NO318582B1

NO318582B1 - Sugehode for mudring

Info

Publication number: NO318582B1
Application number: NO20016361A
Authority: NO
Inventors: Terje Fagervold; Gunnar Fagervold; Gustav Kvalvag; Tom Jacobsen
Original assignee: Gto Subsea As
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2005-04-11
Also published as: CN1606649A; GB2401624B; CN100469977C; NO20016361D0; WO2003056107A1; AU2002351526A1; GB0413933D0; GB2401624A; WO2003056107A8; JP2005513314A; JP4322679B2; NO20016361L; CR7376A

Abstract

Sugehode med to innløp eller to sett med innløp (1, 2), idet det ene innløp eller sett med innløp (1) er anordnet ved eller nær munnstykkets laveste del og er tilpasset til å suge opp sedimenter fra bunnen sammen med noe vann, mens det andre innløp eller sett med innløp (2) er anordnet i vertikal avstand fra første innløp eller sett med innløp (1) og er tilpasset til kun å suge vann. Sugehodet omfatter et indre rør (3) tilpasset for transport av vann og sedimenter og hvis øvre ende er tilpasset for sammenkobling med en sugeslange av hovedsakelig samme diameter, idet minst nedre del av nevnte indre rør er omgitt av en omsluttende kappe (4) slik at et hovedsakelig ringformet hulrom (5) avgrenses mellom (minst nedre del av) nevnte indre rør (3) og nevnte omsluttende kappe (4), idet minst en åpning som danner innløpet (2) er anordnet ved øvre ende av kappen (4) inn til hulrommet (5), mens innløpet (1) er anordnet ved nedre ende av røret (3) ved at røret helt eller delvis er åpent i sin aksielle retning, idet også kappen (4) nederst er åpen i aksiell forlengelse av røret (3).

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et sugehode for bruk ved mudring av en sjøbunn, i et vannmagasin eller lignende. Mer konkret angår foreliggende oppfinnelse et sugehode av den art som omfatter to innløp eller to sett med innløp, idet det ene innløp eller sett med innløp er anordnet ved eller nær munnstykkets laveste del og er tilpasset til å suge opp sedimenter fra bunnen sammen med noe vann, mens det andre innløp eller sett med innløp er anordnet i vertikal avstand fra første innløp eller sett med innløp og er tilpasset til kun å suge vann.

Bakgrunn

I en rekke situasjoner er det ønskelig å fjerne masser fra områder av en sjøbunn. Det kan være havner, seilingsleder eller områder med forurenset masse. Det kan være ønskelig å deponere massene andre steder under vann eller det kan være mer hensiktsmessig å legge massene i deponi på land, eventuelt å rense massene før de deponeres.

Det finnes videre vannmagasiner, i første rekke i land hvor elvene fører med seg store mengder sedimenter, og hvor magasinene etter hvert blir fylt opp av sedimenter i en slik grad at vannkapasiteten blir uønsket titen. Videre kan sedimentene påvirke dammers stabilitet, blokkere luker eller lignende samt føre til nødig slitasje på turbiner dersom de følger med vannet inn i et kraftverk. Sedimentene kan være alt fra store steiner etc. til meget finkornet materiale som silt og leire.

Ved mudring ved hjelp av sugende munnstykker, blir disse plassert i kontakt med havbunnen på et gitt første sted, og suger der opp en mengde sedimenter slik at det dannes et krater på bunnen. Noe avhengig av hvor løse eller faste sedimenter bunnen består av på det aktuelle sted, vil masser rundt krateret rase ned i dette etter hvert som det blir dypere og kraterveggene brattere. Ofte kan betydelige masser rase samtidig og uten forvarsel, med den følge at munnstykket tettes og/ eller kjøres fast.

Fra dansk patent nr. 120.070 er det kjent et sugehode beregnet for mudring etc., omfattende et indre rør omgitt av et ytre rør eller en ytre kappe, idet hulrommet mellom indre rør og ytre kappe står i forbindelse med en vannkilde under trykk ved overflaten, slik at det oppnås en fluidisering av sedimentene som sugehodet blir presses ned i. Videre omfatter denne kjente løsning et teleskopisk forlengbart munnstykke på nedre ende av det indre rør, for derved å kunne regulere avstanden mellom nedre og øvre innløp.

Et spesielt sugehode, omtalt som et saksofonsugehode, er foreslått tatt i bruk ved mudring i en norsk patent nr. 313 596. Saksofonsugehodet har to sett med innløp, idet det ene innløp eller sett med innløp er anordnet ved eller nær munnstykkets laveste del og er tilpasset til å suge opp sedimenter fra bunnen sammen med noe vann, mens det andre innløp eller sett med innløp er anordnet i vertikal avstand fra første innløp eller sett med innløp og er tilpasset til kun å suge vann. Dette sugehodet har den fordel at det i stor grad er selvregulerende med hensyn til konsentrasjonen av sedimenter som det suger opp, og det kan derfor i stor grad overlates til seg selv uten fare for å kjøre tett eller miste sin effektivitet. På den annen side har det den ulempe at det er relativt omfangsrikt, sedimenter må transporteres gjennom en bøy på munnstykket med noe risiko for at spesielt store partikler kan sette seg fast, og det er ikke spesielt egnet til punktoppsuging.

Et spesielt forhold som har voldt problemer, består i at bunnen varierer mye med hensyn til beskaffenhet, og et munnstykke som suger godt i løse masser, suger gjerne mindre godt i mer faste masser. Mulighetene til å regulere sugeevnen med bunnens beskaffenhet har således vært dårlig, og er vesentlig bedre ved saksofonsugehodet enn ved mange tradisjonelle sugehoder. Fordelen med dette sugehodet, kan sammenfattes slik: Ved høye konsentrasjoner av sedimenter i sugehode og rør, avtar hastigheten i sugehodet, og dermed også sugeevnen. Derved suger hodet opp forholdsvis lite sedimenter i den etterfølgende periode, men desto mer vann. Derved avtar konsentrasjonen av sedimenter, hastigheten øker og dermed øker også sugeevnen eller sugekraflen. Med sugeevne eller sugekraft menes i denne sammenheng det relative undertrykk som eksisterer ved sugehodets innløp for sedimenter.

Ved spesielt hard skorpe på overflaten, vil imidlertid ikke saksofonsugehodet være godt egnet til å trenge gjennom denne og komme til de løsere masser som lettere lar seg suge opp.

Formål

Det er følgelig et formål ved foreliggende oppfinnelse å komme frem til et sugehode for bruk ved mudring, som i stor grad er selvregulerende med hensyn til konsentrasjon av sedimenter som det suger opp, som er i stand til å transportere store partikler som steiner av betydelig diameter uten fare for blokkering av røret.

Det er videre et formål å tilveiebringe et sugehode med ovenfor nevnte egenskaper, som er forholdsvis kompakt og som lar seg styre av en fjernstyrt undervannsbåt (ROV).

Det er videre et formål å komme frem til et sugehode som angitt ovenfor, som er i stand til å penetrere det øvre og ofte kompakte sjikt av sjøbunnen, slik at mudringen kan initieres i underliggende og løsere sedimentsjikt.

Oppfinnelsen

De ovennevnte formål oppnås gjennom et sugehodet av innledningsvis nevnte type, som er kjennetegnet ved de trekk som fremgår av karakteristikken til patentkrav 1.

Foretrukne utførelsesformer fremgår av de uselvstendige patentkravene.

Sammenlignet med det kjente sugehode fra dansk patent nr. 120.070 er sugehodet ifølge oppfinnelsen i sin enkleste og grunnleggende utførelsesform uten bevegelige deler som kan sette seg fast eller forårsake problemer. Videre er det uten tilførsel av ytre vann- eller trykkilder, idet såvel øvre som nedre åpning inn til hulrommet mellom indre rør 3 og en ytre kappe 4 er åpen mot det omgivende medium.

Til forskjell fra det kjente saksofonsugehodet, er sugehodet ifølge oppfinnelsen i stand til å penetrere relativt kompakte sjikt av sedimenter. Samtidig har det den fordelaktige egenskap som også kjennetegner saksofonsugehodet, at sugeevnen i stor grad er selvregulerende, slik at etter en periode med innsuging av forholdsvis betydelige mengder sedimenter vil det følge en periode med innsuging av betydelig mindre mengde sedimenter, slik at konsentrasjonen av sedimenter inne i røret 3 vil variere rundt et normalnivå.

På grunn av sin relativt kompakte konstruksjon, vil sugehodet ifølge oppfinnelsen kunne manøvreres og kontrolleres av en ROV, slik at det enkelt kan styres og posisjoneres med en høy grad av nøyaktighet. Dette er svært viktig for enkelte type mudringer, mens det for andre typer mudringer ikke er behov for slik presisjonsstyring i det hele tatt. Det er således ikke slik at sugehodet ifølge oppfinnelsen generelt sett er bedre enn et saksofonsugehodet, men det er betydelig bedre egnet i tilfeller der nøyaktighet og manøvrerbarhet er viktige faktorer ved mudringen. Et eksempel er ved mudring som har til formål å avdekke spesielle gjenstander eller områder som er blitt dekket av sedimenter, så som luker, rørledninger eller annet utstyr i tilknytning til damanlegg eller undervannsinstallasjoner.

Den detaljmessige utforming av sugehodet ifølge oppfinnelsen kan variere, men det er foretrukket at sugehodet i hovedsak er rett og etter tilkobling til en sugeslage utgjør en tilnærmet rett, aksiell forlengelse av slangen.

Videre er det hensiktsmessig at kappen som omslutter det indre røret, og begrenser hulrommet rundt sistnevnte, har så enkel og regelmessig form som mulig, det vil si at det utvendig har form av en tilnærmet sylindrisk flate. Innvendige avstandsstykker eller holdeelementer som holder kappen i en fast stilling i forhold til røret, kan være utformet på mange forskjellige måter. Det samme gjelder midlene som kappen er festet til røret med, og som for eksempel kan omfatte skruer bolter, nagler, eller bruk av liming, sveising, lodding eller andre midler. Oppfinnelsen er ikke begrenset til noen slike bestemte midler eller måter å anordne fester eller avstandsstykker for kappen på.

Ved sin nedre ende kan kappen avvike noe fra den enkle sylindrisk form, for eksempel ved at den er innsnevret til et sirkulært tverrsnitt som er omtrent på størrelse med tverrsnittet for det indre rør, og eventuelt forsterket og/ eller forsynt med en egg eller tenner egnet til å bryte gjennom kompakte sedimentsjikt. Videre kan nedre kant av kappen være forsynt med en ringformet flens som omfatter dyser og er koblet til midler for tilførsel av vann under trykk, slik at høytrykks spyling av bunnen er mulig der det er vanskelig å få sugehodet til å penetrere bunnen uten slik bruk av høytrykk.

Figur 1 a viser i et lengdesnitt en utførelsesform av sugehodet ifølge oppfinnelsen i en

brukssituasjon,

Figur lb viser forstørret et tverrsnitt av sugehodet vist på fig. la, langs linjen 1-1,

Figur 2a viser et lengdesnitt av en annen utførelsesform av sugehodet ifølge oppfinnelsen,

Figur 2b viser forstørret et tverrsnitt av sugehodet vist på fig. 2a, langs linjen IMI,

Figur 3 viser et lengdesnitt av nok en utførelsesform av oppfinnelsen,

Figur 4a viser et lengdesnitt av nok en utførelsesform av oppfinnelsen,

Figur 4b viser et enderiss av utførelsesformen ifølge figur 4a.

Figur la viser et sugehode ifølge oppfinnelsen omfattende et indre rør 3 og en ytre kappe 4, mellom hvilke det avgrenses at ringformet hulrom 5. Ved nedre ende av sugehodet er det en åpning 1 inn til røret 3, og åpningen har i samme eller tilnærmet samme tverrsnitt som røret 3. Ved kappens 4 øvre ende er det minst en åpning 2 inn til hulrommet 5. Ved å avpasse kappens vertikale utstrekning til det aktuelle bruksområde for sugehodet, kan man sikre at åpningen(e) 2 alltid suger bare vann, mens det gjennom åpningen 1 suges inn sedimenter, samt normalt en viss andel vann. Ved øvre ende av sugehodet, er røret 3 koblet til en sugeslange 6, gjennom hvilken sedimentene transporteres for videre behandling eller deponering annet sted. Figur lb viser et tverrsnitt av sugehodet langs linjen I-l på figur la. I den viste utførelsesform er det fire åpninger 2 inn til hulrommet 5. På den viste utførelsesform er det fire holdestykker 8 som forbinder kappen 4 med røret 5, og som avgrenser åpningene 2. Holdestykkene 8 kan ha begrenset vertikal utstrekning, eller de kan være kontinuerlige i hele eller tilnærmet hele høyden av kappen 4, slik at hulrommet 5 også er inndelt i et tilsvarende antall separate kamre. Det er selvsagt også mulig å unngå å plassere holdestykker helt oppe ved kappens øvre kant, men i stedet plassere slike lengre ned. Det er også mulig å benytte flere enn eller færre enn fire holdestykker.

Normalt blir tverrsnittet på hulrommet 5 samt øvre 2 og nedre innløp l bestemt av og designet for å bestemme forholdet mellom sugekraft og hvor mye vann som tilføres øvre innløp 2. Figur 2a og 2b viser en alternativ utførelsesform av sugehodet ifølge oppfinnelsen. Forskjellen er imidlertid ikke stor, og består i at området mellom kappen 4 og røret 3 øverst er delvis tettet av et "lokk" 7 som begrenser åpningen 2 inn til hulrommet 5. Det er også mulig å benytte et tilsvarende lokk med et spjeld (ikke vist) som tillater at størrelsen på åpningen 2 kan varieres for forskjellige bruksområder, eller sågar under bruk, dersom spjeldet er innrettet for å kunne fjernstyres. Spjeldet kan eventuelt være utformet som en "sikkerhetsventil" som åpner når undertrykket blir tilstrekkelig stort. Figur 3 viser en ytterligere alternativ detalj ved sugehodet ifølge oppfinnelsen. Her er nedre kant av kappen 4 forsynt med en særskilt egg 9, som er egnet til å penetrere spesielt harde sjikt av sedimenter. I stedet for en jevn egg, kan det også benyttes tenner, som eventuelt kan skiftes ut enkeltvis eller samlet når de er blitt slitt.

I stedet for eller i tillegg til en slik egg eller slike tenner, kan samme område på sugehodet, slik det er vist på figur 4a og 4b, være forsynt med dyser 11 for spyling under trykk av sedimentene for å løse opp spesielt harde eller kompakte sjikt av sedimenter. Dysene kan være anordnet på en ringformet flens 10 som kan sitte rundt åpningen I, og kan være slik anordnet at vannstrålene ved bruk er rettet aksielt i forhold til røret 3, slik pilene på fig. 4a illustrerer. På figur 4b vises sugehodet fra figur 4a i et enderiss, med et tilfeldig valgt antall dyser 11 fordelt rundt den ringformede flens 10 som omgir åpningen 1 Konstruksjonen for øvrig i henhold til figurene 4a og 4b, blir noe mer omfattende enn de øvrige viste utførelsesformer, idet den også må omfatte midler for tilførsel av vann under trykk på eller i tilknytning til sugehodet.

Claims

1. Sugehode for mudring med to innløp eller to sett med innløp (1,2), idet det ene, nedre innløp eller sett med innløp (1) er anordnet ved eller nær munnstykkets laveste del og er tilpasset til å suge opp sedimenter fra bunnen sammen med noe vann, mens det andre, øvre innløp eller sett med innløp (2) er anordnet i vertikal avstand fra første innløp eller sett med innløp (1) og er tilpasset til kun å suge vann, hvilket sugehode omfatter et indre rør (3) tilpasset for transport av vann og sedimenter og hvis øvre ende er tilpasset for sammenkobling med en sugeslange av hovedsakelig samme diameter, idet minst nedre del av nevnte indre rør er omgitt av en omsluttende kappe (4) stik at et hovedsakelig ringformet hulrom (5) avgrenses mellom minst nedre del av nevnte indre rør (3) og nevnte omsluttende kappe (4), karakterisert ved at hulrommet (5) er åpent mot det omgivende medium gjennom såvel øvre innløp (2) som nedre innløp (1), slik at vann vil bli trukket direkte inn i det ringformede hulrom (5) fra det omgivende medium gjennom det øvre innløp (2).

2. Sugehode som angitt i krav 1, karakterisert ved at sugehodet i hovedsak er rett.

3. Sugehode som angitt i krav 1, karakterisert ved at den omsluttende kappen (4) i hovedsak er sylindrisk.

4. Sugehode som angitt i krav 1, karakterisert ved at det ved sin nedre ende omfatter midler (10, 11) for spyling med trykk foran sugehodets nedre innløp (1).

5. Sugehode som angitt i patentkrav 1, karakterisert ved at det ved sin nedre ende omfatter en egg (9) eller tenner egnet til å penetrere kompakte sedimentmasser.

6. Sugehode som angitt i patentkrav 1, karakterisert ved at øvre åpning (2) er utstyrt med et spjeld som kan reguleres etter behov.

7. Sugehode som angitt i patentkrav 1, karakterisert ved at øvre åpning (2) er utstyrt med et spjeld som normalt er lukket, og som er anordnet for å åpne når suget eller undertrykket når et på forhånd definert nivå.