IT201900007839A1

IT201900007839A1 - Sistema per il dragaggio dei fondali sommersi

Info

Publication number: IT201900007839A1
Application number: IT102019000007839A
Authority: IT
Inventors: Bartolomeo Mongiardino
Original assignee: Bartolomeo Mongiardino
Priority date: 2019-06-03
Filing date: 2019-06-03
Publication date: 2020-12-03
Also published as: EP3976890A1; WO2020245703A1; EP3976890B1; US20220228342A1

Description

DESCRIZIONE dell'Invenzione Industriale dal titolo: “Sistema per il dragaggio dei fondali sommersi”

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda i sistemi di dragaggio, ed in particolare riguarda un sistema per il dragaggio dei fondali sommersi.

Le riserve idriche nel Mondo sono spesso accumulate in bacini artificiali.

Questi bacini sono, nella quasi totalità, costituiti da sbarramenti (dighe) di corsi d’acqua che originariamente scorrevano liberi nell’alveo, alimentati dalle precipitazioni che incidono nel bacino imbrifero.

I fenomeni di erosione dovuti al fluire a terra dell’acqua in tutto il bacino imbrifero causano un naturale flusso di sedimenti nel corso d’acqua. Gli sbarramenti dell’Uomo consentono di modulare il flusso di acqua a proprio uso, ma spesso costituiscono, uno sbarramento totale per i sedimenti.

I sedimenti accumulati nei bacini idrici creano una serie di problemi:

- diminuiscono il volume di acqua modulabile nel bacino;

- se presenti nei pressi dello sbarramento creano pressioni idrostatiche superiori a quelle di progetto;

- se presenti presso organi meccanici di manovra (valvole di presa, saracinesche) possono compromettere il perfetto funzionamento degli stessi;

- se presenti presso le prese principali di impianti idroelettrici possono entrare e danneggiare le ruote delle turbine idrauliche causando danni ingenti.

La gestione dei sedimenti dunque riveste una rilevanza non trascurabile nella serie di operazioni che interessano la buona gestione e manutenzione di una riserva d’acqua. In particolare il secondo ed il terzo problema interessano aspetti legati alla sicurezza, come si intuisce facilmente.

Negli anni si sono affinate diverse tecniche che risolvono l’annoso problema della gestione dei sedimenti, e le tecniche sin qui sviluppate si possono classificare come segue:

a) Fluitazione dei sedimenti con acqua attraverso gli organi di scarico di fondo. Manovra fattibile se il quantitativo di sedimenti è noto e non sussiste il rischio di “vortice che tappa” la presa, evento catastrofico. Dunque la probabilità dell’evento deve essere bassissima ( – 106 ). Manovra fattibile solo se non esistono limiti alla protezione della fauna ittica presente a valle dello sbarramento. Manovra non controllabile, non è possibile gestire il dosaggio dei sedimenti durante la fluitazione.

b) Fluitazione a valle dello sbarramento tramite tubo che risucchia il sedimento sul fondale e lo scarica per gravità a valle. Manovra fattibile solo se non esistono limiti alla protezione della fauna ittica presente a valle dello sbarramento. Manovra simile al dragaggio, operata con mezzi meccanici simili alle draghe.

c) Asportazione dei sedimenti con mezzi meccanici a bacino vuoto. Operazione molto costosa perché interrompe il servizio del bacino ed impatta con il problema di “dove posizionare migliaia di metri cubi di materiale molto umido” .

d) Asportazione dei sedimenti con draga. Operazione normalmente abbastanza costosa che richiede macchinari spesso speciali, piccole draghe che richiedono equipaggi addestrati, tubazioni flottanti, impianti di selezione mobili che operano campagne spesso non risolutive del problema, ma solo operanti in situazioni di emergenza.

Si possono a margine citare anche soluzioni ingegneristiche definibili come preventive e molto costose, qualche volta introdotte anni dopo la costruzione del bacino, quali la costruzione di tunnel che intercettano i sedimenti a monte del bacino e li convogliano a valle, e la costruzione di canali di dissabbiatura a monte del bacino.

Scopo della presente invenzione è quindi un sistema di dragaggio che sia in grado di operare in situazioni in cui gli ingombri o i pescaggi non consentano di utilizzare gli apparati draganti di tipo noto, e che possa operare con un uso estremamente ridotto di personale, offrendo da contro una elevata efficacia di azione, sia con sedimenti di grandi dimensioni che con sedimenti di natura sostanzialmente sabbiosa.

Oggetto della presente invenzione è pertanto un sistema per il dragaggio di fondali sommersi comprendente:

- una piattaforma provvista di mezzi di galleggiamento, essendo collocato sulla porzione di detta piattaforma rivolta la superficie dell’acqua un attrezzo di dragaggio, provvisto di mezzi atti a calarlo e a sollevarlo, ed essendo previsti almeno tre punti di collegamento, associati a detta piattaforma, con le estremità di rispettivi cavi di tonneggio, opportunamente ancorati a terra alle estremità opposte, e provvisti di opportuni mezzi di tensionamento; - mezzi di collezione del sedimento raccolto dall’attrezzo di dragaggio,

- mezzi di rilevamento della posizione assoluta di detta piattaforma;

- mezzi di rilevamento della posizione di detto attrezzo di dragaggio;

- mezzi di rilevamento della configurazione del fondale;

- mezzi di rilevamento della quantità di sedimento asportato dal fondale;

- mezzi di comando e controllo remoti dei detti mezzi atti a calare e a sollevare detto attrezzo di dragaggio, dei mezzi di tensionamento dei cavi di tonneggio, e dei mezzi di rilevamento;

- mezzi di alimentazione dell’attrezzatura a bordo della piattaforma.

In una forma esecutiva, l’attrezzo di dragaggio è una benna; tale attrezzo viene utilizzato quando il sedimento ha dimensioni eterogenee e comunque non prevedibili; in questo caso i mezzi collezione comprendono una tramoggia subacquea che scarica il sedimento a terra, e la piattaforma viene spostata dal punto di raccolta del sedimento alla zona di scarico dove è collocata detta tramoggia. La piattaforma, nella sua porzione rivolta verso la superficie dell’acqua, sarà provvista di una parete di schermo che circonda la benna; i mezzi di rilevamento della quantità di sedimento asportato in questo caso comprendono una cella di carico accoppiata ai mezzi di sollevamento della benna, che comprendono un verricello montato sulla porzione superiore della piattaforma.

In una variante esecutiva, l’attrezzo di dragaggio è una pompa dragante, e viene utilizzata quando il sedimento è di dimensioni inferiori ai 40 mm di diametro medio; i mezzi collezione del sedimento comprendono un condotto galleggiante. In questo caso, la piattaforma si muove soltanto nell’area di prelievo del sedimento. La pompa è di preferenza una pompa elettrica, alimentata tramite i mezzi di alimentazione collegati alla piattaforma. Sono previsti mezzi di rilevamento della portata massica della pompa dragante.

I mezzi tensionamento dei cavi di tonneggio possono essere previsti a bordo della piattaforma, così come possono essere posizionati a terra. Tali mezzi di tensionamento comprendono dei verricelli, che prevedono mezzi di rilevamento della tensione dei cavi di tonneggio, tipicamente delle celle di carico.

Vantaggiosamente, detti verricelli sono realizzati con una parte traente, comprendente due tamburi che avvolgono il cavo per poche spire e su di un solo strato, ed una parte accumulante, comprendente un tamburo di diametro maggiore dei primi due, che avvolge il cavo a bassissima tensione, essendo prevista a monte dei due tamburi di trazione una puleggia motorizzata che mantiene in tensione costante il cavo. Su ciascun verricello di manovra dei cavi di tonneggio sono previsti mezzi di rilevamento della tensione del cavo, sotto forma di celle di carico adeguatamente posizionate.

I mezzi di comando e controllo comprendono un software opportuno caricato su di un elaboratore, che è interfacciato con i mezzi di tensionamento dei cavi di tonneggio, con i mezzi di rilevamento del carico di sedimenti asportati dall’attrezzo di dragaggio, con i mezzi di rilevamento della posizione di dell’attrezzo di dragaggio, con i mezzi di rilevamento della posizione della piattaforma, che tipicamente comprenderanno un dispositivo GPS. Saranno inoltre previsti mezzi di rilevamento ottico, quali videocamere, sia di superficie che sommerse, e mezzi di rilevamento del vento, quali anemometri, e di rilevamento dello stato ondoso della superficie dell’acqua, quali accelerometri.

In particolare, sia i verricelli di tonneggio che il verricello di sollevamento e di calata dell’attrezzo di dragaggio sono macchine controllo numerico.

Ulteriori vantaggi e caratteristiche del sistema secondo la presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione di alcune forme esecutive della medesima resa, a scopo esemplificativo e non limitativo, con riferimento alle tavole di disegni allegate, in cui:

La figura 1 è una vista in pianta dall’alto di una prima forma esecutiva della piattaforma del sistema secondo la presente invenzione:

la figura 2 è una vista in elevazione laterale della piattaforma della figura 1;

la figura 3 è una vista in pianta dall’alto di una seconda forma esecutiva della piattaforma del sistema secondo la presente invenzione;

la figura 4 è una vista in elevazione laterale della piattaforma della figura 3;

la figura 5 è un diagramma schematico di una prima forma esecutiva del sistema secondo la presente invenzione; e

la figura 6 è un diagramma schematico di una seconda forma esecutiva del sistema secondo la presente invenzione.

In figura 1 è illustrata una prima forma esecutiva della piattaforma del sistema secondo la presente invenzione; con 1 è indicata la piattaforma, a pianta triangolare, che è collegata a ciascuno degli angoli ad un galleggiante 201, mentre al centro reca il carter 101 che alloggia i mezzi di sollevamento ed abbassamento dell’attrezzo dragante, non visibile nella figura.

La figura 2 è una vista in elevazione laterale della piattaforma della figura 1; alle parti uguali corrispondono uguali numerali. Nella figura è visibile la benna 2, circondata dallo schermo 301 che è collegato alla piattaforma 1; sono inoltre visibili i lembi 211 sporgenti dai galleggianti 201 che ne consentono il collegamento alla piattaforma 1, oltre ai lembi 221 che consentono invece il collegamento della piattaforma 1 ai cavi di tonneggio, non mostrati nella figura. Con 20 è indicata la superficie dell’acqua.

In figura 3 è illustrata una seconda forma esecutiva della piattaforma del sistema secondo la presente invenzione; alle parti uguali corrispondono uguali numerali: nella figura la piattaforma 1 presenta montati, a ciascuno degli angoli, i verricelli 3 per il tensionamento dei cavi di tonneggio, non mostrati nella figura. Detti verricelli 3 comprendono una puleggia di tensionamento 103, due tamburi 203 di trazione del cavo ed un tamburo 303 di accumulo del cavo.

In figura 4 è illustrata la piattaforma della figura 3 in elevazione laterale; alle parti uguali corrispondono uguali numerali. Nella figura è evidenziato il fatto che in questo caso l’attrezzo di dragaggio è la pompa dragante 4, che viene calata sul fondale tramite un verricello, non visibile nella figura, alloggiato nel carter 101. I galleggianti 201 sono tra loro accoppiati mediante la traversa 231.

In figura 5 è illustrata una prima forma esecutiva del sistema secondo la presente invenzione. La piattaforma 1 è posizionata sullo specchio d’acqua 20 racchiuso nella porzione di riva 21, in corrispondenza della zona 22 di accumulo di sedimento. Ai tre angoli della piattaforma, in corrispondenza dei tre galleggianti, sono collegati i cavi di tonneggio 406, che all’estremità opposta sono accoppiati ad un rispettivo verricello 6, del tipo descritto con riferimento alla figura 3. La piattaforma 1, che utilizza come attrezzo dragante la benna 2, è collegata tramite il cavo ombelicale 81 al gruppo elettrogeno 8. Sulla piattaforma sono collocati anche tutti i sensori necessari al controllo del sistema, vale a dire i sensori di rilevamento della posizione della piattaforma, i sensori di rilevamento del carico della benna, i sensori di rilevamento del moto ondoso dello specchio d’acqua, i sensori di rilevamento del vento, i mezzi di visualizzazione del fondale. Sui verricelli sono montati invece i sensori di tensionamento dei cavi 406. Come risulta dalla figura, l’unità di comando e controllo 30 remota è collegata a tutti gli elementi attivi del sistema. In prossimità della riva è disposta la tramoggia 7 di scarico del sedimento raccolto dalla benna.

In figura 6 è illustrata una seconda forma esecutiva del sistema secondo l’invenzione; alle parti uguali corrispondono uguali numerali. Nella figura si può notare come in questo caso i cavi di tonneggio 403 siano dotati di ancoraggi fissi 10 sulla riva 21, mentre l’estremità collegata alla piattaforma 1 sia cooperante con i verricelli 3 del tipo descritto nella figura 3. In questa forma esecutiva l’attrezzo di dragaggio è la pompa dragante 4, che è provvista del condotto 91 di scarico che riversa il sedimento nel contenitore 9. In questo caso la maggior parte delle componenti attive del sistema, così come elencate nella forma esecutiva precedentemente descritta, sono collocate sulla piattaforma, e sono, analogamente a quanto descritto in precedenza, interfacciate con l’unità di comando e controllo remota 30.

Il funzionamento del sistema di dragaggio secondo la presente invenzione apparirà evidente da quanto segue. Una volta effettuati gli ancoraggi, siano essi realizzati per i verricelli 6 della figura 5 o per gli ancoraggi statici 10 della figura 6, la piattaforma viene posizionata sullo specchio d’acqua, e viene rilevata, tramite gli opportuni mezzi di visualizzazione, la posizione del sedimento 22. A questo punto, sia in un caso che nell’altro viene calato l’attrezzo di dragaggio, che effettua il prelievo del sedimento. Nel caso della benna 2, la cella di carico posta sul verricello di sollevamento segnala la quantità materiale asportato dal fondale, e conseguentemente può essere impartito il comando che consente il trasferimento della piattaforma dalla stazione di prelievo alla tramoggia 7 di raccolta del sedimento. Completato lo scarico, la piattaforma si posizionerà nella posizione più adatta per operare il successivo prelievo di materiale, e così di seguito sino all’asportazione di tutto il sedimento presente sul fondale.

Nel caso invece illustrato nella figura 6, la pompa dragante, una volta calata, invia il sedimento, che in questo caso è di natura più fine e comunque inferiore a 40 mm di diametro, al condotto galleggiante di scarico, che lo riversa nel contenitore di raccolta. La piattaforma sarà via via spostata nell’area in cui è presente il sedimento 22 sino alla sua completa rimozione, senza bisogno di essere portata a riva durante le operazioni.

Vantaggiosamente, i verricelli utilizzati a terra o sulla piattaforma sono realizzati con una parte traente ed una parte di accumulo del cavo. Questa strategia progettuale soddisfa l’esigenza di non avere cavi pressati dagli strati superiori, garantendo una buona durata degli stessi evitando pericolosi aggrovigliamenti dei cavi sul tamburo, letali nel caso di un sistema non presidiato come questo. La parte traente è costituita da due tamburi che avvolgono il cavo per dentro gole bene dimensionate, per qualche spira e solo con uno strato di cavi. Il cavo che abbandona la parte traente viene accompagnato, oramai con tensione bassissima e gestita, al tamburo che accumula. Questo, di diametro più grande, avvolge il cavo a bassissima tensione, evitando schiacciamenti e dunque anche aggrovigliamenti. A monte della coppia di tamburi di trazione è posta una puleggia motorizzata che tende costantemente il cavo, in modo che in caso di abbandono del carico non si creino accavallamenti accidentali dello stesso.

Il ciclo di dragaggio, in entrambi i casi, può essere programmato tenendo conto: della configurazione con referenze geodetiche del bacino e dei sedimenti depositati; delle caratteristiche meccaniche del sedimento tali da poter scegliere il miglior attrezzo di dragaggio adatto all’uopo; caratteristiche di funzionamento del sistema di dragaggio, quali ad esempio la velocità di traslazione, la portata della pompa dragante, il volume della benna. Sarà inoltre possibile programmare dei cicli operativi tali da consentire l’asportazione automatica del sedimento ottimizzando i percorsi e l’asportazione secondo criteri di buona pratica .

L’unità di comando e controllo, collegata in remoto, ad esempio via, radio, wifi, o sistemi analoghi, con il galleggiante e con gli eventuali verricelli a terra consente l’operatività del sistema. Si possono governare posizioni, velocità, accelerazioni dei verricelli di manovra e di sollevamento in modo manuale, semiautomatico, automatico, in maniera molto simile a come si governano gli utensili delle macchine comunemente denominate a controllo numerico.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Sistema per il dragaggio di fondali sommersi comprendente: - una piattaforma provvista di mezzi di galleggiamento, essendo collocato sulla porzione di detta piattaforma rivolta la superficie dell’acqua un attrezzo di dragaggio, provvisto di mezzi atti a calarlo e a sollevarlo, ed essendo previsti almeno tre punti di collegamento, associati a detta piattaforma, con le estremità di rispettivi cavi di tonneggio, opportunamente ancorati a riva alle estremità opposte, e provvisti di opportuni mezzi di tensionamento; - mezzi di collezione del sedimento raccolto dall’attrezzo di dragaggio, - mezzi di rilevamento della posizione assoluta di detta piattaforma; - mezzi di rilevamento della posizione di detto attrezzo di dragaggio; - mezzi di rilevamento della configurazione del fondale; - mezzi di rilevamento della quantità di sedimento asportato dal fondale; - mezzi di comando e controllo remoti dei detti mezzi atti a calare e a sollevare detto attrezzo di dragaggio, dei mezzi di tensionamento dei cavi di tonneggio, e di tutti i mezzi di rilevamento; - mezzi di alimentazione dell’attrezzatura a bordo della piattaforma.
2. Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui l’attrezzo di dragaggio è una benna, i mezzi collezione del sedimento comprendendo una tramoggia subacquea che scarica il sedimento a terra, la piattaforma essendo spostata dal punto di raccolta del sedimento alla zona di scarico dove è collocata detta tramoggia.
3. Sistema secondo la rivendicazione 2, in cui la piattaforma, nella sua porzione rivolta verso la superficie dell’acqua, è provvista di una parete di schermo che circonda la benna.
4. Sistema secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti 2 o 3, in cui i mezzi di rilevamento della quantità di sedimento asportato comprendono una cella di carico accoppiata ai mezzi di sollevamento e calata dell’attrezzo di dragaggio.
5. Sistema secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti da 2 a 4, in cui detti mezzi di sollevamento e di calata dell’attrezzo di dragaggio comprendono un verricello montato sulla porzione superiore della piattaforma.
6. Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui l’attrezzo di dragaggio è una pompa dragante, e i mezzi collezione del sedimento comprendono un condotto galleggiante.
7. Sistema secondo la rivendicazione 6, in cui la pompa dragante è una pompa elettrica, alimentata tramite i mezzi di alimentazione collegati alla piattaforma.
8. Sistema secondo la rivendicazione 6 o 7, in cui sono previsti mezzi di rilevamento della portata massica della pompa dragante, disposti lungo il detto condotto galleggiante.
9. Sistema secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti da 1 a 8, in cui detti mezzi tensionamento dei cavi di tonneggio sono previsti a bordo della piattaforma.
10. Sistema secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti da 1 a 8, in cui detti mezzi tensionamento dei cavi di tonneggio sono posizionati a riva.
11. Sistema secondo la rivendicazione 9 o 10, in cui detti mezzi di tensionamento comprendono dei verricelli.
12. Sistema secondo la rivendicazione 11, in cui detti verricelli prevedono mezzi di rilevamento della tensione dei cavi di tonneggio, tipicamente delle celle di carico.
13. Sistema secondo la rivendicazione 11 o 12, in cui detti verricelli sono realizzati con una parte traente, comprendente due tamburi che avvolgono il cavo per poche spire e su di un solo strato, ed una parte accumulante, comprendente un tamburo di diametro maggiore dei primi due, che avvolge il cavo a bassissima tensione, essendo prevista a monte dei due tamburi di trazione una puleggia motorizzata che mantiene in tensione costante il cavo.
14. Sistema secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti da 1 a 13, in cui detti mezzi di comando e controllo comprendono un software opportuno caricato su di un elaboratore, che è interfacciato con i mezzi di tensionamento dei cavi di tonneggio, con i mezzi di rilevamento del carico di sedimenti asportati dall’attrezzo di dragaggio, con i mezzi di rilevamento della posizione di dell’attrezzo di dragaggio, con i mezzi di rilevamento della posizione della piattaforma.
15. Sistema secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti da 1 a 14, in cui sono inoltre previsti mezzi di rilevamento ottico, quali videocamere, sia di superficie che sommerse, mezzi di rilevamento del vento, quali anemometri, e di rilevamento dello stato ondoso della superficie dell’acqua, quali accelerometri, essendo tutti i detti mezzi di rilevamento interfacciati i mezzi di comando e controllo.
16. Sistema secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti da 1 a 15, in cui i mezzi di tensionamento dei cavi di tonneggio e i mezzi di sollevamento e di calata dell’attrezzo di dragaggio sono macchine controllo numerico.