NO841053L - Anordning for fjernelse av sedimenter under vann - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning for fjernelse av sedimenter under vann, omfattende et fritthengende sugerør, som på sin nedre ende oppviser et sugehode som er utstyrt med bevegelige midler for å løsgjøre sedimentet.

Fra DE-OS 2.707.899 er kjent en transportinnretning som oppviser et transportrør hvis undre ende er bevegelig og griper tett inn i en sylinder. Mellom sylinderen og enden av transportrøret er anordnet en drivinnretning, ved hvilken de to deler kan beveges frem ot tilbake i forhold til hverandre. Denne bevegelse frem og tilbake skjer ikke bare for å oppnå en pumpevirkning, men for å oppnå høyfrekvente vibrasjoner. Slike vibrasjoner skal fremme inntrengningen i det slam som skal transporteres og forhindre dannelse av kanaler. Dette oppnås imidlertid ikke i det hele tatt eller bare delvis.

Denne ulempe foreligger også ved den transportinnretning som er beskrevet i tysk patentansøkning nr. P 28 41 203.5, der det, på samme måte som ved den overfor beskrevne innretning, frembringes vibrasjoner for å løse opp bunnmate-rialet. Vibrasjonene utføres derved av en vibrasjonssikt, som kan ha konisk form, med en nedover rettet spiss, idet vibrasjonsretningen er loddrett. En slik innretning er ikke i tilstrekkelig grad i stand til å løsgjøre og fjerne på en tilfredsstillende måte forholdsvis faste og slamlignende sedimenter, slik det f.eks. forekommer på store dyp.

i Rødehavet, og særlig ikke dypt nede i sedimentene, men i det vesentlige bare langs overflaten der sedimentet er tilstrekkelig flytende. Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å komme frem til en anordning for fjernelse av sedimenter under vann ved hjelp av et fritthengende sugerør, og slik at det er mulig å fjerne faste og slamlignende sedimenter.

Denne oppfinnelse bygger på den erkjennelse at vibratorer ikke har tilstrekkelig løsgjørende virkning, og at løsgjø-ring ved hjelp av kjente sugehoder med vibratorer bare er mulig i umiddelbar nærhet.av sikten eller bare i overflateområder der sedimentet har en tilstrekkelig lav viskositet, f.eks. overflateområder av et sediment med tilstrekkelig viskositet byr på vanskeligheter når det dreier seg om store dybder på f.eks. 2000 meter.

I stedet kan

fjernelsen av material, henholdsvis bevegelsen hovedsakelig skje i retning nedover idet sugemunnstykket langsomt senkes ned i sedimentet, idet hastigheten naturligvis er slik tilpasset at det sediment som befinner seg foran sugemunnstykket blir løsgjort, På grunn av de høye strømningshastigheter i området ved kantene av sugemunnstykket er det også mulig å løsgjøre også forholdsvis faste, slamlignende avleiringer. Når gravingen i retning nedover er avsluttet, hvorved det er dannet en mer eller mindre sylindrisk eller traktformet fordypning , forsøkes det ikke å fortsette gravingen i retning sideveis men sugemunnstykket heves, og beveges deretter så langt til siden at det ved en etterfølgende, langsom senkning ikke kan oppstå

noen styrende krefter på grunn av den forutgående dannede fordypning som kan lede sugemunnstykket inn i denne fordypning, men at sugemunnstykket med sikkerhet trenger vertikalt ned i sedimentet på det nye sted og således danner en ny fordypning. På denne måte kan i alle tilfeller nedtreng-ningsbevegelsen oppnås ved senkning av sugerøret under ut-nyttelse av tyngdekrefter. Ved hjelp av konsentrasjon av store masser i sugehodet kan det oppnås betydelige ned-trengningskrefter, som også gjør det mulig å drive et sugehode ned i forholdsvis faste sedimenter, for å utnytte sugehodet til å løsgjøre sedimentet.

Den sideveis bevegelse av sugemunnstykket som under bevegelsen sideveis følger det fritthengende sugerør betinger ingen tilsvarende trinnvis bevegelse av den øvre ende av av sugerøret, idet det er tilstrekkelig å bevege den øvre ende av sugerøret ved vannoverflaten jevnt sideveis, og med en hastighet som tilsvarer den midlere sideveis hastighet til sugemunnstykket. Under senkningen ned i sedimentet føres den nedre ende av sugerøret ned i den dannede fordypning (hull eller trakt), slik at de små sideveis krefter fra det noe skråtthengende sugerør på grunn av den jevne sideveis bevegelse ikke får noen virkning. Dersom sugerøret heves til en høyde der det er fritt bevegelig sideveis, beveger også den undre ende av sugerøret med sugemunnstykket seg sideveis på grunn av skråstillingen til sugerøret forårsaket av den jevne sideveis bevegelse, i avhengighet av graden av denne skråstilling og strømningsmotstanden, slik at det før den neste nedsenkning bare er nødvendig å vente en viss tid for å sikre at sugehodet har beveget seg den for-utbestemte strekning. Til tross for store lengder for det fritthengende sugerør lar det seg derved ved en nøy-aktig styrt, jevn sideveis bevegelse av det flytende element opprettholde meget nøyaktige avstander mellom fordypningene, idet f.eks. også akustiske metoder brukes for å kontrollere resultatet.

For å fremme nedtrengningen av sugemunnstykket ved senkningen er det hensiktsmessig å utstyre sugehodet som er utstyrt med et sugemunnstykke med midler for mekanisk boring, skaving eller skraping, idet disse midler under senkningen eller hevingen dreies. En slik dreiebevegelse lar seg uten vanskeligheter oppnå ved dreining av hele det hengende sugerør fra vannoverflaten, slik at det ikke trengs noen særskilte drivmidler på sugemunnstykket, slik det f.eks.

er nødvendig ved de kjente vibrasjonssugehoder, hvilket ved store dyp, i tillegg til høye temperaturer slik som f.eks. i Rødehavet, utgjør en betydelig fordel.

I henhold til oppfinnelsen er disse midler for løsgjøring slik utformet at de ved senkning og nedtrengning i sedimentet yter liten motstand og ved hevning yter en stor motstand. Denne utformning tar hensyn til det faktum at ved nedtrengningen i forholdsvis faste sedimentsjikt er det fare for sideveis utbøyning av det hengende sugerør som med sin undre ende støter mot sedimentet. Av den grunn er motstanden ved nedtrengning liten, hvorved det unngås sideveis utbøyning, og ved hevningen kan det uten ulemper anvendes store krefter for løsgjøring av sedimentet.

Midler for løsgjøring som har de nevnte egenskaper kan utformes på forskjellige måter. De kan f.eks. bestå av en skruespiral som er fritt dreibart lagret ved den undre ende av sugerøret og skrur seg inn i sedimentet ved senkningen, mens en sperre aktiveres ved hevning, og hindrer dreining av skruespiralen. Derved blir sedimentet i området om-kring sugehodet ved hevningen revet opp og/eller løsgjort. Skruespiralen kan imidlertid også være fast anordnet i sugerøret, idet den ønskede dreining bevirkes ved hjelp av en tilsvarende dreining av den øvre ende av sugerøret på vannoverflaten.

Midlene for løsgjøring kan hensiktsmessig også utformes

på lignende måte som et foldeanker, med elementer som ved hevning svinger utover og trenger inn i et stort område av sediment slik at dette rives opp.

Når sugehodet med midlene for løsgjøring heves og disse midler i henhold til oppfinnelsen gir stor motstand, oppstår det derved et undertrykk under midlene for løsgjøring. Dette utnyttes i henhold til en utførelsesform av anordningen i henhold til oppfinnelsen, idet sugehodet under midlene for løsgjøring (f.eks. armer eller klaffer) oppviser nedover eller fortrinnsvis sideveis rettede dyser, som via en kanal er forbundet med innløpsåpninger som er anordnet i tilstrekkelig høyde over midlene som gir stor motstand (f.eks. armer eller klaffer). Det undertrykk som oppstår under midlene for løsgjøring ved hevningen bevirker en innsuging av vann, slik at det derved oppstår en spyle-og løsgjøringsvirkning som fortsetter under hele bevegelsen oppover.

Sedimentet har ofte i de øvre sjikt tilstrekkelig viskositet til å pumpes. Dessuten oppstår det like over sedimentet ved gravingen en sky av oppvirvlet sediment. For spy-lingen i undertrykksområdet under midlene for løsgjøring er det ikke hensiktsmessig å anvende sédimentfritt vann, men for å høyne virkningen å suge vann ut av den nevnte sky, henholdsvis ut av de flytende sjikt. Dersom sugeåp-ningene befinner seg på faste steder på sugerøret er det sannsynlig at de ligger for høyt og bevirker innsugning av sédimentfritt vann.

Dette kan avhjelpes av en utførelsesform av oppfinnelsen, idet innløpsåpningene rager over en større vertikal strekning, idet det over denne strekning er anordnet et vertikalt bevegelig dekkrør som er utstyrt med midler for høy-deinnstilling. Denne høydeinnstilling kan på enkleste må-, te utføres ved hjelp av en snor fra vannoverflaten. Det er midlertid hensiktsmessig at disse midler består av flytelegemer, og at oppdriften til dekkrøret og flytelegemene til sammen er slik avpasset at dekkrøret holdes svevende i et væskesjikt med forutbestemt tetthet. En . slik anordning er i stand til å ta hensyn til varierende høyder, f.eks. når det dannes en trakt som langsomt blir dypere og nivået av det hovedsakelig sedimentfrie vann synket i sentrum av trakten med økende dybde.

En annen mulighet for høydeinnstilling av dekkrøret består i å utforme midlene som støtteflater som avstøttes mot sidekantene eller rennene av det dannede hull eller trakten i sedimentet. Dersom trakten utvider seg og blir dypere, følger støtteflåtene etter tilsvarende og bevirker en tilsvarende senkning av dekkrøret. Oppfinnelsen og nærmere detaljer ved denne skal i det følgende beskrives nærmere, under henvisning til de vedføyde tegninger, som viser utførelseseksempler. Fig. 1 illustrerer en anvendelse av en anordning i henhold til oppfinnelsen.

Fig. 2 viser i perspektiv, og

fig. 3 sett fra siden og i snitt, et sugehode med en skruespiral i en anordning i henhold til oppfinnelsen.

Fig. 4 viser i snitt et sugehode utformet som et foldeanker, med spyledyser og midler for høydeinnstilling av innsugningsåpninger.

Ved den meget skjematiske illustrasjon i fig. 1 er vist et skip som flyter på overflaten 2 av vannet 3, og fra skipet er nedsenket et transportrør 4, i hvis undre område det befinner seg en transportpumpe 5, fra hvilket fører et sugerør 6 til et sugehode 7, og på dette befinner det seg et sugemunnstykke 8. Sugehodet er vist mer detaljert i fig.

2 og 3.

Transportrøret 4 er opphengt i en opphengningsinnretning 9 på skipet 1, og opphengningsinnretningen holdes ved hjelp av to hydrauliske sylindre 10, med hvilke transportrøret 4 sammen med de hengende elementer, særlig sugehodet 7, kan beveges i retning av pilene 11 og 12 opp og ned, idet sy-lindrene settes under trykk ved hjelp av en gasstrykk-kilde 10'.

I bauen til skipet 1 befinner det seg en drivanordning 13 som sammen med en drivanordning 14 i hekken tjener til å rette inn skipet i forhold til vertikalretningen. Dessuten befinner det seg i hekken av skipet en propell 15 som kan drive skipet 1 langsomt og jevnt i retning av pilen 16.

Ved bruk at anordningen i henhold til oppfinnelsen styres de hydrauliske sylindre 10 slik at sugehodet 7 senkes i retning av pilen 12 ned i et sediment som består av to sjikt 17 og 18. Sjiktet 17 har en slik viskositet at sugehodet 7 kan beveges fritt sideveis i sjiktet. I det fas-tere sjikt 18 trenger sugehodet 7 ned på grunn av sin vekt, slik at det oppstår en fordypning 19 som er sylindrisk eller kan ha traktformet karakter, alt etter beskaffenheten til sedimentet. Fordypningen 19 kan rage ned til omtrent i området av den undre grense til sjiktet 18, når de disponible krefter og beskaffenheten til sjiktet 18 nuliggjør dette. Under sjiktet 18 befinner det seg en for-masjon som ikke er verdt å grave ut.

Etter senkning i retning av pilen 12 styres de hydrauliske sylindre 10 slik at transportrøret 4 heves sammen med sugehodet 7. Under senkningen, og særlig under hevingen arbei-der transportpumpen 5, slik at sugemunnstykket 8 suger slamlignende sediment opp fra fordypningen 19 som er dannet med store krefter. På tegningen er det til venstre for fordypningen 19 vist fordypninger 19' som er dannet i forutgående arbeidstrinn.

Når sugehodet 7 ved hevingen kommer opp i sjiktet 17, der det kan beveges fritt sideveis i retning av pilen 16, kan det utføres en bevegelse i retning av pilen 16 over en slik strekning at det ved my senkning med sikkerhet dannes en ny fordypning 19. Avstanden mellom to fordypninger fremgår av avstanden mellom fordypningen 19 og fordypningen 19'.

Den sideveis bevegelse skjer ved hjelp av en jevn bevegelse av skipet 1 ved hjelp av propellen 15, slik at det bevirkes, hvilket ikke fremgår av tegningen, at transportrøret 4 blir hengende noe på skrå, hvorved sugehodet 7 har en tendens til å svinge sideveis i retning av pilen 16. Dersom sugehodet ved hevingen kommer opp i sjiktet 17, kan sugehodet utføre denne bevegelse og flytte seg i retning av pilen 16, i avhengighet av det sideveis etterslep og strømningsmotstan-den mot de hengende deler i vannet. Ved jevn bevegelse av skipet 1 er det bare nødvendig ved styring av de hydrauliske sylindre 10 og vente en viss tid mellom hevingen og en ny senkning, for å sikre at sugehodet har beveget seg en forutbestemt avstand i ønsket retning, vist med pilen 16. Til-pasningen av den jevne hastighet til skipet 1, det sideveis etterslep og tidforskjellen mellom slutten av en heving og en etterfølgende senkning kan bestemmes ved hjelp av en kontroll av materialet som transporteres, og særlig ved målinger av posisjonen til sugehodet 7, ved hjelp av ultra-lydapparater .

Sugehodet 7, som i fig. 2 er vist i perspektiv og i fig. 3 er vist sett fra siden og delvis i snitt, består av verti-kale ledeplater 21 som er fast anordnet på den nedre ende av sugerøret 6. Innenfor ledeplatene 21 er det et fritt rom, i hvilket en stang 22 holdes vertikalt, og tjener som dreieopplagring for en sylinderformet sikt 23, som dessuten kan beveges vertikalt langs stangen 22 og trykkes nedover ved hjelp av en fjær 24, slik at sikten uten å påvirkes av krefter har en stilling som er antydet med stiplet linje 25, der fremspring 26 på sikten griper inn i faste fordypninger 27, slik at den sylinderformede sikt 23 er sperret mot dreining.

På sikten 23 befinner det seg en skruespiral 28, som sideveis rager utenfor projeksjonen av sugerøret 6 og ved senkning av sugerøret ned i et slamlignende sediment skrur seg nedover, hvorved sikten og skruespiralen dreier rundt stangen 22 og inntar den stilling som er vist med heltrukne linjer, med sammentrykket fjær 24 og fremspringene 26 ute av inngrep. Når sugehodet 7 på nytt heves beveger sikten 23 seg på stangen 22 nedover, slik at fremspringene 26 griper inn i fordypningene 27 og sperrer skruespiralen 28 mot dreining. Derved bevirker skruespiralen 28 en stor motstand, slik at det omgivende sediment drives ned, rives opp og løsgjøres, slik at det kan skje oppsugning. Oppsug-ningen fremmes dessuten ved hjelp av spyledyser 29.

Fig. 4 viser en annen utførelsesform av et sugehode, utformet i likhet med et foldeanker. Et oventil lukket rør 30 (ikke synlig) danner med sin undre ende 31 et sugemunnstykke med mange små innsugningsåpninger 32 som står i forbindelse med et sugerør 33. På den undre ende av røret 30

er det anordnet armer 34 som kan svinge om tapper 35 og svinge ut fra den sammenfoldede stilling vist med heltrukne linjer, til en aktiv stilling vist med stiplede linjer 34'. I aktiv stilling er armene ved hjelp av anslag 36, som kommer til anlegg mot anslag 37, sikret mot ytterligere ut-svingning.

Armene 34 har ender 38 som er bøyd utover, slik at armene ved opptrekkingen med sikkerhet folder seg ut, og således gir høy motstand og river det omgivende sediment opp og løsgjør dette.

Under armene 34, 34' befinner det seg dyser 39 som er rettet sideveis utover, og står i forbindelse med innløpsåpninger 41 via en kanal 40, idet innløpsåpningene befinner seg over armene 34. Innløpsåpningene 41 rager over stor vertikal strekning, hvilket på tegningen på grunn av den forenk-lede fremstilling ikke fremtrer særlig tydelig, og dette gjelder også for avstanden til innløpsåpningene 41 over armene 34. Denne kan i praksis være flere meter, alt etter de opptredende tetthets- og viskositetsgradienter i sedimentet (se sjiktene 17 og 18 i fig. 1).

Over røret 30 er et dekkrør 42 anordnet vertikalt bevegelig, og dette dekkrør kan tildekke en del av innløpsåpningene 41 og derved lukke disse. På tegningen er den nederste stilling til dekkrøret 42 vist i forhold til røret 30,

idet dekkrøret 42 ligger mot anslag 43.

På dekkrøret 42 er en skive 44, på hvilke det befinner seg oppdriftslegemer 45, f.eks. i form av glasskuler, hvis opp-drift er slik tilpasset at enheten som består av dekkrøret 42, skiven 44 og oppdriftslegemene 45 holder seg svevende i en høyde med en bestemt tetthet i det omgivende medium, idet innløpsåpningene 41 dekkes i avhengighet av denne. Dersom det omgivende medium blir lettere, f.eks. vann, synker dekkrøret 4 2 videre nedover og dekker naturligvis innløpsåpningene 41, hvorved det unngås inntrengning av sédimentfritt sjøvann.

Claims (14)

1. Anordning fro fjernelse av sedimenter under vann, omfattende et sugehode som befinner seg på den undre ende av et sugerør på hvilket sugehode er anordnet bevegelige midler for løsgjøring av sedimentet,karakterisert vedat midlene (28, 34) for løsgjøring er slik utformet at de ved senkning og nedtrengning i sedimentet gir liten motstand mot dette og ved hevingen gir stor motstand.

2. Anordning som angitt i krav 1,karakterisert vedat midlene for løsgjøring består av en skruespiral (28) som er dreibart lagret og har en slik stigning at den ved senkning ned i sedimentet skrur seg ned i dette, og at skruespiralen har en sperre som hindrer dreining av skruespiralen ved heving opp gjennom sedimentet.

3. Anordning som angitt i krav 2,karakterisert vedat det er anordnet en brems for skruespiralen.

4. Anordning som angitt i krav 2 eller 3,karakterisert vedat skruespiralen er fast forbundet med sugerøret, og at det på det flytende element er anordnet midler for dreining av sugerøret ved senkning ned i sedimentet.

5. Anordning som angitt i krav 2-4,karakterisert vedat sugehodet (7) oppviser en sylinderformet sikt (23), rundt hvilken skruespiralen (28) er anordnet.

6. Anordning som angitt i krav 5,karakterisert vedat skruespiralen (28) er fast forbundet med sikten og sikten er fast forbundet med sugerøret, og at det er anordnet midler på det flytende element for dreining av sugerøret under senkningen i sedimentet .

7. Anordning som angitt i krav 5,karakterisert vedat skruespiralen (28) er fast forbundet med den sylinderformede sikt (23), og at sikten er dreibart lagret og oppviser en sperre som forhind-rer dreining av sikten ved heving av sugehodet (7).

8. Anordning som angitt i krav 7,karakterisert vedat den sylinderformede sikt (23) er vertikalt bevegelig og på sin undre ende oppviser fremspring (26) som sammen med fordypninger (27) på sugehodet (7) danner sperren, idet fremspringene (26) ved heving av sugehodet (7) og senkning av den sylinderformede sikt (23) i forhold til sugehodet (7) griper inn i fordypningene (27).

9. Anordning som angitt i krav 1,karakterisert vedat midlene for løsgjøring består av armer (34) , klaffer eller lignende utformet i likhet med et foldeanker, idet disse midler ved senkning i sedimentet klapper sammen og gir liten motstand, mens de ved heving svinger ut fra hverandre.

10. Anordning som angitt i krav 9,karakterisert vedat sugehodet under armene (34) eller klaffene oppviser dyser (39) som er rettet sideveis utover, og er forbundet med innløpsåpninger (41) via en kanal (40) hvilke innløpsåpninger er anordnet i avstand over armene (34) eller klaffene.

11. Anordning som angitt i krav 10,karakterisert vedat innløpsåpningene (41) rager over en stor vertikal avstand, og at det over disse er anordnet et vertikalt bevegelig dekkrør (42) som er utstyrt med midler for høydeinnstilling av dekkrøret.

12. Anordning som angitt i krav 11,karakterisert vedat midlene består av flytelegemer (45), idet den samlede oppdrift'av dekkrøret (42) og flytelegemene (45) er slik tilpasset at dekkrøret (42) holdes svevende i et væskesjikt med en bestemt tetthet.

13. Anordning som angitt i krav 11,karakterisert vedat midlene består av støtteflater, som kommer til anlegg mot sidekantene eller rennene av det dannede hull eller den dannede trakt i sedimentet.

14. Anordning som angitt i krav 1-13,karakterisert vedat sugerøret holdes vertikalt bevegelig av en vertikalt arbeidende, hydraulisk innretning (10) med en gasstrykk-kilde (10'), for kompen-sasjon av vekten til sugerøret (4, 6) og sugehodet (7),og at det er anordnet hydrauliske, pneumatiske eller mekaniske midler for å drive sugerøret (4) i bevegelse oppover og nedover.