-Strang-Enden oder Kabelenden abgezogen werden kann. b Vorschacht (Freispiegelschacht) (optional), dient der Einführung und Umlenkung des vormontierten Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2). Ein Vorschacht (4b) dient vorzugsweise auch als Überlauf zur Einhaltung des maximalen Füllstandniveaus im Freispiegelschacht (4a). c Schachtverbindungselement (optional) als Einführungs- und Verbindungsvorrichtung, insbesondere in der Funktion zur Überwindung des Höhenunterschieds zwischen der Längsverzugsebene des Nutzlast- Transportrohr-Strangs (2) auf dem Tragrollensystem (12) und der Ebene der Leerrohrachse unterhalb der Geländeoberfläche.
Schachtverbindungselemente zwischen Vorschacht (4b) und Freispiegelschacht (4a) bei der Verlegung. Schachtverbindungselemente werden vorzugsweise als Röhren ausgebildet. d Tiefpunkt-Kopfstation, Tiefpunkt- Montageschacht, Zielschacht e Durchgangsstation des Leerrohrs im Bereich der Muffenareale, die nach erfolgtem Einzug des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) als Anschlussposition der Tiefpunkt-Kopfstation (4d) für den nächsten Einzugsabschnitt genutzt wird. Die Tiefpunkt-Kopfstation (4d) wandert gewissermaßen im Zuge des erfindungsgemäßen abschnittsweisen Montageprozesses vom Ende der Gesamtstrecke (LL), jeweils um einen Längenabschnitt (LLK) in Richtung Hochpunkt-Kopfstation (4a) f Durchgangsschacht (optional), nicht gesondert dargestellt, dient primär zur Installation und dem Anschluss von weiteren erfindungsgemäßen Rezirkulationspumpstationen zur Aus- und Einspeisung des rezirkulierenden Auftriebs- und Transportmediums, um bei Bedarf zusätzliche hydraulische Anschlusspunkte zur hydrodynamischen Schleppkrafterzeugung auch im Verlauf eines extrem langen Leerrohrsystems zu erhalten, quasi als Schleppkraft-Boosterstationen, mit der Primärfunktion, an solchen Durchgangsschächten die Druckerhöhung zwecks hydrodynamischer Schleppkrafterzeugung durch Hochpunkt- und Tiefpunkt-Pumpen im Leerrohr (1 a), durch den Einsatz von zusätzlichen Streckenförderpumpen, zu begrenzen oder aufteilen zu können. Durchgangsschächte können gegebenenfalls zum späteren Anschluss von Vorrichtungen zur aktiven Kühlung der erfindungsgemäß verlegten Kabel genutzt werden, dann jedoch zur Aus- und Einspeisung des Kühlmediums. Vorkammer als Vorrichtung innerhalb von Montageschächten, angeordnet vor und/oder hinter Dichtungskammern, geeignet für den Anschluss von Pumpen und Rohrleitungs-Montageelementen, Armaturen und Dichtungsvorrichtungen. a Überdruckvorkammer mit Anschlussstutzen zur Überdruckeinspeisung des Montage- und Transportmediums im Einführungsschacht (4a) zwecks erfindungsgemäßer Druckerhöhung durch eine Rezirkulationspumpe,
Förderpumpe (13), einer Hochpunkt- (13a) oder Tiefpunkt-Pumpe (13b) zur Bereitstellung und Erzeugung der erfindungsgemäßen hydrodynamischen Schleppkraft (8) am Nutzlast-Transportrohr-Strang (2) im Leerrohr während des Montagevorgangs im Verfahrensschritt d2. b Vorkammer mit Anschlussstutzen für die saugseitige Entnahme des Montage- und Transportmediums im Einführungsschacht (4a) zwecks erfindungsgemäßer Druckerhöhung durch eine Rezirkulationspumpe,
Förderpumpe (13), einer Hochpunkt- (13a) oder Tiefpunkt-Pumpe (13b) zur Bereitstellung und Erzeugung der erfindungsgemäßen hydrodynamischen Schleppkraft (8) am Nutzlast-Transportrohr-Strang (2) im Leerrohr während des Montagevorgangs im Verfahrensschritt d2. Dichtungskammer zur Aufnahme eines Dichtungselements (6a), eine Überdruckdichtungsvorrichtung, durch die der Nutzlast-Transportrohr-Strang (2) in das Leerrohr (1 a) gezogen oder geschoben wird. a Überdruckumfangsdichtung als Dichtungselement zur Ringraumabdichtung, bestehend aus einer einfachen oder mehrfachen Gummiringdichtung oder vorzugsweise bestehend aus einer elastischen, angepassten, den Ringraum ausfüllenden Schaumstoffpackung -der Dicke Do im unkomprimierten Zustand und der Dicke Di im komprimierten Zustand beim Durchzug des Nutzlast- Transportrohr-Strangs (2)-, die zu Montagebeginn in die Dichtungskammer (6) eingesetzt wird, in der erfindungsgemäßen Funktion, zur Verhinderung einer Kurzschlussströmung des Auftriebs- und Transportmediums (7) in den Freispiegelschacht (4a) durch den Ringraum zwischen Dichtungskammer (6) und Nutzlast-Transportrohr-Strang (2). Die Einspeisung des Auftriebs- und Transportmediums (7) erfolgt erfindungsgemäß mittels Hochpunkt-Pumpe (13a) in die Überdruckvorkammer (5a). Durch die Überdruckeinspeisung in die Überdruckvorkammer (5a) und durch das damit erzeugte Druckgefälle, wird eine erfindungsgemäße hydrodynamische Schleppkraft (8) am Nutzlast- Transportrohr-Strang innerhalb des Leerrohrs (1 a) in Einführungsrichtung auf einer Länge LKW ausgeübt, ergänzend zur gleichzeitig wirksamen Gewichtsentlastung durch Auftriebskräfte, die auf den Nutzlast-Transportrohr- Strang (2) gleichzeitig einwirken. Dichtungselement kann in einer anderen Ausgestaltung auch als Ringraumabdichtung mit Anschluss eines Sekundärmediums ausgeführt werden, um mittels druckbeaufschlagten Sekundärmediums einen größeren Anpressdruck des Dichtelements auf das hindurchgleitende Nutzlast-Transportrohr ausüben zu können, oder als Faltenbalg, oder als Labyrinthdichtung ausgeführt werden. Das Dichtungselement bleibt beim Montagevorgang konstruktionsbedingt ortsfest, während der Nutzlast-Transportrohr-Strang (2) hindurchgleitet und dabei das Dichtungselement radial komprimiert, wodurch die Dichtwirkung am Umfang des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) auch während des Hindurchgleitens erhalten bleibt. b Dichtungsvorrichtung für Rückzugseil (9b), vorzugsweise ausgeführt als Blendenschieber mit veränderbarem Öffnungsquerschnitt, einerseits mit durchgängigem Öffnungsquerschnitt für den Nutzlast-Transportrohr-Strang während des Einführungsprozesses und andererseits die Funktion einer Seildichtung erfüllend, mit nahezu geschlossenem Durchtrittsquerschnitt beim Durchzug des Rückzugseiles (9b) während des Einführungsprozesses. c Klemmhülse (optional), zur Verbesserung der Dichtungswirkung der Dichtungsvorrichtung (6b) während des Einführungsprozesses, welche vorzugsweise mittels derselben Dichtungsvorrichtung (6b) kraft-, und/oder formschlüssig im Öffnungsquerschnitt der Dichtungsvorrichtung (6b) so fixiert wird, dass sowohl ein durch Überdruck -Innendruck der Dichtungskammer (6) gegenüber dem Luftdruck oder Wasserdruck innerhalb des
Einführungsschachts (4a)- erzeugtes Herausdrücken gegen die Einzugsrichtung, als auch ein durch Reibungskräfte zwischen Rückzugseil und Klemmhülse bedingtes Hineinziehen in die Dichtungskammer oder in das Leerrohr in Einzugsrichtung verhindert wird und gleichzeitig die
Dichtungswirkung für die Rückzugseildurchführung erhalten bleibt. Auftriebs- und Transportmedium als Montagemedium a Einspeisung des rezirkulierenden Auftriebs- und Transportmediums (7) über den Überdruckvorkammer Anschlussstutzen (5a) in die Überdruckvorkammer (5) b Ansaugen des rezirkulierenden Auftriebs- und Transportmediums (7) entweder über den Vorkammer Anschlussstutzen (5b) oder direkt aus dem Freispiegelschacht (4a), vorzugsweise mittels einer Hochpunkt-Pumpe (13a). Im Falle einer separat zu Montagezwecken verlegten Rezirkulations- Bypassleitung (in den Figuren nicht gesondert dargestellt), erfolgt die Rückforderung des Auftriebs- und Transportmediums (7) in den Freispiegelschacht (4a) vorzugsweise durch zusätzliche Aus- und Eispeisung des Auftriebs- und Transportmediums (7) mittels einer Tiefpunkt-Pumpe (13b) als Rezirkulationspumpe. Hydrodynamische Schleppkraft, eine im Gegensatz zur Auftriebskraft (A) und der Gewichtskraft (G) dynamische, stets in Richtung Leerrohrachse wirkende Kraft, welche durch ein Auftriebs- und Transportmedium (7), welches vorzugsweise Brunnen- oder Leitungswasser ist, übertragen wird. Die deshalb so bezeichnete hydrodynamische Schleppkraft greift als Vortriebskraft wirksam an der Außenmantelfläche des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) in Einführungsrichtung, der Leerrohrachse folgend, besonders wirksam an, wenn die Geschwindigkeit des Auftriebs- und Transportmediums (7) im Ringraum zwischen Leerrohr (1 ) und Nutzlast-Transportrohr-Strang (2) größer ist als die Einzugsgeschwindigkeit des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2). Die Hydrodynamische Schleppkraft wird vorzugsweise mittels mindestens einer Förderpumpe (13) erzeugt, die das Auftriebs- und Transportmedium (7) im Leerrohrsystem (1 ) vorzugsweise rezirkulierend zwangsfördert und dabei eine turbulente Strömung im Ringraum erzeugt, die als Vortriebskraft wirksam ist und von der bereitgestellten, idealerweise regelbaren Förderleistung einer Förderpumpe abhängt. Montageseil a Zugseil b Rückzugseil c Auszug- und Überzugseil d Halteseil e Vorseil (Seillänge entsprechend der Leerrohrlänge LL) 0 Zugvorrichtung (vorzugsweise Seilwinde) 0a Zugseilwinde 0b Rückzugseilwinde (Sicherheits-Rückzugseilwinde) 0c Auszug- und Überzugseilwinde 0d Halteseilwinde 0e Vorseilwinde 0f Zugmolch für Vorseil (9e) 0g Einblasvorrichtung für das Vorseil (9e), bestehend aus Presskopf mit Seildichtung als Druckverschluss des Leerrohrendes und einem Druckluftanschluss 0h Drucklufterzeugungsaggregat für den Vorseileinzug in ein Leerrohr für den Einzug aufzubringende Zugkraft, welche am Zugkopf (2a) des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) in Einzugsrichtung angreift. Die Zugkraft wird durch eine Zugvorrichtung (10) erzeugt und über ein Montageseil (9a) auf den Nutzlast-Transportrohr-Strang (2) übertragen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren mit hydrodynamischer Schleppkraft wird die erforderliche Zugkraft auf eine Restzugkraft minimiert und idealerweise verfahrenstechnisch überflüssig wie in Fig. 1 b dargestellt. Längstransportsystem, ein Rollensystem, bestehend aus Trag-, Führungs und Umlenkrollen für den Längsverzug von Kabeln (Nutzlast) a vertikal wirksame Führungselemente (Tragrollen, Führungsrollen oder Umlenkrollen) b horizontal wirksame Führungselemente (Tragrollen, Führungsrollen oder Umlenkrollen) Förderpumpe, Rezirkulationspumpe, Druckerhöhungspumpe a Förderpumpe (13) in der Funktion und Anordnung als Hochpunkt-Pumpe (Treiberpumpe), mit saugseitigem Anschluss an die Vorkammer 5b und druckseitigem Anschluss an die Vorkammer 5a im Einführungsschacht (4a), treibt erfindungsgemäß während des Verfahrensprozesses d2 einen Teil- Massenstrom des im Leerohrsystem (1 ) befindlichen Auftriebs- und Transportmediums (7) durch den Ringraum zwischen Nutzlast-Transportrohr- Strang (2) und Leerrohr (1 a) in Richtung Zielschacht (4d). Der so durch die Hochpunkt-Pumpe erzwungene Massenstrom erzeugt eine erfindungsgemäße hydrodynamische Schleppkraft (8) am Außenmantel des Nutzlast- Transportrohr-Strangs (2) auf der gesamten Länge LKW bis zum Erreichen der Montagezielposition. b Förderpumpe (13) in der Funktion und Anordnung als Tiefpunkt-Pumpe (Rezirkulationspumpe), mit saugseitigem Anschluss an eine Vorkammer 5b und druckseitigem Anschluss an eine Vorkammer 5a des Leerrohrs (1 b) im Zielschachtbereich (4d) oder mit druckseitigem Anschluss an eine optionale Rezirkulations-Bypassleitung (in den Figuren nicht gesondert dargestellt). Die Tiefpunkt-Pumpe fördert den Teilmassenstrom des Auftriebs- und Transportmediums zurück zum Einführungsschacht (4a), vorzugsweise durch das Leerrohr 1 b, und ist von besonderer Bedeutung, wenn im Leerrohr 1 b bereits ein Nutzlast-Transportrohr-Strang (2) verlegt ist und größere Druckverluste im Ringraum zu kompensieren sind.
Ohne die Unterstützung durch eine Tiefpunkt-Pumpe (13b) müsste eine Hochpunkt-Pumpe (13a) anderenfalls die Gesamtreibungsverluste auf einem höheren System-Druckniveau überwinden, welches möglicherweise -wegen der begrenzten Druckfestigkeit der Leerrohre, die vorzugsweise aus PE- Material gefertigt werden- zu Einschränkungen bei der Fördermenge und damit zu Einschränkungen bei der Erzeugung der hydrodynamischen Schleppkraft führen könnte. Darüber hinaus würde ein höherer Systemdruck in der Überdruckvorkammer (5a) auch den Differenzdruck zum Druckniveau im Freispiegelschacht (4a) erhöhen und somit die Ringraumabdichtung (6a) stärker belastet werden mit der möglichen Folge einer Funktionseinschränkung. Absperrarmatur zur hydraulischen Trennung der Pumpensaugseite von der Pumpendruckseite als Voraussetzung für die Erzeugung der Rezirkulation und Druckerhöhung des Auftriebs- und Transportmediums mittels Hochpunkt- Pumpe (13a) und Tiefpunkt-Pumpe (13b). Montage-Flanschenrohr (multifunktionaler Montageverschluss als Tiefpunkt- Verschlussvorrichtung vorzugsweise angeordnet innerhalb der Tiefpunkt- Kopfstation (4d)) Dichtungsvorrichtung für Zugseil (9a), ausgeführt als Klemmhülse ähnlich 6c oder als Stoffbuchse mit Spannelement oder als Dichtungsvorrichtung - gegebenenfalls mit Anschluss eines Sekundärmediums- als austauschbares Einbauteil im Flanschverschluss, am Austritt des Zugseils aus dem Montage- Flanschenrohr (15) Entleerungsstutzen mit Absperrarmaturen (Grundablass) Zwischenspeicher zur Bereitstellung und Aufnahme des Auftriebs- und Transportmediums (7) während des Montageprozesses, vorzugsweise bestehend aus mobilen Speichereinheiten (Container, Tankwagen, o. ä) mit integrierten Einspeisevorrichtungen (19) Überlauf- und Einspeisevorrichtung für das Auftriebs- und Transportmedium
(7) 20 Reibungskraft zwischen Leerrohr (1 a) und Nutzlast-Transportrohr-Strang (2), die durch Druckkraft (21 ) und den Anpressdruck des Nutzlast-Transportrohr- Strangs (2) gegen die Leerrohrinnenwand gemäß Darstellung in Fig. 1a entsteht, die wiederum mittels Erhöhung der Seilzugkraft (11 ) zusätzlich überwunden werden muss, um den Einzug des Nutzlast-Transportrohr- Strangs (2) zu ermöglichen.
21 Druckkraft gegen die Leerrohrinnenwand, die in nicht gradlinigen Leerrohrverläufen gemäß Darstellung in Fig. 1 a auf die Leerrohrinnenwand übertragen wird, wenn durch die von der Seilzugzugkraft (11 ) auf den Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) übertragene Zugkraft im Rohrbogen umgelenkt wird und dabei eine Reibungskraft (20) erzeugt.
22 durch die Seilzugzugkraft (11 ) ausgelöste und auf den Nutzlast-Transportrohr- Strang (2) übertragene resultierende Kraft aus Reibungskraft (20) zwischen Leerrohr (1 a) und Nutzlast-Transportrohr-Strang (2) und Druckkraft (21 ) auf die Leerrohrinnenwand.
41 Geländeniveau
42 Rohrgrabenniveau
43 maximales Füllstandniveau im Freispiegelschacht (Hochpunkt-Kopfstation)
44 minimales Füllstandniveau im Freispiegelschacht (Hochpunkt-Kopfstation) d1 Leerrohrdurchmesser d2 Nutzlast-T ransportrohr-Durchmesser
Do Dicke einer Schaumstoffpackung (6a) in der Dichtungskammer (6) im unkomprimierten Zustand
Di Dicke einer Schaumstoffpackung (6a) in der Dichtungskammer (6) im komprimierten Zustand, die einen Anpressdruck mit Dichtwirkung erzeugt, solange der Nutzlast-Transportrohr-Strang (2) durch die Schaumstoffpackung (6a) der Dichtungskammer (6) hindurchgezogen oder hindurchgeschoben wird. G Gewicht, Gewichtskraft des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) (z. B. angegeben in kg/m Nutzlast-Transportrohr-Strang), eine statisch wirksame Kraft, die zum Erdmittelpunkt gerichtet ist.
A Auftrieb des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2), eine statisch wirksame Kraft, die dem Gewicht G im gefluteten Leerrohrsystem (1 ) entgegengerichtet ist. Der Auftrieb ist gemäß dem archimedischen Prinzip so groß wie das Gewicht des Auftriebs- und Transportmediums (7), welches vom Nutzlast- Transportrohr-Strangs (2) verdrängt wird (z. B. angegeben in kg/m Nutzlast- Transportrohr-Strang) und idealerweise als Bemessungsauftrieb genauso groß wie das Gewicht G Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2), welches durch die Durchmesserwahl des Transportrohrs flexibel dimensioniert werden kann, wenn das Gewicht der Nutzlast und die Dichte des Auftriebs- und Transportmediums, welches vorzugsweise Leitungs- oder Brunnenwasser ist, bekannt sind.
LL Gesamtlänge des Leerrohrsystems zwischen Einführungs-Montageschacht (4a) und Zielschacht (4d)
LLX Länge eines Leerrohrabschnitts (Lu , LL2 , LL3 oder LL4), der annähernd der Länge LK eines auf Kabeltrommeln transportierbaren Kabels oder der Länge des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) entspricht, wie in den Fig. 8, 8a, 8b, 8c (längenverkürzt) schematisch dargestellt. Ein solcher Leerrohrabschnitt wird nach Abschluss des zugeordneten Verlegeprozesses mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und nach Abzug der Montageschächte (4a und 4d) mit Hydraulischen Endverschlüssen (HEV) versehen, ähnlich gestaltet wie in DE 10 2015 101 076 beschrieben, aus denen die Kabelenden hindurch- und herausgeführt werden, um im Bereich des Muffenareals (LLM) mit so genannten Muffengarnituren in den Folgeprozessen, die nicht Gegenstand des erfindungsgemäßen Verlegeverfahrens sind, verbunden zu werden.
Die maximale Länge LLX eines Leerohrabschnitts ist zunächst und in erster Linie durch die maximale mit Straßenfahrzeugen transportierbare und bereitstellbare Lieferlänge LKL eines Kabels vor Ort begrenzt, nicht jedoch durch das Verlegeverfahren selbst, welches bei Anwendung der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte a bis e, insbesondere gekennzeichnet durch die Auftrieb gestützte Verlegung mit hydrodynamischer Schleppkraftunterstützung, beliebig lange Leerohrabschnitte LLX zulässt. Dieser Vorteil eröffnet die Anwendung der Seekabelverbindungstechnik, gemäß Stand der Technik mittels Werks- oder Fabrikmuffen, jedoch statt auf See auf Kabelverlegeschiffen, erfindungsgemäß zur Verbindung von Landkabeln vor Ort, bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung sehr langer muffenloser Kabelabschnitte. Dabei erfolgt die Kabelverlängerung vorzugsweise gestaffelt. Bei der gestaffelten Landkabelverlegung von Teilstrecken mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, durch abwechselnden Einzug und Verlängerung des Nutzlast-Transportrohr- Strangs (2) wie in Fig. 7e dargestellt und beschrieben, um jeweils eine weitere Kabellieferlänge (LKL) auf dem Trag-, Führungs- und Umlenkrollensystem (12), wird sowohl das jeweilige Ende des Kabelvorläufers mit dem Anfang des nachfolgenden Kabels, vorzugsweise mit Seekabeltechnik (Spleißtechnik) -im Bereich der Verbindungstrecke (3c) annähernd durchmessergleich verbunden, als auch die entsprechende Transportrohrverlängerung mit Transportrohr-Langschüssen (2b) wie in Fig. 7c und 7e dargestellt und beschrieben, durchgeführt.
LLM Länge des Leerrohrabschnitts im Bereich eines Muffenareals, in dem die bereitgestellten Leerrohre (1 a) und (1 b) aufgetrennt werden und mit lösbaren Rohrverbindungen wieder druckfest geschlossen werden. In den Muffenarealen des Montageabschnitts wird in den Montageprozessen b und e eine Tiefpunkt-Kopfstation (4d) und eine Durchgangsstation (4e) eingerichtet. In diesen Arealen werden später die Kabelverbindungsmuffen gesetzt, zur Verbindung der einzelnen Kabel zu einem Gesamtkabelstrang jedoch in einem Folgeprozesse, der nicht Gegenstand des erfindungsgemäßen Verlegeverfahrens ist.
LK Länge des Kabel-Transportrohres (Nutzlast-Transportrohr-Strang) beispielsweise in Anpassung an die auf Kabeltrommeln lieferbare Länge eines Kabels LKL
LKL Lieferlänge (Transportlänge) eines Kabels (3), welches auf Kabelspulen (3a) vor Ort bereitgestellt wird
LKW Länge oder Teillänge des Kabel-Transportrohres (Nutzlast-Transportrohr- Strang) an der die hydrodynamische Schleppkraft wirksam innerhalb des Leerrohrs angreift.

Claims

A n s p r ü c h e:
1. Verfahren zur Montage, Verlegung und/oder Demontage von Kabeln oder anderen linienförmigen Nutzlasten, dadurch gekennzeichnet, dass a) mindestens ein Leerrohr (1 ) verlegt oder bereitstellt wird, welches den physikalischen, chemischen, und technischen Anforderungen Rechnung trägt, die insbesondere die Dichtheit, Druck- und Korrosionsfestigkeit betreffen und dessen Innendurchmesser d1 größer ist als der Außendurchmesser d2 des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2), b) im Anfangs- und Endbereich des in Verfahrensschritt a bereitgestellten Leerrohrsystems (1 ) eine Hochpunkt-Kopfstation (4a) und eine Tiefpunkt- Kopfstation (4d) eingerichtet und bereitgestellt werden, um die Anschlüsse (1 c) an die Leerrohre (1 ) mit den integrierten Vorrichtungen (5), (6), (6a) und (6b) zur Bereitstellung der erfindungsgemäßen hydrodynamischen Schleppkraft herzustellen, c) mindestens ein Rollensystems (12) im Verfahrensschritt c1 für den Längstransport bereitgestellt wird, auf dem die Nutzlast-Transportrohr- Stränge (2) außerhalb des Leerrohres (1 ) in Verfahrensschritt c2 vormontiert und mit den Verschlussköpfen (2a) dicht verschlossen werden und ein solches Nutzlast-Transportrohr-System entsteht, welches in einem mit einem Auftriebs- und Transportmedium (7) gefluteten Leerrohr (1 ) einerseits den Bemessungsauftrieb (A) erfährt und andererseits auf seiner gesamten Länge die Angriffsfläche für die hydrodynamische Schleppkraft (8) bietet, die im Zusammenwirken die reibungs- und widerstandsarme Verlegung im Verfahrensschritt d bewirken, wobei der Nutzlast- Transportrohr-Strang (2) bei der Herstellung im Verfahrensschritt c2 im Außendurchmesser (d2) auf den Bemessungsauftrieb (A) abgestimmt ist, der in dem Auftriebs- und Transportmedium (7) mit bekannter Dichte auf den Nutzlast-Transportrohr-Strang (2) wirkt, um beim Transport und der Positionierung des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) innerhalb des Leerrohrsystems (1 ) dem jeweiligen Gewicht (G) des Nutzlast- Transportrohr-Strangs (2) entgegenzuwirken, und d) nach Fertigstellung des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) auf dem Rollensystems (12) im Verfahrensschritt c2, der Nutzlast-Transportrohr- Strang (2) im Verfahrensschritt d2 zunächst im Längsverzug der Hochpunkt-Kopfstation (4a) zugeführt wird, wobei dieser hier zwangsgeführt in das zuvor im Verfahrensschritt d1 mit einem Auftriebs- und Transportmediums (7) geflutete Leerrohrsystem (1 ) eingeführt und danach innerhalb des Leerrohrs (1 a) sowohl auftriebsgestützt als auch mit hydrodynamischer Schleppkraftunterstützung, die während des Verlegevorgangs an der Außenfläche des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) in Zielrichtung angreift, innerhalb des Leerrohrsystems (1 ), bis zur Endpositionierung, wie in Fig. 2a und Fig. 2b dargestellt, weitertransportiert wird, wobei die hydrodynamische Schleppkraft (8) durch mindestens eine Förderpumpe (13) erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtungen (6),
(6a) und (6b) während des Verfahrensschritts d2 eine Kurzschlussströmung des Auftriebs- und Transportmediums (7) in die Hochpunkt-Kopfstation (4a) verhindern, wobei dies einerseits mittels einer Überdruckumfangsdichtung (6a) in der Funktion als Dichtungselement zur Ringraumabdichtung und andererseits mit einer
Dichtungsvorrichtung (6b) in der Funktion zur Abdichtung des Rückzugseiles (9b) erfolgt, gegen den durch eine Förderpumpe erzeugten Innendruck in der Vorkammer (5) des Leerrohrs (1 a). (vergleiche Fig. 3a, 3b, 3 c und 3e)
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtfunktionen der Vorrichtungen (6a) und (6b) mit einer einzigen kombinierten Vorrichtung realisiert werden, die in der Lage ist, sowohl als Überdruckumfangsdichtung als auch als Rückzugseilabdichtung wirksam eingesetzt zu werden, die in der Lage ist, die Abdichtwirkung bei unterschiedlich großen Durchmessern der
Durchgangselemente, Nutzlast-Transportrohr (2) und Rückzugseil (9a) zu gewährleisten, um Kurzschlussströmungen zu verhindern.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt d zur Sicherstellung der Rezirkulation des Auftriebs- und Transportmediums (7) zwischen der Tiefpunkt-Kopfstation (4d) und der Hochpunkt-Kopfstation eine Förderpumpe (13) als Druckerhöhungspumpe in der Anordnung einer Hochpunkt-Pumpe (13a) im Anschlussbereich der Hochpunkt-Kopfstation (4a). angeordnet ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt d zur Sicherstellung der Rezirkulation des Auftriebs- und Transportmediums (7) zwischen der Tiefpunkt-Kopfstation (4d) und der Hochpunkt- Kopfstation eine Förderpumpe (13) als Druckerhöhungspumpe in der Anordnung einer Tiefpunkt-Pumpe (13b) im Anschlussbereich der Tiefpunkt-Kopfstation (4b). angeordnet ist.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt d zur Sicherstellung der Rezirkulation des Auftriebs- und Transportmediums (7) zwischen der Tiefpunkt-Kopfstation (4d) und der Hochpunkt-Kopfstation (4a) sowohl im Anschlussbereich der Hochpunkt- Kopfstation (4a) eine Förderpumpe als Druckerhöhungspumpe in der Anordnung einer Hochpunkt-Pumpe (13a) als auch eine Förderpumpe als Druckerhöhungspumpe in der Anordnung einer Tiefpunkt-Pumpe (13b) im Anschlussbereich der Tiefpunkt-Kopfstation (4d), wie in Fig. 2a dargestellt, angeordnet ist.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Förderpumpe (13), die an beliebiger Stelle innerhalb der Leerrohrstrecke LL. , zwischen der Hochpunkt-Kopfstation (4a) und der Tiefpunkt-Kopfstation (4d) angeordnet sein kann, eine Druckerhöhung des Auftriebs- und Transportmediums (7) vorgenommen wird und dazu zwei Pumpenanschlüsse -davon einer als Ausspeise- und einer als Einspeisekammer - ähnlich Vorrichtung (5) ausgebildet- und eine Dichtungskammer -ähnlich Vorrichtung (6) ausgebildet-, mit einer Ringraumdichtung -ähnlich Vorrichtung (6a) ausgebildet-, innerhalb des Leerrohrs (1a) an solcher Stelle als Einbaugruppe gemäß Fig. 3f eingesetzt wird, die es ermöglicht, das Auftriebs- und Transportmediums (7) saugseitig aus dem Einführungsleerrohr (1 a) vor der Ringraumdichtung zu entnehmen und druckseitig hinter der Ringraumdichtung in das Einführungsleerrohr (1 a) wieder einzuspeisen, wobei die Ringraumdichtung bei Durchtritt des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) die Funktion einer geschlossenen Absperrarmatur für den Ringraum innerhalb des Leerrohrs (1 a) erfüllt.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt d zur Sicherstellung der Rezirkulation des Auftriebs- und Transportmediums (7) zwischen der Tiefpunkt-Kopfstation (4d) und der Hochpunkt-Kopfstation (4a) Kombinationen aus Anordnungen von Förderpumpen (13), insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6 zur gestaffelten hydrodynamischen Schleppkrafterzeugung eingesetzt werden.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt d, nach Bereitstellung eines segmentierten Leerrohrsystems gemäß Verfahrensschritt a, die Verlegung gestaffelt, durch Wiederholung im Sinne des Verfahrensschritts e durchgeführt wird, wenn die Länge des Leerrohrsystems LL die Länge des einzelnen Nutzlast- Transportrohr-Strangs LK um ein Mehrfaches übersteigt und die Verlegung der Teilabschnitte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 erfolgt (vergleiche Fig. 8 und Fig. 9)
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt d, nach Bereitstellung eines im Verfahrensschritt a durchgehenden nicht segmentierten Leerrohrsystems, im Sinne des Verfahrensschritts e derart schrittweise durchgeführt wird, dass, wenn die Länge des Leerrohrsystems LL die Länge der einzelnen Kabel-Lieferlängen (LKL) um ein Mehrfaches übersteigt, zunächst durch Verbindung von einzelnen Kabel- Lieferlängen (LKL) (vergleiche Fig. 7e), diese vor Ort mit den Methoden der Werks oder Fabrikmuffenfertigung (vergleiche Fig. 7e) zu quasi Endlos-Kabel-Strängen in den dafür verfahrenstechnisch eingerichteten Arealen (3e) erfolgt und ebenso durch Verlängerung des Nutzlast-Transportrohr-Strangs (2) mit den Methoden der Nutzlast-Transportrohr-Montage (vergleiche Fig. 7b und 7c), dann quasi Endlos- Nutzlast-Transportrohr-Stränge bis zu einer Länge LL vor Ort hergestellt werden und für einen schrittweisen Einzug bereitgestellt werden, der selbst wiederum gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 erfolgt, wobei sowohl das Rollensystem (12) für den Längstransport (vergleiche Fig. 7a bis Fig. 7e), sowie der Einführungsbereich mit den Vorrichtungen (4a), (4b), (4c) und (13a) als auch der Zielbereich mit den Vorrichtungen (4d), (4e), (10a), (13b) und (18) bei schrittweiser Verlegung von quasi Endlos-Nutzlast-Transportrohr-Strängen (2), ortsfest verbleiben, also zwischen den Verfahrensschritten im Sinne dieses Anspruchs, nicht demontiert und versetzt werden und die Verlegung mit einer minimierten Anzahl von Standard-Muffenverbindungen realisiert wird.
1 1 . Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt d gemäß Anspruch 10 erfolgt, jedoch in ein entsprechend langes Leerrohrsystem (1 ) der Länge LL, welches im Verfahrensschritt a unterhalb eines Seitenstreifens von Fernstraßen oder entlang von Fernstraßen bereitgestellt wird.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die im Verfahrensschritt 3a für den Längsverzug von Nutzlast-Transportrohr-Strängen (2) auf oder neben dem Seitenstreifen von Fernstraßen Rollensysteme (12) mit Vorrichtungen verwendet werden, die an oder auf den vorhandenen Schutzplanken der Straßen befestigt werden, in derselben Funktion wie die Vorrichtungen (12a) und (12b).
13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass Einbaugruppen (vergleiche Fig. 3f bzw. gemäß Fig 3f ausgebildet), nach Abschluss einer Kabelverlegung mit dem Verfahren, zur hydraulischen Trennung von Saugseite und Druckseite innerhalb der Verlegestrecke U weitergenutzt werden, jedoch in der Funktion einer Ausspeise- und Einspeisevorrichtung für ein Kühlmedium zur aktiven Kühlung von Stromkabeln im späteren Betrieb der Anlage.
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