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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schallschutz unter Wasser.
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Bei der Erstellung von beispielsweise Offshore-Windkraftanlagen ist es notwendig, die Pfähle solcher Windkraftanlagen in den Meeresboden zu rammen. Für solche Arbeiten ist üblicherweise schweres Rammgerät erforderlich, welche große Schallpegel von beispielsweise mehr als 130 dB in die Umgebung einbringen, die für die Meeresfauna schädlich sein können.
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Um Schallpegel beim Einrammen von Pfählen unter Wasser in den Meeresboden zu verringern, werden heutzutage um den einzurammenden Pfahl sogenannte Blasenschleier gelegt, die dem Zweck dienen, die Schallübertragung durch das Wasser zu unterbrechen und dadurch eine Übertragung der durch die Rammstöße erzeugten Schalldrücke auf im Meereswasser lebende Tiere zu vermeiden. Vorrichtungen zur Ausbildung eines solchen Blasenschleiers sind beispielsweise aus der
DE 10 2010 048 474 A1 oder der
EP 2 963 186 B1 bekannt. Eine gattungsgemäße Vorrichtung wird in der
DE 10 2012 202 132 A1 beschrieben.
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Bei den Vorrichtungen aus dem Stand der Technik ist es häufig schwierig, die mit Druckluft gefüllten Leitungen sicher auf dem Meeresboden zu halten, da diese einen großen Auftrieb besitzen. Zum Halten der Leitungen auf dem Meeresboden schlägt die
DE 10 2012 202 132 A1 daher vor, Beschwerungskörper in eine Leitung einzubringen. Ein solcher Beschwerungskörper kann zum Beispiel eine in der Leitung angeordnete Stahlkette sein. Eine solche Stahlkette schränkt jedoch die lichte Weite einer solchen Leitung deutlich ein und erschwert das Einbringen der Druckluft in die Leitung, was in der Ausbildung eines nicht ausreichenden und/oder nicht stabilen Blasenschleiers zur Schallreduktion resultieren kann.
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Die
EP 3 276 084 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Schallschutz für Rammarbeiten unter Wasser, wobei die Vorrichtung zumindest eine auf dem Meeresgrund festlegbare Leitung, welche eine Mehrzahl von Bohrungen aufweist, sowie zumindest einen Kompressor, mit welchem Druckluft in die Leitung einbringbar ist, so dass diese aus den Bohrungen austreten kann, aufweist, wobei die Leitung zumindest einen Längsabschnitt in der Form eines Schlauches aufweist und der Schlauch einen geschichteten Wandungsaufbau aufweist, der, von innen nach außen, eine Innenschicht, eine erste Festigkeitsträgerschicht, eine Zwischenschicht, eine zweite Festigkeitsträgerschicht und eine Außenschicht umfasst, wobei in der Zwischenschicht zumindest ein Beschwerungskörper eingebettet ist.
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Es ist zumindest eine Federdrahtspirale in der Zwischenschicht eingebettet und so angeordnet, dass sie sich in einer Längsrichtung des Schlauches spiralförmig erstreckt. Der oder die Beschwerungskörper ist bzw. sind zwischen Spiralwindungen der Federdrahtspirale angeordnet. Die Bohrungen, die von der Innenseite des Schlauches von der Innenschicht zur Außenschicht führen, werden an solchen Stellen des Schlauches gesetzt, die in der Zwischenschicht nicht durch Beschwerungskörper oder die Federdrahtspirale besetzt sind, damit der bzw. die Beschwerungskörper und bzw. oder die Federdrahtspirale nicht durch das Bohren der Bohrungen beschädigt oder sogar durchtrennt werden können.
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Nachteilig ist bei den bekannten derartigen Schläuchen mit Bohrungen oder ähnlichen Öffnungen als Auslassöffnungen der Druckluft, dass diese nachträglich in den ansonsten fertig hergestellten Schlauch durch Bohren oder dergleichen eingebracht werden, wodurch, trotz aller Sorgfalt, der bzw. die Beschwerungskörper, Federdrahtspirale und dergleichen im Inneren der Schlauchwandung beschädigt werden können. Dies kann insbesondere deshalb vorkommen, weil der bzw. die Beschwerungskörper, Federdrahtspirale und dergleichen von außen nicht zu sehen, nicht zu ertasten und dergleichen sind und die Bohrungen somit eher "auf gut Glück" in die Schlauchwandung eingebracht werden als bewusst eine Beschädigung des bzw. der Beschwerungskörper, Federdrahtspirale und dergleichen zu vermeiden.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung zum Schallschutz unter Wasser der eingangs beschriebenen Art bereit zu stellen. Insbesondere soll die Art und Weise der Auslassöffnungen verbessert werden. Zumindest soll eine Alternative zu den bekannten derartigen Vorrichtungen geschaffen werden.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Vorrichtungen zum Schallschutz unter Wasser mit den Merkmalen gemäß der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Somit betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Schallschutz unter Wasser mit einer schlauchförmigen Wandung mit wenigstens, vorzugsweise genau, einer Innenschicht, einer Außenschicht und einem Beschwerungskörper, welcher zwischen der Innenschicht und der Außenschicht angeordnet ist, wobei die Wandung eine Mehrzahl von Wandungsöffnungen aufweist, welche eine Innenseite der schlauchförmigen Wandung und eine Außenseite der schlauchförmigen Wandung derart luftführend verbinden, so dass Druckluft aus einem Inneren der schlauchförmigen Wandung zur Ausbildung eines Luftschleiers nach außen entweichen kann.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wandungsöffnungen jeweils wenigstens, vorzugsweise genau, ein Luftkanalelement aufweisen, welches sich zumindest im Wesentlichen zwischen der Innenseite der schlauchförmigen Wandung und der Außenseite der schlauchförmigen Wandung luftführend erstreckt. Die schlauchförmige Wandung kann auch als zylindrische Wandung bezeichnet werden.
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Somit können während der Herstellung der schlauchförmigen Wandung bereits Luftkanalelemente in die Wandung an denjenigen Stellen eingebracht bzw. angeordnet werden, wo sich kein Beschwerungskörper befindet, was sich zu diesem Zeitpunkt einfacher bzw. überhaupt feststellen lässt im Gegensatz zur fertigen Wandung. Insbesondere können derartige Luftkanalelemente in den Aufbau der schlauchförmigen Wandung integriert und anschließend die schlauchförmige Wandung vulkanisiert werden. Die Luftkanäle können insbesondere zylindrische Hohlkörper sein, welche mittels ihrer Wandung einen luftdurchlässigen Kanal bilden, welcher sich ausreichend durch die schlauchförmige Wandung hindurch erstreckt, um einen Luftstrom durch sich hindurch zu ermöglichen.
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In jedem Fall kann auf diese Art und Weise ein nachträgliches Bohren der Wandungsöffnungen entfallen, weil diese bereits vorhanden sind bzw. von den Luftkanalelementen gebildet werden. Entsprechend kann die Gefahr, durch die nachträglichen Bohrungen den Beschwerungskörper zu beschädigen, vermieden werden.
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Dabei können die Luftkanalelemente außenseitig im Rahmen der Herstellung vom Material der Außenschicht verdeckt und ggfs. teilweise gefüllt werden, was die Herstellung vereinfachen kann, da beim Aufbringen des Materials der Außenschicht die Luftkanalelemente nicht freigehalten werden muss bzw. auf die Luftkanalelemente keine Rücksicht genommen werden muss. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, falls die Luftkanalelemente radial zurückversetzt gegenüber der Außenseite der schlauchförmigen Wandung ausgebildet bzw. angeordnet sind. Entsprechend sind die verschlossenen äußeren Öffnungen der Luftkanalelemente dann später wieder freizulegen bzw. zu reinigen oder dies kann bei der ersten Nutzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mittels der Druckluft erfolgen, welche die Luftkanalelemente öffnen, sozusagen freiblasen, kann.
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Es können auch weitere Schichten der schlauchförmigen Wandung vorhanden sein, um weitere Eigenschaften zu realisieren. Sich genau auf die Innenschicht und die Außenschicht zu beschränken, kann den Aufbau der schlauchförmigen Wandung einfach und kostengünstig halten, sowohl hinsichtlich des Materials als auch hinsichtlich der Herstellungsschritte.
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Es kann genau ein durchgehender Beschwerungskörper verwendet werden, um ebenfalls Kosten und Aufwand geringzuhalten, oder auch mehrere gleiche oder unterschiedliche Beschwerungskörper, um den Gestaltungsspielraum zu erhöhen.
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In jedem Fall kann der Beschwerungskörper geradlinig oder wellenförmig entlang der länglichen Erstreckungsrichtung der schlauchförmigen Wandung ausgebildet sein, um insbesondere diese Seite der Vorrichtung mittels der Gewichtskraft nach unten zum Untergrund hin auszurichten. In diesem Fall können die Wandungsöffnungen bzw. die Luftkanäle radial im Wesentlichen bzw. genau gegenüberliegend zum sich länglich erstreckenden Beschwerungskörper angeordnet sein, um den Austritt der Luft bzw. der Luftblasen direkt nach oben zu begünstigen. Der Beschwerungskörper kann jedoch auch spiralförmig ausgebildet sein, um sein Gewicht gleichmäßig über den Umfang der schlauchförmigen Wandung zu verteilen. Ggfs. kann der spiralförmige Beschwerungskörper auch radial federelastisch ausgebildet sein, um die schlauchförmige Wandung radial aufzuspannen bzw. radial zu stabilisieren. Der Beschwerungskörper kann alternativ auch mittels ringförmiger Elemente realisiert werden, welche geschlossen ausgebildet und auf wenigstens die Innenschicht aufgeschoben werden können, wobei die ringförmigen Elemente ggfs. unter- oder oberhalb eine Festigkeitsträgerlage angebracht sein können.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Schallschutz unter Wasser kann zur Lärmminderung unter Wasser durch die Schaffung eines Blasenschleiers angewendet werden, wie eingangs beschrieben. Auch kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Führung von Fischen, z.B. im Bereich von Wasserturbinen, eingesetzt werden, um die Fische von der Wasserturbine fernzuhalten und die Fische zu einem Nebenweg, zu einem Fischpass oder zu einer Fischtreppe hin zu leiten, da Fische einen derartigen Blasenvorhang nicht überqueren. Ferner kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Führung von Abfällen oder Plastik in Flüssen, Meeren oder speziellen Bereichen in einem Ozean verwendet werden, um den Abfall zu trennen und für eine Sammlung zu leiten. Des Weiteren kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Belüftung oder Entlüftung von Flüssigkeiten z. B. in einer Kläranlage verwendet werden.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung schließen die Wandungsöffnungen bündig mit der Innenseite der schlauchförmigen Wandung und bzw. oder mit der Außenseite der schlauchförmigen Wandung abschließen. Dies kann ein Verschließen bzw. Verstopfen der äußeren Enden der Luftkanalelemente beim Aufbringen des Materials der Außenschicht vermeiden bzw. geringhalten.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Luftkanalelemente als Rohre ausgebildet. Dies kann eine konkrete und vergleichsweise einfache Möglichkeit der Umsetzung darstellen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Luftkanalelemente als Ventile ausgebildet. Dies kann eine alternative konkrete und vergleichsweise aufwendige Möglichkeit der Umsetzung darstellen, wodurch jedoch die Eigenschaften von Ventilen bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung genutzt werden können.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Luftkanalelemente aus Kunststoff und bzw. oder aus Metall ausgebildet. Dies kann eine konkrete Möglichkeit der Umsetzung darstellen. Entsprechend können die jeweiligen Materialeigenschaften bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung genutzt werden.
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Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Schallschutz unter Wasser mit einer schlauchförmigen Wandung mit wenigstens, vorzugsweise genau, einer Innenschicht, einer Außenschicht und einem Beschwerungskörper, welcher zwischen der Innenschicht und der Außenschicht angeordnet ist, wobei die Wandung eine Mehrzahl von Wandungsöffnungen aufweist, welche eine Innenseite der schlauchförmigen Wandung und eine Außenseite der schlauchförmigen Wandung derart luftführend verbinden, so dass Druckluft aus einem Inneren der schlauchförmigen Wandung zur Ausbildung eines Luftschleiers nach außen entweichen kann.
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In diesem Fall ist die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wandungsöffnungen während der Herstellung der schlauchförmigen Wandung von, vorzugsweise zylindrischen, Platzhalteelementen geschaffen werden, welche nach der Herstellung der schlauchförmigen Wandung entfernt werden. Als derartige Platzhalteelemente können beispielsweise Nägel, Bolzen oder dergleichen verwendet werden, aus Metall oder aus Kunststoff, welche nach ihrem Entfernen einen Hohlraum bzw. eine Durchgangsöffnung hinterlassen, welche der gewünschten Wandungsöffnung entspricht.
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Auch auf diese Art und Weise können Wandungsöffnungen geschaffen werden, ohne diese nachträglich bohren zu müssen, d. h. ohne, dass die Gefahr besteht, den Beschwerungskörper zu beschädigen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Wandungsöffnungen lediglich auf einer Seite der schlauchförmigen Wandung angeordnet, um dem Untergrund abgewandt ausgerichtet zu werden. Dies kann den Austritt der Luftblasen als Blasenschleier entgegen der Richtung der Schwerkraft nach oben begünstigen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Beschwerungskörper spiralförmig ausgebildet. Dies kann zu einer gleichmäßigen Verteilung des Gewichts des Beschwerungskörpers führen, wie bereits zuvor beschrieben.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Beschwerungskörper geradlinig oder wellenförmig entlang der länglichen Erstreckungsrichtung der schlauchförmigen Wandung ausgebildet. Dies kann zu einer selbsttätigen Ausrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, insbesondere mit dem Beschwerungskörper entgegengesetzt ausgerichteten Wandungsöffnungen nach oben hin, führen, wie bereits zuvor beschrieben.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Beschwerungskörper aus Metall, vorzugsweise als Stahlseil, ausgebildet. Dies kann eine konkrete Möglichkeit der Umsetzung darstellen. Somit kann der Beschwerungskörper als Seil, Draht oder einzelne metallische Körper, wie bei einer Gardinenschnur, umgesetzt werden. Der Beschwerungskörper kann aus Metall oder aus Metalllegierungen, vorzugsweise mit einer Dichte größer 5 g/cm3, bestehen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Innenschicht einen Thermolasten oder einen Elastomer auf, vorzugsweise besteht die Innenschicht aus einem Thermolasten oder einem Elastomer. Vorzugsweise weist die Innenschicht eine Dichte größer als 1g/cm3 auf und bzw. oder besteht aus einem Elastomer, vorzugsweise NBR, SBR, BR, EPDM, NR oder Verschnitten hieraus.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Außenschicht einen Thermolasten oder einen Elastomer auf, vorzugsweise besteht die Außenschicht aus einem Thermolasten oder einem Elastomer Vorzugsweise weist die Außenschicht eine Dichte größer als 1g/cm3 auf und bzw. oder besteht aus einem Elastomer, vorzugsweise NBR, SBR, BR, EPDM, NR oder Verschnitten hieraus.
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Ein Ausführungsbeispiel und weitere Vorteile der Erfindung werden nachstehend im Zusammenhang mit der folgenden Figur erläutert. Darin zeigt:
- Fig. 1
- einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Schallschutz unter Wasser.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Schallschutz unter Wasser mittels Ausbildung eines Luftblasenschleiers bzw. kurz Blasenschleiers besteht aus einer schlauchförmigen Wandung 10 mit genau einer Innenschicht 11 aus einem Thermolasten oder aus einem Elastomer einer Außenschicht 12 aus einem Thermolasten oder aus einem Elastomer und einem spiralförmigen metallischen Beschwerungskörper 13 in Form eines spiralförmigen Stahlseils 13, welcher zwischen der Innenschicht 11 und der Außenschicht 12 angeordnet ist, d.h. von der Innenschicht 11 und der Außenschicht 12 eingebettet wird.
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Die Wandung 10 weist eine Mehrzahl von Wandungsöffnungen 14 auf, welche eine Innenseite 10a der schlauchförmigen Wandung 10 und eine Außenseite 10b der schlauchförmigen Wandung 10 derart luftführend verbinden, so dass Druckluft aus einem Inneren A der schlauchförmigen Wandung 10 zur Ausbildung eines Luftschleiers nach außen entweichen kann. Die Wandungsöffnungen 14 sind lediglich auf einer Seite der schlauchförmigen Wandung 10, nämlich bei Gebrauch nach oben zeigend, angeordnet, um dem Untergrund abgewandt ausgerichtet zu werden.
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Erfindungsgemäß weisen die Wandungsöffnungen 14 jeweils genau ein Luftkanalelement 15 auf, welches sich zumindest im Wesentlichen zwischen der Innenseite 10a der schlauchförmigen Wandung 10 und der Außenseite 10b der schlauchförmigen Wandung 10 luftführend erstreckt. Dabei schließen die Wandungsöffnungen 14 bündig mit der Innenseite 10a der schlauchförmigen Wandung 10 und mit der Außenseite 10b der schlauchförmigen Wandung 10 ab. Die Luftkanalelemente 15 sind im betrachteten Ausführungsbeispiel als metallische Rohre 15 ausgebildet, könnten alternativ aber auch als Ventile 15 ausgebildet sein.
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Die Luftkanalelemente 15 werden bei der Herstellung der schlauchförmigen Wandung 10 in diese an den gewünschten Stellen eingebracht und mit den Materialien der schlauchförmigen Wandung 10 mit vulkanisiert, so dass im Nachhinein keine Bohrungen mehr durch die quasi fertig hergestellte schlauchförmige Wandung 10 hindurch eingebracht werden müssen, was die Gefahr der Beschädigung des Beschwerungskörpers 13 mit sich bringen würde.
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Alternativ könnten die Wandungsöffnungen 14 während der Herstellung der schlauchförmigen Wandung 10 von zylindrischen Platzhalteelementen (nicht dargestellt) geschaffen werden, welche nach der Herstellung der schlauchförmigen Wandung 10 entfernt werden würden. Auch hierdurch könnten nachträgliche Bohrungen vermieden werden.
Bezugszeichenliste (Teil der Beschreibung)
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- A
- Innere der schlauchförmigen Wandung 10
- B
- Umgebung der schlauchförmigen Wandung 10
- 1
- Vorrichtung zum Schallschutz unter Wasser
- 10
- schlauchförmige Wandung
- 10a
- Innenseite der schlauchförmigen Wandung 10
- 10b
- Außenseite der schlauchförmigen Wandung 10
- 11
- Innenschicht
- 12
- Außenschicht
- 13
- spiralförmiger Beschwerungskörper; spiralförmiges Stahlseil
- 14
- Wandungsöffnungen
- 15
- Luftkanalelemente; Rohre; Kanülen; Ventile