NO145889B - Anordning til bruk for graving av en groeft i sjoebunnen og for aa fjerne mudder som dannes ved gravingen - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning til bruk for graving av en grøft i sjøbunnen og for å fjerne mudder som dannes ved gravingen av grøften, slik at en rørledning som er lagt langs sjøbunnen kan synke eller senkes ned i grøften.

Det er foreslått og tidligere benyttet forskjellige anordninger og metoder for legging av rørledninger på sjøbunnen.

Det kan i den forbindelse henvises til U.S. patentskrift nr. 3,751,927. Enkelte av tidligere kjente anordninger innbefatter bruk av en undervannsslede med stråledyser som er slik innret-

tet at de fluidiserer sjøbunnen og former en grøft som kan opp-

ta en rørledning. Det er også foreslått avløpssystemer med luftstråler for å fjerne oppkuttede elementer eller slam som dannes av stråledysene i grøften. Slike luftstråleavløpssyste-mer omfatter vanligvis en dyse anordnet i innløpsenden av et avløpsrør, og luft blir tilført fra dysen under trykk fra et på overflaten liggende hjelpefartøy. Avsløpssysterner med luft-tilføresl er meget effektive og vil kunne løfte betydelige mengder slam. Med det økende behov for å kunne legge rørled-ninger på dypere vann, f.eks. på vanndybder mellom 45 og 6 0

meter, vil imidlertid et avløpssystem med lufttilførsel være uøkonomisk. Det vil si at etterhvert som vanndybden øker vil også kraftbehovet for tilførsel av trykkluft fra overflaten øke temmelig hurtig.

U.S. patent nr. 3,877,238, som tilhører søkeren, beskri-

ver en forbedret undervannsslede for gravings- og nedgravingsoperasjoner for rørledninger, og denne har med hell vist seg å kunne løse de problemer som medfølger de tidligere kjente anordninger for dypvannsoperasjoner. Foreliggende oppfinnelse utgjør en forbedring av den undervannsslede og det avløps-

system som er beskrevet i U.S. patent nr. 3,877,2 38 ved at den tilgjengelige energi i høytrykks- eller lavvolumkilden for det fluidum som pumpes ned fra et overflatefartøy, utnyttes bedre,

og ved at slammet avgis fra avløpsrørene på en slik måte at grøften ikke fylles så lett med mudder før rørledningen har fått anledning til å innta plass i denne.

Et hovedformål for foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en ny og forbedret anordning for graving av en grøft i sjøbunnen, og for å fjerne mudder og lignende som dannes ved gravingen av grøften. Et videre formål er å tilveiebringe en anordning som samtidig kan anvendes for overdekking av en rørledning som ligger eller blir lagt i grøften.Anordningen ifølge oppfinnelsen er spesielt utviklet til bruk på sjødybder som har vært utenfor den praktiske grensen med hensyn til sjø-dybde for tilgjengelig luftdrevet utstyr. Ved vurdering av problemene ved graving av grøfter og "overdekking av rørled-ninger på dypere vann, f.eks. på sjødybder større enn 60 meter, er det blitt foreslått å anvende et vannstråle-avløpssystem for å overvinne problemene med de tidligere kjente luftstråle-systemer og for å muliggjøre benyttelse av en lavvolums- eller høytrykkstilførsel til en avløpsinnretning. Ved en videre vurdering ble imidlertid funnet at benyttelse av høytrykks-vann-stråler ville kunne føre til store kavitasjonsproblemer i dyse-halsen og blandingsområdet i avløpsledningen. Selv om det kort sagt kan benyttes en høytrykksvannstråle vil avløpssyste-met kunne få en meget kort levetid, idet kavitasjonseffekten vil kunne redusere virkningsgraden for systemet såvel som for selve utstyret. Reduserte strømingsmengder og trykk i høy-trykksvannstrålene ble forkastet som løsning på kavitasjons-problemet av flere grunner. Disse omfatter ønsket om å få en betydelig og forutbestemt mengde slam fjernet fra grøften.

Anordningen ifølge oppfinnelsen er av den art som omfatter minst ett sugerør med et bøyd parti som går over i en av-løpsseksjon, en strålepumpe med tilførsler for høytrykksvann og som er anordnet for samvirke med sugerøret og omfatter en første og en andre dyse som er anordnet hovedsakelig koaksi-

alt etter hverandre, idet den første dysen stikker inn gjen-

nom en sidevegg av sugerøret inn i det bøyde partiet av dette i retning mot utløpet av avløpsseksjonen slik at den første dysen står i forbindelse med det omgivende vannet under graveoperasjonen, hvorved del: tilførte høyt rykks vannet strømmer gjennom begge dysene og trekker med seg omgivende vann slik at mudder som dannes under graveoperasjonen strømmer inn gjennom sugerøret og trekkes med av det tilførte vannet og tømmes ut gjennom avløpsseksjonen, og anordningen ifølge oppfinnelsen karakteriseres ved at den andre dysen har en utløpsende som er plassert inne i og i radial avstand fra innløpsseksjonen for den første dysen.

En indre pumpedyse er anordnet i hver av avløpsledninge-ne og til denne er det utenfra anordnet et innløp som er åpent mot det omgivende vann. Utløpet fra hver pumpedyse er anordnet inne i avløpsledningen og rettet mot avløpsledningsutløpet.

To ytre stråledyser er anbrakt på undervannssleden og er montert koaksialt til og bak de indre pumpedyser. Hver av stråledysene er plassert slik at utløpet fra disse således stikker inn i innløpet på den samvirkende pumpedyse. Hver av stråledysene tilføres høytrykks-lavvolum-fluidum fra det på overflaten liggende hjelpefartøy. Dette fluidum strømmer utad fra stråledysene og inn i den samvirkende pumpedyse for å frembringe et område i pumpedysen som suger inn det omgivende fluidum mot innløpet i pumpedysen. Jetstrålen trenger inn i det omgivende fluidum for levering gjennom pumpedysen under lavt trykk og stort volum inn i avløpsledningen. Fluidumleverin-gen under lavt trykk og stort volum til avløpsledningen bevirker et sug ved innløpene til ledningene, slik at slam fra grøf-ten suges inn i sugeledningen, idet det innførte fluidum og slam blir tømt ut gjennom avløpsledningen. Ved at strålen under høyt trykk og lite volum gis mulighet for å ekspandere i pumpedysen, fås det full utnyttelse av den store energi som forefinnes i høytrykksstrålen, slik at under trykkreduksjo-nen vil samtidig strømningshastigheten øke i den primære stråledyse. Det vil derfor bli en mindre tendens til gropdannel-ser i avløpsledningen som følge av kavitasjonstrykket. Det er funnet at ved å anvende en fluidumtilførsel under høyt trykk og med lite volum som pumpes gjennom hver stråledyse fra et hjelpefartøy ved overflaten, vil det gjennom den samvirkende pumpedyse oppstå forhold med lavt trykk og stort volum, som igjen medfører tilfredsstillende sugeeffekt ved innløpet til avløpsledningen til å kunne fjerne slammet.

Det skal påpekes at ved en sammenligning mellom foreliggende oppfinnelse og anordningen ifølge U.S. patent nr. 3,877,238, vil foreliggende oppfinnelse representere for-bedringer som ikke forringer de fordeler som oppnås med sleden ifølge U.S. patent nr. 3,877,238 i forhold til slike tidligere kjente anordninger, men anordningen ifølge oppfinnelsen gir en ytterligere forbedring av muligheten for effektiv graving av en grøft og for nedgraving av rørledninger på dypt vann. Det er lett å se at sleden ifølge U.S. patent nr. 3,877,238 tømmer ut slammet fra avløpsåpningene i tilnærmet 45 graders vinkel i forhold til sjøbunnen, og virkningen av dette er at transporten av materiale tilbake til utgravingsstedet minskes betydelig. Ved at også avbøyningsvinkelen mellom avløpsledningsinnløpet og avløpsdelen økes fra 45° til 90°, vii slammet kastes ytterligere ut fra utgravingsstedet med en kortere nedsynkningstid.

Oppfinnelsen skal beskrives i tilknytning til vedlagte tegninger som viser en foretrukket utførelsesform for en anordning ifølge oppfinnelsen, og hvor: Fig. 1 er en illustrasjon av et hjelpefartøy for håndtering av undervannssleden og avløpssystemet ifølge foreliggende oppfinnelse og viser sistnevnte i bruk på sjøbunnen. Fig. 2 er et perspektivriss av en undervannsslede og et avløpssystem konstruert i samsvar med foreliggende oppfinnelse. Fig. 3 er et grunnriss i større målestokk av sleden på fig. 2. Fig. 4 er et delsnitt i større målestokk, lagt generelt langs linjen 4-4 på fig. 3.

Fig. 5 er et endeoppriss i større målestokk av slede

og avløpssystem.

Fig. 6 er et delsnitt i større målestokk av slede og av-løpssystem, lagt generelt langs linjen 6-6 på fig. 2. Fig. 7 er et sideoppriss av en del av avløpssystemet med deler snittet ut og i snitt for å forenkle illustrasjonen. Fig. 8 er et snitt, lagt generelt etter linjen 8-8 på fig. 7. Fig. 9A er et grunnriss av et monteringsarrangement for strålepumpen. Fig. 9B er et sideriss av et monteringsarrangement for strålepumpen. Fig. 10A og 10B er sammenlignende strømningsmøhstre for avløpsvinkler på 45°, resp. 90°,~ og

Fig. 11 er et snitt gjennom strålepumpedysene.

Det skal nå vises til fig. 1, der det er vist en taubåt som generelt er gitt henvisningstaHet 10 og er beregnet for tauing av en undervannsslede som generelt er gitt benvis-ningstallet 12. Taubåten 10 har i det minste én vinsj- og trom-melsammenstilling 14 for å spole opp eller gi ut en tauingsline 15 som er koplet til sleden. Taubåten medbringer også en vinsj-og trommelsammenstiIling (ikke vist) for på lignende måte å regu-lere lengden av luft- og vann-tilførselsslanger og andre hjelpe-ledninger, generelt vist som en eneste hjelpeledning 150 koplet mellom fartøyet 10 og sleden 12. Det antas ikke å være nødven-dig å angi ytterligere detaljer ved hjelpefartøyet 10, fordi selve hjelpefartøyet 10 ikke inngår som noen del av foreliggende oppfinnelse. Det antas tilstrekkelig å bemerke at hjelpefar-tøyet 10 tjener til å transportere undervannssleden til og fra arbeidsstedet, til å taue undervannssleden 12 langs sjøbunnen som er betegnet SB på fig. 1, under grøfte- og nedgravings-operasjonene og som oppholdssted for nødvendig personell og utstyr for drift av undervannssleden og avløpssystemet, slik det skal beskrives senere. I praksis har patentsøkeren Santa Fe International Corporation opp til dags dato benyttet et kon-vensjonelt fartøy med rektangulært skrog som medbringer vinsjer, forankringskjettinger og vannslanger, pumper, etc. og dette fartøy er i traden kjent under navnet "Creek".

Det skal nå vises spesielt til fig. 2-5, der undervannssleden 12 omfatter to hovedsakelig sylindriske, i avstand fra hverandre anordnede pontonger 24 som er strukturelt bundet til hverandre ved hjelp av en rekke i lengderetningen fordelte, tversløpende fagverk 26. Hvert fagverk 26 består av vertikalt og diagonalt oppstående elementer 28, resp. 30, og et tverslø-pende element 32 som strekker seg mellom de øvre ender på de vertikale og diagonale elementer 28 og 30. Fremad hellende strevere 34 avstøtter også de forreste to fagverk 26, mens ak-terut hellende strevere 36 avstøtter det aktre fagverk 26. Det skal påpekes at den foran beskrevne konstruksjon av sleden tilveiebringer et fritt område mellom pontongene 24, slik at pontongene er avpasset til å spenne over en rørledning som er plassert på sjøbunnen, av grunner som skal anføres i den etterføl-gende beskrivelse. Pontongene er oppdelt i rom, og det er anordnet egnede ventiler, slik at pontongene kan fylles og tømmes for ballast.

To i tverravstand fra hverandre anordnede, vertikale rørelementer stikker opp fra hvert av de tversløpende elementer 32 på det aktre og midtre fagverk 26 for å understøtte grave-

og avløpsanordningen som generelt er betegnet med henvisningstallet 41 og som oppebæres på sleden 12. En tverravstiver 42 binder sammen de øvre ender på rørelementene 40 på det midtre fagverk 26.Ytterligere avstivere på de aktre vertikale rør-elementer 40 utgjøres av diagonale støttestag 44.

Grave- og avløpsanordningen 41 er oppebåret av de vertikale rørelementer 40, slik at den kan plasseres på valgte nivåer i forhold til sleden. For å kunne utføre dette består bæreanordningen for grave- og avløpsanordningen 41 av en hovedsakelig rektangulær ramme (fig. 3), omfattende to langsgående rammeelementer 46 og tversgående rammeelementer 48 som er forbundet med motstående ender på elementene 46. Et par forbin-delsesører stikker fremover fra motstående ender på det fremre tverrelement 48 og to lignende ører stikker akterover fra motstående ender på det aktre tverrelement 48. Langs aktersiden på hvert av de fremre vertikalrør 40 og langs fremsiden på hvert av de aktre vertikalrør 40 er det i tverravstand fra hverandre anordnet to vertikalt løpende plater 60, hvori det er utformet samsvarende åpninger 62 i vertikal avstand fra hverandre. Forsterkningsplater 64 er anordnet mellom hvert par åpninger 62

for å forsterke platene 60 og vertikalrørene 40. Ørene 50 og 52 er plassert i slissene utformet av plateparene 60 på de to fremre, resp. aktre, vertikalrør 40, og ørene 50 og 52 har åpninger som samsvarer med åpningene 62.

To i sideveis avstand fra hverandre anordnede, langs-løpende bærerør 68 er ved motstående ender festet til elementene 48„ Bærerørene 68 er festet til de tversgående elementer 48

ved hjelp av klemmer 74 som gjør det mulig å plassere bærerørene 68 i valgte, innregulerte stillinger på tverrelementene 48 av årsaker som vil fremgå klart av den følgende beskrivelse. Det kan alternativt være anordnet et lignende arrangement av i avstand fra hverandre utformede åpninger og forsterkningsplater (ikke vist) på tverrelementene 48 og samvirkende ører på bærerørene 68 for å muliggjøre regulering i tverr-retningen av grave-og avløpsanordningen.

Rammen som består av elementene 46,48 og 68 og som holder grave- og avløpsanordningen 41 stivt understøttet, kan valgfritt innreguleres på vertikalrørene 40 på ønskede nivåer ved å stikke bolter eller tapper 63 gjennom åpningene 62 i platene 60 og de samvirkende åpninger i ørene 50 og 52.

Grave- og avløpsanordningen 41 er sammensatt av deler, f.eks. strålerørledninger 70, sugeledninger 72 og annet utstyr som er anordnet på motstående sider av undervannssleden 12 (unntatt når annet angis). Én beskrivelse av den ene side av sleden vil derfor være tilstrekkelig som beskrivelse for begge sider. Det skal nå vises spesielt til fig. 4 og 6, der den øvre ende av hvert strålerør 70 heller oppad og i fremad-retning for sammenkopling med en fluidumledning hvis andre ende er ført opp til hjelpefartøyet 10, slik at det kan pumpes trykk-fluidum fra hjelpefartøyet 10 gjennom rørene 70. Hvert av strålerørene 70 er på hver sin side av sleden strukturelt til-koplet sugerøret 72 via bærerørene 68 og har på sin fremre kant en rekke stråledyser 82 som retter høytrykksfluidet i røret 70 fra hjelpefartøyet 10 fremover fra sleden 12. Strålerørene 70 strekker seg under pontongene 24 et stykke som tilnærmet til-svarer dybden av den grøft som skal graves for rørledningen. Dysene 82 er anordnet i en vertikal avstand fra hverandre langs røret 70, slik at de ligger på nivå sammenfallende med og under nivået for pontongene 24. Dysene er også anordnet rundt om-kretsen av rørene 70 og er rettet skrått nedad, slik at høy-trykksfluidet strømmmer i retning nedad både forover og innad for å fluidisere sjøbunnen foran og innenfor rørene 70 og derved forme en grøft mellom strålerørene.

Avløpsanordningen omfatter sugerøret 72 som har et overgangsparti 84 ved den øvre ende av et slaminnløpsrør 86,

som har et hovedsakelig ovalt tverrsnitt. Den nedre ende av innløpsrøret 86 har en innløpsåpning 88 som vender innad fra innsiden av dette. Store mengder slam som frembringes ved fluidiseringen av sjøbunnen skyldes virkningen fra stråledysene 82 og trekkes inn gjennom innløpsåpningen 88 for overføring gjennom sugerøret 72. På hver av de ovale innløpsrørlengder 86 er det montert et rullearrangement 90 bestående av en rulle 92 på frem-og aktersiden av innløpsrørlengden 86. Motstående ender på hver

av de vertikalt anordnede ruller er opplagret i leddarmer 94 som er svingbart lagret på en aksel 95 som igjen er svingbart montert i en svingehylse 96. Hylsen 96 er festet til innløps-røret 86. En rekke forsterkningsplater 98 er også festet til innløpsrøret 86 og strekker seg forover og akterover på motstående sider av dette. Endene på de fremre forsterkningsplater 98 er også festet til strålerøret 70 og avstøtter dette ytterligere. På de fremre og aktre forsterkningsplater er det montert belastningsceller som samvirker med de svingbart mon-terte ruller, slik at den belastning som utøves mellom hver side av sleden og rørledningen kan bestemmes.

Fig. 7, 8, 9A, 9B og 11 viser detaljert stråledysen og strålepumpen for avløpssystemet på den ene siden av sleden.Avløpssystemet omfatter spesielt en stråledyse som generelt er gitt henvisningstaHet 100 og en strålepumpe generelt betegnet med henvisningstallet 102. Denne sistnevnte er anordnet inne i et 90°albuestykke 104 mellom overgangspartiet 84 og sugerøret 72 og en avløps- eller utløpsseksjon som generelt er betegnet med henvisningstallet 105.

Stråledysene 100 er opplagret i en brakett 106 som stikker opp fra overgangspartiet 84, og er også avstøttet av en horisontal brakett 108 som er festet til albuestykket 104.Braketten 106 bærer også et vanntilførselsrør 112 til stråledysen 100. Den ytre ende på braketten 106 er avsluttet med et par flenser 110 på motstående sider av vanntilførselsrøret 112.

En bueformet brakett 114 med tversgående flenser 116 på motstående sider ligger om vanntilførselsrøret 112, og bolter 118 samvirker med flensene 110 og 116 og fester tilfør-selsrøret 112 til lagerbraketten 106. Den fremre ende på til-førselsrøret 112 ender i en dyseholder 120 som avstøtter en stråledyse 122.

Stråledysen 100 er aksialt regulerbar ved å løsne boltene 118 gjennom flenspartiene 110 og 116, hvorpå stråledysen kan posisjoneres aksialt etter ønske. Derpå kan boltene118 trekkes til på nytt, slik at dyseholderen 120 fastklemmes mellom brakettene 106 og 114. Det er et trekk ved denne oppfinnelse at utløpsenden for stråledysen er plassert inne i detutvidede eller klokke formede innløpsendeparti 128 på strålepumpen 102 .

Høytrykks- og lavvolum-fluidet tilføres til hver stråledyse 100 via en hovedinnløpsmanifold 107 for avløpssyste-met, som strekker seg oppad henimot et av strålerørene 70. Inn-løpsmanifolden 107 er mekanisk forbundet med strålerøret 70

ved hjelp av en knektplate 109. To stråletilførselsdyser 111 for avløpssystemet er avgrenet fra det nedre parti av innløps-manifolden 107 og er via fleksible slanger 115 koplet til inn-løpet for den tilhørende stråledyse 100. Hovedinnløpsmanifolden 107 er med den andre enden koplet til en til førselsslange som igjen er koplet til en pumpe på hjelpefartøyet. I et alternativt arrangement kan hver av stråledysene være koplet direkte til en pumpe på fartøyet via en tilhørende slange uten å gå via en felles manifold.

Strålepumpen 102 omfatter også et innløpsrør 124 hvis fremre ende omfatter en utløpsdyse 126. Innløpsrøret 124 for avløpssystemet er festet til veggen på albu-stykket 104 på utløpsrøret 72. Den fremre ende på innløpsrøret 124 for avløps-systemet stikker inn i utløpsrøret 72, slik at den fremre enden 126 blir liggende i en konisk venturiseksjon 134 i utløpsrøret 72. Den aktre enden på innløpsrøret 124 har et utad utvidet, klokkeformet endeparti 128. I tillegg til at strålepumpen 102 er festet til veggen på albustykket 104,er den også festet til innadstikkende flenspartier 130 på tverrbraketten 108 og til

et oppadstikkende flensparti 132 på den vertikale brakett 106.

Det er lett å se at pumpen 102 er aksialt innrettet i forhold til dysen 100, og at enden på innløpsrøret 124 for avløpssystemet og dysen 126 er orientert aksialt slik at fluidum strømmer aksialt gjennom avløpsseksjonen 105 som omfatter ven-turikonen 134, utløpsrørseksjonen 136, utløpskonen 138 og ut-løpsseksjonen 140. Av fig. 3 fremgår det også at dysen 100 og pumpen 102 på hver side av sleden er orientert slik at fluidum strømmer ut fra utløpet 140 på samme side av sleden som den til-hørende pumpe og dyse er montert på.

Det skal påpekes at undervannssleden og avløpssystemet på denne blir brukt etter at rørledningen er lagt på sjøbunnen og at det er ønskelig å plassere rørledningen i en grøft og over-dekke grøften. Når dette skal utføres, blir ballast tilført undervannssleden 12, og den blir senket ned fra hjelpefartøyet 10 slik at rullene 92 på babord og styrbord avløpsanordning spenner over rørledningen P, slik som vist på fig. 6. Derpå føres høy-trykks fluidum, f.eks. sjøvann, til strålerørene 70 via fluidum-ledninger 150 fra hjelpefartøyet 10. Høytrykks fluidet som strøm-mer ut fra dysene vil kunne fluidisere sjøbunnen rett under rør-ledningen foran sleden 12. Sleden vil derfor synke til en slik dybde at pontongene 24 vil hvile på sjøbunnen på begge sider av rørledningen. Sleden er da klar for å kunne trekkes ved hjelp av linen 15 som er forbundet med baugen på hjelpefartøyet.

Mens sleden taues frem, tilføres også høytrykks-fluidum, f.eks. sjøvann, til stråledysene 100 via passende rør-ledninger fra hjelpefartøyet 10. Hver av dysene 122 tilfører høytrykks- og lavvolum-fluidum til innløpet 128 i strålepumpen 102. Høytrykksfluidet som strømmer ut fra stråledysen 122, spres i en viss utstrekning i innløpsrøret 124 som har større diameter. Derved dannes det en lavtrykkssone ved innløpspartiet 128 til strålepumpen 102. Den resulterende sugeeffekt bevirker at det omgivende fluidum blir trukket inn gjennom det utvidede eller klokkeformede innløpsparti 128, rundt det ytre av stråledysen 122 og blander seg med høytrykks- og lavvolum-fluidet som tilføres fra fartøyet gjennom stråledysen 100. Strømmen gjennom stråledysen 100 og det innløpende fluidum passerer gjennom pumpen 102 og dysen 126. Dette resulterer i at det fås en høyvolum-og lavtrykksstrøm gjennom dysen 126 inn i venturi-konen 134 og avløpsrøret 140. Den strøm som kommer fra strålepumpen 102 bevirker et sug ved innløpsåpningen 86 for røret 72, slik at slam frembrakt ved fluidiseringen av sjøbunnen fra stråledysene 82 vil suges inn i innløpet 88 og strømme oppad gjennom rørseksjo-nen 86 på sugerøret 72 og vil leveres fra utløpsrøret 140 i av-løpsseks jonen 105 på den ene siden av grøften.

Slammet som er frembrakt på den foran beskrevne måte blir uttømt gjennom avløpsseksjonen 105 på tvers av og bort fra grøften hovedsakelig i horisontalretningen. Fig. 10A og 10B viser mønstret for avløpsstrømmen når avløpsrøret tømmer ut slam i vinkler på 45°, resp. 90°, i forhold til inntaket for sugerøret. Når avløpsvinkelen 9 er 45° (fig. 10A) vil den inn-løpende avløpsstrøm komme fra alle retninger, også omfattende tilbakestrømning langs bunnen mot grøften. Denne "selvdannede" strøm vil transportere slam fra avløpet og/eller bunn-sedimenter tilbake mot oppgravingsstedet. Effektiviteten av grøftesystemet blir åpenbart redusert på grunn av denne virkning. Det skal så vises til fig. 10B, der det kan ses at et horisontalt avløp vil endre innløpsstrømningsmønstret slik at hele strømmen vil i hovedsaken føre bort fra grøften. Dette strømningsmønster vil i hovedsaken hindre tilbakestrømning som forekommer for en 45° avløpsbane, og derav følger en reduksjon eller nesten en elimi-nering av'det materiale som trekkes tilbake mot oppgravingsstedet.

I en foretrukken utførelse av foreliggende oppfinnelse skjer fluidumtilførselen fra hjelpefartøyet til strålepumpen i en mengde av 7 5 70 liter pr. minutt og ved et trykk på 175 kg/cm 2.Innløpsseksjonen 128 for strålepumpen har- en maksimal diameter på 30,48 cm med en utvidelse, hvis krumnings-radius R er 15,24 cm, og strålepumpehalsen har en innerdiameter D-^= 11,38 cm. Stråledyseutløpet 122 har en indre diameter D2

på tilnærmet 2,5 cm. Sugerøret 72 har avlangt tverrsnitt med en stor akse på 76,2 cm, radius for endepartiet kan f.eks. være 43,2 cm og albuen kan ha en diameter på omtrent 61 cm og et 90° bend. Venturi-konen 134 er 40,64 cm lang og har en overgangs-sone med en diameter på fra 61 cm til 45,7 cm og utløpsseksjonen 136 er 2 79,4 cm lang og har en indre diameter D^på 45,7 cm. Utløpskonen 138 for avløpssystemet er 213,4 cm lang og har en overgangsdiameter på fra 45,7 cm til 86,4 cm og utløpsrøret 140 er 81,3 cm langt og har en diameter på 86,4 cm. Utløpet for strålepumpedysen ligger fortrinnsvis aksialt ved et sted innenfor venturi-konen og omtrent 11,4 cm fra den ende som har minst diameter. Høyden på sugerøret fra bunnen av innløpet 88 til senterlinjen for avløpsseksjonen 105 er 670 cm og lengden av av-løpsseks j onen 105 fra enden av utløpsrøret 140 til senterlinjen for sugerøret 72 er omtrent 750 cm.

Det skal nå vises spesielt til fig. 11, der det kan ses at visse dimensjoner og forhold mellom den primære stråledyse 100 og strålepumpen 102 er i høy grad av betydning. Det foretrukne forhold mellom D-^(den indre diameter for innløps-røret 124 i avløpssystemet) og D2(den indre diameter for stråledysen 122) er minst 4:1. Forholdet mellom diameteren D^for utløpsseksjonen 135 og diameteren D-^for innløpsrøret 124 er av størrelsesordenen fortrinnsvis mellom 4:1 og 3:1.

Den indre diameter D-^av innløpsrøret 124 for avløps-systemet er fortrinnsvis av størrelsesordenen 7,62 til 15,24 cm, avhengig av pumpeleveringen og andre faktorer. Under kommersiell bruk tilføres høytrykks- og lavvolum-fluidet fra fartøyet i en mengde på o 7 5 70 liter/minutt ved et trykk på omkring 175 kg/cm 2. Under disse betingelser er D1fortrinnsvis omkring 11,4 cm.

Radius R for den klokkeformede ende 128 på strålepumpen 102 er også en funksjon av en rekke faktorer, blant annet tilførsels-trykket i fluidet til pumpen, den ønskede innføringslengde etc.

For en strålepumpediameter D-^på 11,4 cm er R fortrinnsvis 15,2

cm. Lengden A for den klokkeformede ende 128 med en radius R

på 15,2 cm er fortrinnsvis 14 cm, der A er den aksiale avstand -mellom utløpsendeh for klokken 128 og et plan perpendikulært på lengdeaksen for strålepumpen 102, som inngår i rotasjonsaksen for radius R.

Utløpsenden for stråledysen 122 er regulerbar i forhold til den minste ende på klokken 128 for å kunne oppnå maksimal virkningsgrad for strålepumpen. Virkningsgraden er en funksjon av koningen for stråledysen 122, radius for klokken 128, diametrene D-^ og D2for innløpsrøret 124, resp. stråledysen 122,

og avstanden B mellom utløpsenden for stråledysen 122 og den minste enden på klokken 128. For de foretrukne dimensjoner som er angitt ovenfor er D^= 11,4 cm, Di:D2= ^' R = 15,2 cm-leveringsmengden til pumpen er 7 570 liter/minutt ved et trykk

på 175 kg.cm , og avstanden B er fortrinnsvis 3,18 cm. Når utløpsenden for stråledysen 122 beveges nærmere den minste ende på klokken 128 (B-»0) vil kavitasjonseffekten øke og boblings-effekten som skyldes kavitasjon, vil bevirke sterk slitasje, på strålepumpeelementene. Når utløpet av stråledysen 122 beveges bort fra den minste ende av klokken 128 (B-^f.eks. mot 14 cm)

vil imidlertid virkningsgraden for strålepumpen avta betydelig.

Da de tidligere kjente "luftløftesystemer" for fjer-nelse av slam ikke er tilfredsstillende for bruk på dybder større enn 45-60 meter og lavvolum- og høytrykksvannsystemene for det nåværende er tilgjengelig for tilførsel til et avløpssystem fra -

et hjelpefartøy, vil foreliggende oppfinnelse utnytte og arran-gere den foran beskrevne og nye stråledyse og pumpe på en slik måte at den fullt ut kan benytte det tilgjengelige lavvolum- og høytrykksvann til å fjerne en forutbestemt mengde slam fra en grøft.

Som tidligere bemerket er en høytrykksvannstråle nødvendig for

å frembringe den ønskede løfte- eller sugekapasitet. Benyttelse av en høytrykksvannstråle for å oppnå den ønskede leveringsmengde ville imidlertid skape alvorlige kavitasjonsproblemer. Stråledyse- og pumpearrangementet som foran er beskrevet løser disse problemer, samtidig som de ønskede leveringsmengder og trykk opp-rettholdes. Ved å tillate fluidet i høytrykksstrålen å ekspandere i strålepumpedysen ved å redusere trykket og samtidig inn-føre det omgivende fluidum eller sjøvann slik at den tilgjengelige høy-energi reduseres, kan de ønskede mengder fjernes med mindre eller totalt eliminerte kavitasjonsproblemer. Undervannssleden og avløpssystemet er f.eks. egnet for bruk med tilgjengelig utstyr som tilveiebringer 7 570 liter/minutt og et trykk på 175 kg/cm 2på operasjonsdybden. Med denne tilgjengelige kraft vil undervannssleden kunne fjerne 144 000 liter slam pr. minutt fra en grøft på en dybde på omtrent 85 meter.

Det er funnet at strålepumpen ifølge foreliggende oppfinnelse i vesentlig grad vil kunne forbedre den allerede fremgangsrike funksjon av strålepumpen ifølge U.S. patent nr. 3,877,238. Med den i U.S. patent nr. 3,877,238 beskrevne pumpe tapes energi på grunn av spredningen av høytrykks- og lavyolum-fluidum i det omgivende vann når strålen ekspanderer i rommet mellom utløpet av den primære dyse og strålepumpedysen. Anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse retter i hovedsaken alt høytrykks- og lavvolum-fluidum fra utløpet av stråledysen 122

inn i strålepumpen 102. Ved en passende dimensjonering og ori-entering av de forskjellige elementer i strålepumpeinnretningen, vil trykket i høytrykks og lavvolum-fluidet tilført fra pumpene ved overflaten via ledningene og den foran beskrevne innløps-manifold i avløpssystemet, bli redusert i strålepumpen 102, mens samtidig det omgivende fluidum strømmer inn gjennom det klokkeformede innløp 128. Leveringsmengden ved utløpet 126 blir øket omtrent 54% sammenlignet med systemet ifølge U.S. patent 3,877,238. Av større betydning er det at leveringsmengden ved utløpet 140 økes med omtrent 8 7% med strålepumpeinnretningen ifølge oppfinnelsen. Tabell I viser strømningsmengdene (i liter pr. minutt) for strålepumpen beskrevet i U.S. patent 3,877,238 og for strålepumpen ifølge oppfinnelsen, og dimensjonene for flere sugerør og for strålepumpe- og avløpsseksjonene er også antydet. Selv om de

angitte verdier er gitt for klart vann, vil prosentsammenlig-ningen også være gyldig for det tilfelle at sugerøret benyttes til å suge slam som en del av en grøfteoperasjon for rør.

Det skal påpekes at noen av de tidligere kjente rør-grøftesystemer krever to sett pumper på hjelpefartøyet. Et sett høytrykksfiuidumpumper benyttes for fluidiseringsdysene, mens et annet sett benyttes i forbindelse med avløpssystemet. Foreliggende oppfinnelse benytter imidlertid bare Btt høytrykks-fluidum som kommer fra en enkelt pumpe for både fluidiserings-og avløpssystemet. Utformingen av avløpsinnretningen ifølge oppfinnelsen er slik at kravene til pumpen er endret til det samme som kreves for fluidiseringen. Det vil si at høytrykks-fluidet som leveres til avsløpssysternet omformes til det nød-vendige lave trykk gjennom det foran beskrevne dysearrangement.

Den foran beskrevne undervannsslede er blitt benyttet til virkelige grøfte- og nedgravingsoperasjoner for rørledninger i Nordsjøen. Under drift taues undervannssleden fortrinnsvis av et hjelpefartøy 10 ved hjelp av en taueline som er forbundet med baugen på undervannssleden. Fluidumsledningen 150 tilfører høytrykksfluidum fra hjelpefartøyet til fluidiseringsdysene og til avløpssystemet.

Oppfinnelsen kan utføres på andre spesielle måter uten å avvike fra oppfinnelsestanken eller de vesentligste karakte-ristiske trekk ved denne. Den beskrevne utførelse må derfor på alle måter betraktes kun som illustrerende og ikke innskren-kende, idet rammen for oppfinnelsen er opptrukket i de ved-føyde patentkrav, i stedet for i den foranstående beskrivelse, og alle forandringer som ligger innenfor formålet med og ekvi-valensområdet for patentkravene menes derfor å omfattes av

Claims (6)

1. Anordning til bruk for graving av en grøft i sjøbunnen og for å fjerne mudder som dannes ved gravingen av en slik grøft, omfattende minst ett sugerør (72) med et bøyd parti som går over i en avløpsseksjon (140), en strålepumpe (102) med tilførsler for høytrykksvann (115) og som er anordnet for samvirke med sugerøret og omfatter en første (12 4) og en andre dyse (100,120) som er anordnet hovedsakelig koaksialt etter hverandre, idet den første dysen (12 4) stikker inn gjennom en sidevegg av sugerøret (72) inn i det bøyde partiet av dette i retning mot utløpet av avløpsseksjonen (140) slik at den første dysen står i forbindelse med det omgivende vannet under graveoperasjonen, hvorved det tilførte høytrykksvannet strømmer gjennom begge dysene og trekker med seg omgivende vann, slik at mudder som dannes under graveoperasjonen strømmer inn gjennom sugerøret og trekkes med av det tilførte vannet og tømmes ut gjennom avløpsseksjonen (140),karakterisertved at den andre dysen (120) har en utløpsende (122) som er plassert inne i og i radial avstand fra innløpsseksjonen (128) for den første dysen (124).

2. Anordning som angitt i krav 1,karakterisertved at avløpsrørseksjonen (140) er anordnet slik at den tømmer ut mudder og slam som er trukket inn i sugerøret i en retning som er hovedsakelig parallell med sjøbunnen.

3. Anordning som angitt i krav 1 eller 2,karakterisert vedat innløpsseksjonen (128) for den første dysen (124) er klokkeformet, der krumningen for klokkeformen er definert ved en radius (R), at den minste enden på klokken går sammenhengende over i hovedlegemet for den første dysen

(124), slik at den minste enden på klokken har en åpning som s om' er av samme dimensjorr^på hovedlegemet for den første dysen, at den minste enden på klokken ligger i et plan som er perpendikulært på lengdeaksen for den første dysen og som inneholder rotasjonsaksen eller senter for radius (R), at den klokkeformede innløpsseksjonen har en lengde (A) mellom dens største og minste ende og at utløpsenden for den andre dysen er plassert . i en avstand (B) fra den minste enden for den klokkeformede innløpsseksjonen der 0<B<A.

4. Anordning som angitt i krav 3,karakterisert vedat den første dysen har en indre diameter D-^og at den andre dysen har en diameter D2, der D^: D2?"4:1.

5. Anordning som angitt i krav 4,karakterisert vedat utløpsseksjonen (136) har en diameter D3der D^:D^er av størrelsesorden på tilnærmet 3:1 til 4:1.

6. Anordning som angitt i krav 1,karakterisert vedat aksen for avløpsrørseksjonen (105) er plassert i en vinkel på tilnærmet 90° i forhold til aksen for sugerøret (72).