WO2021069154A1 - Unterwasser-abtragsvorrichtung und verfahren zum abtragen von bodenmaterial unter wasser - Google Patents

Unterwasser-abtragsvorrichtung und verfahren zum abtragen von bodenmaterial unter wasser Download PDF

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WO2021069154A1
WO2021069154A1 PCT/EP2020/074650 EP2020074650W WO2021069154A1 WO 2021069154 A1 WO2021069154 A1 WO 2021069154A1 EP 2020074650 W EP2020074650 W EP 2020074650W WO 2021069154 A1 WO2021069154 A1 WO 2021069154A1
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WO
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removal
underwater
base frame
removal device
soil material
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Leonhard Weixler
Stefan Michael Finkenzeller
Jürgen Klippenstein
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Bauer Maschinen GmbH
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Bauer Maschinen GmbH
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D17/00—Excavations; Bordering of excavations; Making embankments
    • E02D17/16—Loosening of soil or rock, under water
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/18—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels
    • E02F3/20—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels with tools that only loosen the material, i.e. mill-type wheels
    • E02F3/205—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels with tools that only loosen the material, i.e. mill-type wheels with a pair of digging wheels, e.g. slotting machines
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21C—MINING OR QUARRYING
    • E21C50/00—Obtaining minerals from underwater, not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03B—SEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
    • B03B5/00—Washing granular, powdered or lumpy materials; Wet separating
    • B03B5/48—Washing granular, powdered or lumpy materials; Wet separating by mechanical classifiers
    • B03B5/56—Drum classifiers
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B17/00—Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor
    • E02B2017/0056—Platforms with supporting legs
    • E02B2017/0073—Details of sea bottom engaging footing
    • E02B2017/0078—Suction piles, suction cans

Definitions

  • the invention relates to an underwater removal device, in particular for the mining of raw materials, with a base frame which can be settled on a body of water, at least one removal unit which is vertically adjustable and is mounted on the base frame and designed to remove soil material from the body of water at a first removal position is, and at least one transport container which is designed to receive removed soil material and is arranged on the base frame for the removal of removed soil material, according to the preamble of claim 1.
  • the invention relates to a method for removing soil material under water, in particular for the mining of raw materials, with an underwater removal device, in which a base frame of the underwater removal device is set down on a water bed, at least one removal unit which is framed on the base is adjustably mounted, traversed vertically in a first removal position in the Geicas serground and soil material is removed, and removed soil material is conveyed to a transport container on the base frame, in wel chem removed soil material is received for removal, according to the preamble of claim 12.
  • EP 2 562 346 A1 discloses an underwater drilling arrangement with a lowerable work platform. A drilling tool is arranged on the work platform,
  • the drilling jig is used to create foundation elements underwater.
  • the cuttings produced when creating the hole are carried away upwards and carried out via an outlet mouth into the surrounding water, where they are carried away and distributed by the water current.
  • Underwater dismantling systems emerge from WO 2015/178854 A1 and WO 2015/178853 A1.
  • several mobile mining units are used, from which excavated soil material is led to floating containers, which are arranged under water between the mining units and a supply ship.
  • a generic underwater removal device and a generic method emerge from EP 3 330441 B1.
  • a removal unit In a tower-like base frame, a removal unit is mounted so that it can be adjusted vertically, through which soil material can be removed under water and transported into a conveying container. For the degradation of soil material on a larger area, it is necessary in this known device before to adjust it after each vertical removal step. This can be necessary under water, especially at greater depths, with an increased expenditure of time and effort.
  • the invention is based on the object of specifying an underwater removal device and a method for removing soil material, with which it is also possible to efficiently remove larger amounts of soil material from a body of water.
  • the underwater removal device is characterized in that the at least one removal unit on the base frame in a first horizontal Tal direction is guided adjustable to at least a second removal position, wel che is different from the first removal position and in which a further Ab wear soil material can be carried out.
  • a basic idea of the invention can be seen in providing an underwater removal device with a base frame, which can be deposited on a body of water and along which the removal unit is adjustably mounted in a horizontal direction.
  • the underwater removal device can thus be parked at the bottom of a body of water and several vertical removal processes can then be carried out, the removal unit being moved horizontally along the base frame between a single vertical removal process, a so-called stitch.
  • horizontal is to be understood as a transverse direction to the vertical gravitational direction, with an adjustment essentially taking place along a surface of the bottom of the body of water.
  • a preferred embodiment of the invention consists in that a separation device is arranged on the base frame, to which the removed soil material can be conveyed and which is designed to separate raw material-containing constituents and pass them on to the at least one transport container.
  • the separating device which can have a sieve, a decanter, a centrifuge and / or some other separating device, reduces the soil material to be picked up by the transport container. In particular, as far as possible, only constituents containing raw materials should be received by the transport container, while constituents that are free or poor in raw materials are separated out by the separation device.
  • the at least one removal device is preferably connected to the separation device via a flexible line, in particular a hose line.
  • the separating device is arranged above the transport container in a loading station.
  • the transport container can be moved into the loading station, in which it is then located below the separation device.
  • the separated raw Substance-containing constituents can be efficiently conducted from the separating device into the transport container, in particular under the action of gravity. From the separation device can be fixed or adjustable on the base frame.
  • a further advantageous embodiment of the invention can be seen in the fact that a receiving and shifting device for the at least one transport container is provided on the base frame, the receiving and shifting device being designed to receive at least one transport container and to at least one loading station for Picking up removed soil material to move.
  • the base frame can be designed to accommodate several trans port containers at the same time.
  • a corresponding intermediate storage area can be provided on the base frame.
  • a receiving station can be formed on the base frame, in which transport containers from the water surface, in particular a transport ship, can be deposited onto the base frame.
  • the transport container received in this way can be moved via the displacement device to an intermediate storage area or directly to the separation device.
  • the displacement device can have guide rails for the transport container and at least one displacement element, for example an adjusting cylinder or a transport chain with a chain drive.
  • the transport container can be moved on to a return station on the base frame via the displacement device.
  • the transport container can be picked up by the return station, for example by a transport rope, and brought back to the surface of the water by a ship.
  • the receiving station and the return station can be designed separately from one another or at the same location, so that the receiving station simultaneously forms the return station.
  • a compact construction of the underwater removal device can in particular be achieved in that the at least one removal unit is mounted vertically adjustable on a guide frame which is mounted horizontally displaceably on the base frame.
  • the vertically directed guide frame can be attached to a slide, which is mounted horizontally displaceably along a guide on the base frame.
  • several removal units can also be provided on the underwater removal device, which can be adjusted vertically and horizontally independently of one another or can be adjusted together.
  • the at least one removal unit can be adjusted vertically by a linear drive.
  • a particularly compact arrangement is achieved in that the at least one removal unit is suspended from a support cable.
  • the support cable can be guided over a pulley on an upper side of the guide frame.
  • a lowering of the Abtragü can be adjusted solely by the action of gravity or by a further pull rope, which is guided around a lower pulley on a lower area of the guide frame, or an adjusting cylinder in the direction of the ground with force.
  • the support cable and / or the pull cable can be operated via a cable winch by means of a winch motor.
  • an efficient and as large-area removal of soil material as possible can be achieved by arranging a movement device on the base frame with which the underwater removal device can be adjusted on the water bottom.
  • the movement device can in principle be designed as desired, in particular have a walking mechanism.
  • the removal unit can be a drilling device in which a drilling tool is driven to rotate about a preferably vertical drilling axis.
  • a particularly efficient removal of soil material is achieved according to one embodiment of the invention in that at least one removal unit is designed as a milling unit.
  • the milling unit in particular milling teeth are provided which revolve around essentially horizontal milling axes.
  • the milling unit can have milling wheels and / or milling chains.
  • the milling unit comprises a box-shaped frame with at least two pairs of milling wheels, the milling wheels of a pair having a common milling wheel axis and the milling wheel axes of the pairs being parallel and axially offset to one another.
  • the milling units can be designed essentially like conventional trench wall milling machines.
  • the box-shaped frame can in particular be designed as a guide frame, the frame cross section being adapted to a milling cross section which is produced by the milling wheels. With such a box-shaped guide frame, the milling unit can guide itself in the milling slot.
  • the parallel to each other oriented milling wheel axes can be parallel to the horizontal displacement direction on the base frame or transversely to this, in particular at a right angle to it.
  • particularly efficient removal of soil material can be achieved by arranging several milling units next to one another and combining them to form a common support device.
  • several milling units, each with two pairs of milling wheels can be arranged and combined next to one another. The arrangement can take place in the axial direction of the milling wheels or at right angles to the axial direction of the milling wheels.
  • the underwater removal device can be supplied with energy by means of a supply line, a so-called umbilical, from a supply ship.
  • the energy supply can be a pressure fluid, in particular hydraulic fluid, and / or electrical current.
  • at least one electrical power supply unit in particular an accumulator, is arranged on the base frame.
  • the energy supply can comprise an energy conversion unit which, for example, converts electrical energy into hydraulic energy or extracts thermal energy from the environment and transforms it into electrical energy or hydraulic energy.
  • the energy supply unit is what is known as a power pack.
  • the energy supply unit can also have an accumulator with a high energy density. In particular, several energy supply units can be arranged so that an independent energy supply of the underwater removal device is ensured even over several hours of operation.
  • a preferred embodiment of the underwater removal device according to the invention consists in that the underwater removal device consists of at least two modules which can be put together during or after being set down on the water bed.
  • the base frame can also be composed of different modules.
  • the modules can be the individual removal units, the removal device, the guide frame, the transport container or others Be components of the underwater removal device.
  • the modules are provided with quick connection devices so that they can be put together in a relatively simple manner during or after being set down on the water bed.
  • the method according to the invention for removing soil material under water is characterized in that after the removal of soil material in the first removal position, the at least one removal unit is adjusted along a guide on the base frame in a horizontal direction from the first removal position into at least one second removal position, which is different from the first removal position, and that further soil material is removed in the second removal position by moving the at least one removal unit vertically.
  • the method according to the invention can in particular be carried out by an underwater removal device according to the invention, as described above.
  • a preferred embodiment variant of the invention consists in that a first mining slot is created along the first horizontal direction, initially several vertical primary stitches are created which are spaced apart in a defined manner along the first horizontal direction, with at least one remaining soil section remaining between the primary stitches, and that after the creation of the primary stitches in the horizontal direction, each remaining soil section is removed with at least one secondary stitch to form a continuous mining slit in the horizontal direction.
  • continuous mining slots can be created efficiently, ensuring that the same pressure or environmental conditions as possible exist on two opposite sides of the overall box-shaped removal unit, so that the removal unit is sunk as vertically as possible and running is avoided.
  • the at least one removal unit is adjusted by a defined offset amount in a second horizontal direction, which is directed transversely, in particular perpendicular to the first horizontal direction at least one second mining slot roughly parallel to the first th primary mining slot is created.
  • the second dismantling slot can be directly adjacent to the first dismantling slot. Further mining slits can be created next to each other so that the water bed is removed over a large area.
  • the offset amount can be selected so large that a residual soil area remains between two adjacent primary mining slots, and that the remaining soil area between two primary mining slots is then removed with the introduction of a secondary mining slot.
  • the soil is not only removed in the area of a single slit, but a planned areal dismantling of the water floor can take place.
  • two or more primary dismantling slots, each spaced apart from one another and in particular parallel, are created, as described above.
  • the distance between two primary excavation slots is designed in particular so that the remaining floor area between them has a wall thickness in the horizontal direction which corresponds to the excavation width of an excavation unit. The remaining soil area can thus be completely removed through a secondary mining slot with the removal units, which means a good yield of removed soil material.
  • removed soil material is conveyed to a separation device, that components containing raw materials are separated from constituents that are poor in raw materials in the separation device and conveyed to the at least one transport container, and that the constituents low in raw materials are transferred from the separation device to a To be returned to the bottom area of the water bed.
  • the constituents that are poor in raw materials are preferably returned to the excavated slots so that they are at least partially filled again. This protects the bottom of the water and reduces the amount of soil material to be transported to an area above water.
  • the underwater removal device can be set down as a complete system on the bottom of the water.
  • a simplification of the transport is achieved according to a further development of the invention in that an underwater Abtragsvor device is composed of at least two modules which are connected to one another during or after the modules have been lowered onto the water bed.
  • the invention is described below using preferred exemplary embodiments, which are shown schematically in the drawings. In the
  • FIG. 1 shows a perspective view of a first underwater removal device according to the invention
  • FIG. 2 is a front view of the underwater removal device of FIG. 1;
  • FIGS. 1 and 3 shows a side view of the underwater removal device of FIGS. 1 and
  • Fig. 4 is a plan view of the underwater removal device according to Fi gures 1 to 3;
  • FIGS. 1 to 4 shows a perspective view of the removal units of the underwater removal device according to FIGS. 1 to 4;
  • Fig. 6 is a front view of the removal units of Fig. 5;
  • FIGS. 5 and 6 show a side view of the removal units according to FIGS. 5 and 6;
  • FIG. 8 is an enlarged perspective illustration of the transport container from FIG.
  • FIGS. 1 to 4 shows an enlarged perspective illustration of a separation device of the underwater removal device according to FIGS. 1 to 4;
  • FIG. 10 shows a side view of the separating device according to FIG. 9 with the bottom flap open;
  • FIG. 11 shows a side view of the separating device according to FIG. 9 with the bottom flap closed;
  • FIGS. 12-19 plan views of an underwater removal device according to FIGS. 1 to 4 in a reduced representation in various process steps during the removal of soil;
  • FIG. 20 shows a perspective view of a further embodiment of an underwater removal device according to the invention
  • FIG. 21 is a plan view of the underwater removal device of FIG. 20.
  • Figs. 22-29 plan views of the underwater removal device according to Figures 20 and 21 in a reduced representation in different process steps when removing soil.
  • the base frame 12 has a horizontal floor section 14 and two wall sections 16 attached to it and spaced apart from one another.
  • a receiving space 18 for box-shaped transport containers 14 is provided between the spaced wall sections 16.
  • vertically extendable support feet 15 are provided on the underside of the base frame 12.
  • the support feet 15 can be provided with cutting teeth, the support feet 15 being rotatably driven and introduced into the bottom of the body of water.
  • the energy supply units 70 are detachably attached to the wall section 16 on the right-hand side in FIG. 1.
  • the energy supply units 70 can in particular be designed as so-called power packs, d. H.
  • Energy conversion units e.g. B. as electro-hydraulic units, which via an umbilical cord, a so-called umbilical, from a supply ship, not shown, convert electrical energy supplied from the water surface into hydraulic cal energy.
  • they can also be designed as accumulators, which are used to store z. B. electrical energy are alsobil det.
  • the underwater removal device 10 according to the invention can work largely independently of a supply ship after it has been set down on the water bed. After completion of the work, the underwater Abtragsvor device 10 can be lifted again in a basically known manner.
  • a linear guide 19 is arranged on the wall section 16 on the left-hand side in FIG. 1, along which a guide frame 20 is guided along the outside of the wall section 16 in a horizontally adjustable manner.
  • the guide frame 20 has a vertical guide wall 21 which interacts with the guide 19 on the base frame 12 for the horizontal method.
  • a framework-like guide box 22 At the guide wall 21 is a framework-like guide box 22 in which a block-like removal device 38 is received, which is composed of several removal units 30 in the illustrated embodiment.
  • a yoke-like mast assembly 23 with a mast head 24 is provided on the guide frame 20.
  • pulleys 25 for supply hoses 26 and conveyor hoses 29 to the three removal units 30 of the removal device 38 are rotatably mounted.
  • the block-like removal device 38 is vertically adjustable via a suspension 39 and a support rope 28 on the mast head 24, the block-like removal device 38 being guided vertically and linearly in the guide box 22 of the guide frame 20.
  • the supply hoses 26 are designed for the supply of hydraulic and / or electrical energy, while the delivery hoses 29 are designed for pumping and conveying away the removed soil material.
  • the conveying hoses 29 are guided over a bulkhead plate 27 on which they are combined in a conveying line 52 on the base frame 12, through which the removed soil material is conveyed to a separating device 50.
  • the Abborgeeinrich device 50 is releasably in a fold 17 on the top of the base frame 12 is set.
  • the separation device 50 is arranged approximately in a central region of the base frame 12 above the receiving space 18.
  • Flier pen a Bela destation 48 is formed, in which raw material-containing components of the ablated floor material can be delivered from the separator 50 down to a transport container 40 arranged below.
  • the raw material-containing constituents of the removed soil material are separated from constituents that are low in or free of raw materials in the separating device 50, which may have a centrifuge, for example. These raw material-poor or raw-material-free constituents can be fed back from the separating device 50 via return lines 51 back into a bottom area of the water bed.
  • a total of three transport containers 40 are arranged on the base frame 12.
  • the horizontal floor section 14 protrudes from the wall sections 16 at least on one end face, so that new transport containers 40 from a supply ship are deposited on the underwater removal device 10 at this receiving station 47 can be.
  • the transport container 40 is then pushed on from the receiving station 47 via a receiving and moving device (not shown in detail) to the loading station 48 below the separating device 50.
  • filled transport containers 40 can be conveyed on from the loading station 48 along the receiving space 18 to a return station 49 (FIG. 4) on the base section 14.
  • the return station 49 is in the illustrated embodiment of the receiving station 47 on the base frame 12 opposite. From the return station 49, the filled transport container 40 can be grasped by a basically known crane device and fetched back to a supply ship.
  • the removal device 38 is made up of three removal units 30 each of the same design.
  • Each support unit 30 is designed as a milling unit which has a box-shaped frame 32.
  • milling plates 35 are arranged in the center, on each of which a milling wheel 34 with a common milling wheel axis are rotatably mounted on both sides.
  • two pairs of milling wheels 34 are mounted so as to be driven in rotation.
  • the two pairs of milling wheels 34 produce a rectangular milling cross section through each removal unit 30, which corresponds to the cross section of the box-shaped frame 32.
  • the removal unit 30 can guide itself in the milled slot.
  • the removal device 38 In the case of the removal device 38, three removal units 30 are arranged next to one another in the direction of the cutting wheel axes, so that the respective front cutting wheel pairs and the respective rear cutting wheel pairs are aligned coaxially to one another.
  • the individual frames 32 form an overall frame of the removal device 38, the overall cross-section of which corresponds to an opening cross-section of the box-shaped guide frame 20 on the base frame 12.
  • the guide frame 20 can serve as an initial guide for initially guiding the removal device 38 at the beginning of a milling step.
  • the ablation units 30 directly adjacent to one another jointly mill off an ablation cross section which corresponds to the cross section of the overall frame of the ablation device 38.
  • a bracket-like suspension 39 is formed from support plates, whereby the removal device 38 as a whole can be detachably attached to the support cable 28 of the underwater removal device 10 by means of the suspension 39.
  • FIG. 4 An exemplary embodiment of a transport container 40 for the underwater removal device 10 according to the invention is shown in greater detail in FIG.
  • the transport container 40 has a box-shaped base body 42 which, on its top side, has an insertion funnel 43 that opens upwards approximately in the center.
  • insertion funnel 43 At the Eckberei chen on the top of the base body 42 loop-like connecting elements 44 are attached.
  • the connecting elements 44 are used to connect to a hoist, in particular hooks of a crane rope, so that the transport container 40 can be lowered with the hoist from a supply ship, for example, and can be raised again after filling.
  • an exemplary embodiment of the separating device 50 is shown, which has a housing 54 with a cylinder section 55 and a conical section 56.
  • a radially projecting attachment ring 57 is formed between the upper cylinder portion 55 and the lower cone portion 56, with which the separating device 50 can be releasably placed on the frame-like holder 17 on the base frame 12 from above.
  • An outlet opening 58 is provided on the underside of the conical section 56. This can be opened by means of a hinged bottom 59 (FIG. 10) and closed (FIG. 11).
  • a hinged bottom 59 (FIG. 10) and closed (FIG. 11).
  • a suitable separating device is provided within the separating device 50, with which, for example, raw material components of the removed soil material can be separated from waste material.
  • the underwater removal device 10 is deposited on a body of water 1, wel cher can in particular be a sea bed at a depth of up to a few thousand meters.
  • the underwater removal device 10 has a movement device 60 with two parallel rails 62 on the water bed 1.
  • the movement device 60 can comprise a drive unit, not shown in detail, with which the base frame 12 can be moved linearly along the rails 62.
  • the first transport container 40 After the first transport container 40 has been filled, it is pushed further from the loading station 48 into the return station 49 according to FIG. 13, the second transport container 40 being moved into the loading station 48 at the same time.
  • first primary stitch 3 After creating a first primary stitch 3, the removal device 38 is pushed with the guide frame 20 along the base frame 12 in a horizontal first direction by a defined offset amount, then a second primary stitch 3 is created.
  • a second primary stitch 3 At the bottom of each primary slot 3, two semi-cylindrical grooves are formed on the basis of the opposing pairs of milling wheels, between which a ridge 8, indicated only schematically, is formed.
  • the first and second primary stitches 3 are arranged parallel and spaced apart from one another, so that a residual bottom section 4 remains between the adjacent primary stitches 3.
  • the filled transport container 40 can be lifted in the return station 49 and fetched back to a supply ship.
  • the removal device 38 is moved back again along the base frame 12 according to FIG the second primary stitch 3 to be removed with a secondary stitch 5.
  • the remaining floor sections 4 between the primary stitches 3 can be removed by secondary stitches 5, so that the continuous first dismantling slot 2 is created, which is shown in FIG. 17.
  • a channel-shaped contouring of the base of the first mining slot 2 with intervening ridges or webs 8 results.
  • transport containers 40 are further filled and forwarded to the return station 49 to the removal port.
  • empty trans port containers 40 can be fed to the receiving station 47 so that they are available for loading.
  • filled transport containers 40 can also be transported away at the receiving station 47, while at the same time empty transport containers 40 can also be placed at the return station 49 for filling.
  • the base frame 12 After completion of the first mining slot 2, which runs parallel to the rectangular Ba sisrahmen 12 in the first direction, the base frame 12 is along the rails 62 with the movement device 60 approximately at right angles to the first mining slot 2 in a horizontal second direction around the removal width of the Abtrag owned direction 38 to create a second mining slot 6 parallel and immediately adjacent to the first mining slot 2.
  • the structure of this underwater removal device 10 corresponds to the underwater removal device 10 according to Fi gures 1 to 4 with a few exceptions, which will be discussed.
  • the structure of the base frame 12, the guide frame 20, the removal units 30, the transport container 40, the separation device 50, the movement device 60 and the power supply unit 70 are largely the same as in the first embodiment.
  • the removal device 38 which is also made up of three removal units 30, is directed along the guide 19 of the base frame 12.
  • the axes of the milling wheels of the removal units 30 are parallel to the horizontal first direction, that is to say the direction of displacement of the guide frame 20 along the base frame 12.
  • the separating device 50 is arranged in a fold 17 which is itself mounted so as to be displaceable along the base frame 12.
  • a fold 17 which is itself mounted so as to be displaceable along the base frame 12.
  • corresponding rails on the top of the base frame 12 for the folding 17 can be seen easily.
  • the underwater removal device 10 is also set on a water bed 1 from.
  • the underwater removal device 10 has a movement device 60 with two parallel rails 62 on the water bed 1.
  • the separating device 50 In the initial state according to FIG. 22, three transport containers 40 are arranged on the base frame 12, the separating device 50 being on a fold 17 is located, which is mounted displaceably along the base frame 12. In the starting state according to FIG. 22, the separating device 50 is located together with the guide frame 20 with the removal device 38 with the three removal units 30 in a lateral starting position. The separation device 50 is located above a first transport container 40 on a side area of the base frame 12.
  • the transport container 40 is designed, in particular, to receive the removal material or at least the valuable material-containing part of the removal material of a first primary stitch 3.
  • the removal device 38 with the guide frame 20 is pushed along the base frame 12 in a first horizontal direction by a defined offset amount which corresponds to the length of the first primary stitch 3, as shown in FIG.
  • the separating device 50 with the holding frame 17 along the Basisrah mens 12 over the next, middle transport container 40 is moved with the guide frame 20.
  • a second primary stitch 3 is carried out, while the ablated floor material is transported on to the adjusted separation device 50 via the conveying line 52.
  • the first transport container 40 can now be returned from its original position directly to a supply ship via a hoist.
  • the guide frame 20 with the removal device 38 and the separation device 50 with the holder 17 are then shifted by a further conveying step along the base frame 12 to a third removal position, which is clearly shown in FIG. 24.
  • the separation device 50 is located above the third transport container 40 on a side area of the base frame 12, which opposite the initial page area. While the third primary stitch 3 is being carried out to create the first mining slot 2, the second filled transport container 40 can also be lifted directly by a hoist from its central position on the base frame 12 up to a supply ship. Due to the milling wheel geometries, a web 8 extends centrally along the base of the primary stitch 3.
  • the guide frame 20 with the removal device 38 is returned to the starting position.
  • the base frame 12 is moved along the rails 62 with the movement device 60 in a second direction, which is directed transversely to the longitudinal direction of the mining slot 2, by an offset amount which corresponds to the width of the first mining slot 2.
  • the guide frame 20 with the removal device 38 including the separation device 50 with the holder 17 can then be reset again, with the base frame 12 also being moved along the rails 62 by a further offset amount, such as is clearly shown in FIG. 28.
  • a third mining slot 7 can then be carried out by a further sequence of the known method steps, as can be seen from FIG. 29.
  • the underwater removal device 10 can be moved to the bottom 1 in order to remove a further soil area on the bottom 1 by repeating the steps described above.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Unterwasser-Abtragsvorrichtung mit einem Basisrahmen, welcher auf einem Gewässergrund absetzbar ist, mindestens einer Abtragseinheit, welche vertikal verstellbar an dem Basisrahmen gelagert und zum Abtragen von Bodenmaterial des Gewässergrundes an einer ersten Abtragsposition ausgebildet ist und mindestens einen Transportbehälter, welcher zum Aufnehmen von abgetragenem Bodenmaterial ausgebildet und an dem Basisrahmen zum Abtransport von abgetragenem Bodenmaterial angeordnet ist. Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die mindestens eine Abtragseinheit an dem Basisrahmen in einer ersten horizontalen Richtung zu mindestens einer zweiten Abtragsposition verstellbar geführt ist, welche von der ersten Abtragsposition unterschiedlich ist und in welcher ein weiteres Abtragen von Bodenmaterial durchführbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Abtragen von Bodenmaterial mit der Unterwasser-Abtragsvorrichtung.

Description

UNTERWASSER-ABTRAGSVORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM ABTRAGEN
VON BODENMATERIAL UNTER WASSER
Die Erfindung betrifft eine Unterwasser-Abtragsvorrichtung, insbesondere zum Abbau von Rohstoffen, mit einem Basisrahmen, welcher auf einem Gewässergrund absetz bar ist, mindestens einer Abtragseinheit, welche vertikal verstellbar an dem Basisrah men gelagert und zum Abtragen von Bodenmaterial des Gewässergrundes an einer ersten Abtragsposition ausgebildet ist, und mindestens einem Transportbehälter, wel cher zum Aufnehmen von abgetragenem Bodenmaterial ausgebildet und an dem Ba sisrahmen zum Abtransport von abgetragenem Bodenmaterial angeordnet ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Abtragen von Bodenmaterial unter Wasser, insbesondere zum Abbau von Rohstoffen, mit einer Unterwasser-Abtragsvor richtung, bei dem ein Basisrahmen der Unterwasser-Abtragsvorrichtung auf einem Ge wässergrund abgesetzt wird, mindestens eine Abtragseinheit, welche an dem Basis rahmen verstellbar gelagert ist, in einer ersten Abtragsposition vertikal in den Gewäs sergrund verfahren und dabei Bodenmaterial abgetragen wird, und abgetragenes Bo denmaterial zu einem Transportbehälter an dem Basisrahmen gefördert wird, in wel chem abgetragenes Bodenmaterial zum Abtransport aufgenommen wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.
Aus der EP 2 562 346 A1 geht eine Unterwasser-Bohranordnung mit einer absenkba- ren Arbeitsplattform hervor. An der Arbeitsplattform ist ein Bohrwerkzeug angeordnet,
welches mittels eines Bohrantriebes zum Erstellen eines Bohrloches in den Gewäs sergrund eintreibbar ist. Die Bohrvorrichtung dient zum Erstellung von Gründungsele menten unterWasser. Das beim Erstellen der Bohrung anfallende Bohrklein wird nach oben abgeführt und über eine Austrittsmündung in das umgebende Gewässer ausge tragen, wo es durch die Gewässerströmung abgefördert und verteilt wird.
Aus der WO 2015/178854 A1 und der WO 2015/178853 A1 gehen Unterwasser-Ab bausysteme hervor. Bei diesen Systemen werden mehrere mobile Abbaueinheiten ein gesetzt, von welchen abgebautes Bodenmaterial zu schwimmenden Behältern abge führt wird, welche unter Wasser zwischen den Abbaueinheiten und einem Versor gungsschiff angeordnet sind.
Eine gattungsgemäße Unterwasser-Abtragsvorrichtung und ein gattungsgemäßes Verfahren gehen aus der EP 3 330441 B1 hervor. In einem turmartigen Basisrahmen ist eine Abtragseinheit vertikal verstellbar gelagert, durch welche Bodenmaterial unter Wasser abgetragen und in einen Förderbehälter transportiert werden kann. Für den Abbau von Bodenmaterial auf einer größeren Fläche ist es bei dieser bekannten Vor richtung erforderlich, diese nach jedem vertikalen Abtragsschritt zu verstellen. Dies kann unter Wasser, insbesondere bei größeren Tiefen, mit einem erhöhten Zeit- und Arbeitsaufwand erforderlich sein.
Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, eine Unterwasser-Abtragsvorrichtung und ein Verfahren zum Abtragen von Bodenmaterial anzugeben, mit welchen auch ein Abtragen größerer Mengen von Bodenmaterial an einem Gewässergrund effizient durchführbar sind.
Die Aufgabe wird nach der Erfindung zum einen durch eine Unterwasser-Abtragsvor richtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und zum anderen durch ein Verfahren zum Abtragen von Bodenmaterial unterWasser mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Unterwasser-Abtragsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Abtragseinheit an dem Basisrahmen in einer ersten horizon- talen Richtung zu mindestens einer zweiten Abtragsposition verstellbar geführt ist, wel che von der ersten Abtragsposition unterschiedlich ist und in welcher ein weiteres Ab tragen von Bodenmaterial durchführbar ist.
Ein Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, eine Unterwasser-Ab tragsvorrichtung mit einem Basisrahmen vorzusehen, welche auf einem Gewässer grund absetzbar ist und entlang welchem in einer horizontalen Richtung die Abtrags einheit verstellbar gelagert ist. Damit kann die Unterwasser-Abtragsvorrichtung an dem Grund eines Gewässers abgestellt werden und es können anschließend mehrere vertikale Abtragsvorgänge durchgeführt werden, wobei die Abtragseinheit zwischen einem einzelnen vertikalen Abtragsvorgang, einem sogenannten Stich, entlang des Basisrahmens horizontal verfahren wird. Im Sinne der Erfindung ist horizontal dabei als eine Querrichtung zur vertikalen Gravitationsrichtung zu verstehen, wobei im We sentlichen ein Verstellen entlang einer Oberfläche des Gewässerbodens erfolgt. Ins gesamt kann so ein effizientes und exaktes Abtragen auch größerer Bodenbereiche in mehreren Stichen ohne oder mit einer reduzierten Anzahl von Verstellungen des Ba sisrahmens durchgeführt werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass an dem Basisrah men eine Abscheideeinrichtung angeordnet ist, zu welcher das abgetragene Boden material förderbar ist und welche ausgebildet ist, rohstoffhaltige Bestandteile abzu scheiden und diese an den mindestens einen Transportbehälter weiterzuleiten. Die Abscheideeinrichtung, welche ein Sieb, einen Dekanter, eine Zentrifuge und/oder eine sonstige Trenneinrichtung aufweisen kann, reduziert das von dem Transportbehälter aufzunehmende Bodenmaterial. Insbesondere sollen durch den Transportbehälter möglichst nur rohstoffhaltige Bestandteile aufgenommen werden, während rohstoff freie oder rohstoffarme Bestandteile von der Abscheideeinrichtung ausgeschieden werden. Vorzugsweise ist die mindestens eine Abtragseinrichtung über eine flexible Leitung, insbesondere eine Schlauchleitung, mit der Abscheideeinrichtung verbunden.
Besonders vorteilhaft ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung, dass die Abschei deeinrichtung oberhalb des Transportbehälters in einer Beladestation angeordnet ist. Der Transportbehälter kann dabei in die Beladestation verfahren werden, in welcher er sich dann unterhalb der Abscheideeinrichtung befindet. Die abgeschiedenen roh- stoffhaltigen Bestandteile können dabei insbesondere unter Schwerkrafteinwirkung ef fizient von der Abscheideeinrichtung in den Transportbehälter geleitet werden. Die Ab scheideeinrichtung kann ortsfest oder verstellbar am Basisrahmen gelagert sein.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung kann darin gesehen werden, dass eine Aufnahme- und Verschiebeinrichtung für den mindestens einen Transport behälter an dem Basisrahmen vorgesehen ist, wobei die Aufnahme- und Verschiebe einrichtung ausgebildet ist, mindestens einen Transportbehälter aufzunehmen und zu mindest zu einer Beladestation zum Aufnehmen von abgetragenem Bodenmaterial zu verschieben. Vorzugsweise kann der Basisrahmen ausgebildet sein, mehrere Trans portbehälter gleichzeitig aufzunehmen. Hierfür kann ein entsprechender Zwischenla gerbereich am Basisrahmen vorgesehen sein. Weiterhin kann an dem Basisrahmen eine Aufnahmestation ausgebildet sein, in welcher Transportbehälter von der Wasser oberfläche, insbesondere einem Transportschiff, auf den Basisrahmen abgesetzt wer den können. Über die Verschiebeeinrichtung kann der so aufgenommene Transport behälter in einen Zwischenlagerbereich oder direkt zu der Abscheideeinrichtung be wegt werden. Die Verschiebeeinrichtung kann Führungsschienen für den Transport behälter und mindestens ein Verschiebeelement aufweisen, etwa einen Stellzylinder oder eine Transportkette mit Kettenantrieb.
Nach Befüllen des Transportbehälters kann über die Verschiebeeinrichtung der Trans portbehälter zu einer Rückführstation am Basisrahmen weiterbewegt werden. Von der Rückführstation kann der Transportbehälter, etwa durch ein Transportseil, erfasst und von einem Schiff an die Wasseroberfläche rückgeholt werden. Die Aufnahmestation und die Rückführstation können getrennt voneinander oder ortsgleich ausgebildet sein, so dass die Aufnahmestation gleichzeitig die Rückführstation bildet.
Ein kompakter Aufbau der Unterwasser-Abtragsvorrichtung kann insbesondere dadurch erzielt werden, dass die mindestens eine Abtragseinheit vertikal verstellbar an einem Führungsrahmen gelagert ist, welcher horizontal verschiebbar an dem Ba sisrahmen gelagert ist. Der vertikal gerichtete Führungsrahmen kann dabei an einem Schlitten angebracht sein, welcher entlang einer Führung am Basisrahmen horizontal verschiebbar gelagert ist. Grundsätzlich können auch mehrere Abtragseinheiten an der Unterwasser-Abtragsvorrichtung vorgesehen sein, welche unabhängig voneinan der vertikal und horizontal verstellbar sind oder gemeinsam verstellt werden können. Grundsätzlich kann die mindestens eine Abtragseinheit durch einen Linearantrieb ver tikal verstellt werden. Eine besonders kompakte Anordnung wird nach einer Weiterbil dung der Erfindung dadurch erreicht, dass die mindestens eine Abtragseinheit an ei nem Tragseil aufgehängt ist. Insbesondere kann das Tragseil über eine Umlenkrolle an einer Oberseite des Führungsrahmens geführt sein. Ein Absenken der Abtragsein heit kann allein durch Schwerkrafteinwirkung oder durch ein weiteres Zugseil, welches um eine untere Umlenkrolle an einem unteren Bereich des Führungsrahmens geführt ist, oder einen Stellzylinder in Richtung auf den Boden mit Kraft verstellt werden. Das Tragseil und/oder das Zugseil können über eine Seilwinde mittels eines Windenmotors betätigt werden.
Ein effizientes und möglichst großflächiges Abtragen von Bodenmaterial an einem Ge wässergrund kann nach einer Weiterentwicklung der erfindungsgemäßen Unterwas- ser-Abtragsvorrichtung dadurch erzielt werden, dass an dem Basisrahmen eine Bewe gungseinrichtung angeordnet ist, mit welcher die Unterwasser-Abtragsvorrichtung an dem Gewässergrund verstellbar ist. Die Bewegungseinrichtung kann grundsätzlich be liebig ausgebildet sein, insbesondere ein Schreitwerk aufweisen.
Grundsätzlich kann die Abtragseinheit ein Bohrgerät sein, bei welchem ein Bohrwerk zeug um eine vorzugsweise vertikale Bohrachse drehend angetrieben wird. Ein be sonders effizientes Abtragen von Bodenmaterial wird nach einer Ausführungsvariante der Erfindung dadurch erreicht, dass mindestens eine Abtragseinheit als eine Fräsen einheit ausgebildet ist. Bei der Fräseneinheit sind insbesondere Fräszähne vorgese hen, welche um im Wesentlichen horizontale Fräsachsen umlaufen. Die Fräseneinheit kann Fräsräder und/oder Fräsketten aufweisen.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Fräsen einheit einen kastenförmigen Rahmen mit mindestens zwei Paaren von Fräsrädern um fasst, wobei die Fräsräder eines Paares eine gemeinsame Fräsradachse aufweisen und die Fräsradachsen der Paare parallel und axial zueinander versetzt sind. Die Fräsein heiten können dabei im Wesentlichen wie herkömmliche Schlitzwandfräsen ausgebildet sein. Der kastenförmige Rahmen kann insbesondere als ein Führungsrahmen ausgebil det sein, wobei der Rahmenquerschnitt einem Fräsquerschnitt angepasst ist, welcher durch die Fräsräder hergestellt wird. Mit einem derartigen kastenförmigen Führungsrah men kann sich die Fräseneinheit im Frässchlitz selbst führen. Die parallel zueinander gerichteten Fräsradachsen können dabei parallel zur horizontalen Verschieberichtung am Basisrahmen oder quer hierzu, insbesondere in einem rechten Winkel hierzu sein.
Ein besonders effizientes Abtragen von Bodenmaterial kann nach einer Weiterbildung der Erfindung dadurch erzielt werden, dass mehrere Fräseinheiten nebeneinander an geordnet und zu einer gemeinsamen Trageinrichtung zusammengefasst werden. Ins besondere können mehrere Fräseinheiten mit jeweils zwei Paaren von Fräsrädern ne beneinander angeordnet und zusammengefasst sein. Die Anordnung kann dabei in Achsrichtung der Fräsräder oder rechtwinkelig zur Achsrichtung der Fräsräder erfol gen.
Grundsätzlich kann eine Energieversorgung der Unterwasser-Abtragsvorrichtung mit tels einer Versorgungleitung, einem sogenannten Umbilical, von einem Versorgungs schifft aus erfolgen. Die Energieversorgung kann dabei ein Druckfluid, insbesondere Hydraulikfluid, und/oder elektrischer Strom sein. Alternativ oder ergänzend kann es nach einer erfindungsgemäßen Weiterentwicklung vorgesehen sein, dass mindestens eine elektrische Energieversorgungseinheit, insbesondere ein Akkumulator, an dem Basisrahmen angeordnet ist. Die Energieversorgung kann ein Energiewandlungsag gregat umfassen, welches beispielsweise elektrische Energie in hydraulische Energie wandelt oder der Umgebung Wärmeenergie entzieht und in elektrische Energie oder hydraulische Energie transformiert. Die Energieversorgungseinheit stellt ein soge nanntes Power Pack dar. Die Energieversorgungseinheit kann auch einen Akkumula tor mit einer hohen Energiedichte aufweisen. Insbesondere können mehrere Energie versorgungseinheiten angeordnet sein, so dass eine autarke Energieversorgung der Unterwasser-Abtragsvorrichtung auch über mehrere Betriebsstunden sichergestellt ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Unterwasser-Abtragsein richtung besteht darin, dass die Unterwasser-Abtragsvorrichtung aus mindestens zwei Modulen besteht, die während oder nach dem Absetzen auf den Gewässergrund zu sammensetzbar sind. Insbesondere kann auch der Basisrahmen aus verschiedenen Modulen zusammengesetzt sein. Die Module können die einzelnen Abtragseinheiten, die Abtragseinrichtung, der Führungsrahmen, die Transportbehälter oder weitere Komponenten der Unterwasser-Abtragsvorrichtung sein. Die Module sind mit Schnell verbindungseinrichtungen versehen, so dass diese in relativ einfacher Weise während oder nach dem Absetzen auf den Gewässergrund zusammensetzbar sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Abtragen von Bodenmaterial unter Wasser ist dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Abtragen von Bodenmaterial in der ersten Abtragsposition die mindestens eine Abtragseinheit entlang einer Führung am Basis rahmen in einer horizontalen Richtung von der ersten Abtragsposition in mindestens eine zweite Abtragsposition verstellt wird, welche unterschiedlich zu der ersten Ab tragsposition ist, und dass weiteres Bodenmaterial in der zweiten Abtragsposition durch vertikales Verfahren der mindestens einen Abtragseinheit abgetragen wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere durch eine erfindungsgemäße Unterwasser-Abtragsvorrichtung durchgeführt werden, wie sie zuvor beschrieben wor den ist.
Eine bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung besteht darin, dass entlang der ersten horizontalen Richtung ein erster Abbauschlitz erstellt wird, wobei zunächst meh rere vertikale Primärstiche erstellt werden, welche entlang der ersten horizontalen Richtung definiert beabstandet sind, wobei mindestens ein Restbodenabschnitt zwi schen den Primärstichen verbleibt, und dass nach dem Erstellen der Primärstiche in der horizontalen Richtung jeder Restbodenabschnitt mit mindestens einem Sekundär stich zum Bilden eines durchgehenden Abbauschlitzes in der horizontalen Richtung entfernt wird. Auf diese Weise können durchgehende Abbauschlitze effizient erstellt werden, wobei sichergestellt ist, dass an zwei gegenüberliegenden Seiten der insge samt kastenförmigen Abtragseinheit möglichst gleiche Druck- oder Umgebungsver hältnisse bestehen, so dass ein möglichst vertikales Abteufen der Abtragseinheit si chergestellt und ein Verlaufen vermieden ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsvariante des Verfahrens nach der Erfindung kann darin gesehen werden, dass nach Erstellen eines ersten Abbauschlitzes die mindes tens eine Abtragseinheit in einer zweiten horizontalen Richtung, welche quer, insbe sondere senkrecht zur ersten horizontalen Richtung gerichtet ist, um einen definierten Versatzbetrag verstellt und mindestens ein zweiter Abbauschlitz etwa parallel zum ers- ten Primär-Abbauschlitz erstellt wird. Der zweite Abbauschlitz kann an den ersten Ab bauschlitz unmittelbar angrenzen. Es können weitere Abbauschlitze nebeneinander erstellt werden, so dass der Gewässergrund großflächig abgetragen wird.
Alternativ kann der Versatzbetrag so groß gewählt sein, dass ein Restbodenbereich zwischen zwei benachbarten Primär-Abbauschlitzen verbleibt, und dass anschließend der Restbodenbereich zwischen zwei Primär-Abbauschlitzen unter Einbringung eines Sekundär-Abbauschlitzes abgetragen wird. Gemäß dieser Verfahrensvariante wird also der Boden nicht nur im Bereich eines einzelnen Schlitzes abgetragen, sondern es kann ein planmäßiger flächiger Abbau des Gewässerbodens erfolgen. Dabei werden zunächst zwei oder mehr jeweils voneinander beabstandete und insbesondere paral lele Primär-Abbauschlitze erstellt, so wie dies zuvor beschrieben wurde. Der Abstand zwischen zwei Primär-Abbauschlitzen ist dabei insbesondere so ausgebildet, dass der dazwischen verbliebene Restbodenbereich in horizontaler Richtung eine Wanddicke aufweist, welche der Abbaubreite einer Abtragseinheit entspricht. Der Restbodenbe reich kann so durch einen Sekundär-Abbauschlitz mit den Abtragseinheiten vollständig abgetragen werden, was eine gute Ausbeute an abgetragenem Bodenmaterial bedeu tet.
Nach einer Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es bevorzugt, dass abgetragenes Bodenmaterial zu einer Abscheideeinrichtung gefördert wird, dass in der Abscheideeinrichtung rohstoffhaltige Bestandteile von rohstoffarmen Bestand teilen abgeschieden und zu dem mindestens einen Transportbehälter gefördert wer den, und dass die rohstoffarmen Bestandteile von der Abscheideeinrichtung in einen Bodenbereich des Gewässergrundes rückgeleitet werden. Vorzugsweise werden die rohstoffarmen Bestandteile wieder in die ausgehobenen Schlitze rückgeführt, so dass diese zumindest wieder teilweise verfüllt werden. Dies schont den Gewässerboden und reduziert die Menge an zu transportierendem Bodenmaterial zu einem Bereich über Wasser.
Grundsätzlich kann die Unterwasser-Abtragsvorrichtung als Gesamtanlage auf dem Gewässergrund abgesetzt werden. Eine Vereinfachung des Transportes wird nach ei ner Weiterbildung der Erfindung dadurch erzielt, dass eine Unterwasser-Abtragsvor richtung aus mindestens zwei Modulen zusammengesetzt ist, welche während oder nach Ablassen der Module auf dem Gewässergrund miteinander verbunden werden. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen wei ter beschrieben, welche schematisch in den Zeichnungen dargestellt sind. In den
Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten erfindungsgemäßen Unterwas- ser-Abtragsvorrichtung;
Fig. 2 eine Vorderansicht der Unterwasser-Abtragsvorrichtung von Fig. 1;
Fig. 3 eine Seitenansicht der Unterwasser-Abtragsvorrichtung von Fig. 1 und
Fig. 2;
Fig. 4 eine Draufsicht auf die Unterwasser-Abtragsvorrichtung gemäß den Fi guren 1 bis 3;
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht der Abtragseinheiten der Unterwasser-Ab tragsvorrichtung gemäß den Figuren 1 bis 4;
Fig. 6 eine Vorderansicht der Abtragseinheiten von Fig. 5;
Fig. 7 eine Seitenansicht der Abtragseinheiten gemäß den Figuren 5 und 6;
Fig. 8 eine vergrößerte perspektivische Darstellung des Transportbehälters der
Unterwasser-Abtragsvorrichtung gemäß den Figuren 1 bis 4;
Fig. 9 eine vergrößerte perspektivische Darstellung einer Abscheideeinrichtung der Unterwasser-Abtragsvorrichtung gemäß den Figuren 1 bis 4;
Fig. 10 eine Seitenansicht der Abscheideeinrichtung gemäß Fig. 9 mit geöffneter Bodenklappe;
Fig. 11 eine Seitenansicht der Abscheideeinrichtung gemäß Fig. 9 mit geschlos sener Bodenklappe;
Figs. 12-19 Draufsichten auf eine Unterwasser-Abtragsvorrichtung gemäß Figuren 1 bis 4 in verkleinerter Darstellung in verschiedenen Verfahrensschritten beim Abtrag von Boden;
Fig. 20 eine perspektivische Aussicht einer weiteren Ausführungsform einer er findungsgemäßen Unterwasser-Abtragsvorrichtung; Fig. 21 eine Draufsicht auf die Unterwasser-Abtragsvorrichtung von Fig. 20; und
Figs. 22-29 Draufsichten auf die Unterwasser-Abtragsvorrichtung gemäß den Figu ren 20 und 21 in verkleinerter Darstellung in verschiedenen Verfahrens schritten beim Abtrag von Boden.
Eine erste erfindungsgemäße Unterwasser-Abtragsvorrichtung 10 mit einem gerüstar tigen Basisrahmen 12 ist in den Figuren 1 bis 4 dargestellt. Der Basisrahmen 12 weist einen horizontalen Bodenabschnitt 14 und zwei daran angebrachte und voneinander beabstandete Wandabschnitte 16 auf. In dem so gebildeten etwa U-förmigen Basis rahmen 12 ist zwischen den beabstandeten Wandabschnitten 16 ein Aufnahmeraum 18 für kastenförmige Transportbehälter 14 vorgesehen. Zum Ausrichten der Unterwas- ser-Abtragsvorrichtung 10 auf einem Gewässergrund sind an der Unterseite des Ba sisrahmens 12 vertikal ausfahrbare Stützfüße 15 vorgesehen. Die Stützfüße 15 kön nen mit Abtragszähnen versehen sein, wobei die Stützfüße 15 drehbar angetrieben und in den Gewässergrund eingebracht werden können.
Zur Energieversorgung sind an dem in Fig. 1 rechtsseitigen Wandabschnitt 16 drei Energieversorgungseinheiten 70 lösbar angebracht. Die Energieversorgungseinhei ten 70 können insbesondere als sogenannte Power Packs ausgebildet sein, d. h. Energiewandlungsaggregate, z. B. als elektro-hydraulische Aggregate, welche über eine Nabelschnur, ein sogenanntes Umbilical, von einem nicht dargestellten Versor gungsschiff von der Wasseroberfläche aus gelieferte elektrische Energie in hydrauli sche Energie umwandeln. Alternativ oder ergänzend können sie auch als Akkumula toren ausgebildet sein, welche zum Speichern von z. B. elektrischer Energie ausgebil det sind. Im Übrigen kann die erfindungsgemäße Unterwasser-Abtragsvorrichtung 10 nach Absetzen auf dem Gewässergrund weitgehend unabhängig von einem Versor gungsschiff arbeiten. Nach Abschluss der Arbeiten kann die Unterwasser-Abtragsvor richtung 10 in grundsätzlich bekannter Weise wieder gehoben werden.
An dem in Fig. 1 linksseitigem Wandabschnitt 16 ist eine Linearführung 19 angeordnet, entlang welcher ein Führungsrahmen 20 horizontal verstellbar entlang der Außenseite des Wandabschnittes 16 geführt ist.
Der Führungsrahmen 20 weist eine vertikale Führungswand 21 auf, welche zum hori zontalen Verfahren mit der Führung 19 an dem Basisrahmen 12 zusammen wirkt. An der Führungswand 21 ist ein gerüstartiger Führungskasten 22 ausgebildet, in welchem eine blockartige Abtragseinrichtung 38 aufgenommen ist, welche im dargestellten Aus führungsbeispiel aus mehreren Abtragseinheiten 30 zusammengesetzt ist.
An dem Führungsrahmen 20 ist eine jochartige Mastanordnung 23 mit einem Mast kopf 24 vorgesehen. An dem Mastkopf 24 sind Umlenkrollen 25 für Versorgungs schläuche 26 und Förderschläuche 29 zu den drei Abtragseinheiten 30 der Abtrags einrichtung 38 drehbar gelagert. Die blockartige Abtragseinrichtung 38 ist über eine Aufhängung 39 und ein T ragseil 28 am Mastkopf 24 vertikal verstellbar gelagert, wobei die blockartige Abtragseinrichtung 38 in dem Führungskasten 22 des Führungsrah mens 20 vertikal und linear geführt ist.
Die Versorgungsschläuche 26 sind zur Zuführung von hydraulischer und/oder elektri scher Energie ausgebildet, während die Förderschläuche 29 für ein Abpumpen und Abfördern des abgetragenen Bodenmaterials ausgebildet sind. Die Förderschläu che 29 sind über eine Schottplatte 27, an welcher sie in einer Förderleitung 52 am Basisrahmen 12 zusammengefasst werden, geführt, durch welche das abgetragene Bodenmaterial zu einer Abscheideeinrichtung 50 geleitet wird. Die Abscheideeinrich tung 50 ist lösbar in eine Flalterung 17 an der Oberseite des Basisrahmens 12 einge setzt. Die Abscheideeinrichtung 50 ist dabei etwa in einem Mittenbereich des Basis rahmens 12 oberhalb des Aufnahmeraumes 18 angeordnet. Flierdurch ist eine Bela destation 48 gebildet, in welcher rohstoffhaltige Bestandteile des abgetragenen Bo denmaterials von der Abscheideeinrichtung 50 nach unten zu einem darunter ange ordneten Transportbehälter 40 abgegeben werden können. Die rohstoffhaltigen Be standteile des abgetragenen Bodenmaterials werden dabei in der Abscheideeinrichtung 50, welche etwa eine Zentrifuge aufweisen kann, von rohstoffarmen oder rohstofffreien Bestandteilen getrennt. Diese rohstoffarmen oder rohstofffreien Bestandteile können von der Abscheideeinrichtung 50 über Rückführleitungen 51 zurück in einen Boden bereich des Gewässergrundes rückgeleitet werden.
Wie anschaulich in Fig. 3 dargestellt ist, sind an dem Basisrahmen 12 insgesamt drei Transportbehälter 40 angeordnet. Zum Bilden einer Aufnahmestation 47 springt der horizontale Bodenabschnitt 14 gegenüber den Wandabschnitten 16 zumindest an ei ner Stirnseite vor, so dass an dieser Aufnahmestation 47 neue Transportbehälter 40 von einem Versorgungsschiff auf der Unterwasser-Abtragsvorrichtung 10 abgesetzt werden können. Von der Aufnahmestation 47 wird der Transportbehälter 40 dann über eine nicht näher dargestellte Aufnahme- und Bewegungseinrichtung zur Beladestation 48 unterhalb der Abscheideeinrichtung 50 weitergeschoben. Gleichzeitig können be- füllte Transportbehälter 40 von der Beladestation 48 entlang des Aufnahmeraumes 18 zu einer Rückführstation 49 (Figur 4) an dem Bodenabschnitt 14 weiter gefördert wer den. Die Rückführstation 49 liegt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Auf nahmestation 47 am Basisrahmen 12 gegenüber. Von der Rückführstation 49 kann der befüllte Transportbehälter 40 von einer grundsätzlich bekannten Kraneinrichtung ergriffen und zu einem Versorgungsschiff rückgeholt werden.
In den Figuren 5 bis 7 ist die zuvor beschriebene blockartige Abtragseinrichtung 38 näher dargestellt. Die Abtragseinrichtung 38 ist bei dem dargestellten Ausführungsbei spiel aus drei jeweils gleich ausgebildeten Abtragseinheiten 30 aufgebaut. Jede Ab tragseinheit 30 ist als eine Fräseinheit ausgebildet, welche einen kastenförmigen Rah men 32 aufweist. An der Unterseite von jedem Rahmen 32 sind mittig Frässchilder 35 angeordnet, zu welchen an beiden Seiten jeweils ein Fräsrad 34 mit gemeinsamer Fräsradachse drehbar gelagert sind. An jeder Abtragseinheit 30 sind zwei Paare von Fräsrädern 34 drehend angetrieben gelagert. Durch die zwei Paare von Fräsrädern 34 wird ein rechteckiger Fräsquerschnitt durch jede Abtragseinheit 30 erzeugt, welcher dem Querschnitt des kastenförmigen Rahmens 32 entspricht. Wie dies von sogenann ten Schlitzwandfräsen bekannt ist, kann sich die Abtragseinheit 30 im gefrästen Schlitz selbst führen.
Bei der Abtragseinrichtung 38 sind drei Abtragseinheiten 30 in Richtung der Fräsrad achsen nebeneinander angeordnet, so dass die jeweils vorderen Fräsradpaare und die jeweils hinteren Fräsradpaare koaxial zueinander ausgerichtet sind. Die einzelnen Rahmen 32 bilden dabei einen Gesamtrahmen der Abtragseinrichtung 38, deren Ge samtquerschnitt einem Öffnungsquerschnitt des kastenförmigen Führungsrahmens 20 an dem Basisrahmen 12 entspricht. Somit kann der Führungsrahmen 20 als eine An fangsführung zum anfänglichen Führen der Abtragseinrichtung 38 zum Beginn eines Frässchrittes dienen. Die aneinander unmittelbar angrenzenden Abtragseinheiten 30 fräsen gemeinsam einen Abtragsquerschnitt ab, welcher dem Querschnitt des Ge samtrahmens der Abtragseinrichtung 38 entspricht. An der Oberseite der mittleren Abtragseinheit 30 ist eine bockartige Aufhängung 39 aus Stützblechen gebildet, wobei mittels der Aufhängung 39 die Abtragseinrichtung 38 insgesamt an dem Tragseil 28 der Unterwasser-Abtragsvorrichtung 10 lösbar ange bracht werden kann.
Ein Ausführungsbeispiel eines Transportbehälters 40 für die erfindungsgemäße Un- terwasser-Abtragsvorrichtung 10 ist näher in Fig. 8 dargestellt. Der Transportbehälter 40 weist einen kastenförmigen Grundkörper 42 auf, welcher an seiner Oberseite etwa mittig einen sich nach oben öffnenden Einführtrichter 43 aufweist. An den Eckberei chen an der Oberseite des Grundkörpers 42 sind ösenartige Verbindungselemente 44 angebracht. Die Verbindungselemente 44 dienen zur Verbindung mit einem Hebe zeug, insbesondere Haken eines Kranseiles, so dass der Transportbehälter 40 etwa von einem Versorgungsschiff mit dem Hebezeug abgesenkt und nach dem Befüllen wieder gehoben werden kann.
Gemäß den Figuren 9 bis 11 ist ein Ausführungsbeispiel der Abscheideeinrichtung 50 gezeigt, welche ein Gehäuse 54 mit einem Zylinderabschnitt 55 und einem Konusab schnitt 56 aufweist. Zwischen dem oberen Zylinderabschnitt 55 und dem unteren Ko nusabschnitt 56 ist ein radial vorspringender Aufsatzring 57 ausgebildet, mit welchem die Abscheideeinrichtung 50 auf der rahmenartigen Halterung 17 am Basisrahmen 12 lösbar von oben aufgesetzt werden kann.
An der Unterseite des Konusabschnittes 56 ist eine Austrittsöffnung 58 vorgesehen. Diese kann mittels eines klappbar angelenkten Bodens 59 geöffnet (Fig. 10) und ge schlossen (Fig. 11 ) werden. An der Oberseite des Gehäuses 54 sind Verbindungsösen 53 angebracht, mit welchen die Abscheideeinrichtung 50 beispielsweise zu Wartungs zwecken über ein grundsätzlich bekanntes Hebezeug zu einem Versorgungsschiff ge hoben und wieder abgesenkt werden kann. Innerhalb der Abscheideeinrichtung 50 ist eine geeignete Trenneinrichtung vorgesehen, mit welcher beispielsweise rohstoffhal tige Bestandteile des abgetragenen Bodenmaterials von taubem Material getrennt werden können.
Nachfolgend wird der Einsatz der erfindungsgemäßen Unterwasser-Abtragsvorrich- tung 10 gemäß den Figuren 1 bis 4 bei der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens näher im Zusammenhang mit den Figuren 12 bis 19 erläutert. Die Unterwasser-Abtragsvorrichtung 10 ist auf einen Gewässergrund 1 abgesetzt, wel cher insbesondere ein Meeresgrund in einer Tiefe bis zu einigen tausend Metern sein kann. Dabei weist die Unterwasser-Abtragsvorrichtung 10 eine Bewegungseinrichtung 60 mit zwei parallelen Schienen 62 am Gewässergrund 1 auf. Die Bewegungseinrich tung 60 kann eine nicht näher dargestellte Antriebseinheit umfassen, mit welcher der Basisrahmen 12 entlang den Schienen 62 linear verfahren werden kann.
Bei dem Ausgangszustand gemäß Fig. 12 sind drei Transportbehälter 40 auf dem Ba sisrahmen 12 angeordnet, wobei sich ein Transportbehälter 40 unmittelbar unter der Abscheideeinrichtung 50 in der Beladestation 48 befindet. Der Führungsrahmen 20 mit der Abtragseinrichtung 38 wird in eine Ausgangs- oder Anfangsposition entlang des Basisrahmens 12 verfahren. In dieser Position wird die Abtragseinrichtung 38 mit den Abtragseinheiten 30, welche in einem rechten Winkel zur Seitenfläche des Basisrah mens 12 nebeneinander angeordnet sind, vertikal in den Boden abgeteuft, wobei Bo denmaterial abgetragen und zu der Abscheideeinrichtung 50 gefördert wird. Von der Abscheideeinrichtung 50 wird zumindest ein Teil des abgetragenen Bodenmaterials in den darunter befindlichen Transportbehälter 40 in der Beladestation 48 weiter geför dert.
Nach dem Befüllen des ersten Transportbehälters 40 wird dieser gemäß Fig. 13 von der Beladestation 48 in die Rückführstation 49 weitergeschoben, wobei gleichzeitig der zweite Transportbehälter 40 in die Beladestation 48 bewegt wird.
Nach Erstellen eines ersten Primärstiches 3 wird die Abtragseinrichtung 38 mit dem Führungsrahmen 20 entlang des Basisrahmens 12 in einer horizontalen ersten Rich tung um einen definierten Versatzbetrag weitergeschoben, wobei dann ein zweiter Pri märstich 3 erstellt wird. Am Grund jedes einzelnen Primärschlitzes 3 bilden sich auf grund der gegenüberliegenden Fräsradpaare zwei halbzylindrische Rinnen aus, zwi schen denen ein nur schematisch angedeuteter Steg 8 ausgebildet ist.
Wie anschaulich in Fig. 14 dargestellt ist, sind der erste und der zweite Primärstich 3 parallel und beabstandet zueinander angeordnet, so dass ein Restbodenabschnitt 4 zwischen den benachbarten Primärstichen 3 verbleibt. Zwischenzeitlich kann der be- füllte Transportbehälter 40 in der Rückführstation 49 gehoben und zu einem Versor gungsschiff rückgeholt werden. Nachdem eine gewünschte Anzahl von Primärstichen 3 zum Bilden eines ersten Ab bauschlitzes 2 entlang des Basisrahmens 12 in der ersten Richtung erstellt sind, wird die Abtragseinrichtung 38 gemäß Fig. 15 entlang des Basisrahmens 12 wieder rück gefahren, um den ersten Restbodenabschnitt 4 zwischen dem ersten und dem zweiten Primärstich 3 mit einem Sekundärstich 5 abzutragen. Durch Wiederholung dieses Vor ganges können die verbliebenen Restbodenabschnitte 4 zwischen den Primärstichen 3 durch Sekundärstiche 5 entfernt werden, so dass der durchgehende erste Abbau schlitz 2 erstellt wird, welcher in Fig. 17 dargestellt ist. Durch die Fräsradpaare bedingt ergibt sich eine rinnenförmige Konturierung des Grundes des ersten Abbauschlitzes 2 mit dazwischenliegenden Graten oder Stegen 8.
Während des Abbauvorganges werden Transportbehälter 40 weiter befüllt und an die Rückführstation 49 zum Abtragsport weitergeleitet. Gleichzeitig können leere Trans portbehälter 40 zu der Aufnahmestation 47 zugeführt werden, so dass diese zum Be füllen zur Verfügung stehen.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel können an der Aufnahmestation 47 auch befüllte Transportbehälter 40 abtransportiert werden, während gleichzeitig auch an der Rückführstation 49 leere Transportbehälter 40 zum Befüllen abgestellt werden können.
Nach Abschluss des ersten Abbauschlitzes 2, welcher parallel zum rechteckigen Ba sisrahmen 12 in der ersten Richtung verläuft, wird der Basisrahmen 12 entlang der Schienen 62 mit der Bewegungseinrichtung 60 etwa rechtwinklig zum ersten Abbau schlitz 2 in einer horizontalen zweiten Richtung um die Abtragsbreite der Abtragsein richtung 38 verfahren, um einen zweiten Abbauschlitz 6 parallel und unmittelbar an grenzend an den ersten Abbauschlitz 2 zu erstellen.
Wie in den Figuren 18 und 19 schematisch dargestellt ist, können zum Erstellen des zweiten Abbauschlitzes 6 in entsprechender Weise zunächst zueinander beabstan- dete Primärstiche 3 in einer ersten Verfahrrichtung der Abtragseinrichtung 38 erstellt werden. Anschließend werden verbliebene Restbodenabschnitte 4 zwischen den Pri märstichen 3 durch Sekundärstiche 5 entfernt. Insgesamt kann so ein planmäßiger flächiger Abtrag von Bodenmaterial an einem Ge wässergrund 1 mit großer Positionsgenauigkeit durchgeführt werden. Erst anschlie ßend muss die gesamte Unterwasser-Abtragsvorrichtung 10 versetzt werden, um ei nen weiteren Bodenbereich abzutragen.
Eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Unterwasser-Abtragsvorrich- tung 10 ist in den Figuren 20 und 21 dargestellt. Der Aufbau dieser Unterwasser-Ab tragsvorrichtung 10 entspricht der Unterwasser-Abtragsvorrichtung 10 gemäß den Fi guren 1 bis 4 mit einigen Ausnahmen, auf welche eingegangen wird.
Der Aufbau des Basisrahmens 12, des Führungsrahmens 20, der Abtragseinheiten 30, der Transportbehälter 40, der Abscheideeinrichtung 50, der Bewegungseinrichtung 60 sowie der Energieversorgungseinheit 70 sind weitgehend gleich aufgebaut, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist die Abtragseinrichtung 38, welche ebenfalls aus drei Abtragseinheiten 30 aufgebaut ist, längs zur Führung 19 des Basis rahmens 12 gerichtet. Die Achsen der Fräsräder der Abtragseinheiten 30 sind dabei parallel zur horizontalen ersten Richtung, also der Verschieberichtung des Führungs rahmens 20 entlang des Basisrahmens 12.
Weiterhin ist die Abscheideeinrichtung 50 in einer Flalterung 17 angeordnet, welche selbst verschiebbar entlang des Basisrahmens 12 gelagert ist. Hierfür können entspre chende Schienen an der Oberseite des Basisrahmens 12 für die Flalterung 17 vorge sehen sein.
Nachfolgend wird der Einsatz dieser zweiten erfindungsgemäßen Unterwasser-Ab tragsvorrichtung 10 gemäß den Figuren 20 und 21 bei der Durchführung eines erfin dungsgemäßen Verfahrens näher im Zusammenhang mit den Figuren 22 bis 29 erläu tert.
Die Unterwasser-Abtragsvorrichtung 10 wird ebenfalls auf einen Gewässergrund 1 ab gesetzt. Die Unterwasser-Abtragsvorrichtung 10 weist dabei eine Bewegungseinrich tung 60 mit zwei parallelen Schienen 62 am Gewässergrund 1 auf.
Bei dem Ausgangszustand gemäß Fig. 22 sind drei Transportbehälter 40 auf dem Ba sisrahmen 12 angeordnet, wobei sich die Abscheideeinrichtung 50 auf einer Flalterung 17 befindet, welche verschiebbar entlang des Basisrahmens 12 gelagert ist. Im Aus gangszustand gemäß Fig. 22 befindet sich die Abscheideeinrichtung 50 zusammen mit dem Führungsrahmen 20 mit der Abtragseinrichtung 38 mit den drei Abtragsein heiten 30 in einer seitlichen Ausgangsposition. Die Abscheideeinrichtung 50 befindet sich dabei oberhalb eines ersten Transportbehälters 40 an einem Seitenbereich des Basisrahmens 12.
In dieser Position wird die Abtragseinrichtung 38 mit den Abtragseinheiten 30, welche parallel zur Seitenfläche des Basisrahmens 12 nebeneinander angeordnet sind, verti kal in den Boden abgeteuft, wobei Bodenmaterial abgetragen und zu der daneben liegenden Abscheideeinrichtung 50 gefördert wird. Von der Abscheideeinrichtung 50 wird zumindest ein Teil des abgetragenen Bodenmaterials in den darunter befindlichen Transportbehälter 40 weitergefördert.
Der Transportbehälter 40 ist insbesondere so ausgelegt, um das Abtragsmaterial oder zumindest den wertstoffhaltigen Teil des Abtragsmaterials eines ersten Primärstiches 3 aufzunehmen.
Nach Erstellen des ersten Primärstiches 3 wird gemäß Fig. 23 die Abtragseinrichtung 38 mit dem Führungsrahmen 20 entlang des Basisrahmens 12 in einer ersten hori zontalen Richtung um einen definierten Versatzbetrag weitergeschoben, welcher der Länge des ersten Primärstiches 3 entspricht. Gleichzeitig wird mit dem Führungsrah men 20 die Abscheideeinrichtung 50 mit dem Halterahmen 17 entlang des Basisrah mens 12 über den nächsten, mittleren Transportbehälter 40 verschoben. In dieser Position wird ein zweiter Primärstich 3 durchgeführt, während das abgetragene Bo denmaterial zu der verstellten Abscheideeinrichtung 50 über die Förderleitung 52 weitertransportiert wird. Gleichzeitig kann nunmehr der erste Transportbehälter 40 von seiner Ursprungsposition unmittelbar über ein Hebezeug zu einem Versorgungs schiff rückgeführt werden.
Anschließend werden der Führungsrahmen 20 mit der Abtragseinrichtung 38 und die Abscheideeinrichtung 50 mit der Halterung 17 um einen weiteren Förderschritt entlang des Basisrahmens 12 zu einer dritten Abtragsposition verschoben, welche anschaulich in Fig. 24 dargestellt ist. Die Abscheideeinrichtung 50 befindet sich dabei über dem dritten Transportbehälter 40 an einem Seitenbereich des Basisrahmens 12, welcher dem anfänglichen Seitenbereich gegenüber liegt. Während der dritte Primärstich 3 zum Erstellen des ersten Abbauschlitzes 2 durchgeführt wird, kann der zweite befüllte Transportbehälter 40 ebenfalls unmittelbar durch ein Hebezeug von seiner mittleren Position am Basisrahmen 12 nach oben zu einem Versorgungsschiff abgehoben wer den. Durch die Fräsradgeometrien bedingt erstreckt sich mittig entlang des Grundes des Primärstichs 3 ein Steg 8.
Nach Abschluss des ersten Abbauschlitzes 2 durch die unmittelbar aneinander gren zenden Primärstiche 3 wird der Führungsrahmen 20 mit der Abtragseinrichtung 38 wieder in die Anfangsposition rückgeführt. Gleichzeitig wird der Basisrahmen 12 ent lang der Schienen 62 mit der Bewegungseinrichtung 60 in einer zweiten Richtung, welche quer zur Längsrichtung des Abbauschlitzes 2 gerichtet ist, um einen Versatz betrag verfahren, welcher der Breite des ersten Abbauschlitzes 2 entspricht.
Zuvor wurden vom Versorgungsschiff zwei leere Transportbehälter 40 wieder auf dem Basisrahmen 12 abgestellt. Sodann können die Abbauschritte gemäß den Figuren 22 bis 24 zum Bilden eines zweiten Abbauschlitzes 6 wiederholt werden, wie anschaulich in den Figuren 25 bis 27 dargestellt ist. Aufgrund der rinnenförmigen Konturierung des Grundes der Abbauschlitze 2 und 6 ergeben sich angedeutete Stege 8.
Wie in den Figuren 28 und 29 angedeutet wird, kann dann ein abermaliges Rückstellen des Führungsrahmens 20 mit der Abtragseinrichtung 38 einschließlich der Abscheide einrichtung 50 mit der Halterung 17 erfolgen, wobei auch der Basisrahmen 12 entlang der Schienen 62 um einen weiteren Versatzbetrag verfahren wird, wie anschaulich in Fig. 28 dargestellt ist. Anschließend kann ein dritter Abbauschlitz 7 durch eine weitere Abfolge der bekannten Verfahrensschritte durchgeführt werden, wie Fig. 29 zu entneh men ist.
Anschließend kann die Unterwasser-Abtragsvorrichtung 10 auf den Gewässergrund 1 versetzt werden, um einen weiteren Bodenbereich am Gewässergrund 1 durch Wie derholung der zuvor beschriebenen Schritte abzutragen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Unterwasser-Abtragsvorrichtung, insbesondere zum Abbau von Rohstoffen, mit einem Basisrahmen (12), welcher auf einem Gewässergrund (1) absetzbar ist, mindestens einer Abtragseinheit (30), welche vertikal verstellbar an dem Basisrahmen (12) gelagert und zum Abtragen von Bodenmaterial des Ge wässergrundes (1) an einer ersten Abtragsposition ausgebildet ist, und mindestens einen Transportbehälter (40), welcher zum Aufnehmen von ab getragenem Bodenmaterial ausgebildet und an dem Basisrahmen (12) zum Abtransport von abgetragenem Bodenmaterial angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Abtragseinheit (30) an dem Basisrahmen (12) in einer ersten horizontalen Richtung zu mindestens einer zweiten Abtragspo sition verstellbar geführt ist, welche von der ersten Abtragsposition unter schiedlich ist und in welcher ein weiteres Abtragen von Bodenmaterial durchführbar ist.
2. Unterwasser-Abtragsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass an dem Basisrahmen (12) eine Abscheideeinrichtung (50) angeordnet ist, zu welcher das abgetragene Bodenmaterial förderbar ist und welche ausgebildet ist, rohstoffhaltige Bestandteile abzuscheiden und diese an den mindestens einen Transportbehälter (40) weiterzuleiten.
3. Unterwasser-Abtragsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheideeinrichtung (50) oberhalb des Transportbehälters (40) in einer Beladestation (48) angeordnet ist.
4. Unterwasser-Abtragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufnahme- und Verschiebeeinrichtung für den mindestens einen Trans portbehälter (40) an dem Basisrahmen (12) vorgesehen ist, wobei die Aufnahme- und Verschiebeeinrichtung ausgebildet ist, mindestens einen Transportbehäl ter (40) aufzunehmen und zumindest zu einer Beladestation (48) zum Aufnehmen von abgetragenem Bodenmaterial zu verschieben.
5. Unterwasser-Abtragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Abtragseinheit (30) vertikal verstellbar an einem Füh rungsrahmen (20) gelagert ist, welcher horizontal verschiebbar an dem Basisrah men (12) gelagert ist.
6. Unterwasser-Abtragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Abtragseinheit (30) an einem Tragseil (28) aufgehängt ist.
7. Unterwasser-Abtragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Basisrahmen (12) eine Bewegungseinrichtung (60) angeordnet ist, mit welcher die Unterwasser-Abtragsvorrichtung (10) auf dem Gewässergrund (1) verstellbar ist.
8. Unterwasser-Abtragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Abtragseinheit (30) als eine Fräseneinheit ausgebildet ist.
9. Unterwasser-Abtragsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fräseneinheit einen kastenförmigen Rahmen (32) und mindestsens zwei Paare von Fräsrädern (34) umfasst, wobei die Fräsräder (34) eines Paares eine gemeinsame Fräsradachse aufweisen und die Fräsradachsen der Paare parallel und radial zueinander versetzt sind.
10. Unterwasser-Abtragsvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet,. dass mehrere Fräseneinheiten nebeneinander angeordnet und zu einer gemein samen Abtragseinrichtung (38) zusammengefasst sind.
11. Unterwasser-Abtragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Energieversorgungseinheit (70), insbesondere ein Power Pack, insbesondere ein Akkumulator, an dem Basisrahmen (12) angeordnet ist.
12. Unterwasser-Abtragseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterwasser-Abtragsvorrichtung (10) aus mindestens zwei Modulen be steht, die während oder nach dem Absetzen auf den Gewässergrund (1) zusam mensetzbar sind.
13. Verfahren zum Abtragen von Bodenmaterial unterWasser, insbesondere zum Ab bau von Rohstoffen, mit einer Unterwasser-Abtragsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem ein Basisrahmen (12) der Unterwasser-Abtragsvorrichtung (10) auf einem Gewässergrund (1) abgesetzt wird, mindestens eine Abtragseinheit (30), welche an dem Basisrahmen (12) ver stellbar gelagert ist, in einer ersten Abtragsposition vertikal in den Gewäs sergrund (1) verfahren und dabei Bodenmaterial abgetragen wird, und abgetragenes Bodenmaterial zu einem Transportbehälter (40) an dem Ba sisrahmen (12) gefördert wird, in welchem abgetragenes Bodenmaterial zum Abtransport aufgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Abtragen von Bodenmaterial in der ersten Abtragsposition die mindestens eine Abtragseinheit (30) entlang einer Führung (19) am Ba sisrahmen (12) in einer horizontalen Richtung von der ersten Abtragsposi tion in mindestens eine zweite Abtragsposition verstellt wird, welche unter schiedlich zu der ersten Abtragsposition ist, und dass weiteres Bodenmaterial in der zweiten Abtragsposition durch vertika les Verfahren der mindestens einen Abtragseinheit (30) abgetragen wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der ersten horizontalen Richtung ein erster Abbauschlitz (2) erstellt wird, wobei zunächst mehrere vertikale Primärstiche (3) erstellt werden, welche entlang der ersten horizontalen Richtung definiert beabstandet sind, wobei min destens ein Restbodenabschnitt (4) zwischen den Primärstichen (3) verbleibt, und dass nach dem Erstellen der Primärstiche (3) in der horizontalen Richtung jeder Restbodenabschnitt (4) mit mindestens einem Sekundärstich (5) zum Bilden eines durchgehenden Abbauschlitzes (2) in der ersten horizontalen Richtung entfernt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass nach Erstellen eines ersten Abbauschlitzes (2) die mindestens eine Abtrags einheit (30) in einer zweiten horizontalen Richtung, welche quer, insbesondere senkrecht, zur ersten horizontalen Richtung gerichtet ist, um einen definierten Ver satzbetrag verstellt und mindestens ein zweiter Abbauschlitz (6) etwa parallel zum ersten Abbauschlitz (2) erstellt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass abgetragenes Bodenmaterial zu einer Abscheideeinrichtung (50) gefördert wird, dass in der Abscheideeinrichtung (50) rohstoffhaltige Bestandteile von rohstoffar men und/oder rohstofffreien Bestandteilen abgeschieden und zu dem mindestens einen Transportbehälter (40) gefördert werden, und dass die rohstoffarmen und/oder rohstofffreien Bestandteile von der Abscheide einrichtung (50) in einen Bodenbereich des Gewässergrundes (1) rückgeleitet wer den.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Unterwasser-Abtragsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 aus mindestens zwei Modulen zusammengesetzt ist, welche während oder nach Ablassen der Module auf den Gewässergrund (1) miteinander verbunden werden.
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