DE102012202132A1 - Method and device for soundproofing - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrfifft eine Schallschutzvorrichtung (1) für Rammarbeiten unter Wasser, aufweisend zumindest eine auf dem Meeresgrund (2) festlegbare Leitung (10), welche eine Mehrzahl von Bohrungen (105) aufweist, sowie zumindest einen Kompressor (18), mit welchem Druckluft (180) in die Leitung (10) einbringbar ist, so dass diese aus den Bohrungen (105) austreten kann, wobei die Leitung zumindest einen Längsabschnitt aufweist, in welchem ein Beschwerungskörper (101) eingebracht ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Reduzierung der Übertragung von Schall in einer Flüssigkeit, enthaltend die folgenden Schritte: Ausbringen von zumindest einer Leitung (10) auf den Meeresgrund (2), welche die Schallquelle ringförmig umschließt und mit Bohrungen (105) versehen ist, Einbringen von Druckluft (180) in die zumindest eine Leitung (10), so dass diese durch die Bohrungen (105) austritt, wobei die Leitung mittels einer Wickelvorrichtung (15) abgewickelt wird und zumindest einen Längsabschnitt aufweist, in welchem ein Beschwerungskörper (101) eingebracht ist, so dass diese durch ihr Eigengewicht auf dem Meeresgrund (2) zu liegen kommt und/oder mehrere Leitungen gleichzeitig ausgebracht werden, welche jeweils die Schallquelle ringförmig umschließen.The invention relates to a soundproofing device (1) for piling under water, comprising at least one line (10) which can be fixed on the seabed (2) and which has a plurality of bores (105) and at least one compressor (18), with which compressed air ( 180) into the conduit (10) can be introduced so that it can escape from the bores (105), wherein the conduit has at least one longitudinal portion in which a weighting body (101) is introduced. Furthermore, the invention relates to a method for reducing the transmission of sound in a liquid, comprising the following steps: applying at least one line (10) to the seabed (2), which encloses the sound source annularly and is provided with bores (105), Introducing compressed air (180) into the at least one conduit (10) so that it exits through the bores (105), the conduit being unwound by means of a winding device (15) and having at least one longitudinal section in which a weighting body (101) is introduced so that it comes to lie on its own weight on the seabed (2) and / or several lines are applied simultaneously, which enclose the sound source annular.
Description
Die Erfindung betrifft eine Schallschutzvorrichtung für Rammarbeiten unter Wasser, aufweisend zumindest eine auf dem Meeresgrund festlegbare Leitung, welche eine Mehrzahl von Bohrungen aufweist, sowie zumindest einen Kompressor, mit welchem Druckluft in die Leitung einbringbar ist, so dass diese aus den Bohrungen austreten kann. Weiterhin betrifft di Erfindung ein Verfahren zur Reduzierung der Übertragung von Schall in einer Flüssigkeit, enthaltend die folgenden Schritte: Ausbringen einer Leitung auf den Meeresgrund, welche die Schallquelle ringförmig umschließt und mit Bohrungen versehen ist und Einbringen von Druckluft in die Leitung, so dass diese durch die Bohrungen austritt. The invention relates to a soundproofing device for piling under water, comprising at least one fixable on the seabed line having a plurality of bores, and at least one compressor with which compressed air in the line can be introduced so that it can escape from the holes. Furthermore, the invention relates to a method for reducing the transmission of sound in a liquid, comprising the following steps: applying a line to the seabed, which surrounds the sound source in an annular shape and is provided with holes and introducing compressed air into the conduit so that they pass through the holes exit.
Derartige Vorrichtungen und Verfahren können zum Schallschutz beim Einbringen zylindrischer Pfähle in den Meeresboden verwendet werden. Solche Pfähle können zur Verankerung von Monopile-, Tripod-, Tripile- oder Jacket-Konstruktionen verwendet werden, auf welchen Bauwerke wie Windmessmasten, Windenergieanlagen oder Umspannwerke im Offshore-Bereich gegründet werden können. Such devices and methods can be used for sound insulation when introducing cylindrical piles in the seabed. Such piles can be used to anchor monopile, tripod, tripile or jacket constructions on which structures such as wind gauges, wind turbines or offshore substations can be established.
Die genannten Gründungsstrukturen können an Land weitgehend vorgefertigt werden, so dass sich diese vor Ort bei oft schwierigen Wetterbedingungen einfach und schnell installieren lassen. Nachteilig ist jedoch, dass für die Errichtung schwere Rammgeräte benötigt werden, welche einen großen Schallpegel von beispielsweise mehr als 130 dB in die Umgebung einbringen. Solche Schallpegel können für die Meeresfauna schädlich sein. These foundations can be largely prefabricated on land so that they can be easily and quickly installed on site in often difficult weather conditions. The disadvantage, however, is that heavy ramming devices are required for the construction, which introduce a large sound level of, for example, more than 130 dB into the environment. Such sound levels can be harmful to the marine fauna.
Aus der Praxis ist daher bekannt, durch ein die Rammstelle umgebendes Rohrsystem Druckluft zu leiten, welche durch Bohrungen in den Rohren austreten kann. Da jedoch die Leitung aufgrund der Füllung mit Luft einen großen Auftrieb besitzt, ist diese Maßnahmen nur aufwändig durchzuführen. Beispielsweise kann die Leitung durch Taucher auf dem Meeresboden befestigt werden, um ein Aufschwimmen im Betrieb zu verhindern. Nach Beendigung der Baumaßnahme muss die Leitung entweder aufgegeben oder durch den erneuten Einsatz von Tauchern vom Meeresboden gelöst werden. From practice, it is therefore known to direct compressed air through a pipe system surrounding the pile, which can escape through bores in the pipes. However, since the line has a large buoyancy due to the filling with air, these measures can only be carried out consuming. For example, the conduit may be attached by divers to the seabed to prevent it from floating during operation. After completion of the construction work, the line must either be abandoned or removed from the seabed by the use of divers again.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren für Rammarbeiten unter Wasser anzugeben, welches eine gute Schallschutzwirkung mit geringem apparativen Aufwand vereint, so dass die Schallschutzmaßnahmen schnell und einfach durchgeführt werden können. The invention is therefore based on the object of specifying a device and a method for piling under water, which combines a good soundproofing effect with low equipment costs, so that the soundproofing measures can be performed quickly and easily.
Die Aufgabe wird durch eine Schallschutzvorrichtung gemäß Anspruch 1, einem Schlauch gemäß Anspruch 10 sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 15 gelöst. The object is achieved by a soundproofing device according to claim 1, a hose according to
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, zum Schallschutz während der Rammarbeiten in an sich bekannter Weise Luftblasen aus einer Leitung aufsteigen zu lassen, welche die Rammstelle in etwa ringförmig umgibt. Aufgrund der Dichteinhomogenität zwischen den aufsteigenden Luftblasen und dem umgebenden Meerwasser sowie aufgrund der Kompressibilität der Luftblasen kann die Energie der Schallwellen zumindest teilweise dissipiert werden, so dass außerhalb des Blasenschleiers eine geringere Schallintensität vorherrscht. Um eine Schallreduktion in alle Richtungen zu erzielen, kann die Leitung so ausgebracht werden, dass diese die Rammstelle vollständig ringförmig umschließt. Sofern eine Reduktion nur in bestimmten Richtungen erforderlich ist, kann selbstverständlich die Leitung nur in diesen Richtungen ausgelegt werden bzw. der Ring um die Rammstelle nicht vollständig geschlossen sein. According to the invention, air bubbles are allowed to rise from a conduit for sound insulation during the pile work in a manner known per se, which surrounds the pile in an approximately annular manner. Due to the density inhomogeneity between the rising air bubbles and the surrounding seawater and due to the compressibility of the air bubbles, the energy of the sound waves can be at least partially dissipated, so that outside the bubble curtain a lower sound intensity prevails. To achieve a sound reduction in all directions, the line can be applied so that it surrounds the ram completely annular. If a reduction is required only in certain directions, of course, the line can be designed only in these directions or the ring to the ram not completely closed.
Die aus der Leitung austretende Druckluft wird von zumindest einem Kompressor bereitgestellt, welcher meist an der Wasseroberfläche auf einem Schiff oder einer Jack-up Barge montiert ist. Die komprimierte Umgebungsluft wird dann der Leitung über einen Zufuhrschlauch zugeführt und verlässt die Leitung über eine Mehrzahl von Bohrungen, welche entlang der Längserstreckung der Leitung eingebracht sind. The compressed air emerging from the line is provided by at least one compressor, which is usually mounted on the water surface on a ship or a jack-up barge. The compressed ambient air is then supplied to the conduit via a supply hose and exits the conduit via a plurality of bores which are introduced along the longitudinal extent of the conduit.
Da die Leitung bei Betrieb der Vorrichtung somit ständig mit Luft gefüllt ist, wirken Auftriebskräfte auf die Leitung. Für die Funktion der Schallschutzvorrichtung ist es jedoch erforderlich, dass die Leitung auf dem Meeresboden liegen bleibt. Andernfalls kann der von den Rammarbeiten ausgehende Schall zwischen Leitung und Meeresboden ungehindert passieren und sich somit mit voller Intensität ausbreiten. Since the line is thus constantly filled with air during operation of the device, buoyancy forces act on the line. For the function of the soundproofing device, however, it is necessary that the line remains lying on the seabed. Otherwise, the sound emanating from the pile driving between the pipe and the seabed can pass unhindered and thus propagate with full intensity.
Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, einen Beschwerungskörper in die Leitung einzubringen. Auf diese Weise wird das Gesamtgewicht der Leitung soweit erhöht, dass diese ohne weitere Verankerungen oder äußere Zusatzgewichte auf dem Meeresboden liegen bleibt. Da der Beschwerungskörper innen in der Leitung angebracht ist, bleibt die Außenform der Leitung unverändert erhalten, so dass diese weiterhin in einfacher Weise aus- und/oder eingebracht werden kann, ohne dass außen liegende Gewichte den Vorgang behindern. Auch eine Verankerung durch Taucher kann zwar zusätzlich erfolgen, ist aber in der Regel nicht erforderlich. Zumindest kann die Anzahl der Verankerungen verringert oder der Abstand der Verankerungspunkte vergrößert werden, da die Leitung durch ihr hohes Eigengewicht am Meeresboden liegen bleibt. According to the invention it is now proposed to introduce a weighting body in the line. In this way, the total weight of the line is increased so far that it remains without further anchors or external additional weights on the seabed. Since the weighting body is mounted inside the line, the outer shape of the line remains unchanged, so that they can continue in a simple manner off and / or introduced without external weights hindering the process. Anchoring by divers can also be done in addition, but is usually not required. At least the number of anchors can be reduced or the distance of the anchoring points can be increased, since the line remains due to their high weight on the seabed.
Der Beschwerungskörper kann in einigen Ausführungsformen der Erfindung ein Metall oder eine Legierung enthalten. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann der Beschwerungskörper ein mineralisches Material enthalten oder daraus bestehen, beispielsweise Beton. Der bzw. die Beschwerungskörper können bei der Produktion der Leitung, beispielsweise durch Extrudieren, unmittelbar in diese eingebracht werden. Beispielsweise können Beschwerungskörper in gewissen Abständen in der Leitung verklebt, verschraubt oder vernietet sein. In einer Ausführungsform der Erfindung können mehrere Beschwerungskörper mit einem Drahtseil oder einer Kette miteinander verbunden sein, welche ein Verrutschen entlang der Längserstreckung der Leitung verhindern. In einer Ausführungsform der Erfindung kann zumindest eine hinreichend dimensionierte Kette mit einer Mehrzahl von Kettengliedern als alleiniger Beschwerungskörper verwendet werden. Ein solcher Beschwerungskörper kann einfach in die Leitung eingebracht werden. Aufgrund der Beweglichkeit der Kettenglieder beeinträchtigt der Beschwerungskörper das Auf- und Abrollen der Leitung nur unwesentlich. The weighting body may include a metal or alloy in some embodiments of the invention. In other embodiments of the invention, the weighting body may be a contain or consist of mineral material, such as concrete. The or the weighting bodies can be introduced directly into the production of the line, for example by extrusion. For example, weighting bodies can be glued, screwed or riveted at certain intervals in the line. In one embodiment of the invention, a plurality of weighting bodies may be connected to each other by a wire rope or a chain which prevent slippage along the length of the line. In one embodiment of the invention, at least one sufficiently dimensioned chain with a plurality of chain links can be used as the sole weighting body. Such a weighting body can be easily introduced into the line. Due to the mobility of the chain links of the weighting body affects the winding and unrolling of the line only insignificantly.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Leitung zumindest einen Längsabschnitt aufweisen, welcher einen Schlauch mit einer Wandung aufweist, wobei die Wandung zumindest eine Lage eines Drahtgeflechtes enthält. In einigen Ausführungsformen der Erfindung können mehrere Lagen eines Drahtgeflechtes in der Wandung vorhanden sein. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Anzahl der Lagen des Drahtgeflechtes zwischen 1 und 8, zwischen 2 und 7 oder zwischen 3 und 5 betragen. Das Drahtgeflecht in der Wandung des Schlauches erhöht dessen Zugfestigkeit, so dass eine mechanische Beschädigung bzw. eine nicht tolerierbare Querschnitts- oder Längenänderung beim Abwickeln des Schlauches vermieden wird. Weiterhin kann das Drahtgeflecht die Dehnfähigkeit des Schlauches begrenzen, so dass dieser auch bei hohem Überdruck seinen gewünschten Querschnitt behält. Somit kann die Vorrichtung mit größerer Zuverlässigkeit betrieben werden und besonders sicher aus- und eingebracht werden. In some embodiments of the invention, the conduit may comprise at least one longitudinal portion having a tube with a wall, the wall containing at least one layer of wire mesh. In some embodiments of the invention, multiple layers of wire mesh may be present in the wall. In some embodiments of the invention, the number of layers of the wire mesh may be between 1 and 8, between 2 and 7, or between 3 and 5. The wire mesh in the wall of the hose increases its tensile strength, so that a mechanical damage or an intolerable cross-sectional or length change during unwinding of the hose is avoided. Furthermore, the wire mesh can limit the elasticity of the tube, so that it retains its desired cross section even at high pressure. Thus, the device can be operated with greater reliability and be safely out and introduced.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Drahtgeflecht und/oder die Kette bzw. der zumindest eine Beschwerungskörper einen Edelstahl enthalten oder daraus bestehen. Unter einem Edelstahl soll für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung ein legierter Stahl verstanden werden, welcher korrosionsbeständig oder zumindest korrosionsträge ist. Beispielsweise können Stähle mit den Werkstoffnummern 1.4401, 1.4571 oder 1.4462 verwendet werden. Die Verwendung dieser Edelstähle verlängert die Lebensdauer der vorgeschlagenen Vorrichtung, falls durch die Luftaustrittsöffnungen oder Beschädigungen der Wandung Seewasser mit dem Beschwerungskörper und/oder dem Drahtgeflecht in Kontakt gelangt. In some embodiments of the invention, the wire mesh and / or the chain or the at least one weighting body may contain or consist of a stainless steel. For the purposes of the present description, a stainless steel is to be understood as meaning an alloyed steel which is corrosion-resistant or at least resistant to corrosion. For example, steels with the material numbers 1.4401, 1.4571 or 1.4462 can be used. The use of these stainless steels extends the life of the proposed device if seawater gets in contact with the weighting body and / or the wire mesh through the air outlet openings or damage to the wall.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung enthält die Schallschutzvorrichtung weiterhin eine Wickelvorrichtung mit einer Trommel, auf welcher die Leitung aufwickelbar ist. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Trommel einen Antrieb, beispielsweise einen Elektro- oder Hydraulikantrieb, aufweisen. Die Trommel kann dazu eingerichtet sein, mehr als 900 m, mehr als 1000 m oder mehr als 1100 m der Leitung aufzunehmen. Mit der vorgeschlagenen Wickelvorrichtung kann die Leitung ähnlich wie eine Ankerkette von Bord eines Arbeitsschiffes abgerollt und auf den Meeresgrund verlegt werden. Sofern das Schiff dabei einen Kreis um die Rammstelle fährt, können alle Raumrichtungen der Schallausbreitung abgedeckt werden. Zum Aufnehmen der Leitung nach Abschluss der Arbeiten kann es in einigen Ausführungsformen der Erfindung hinreichend sein, die Leitung auf die Trommel aufzurollen, während das Schiff im Wesentlichen antriebslos oder mit geringer Maschinenleistung treibt. Dadurch wird das Schiff durch die Leitung geführt wie an einer Ankerkette und folgt dem Leitungsverlauf rückwärts, während die Leitung auf die Trommel aufgewickelt wird. Insbesondere bei dieser Form des Ein- und Ausbringens der Leitung bewährt sich eine Leitung mit vergrößerter Zugfestigkeit, wie die vorgeschlagene Ausführungsform mit zumindest einem Drahtgeflecht in der Wandung. Auch der Beschwerungskörper kann zur Aufnahme von Zugkräften dienen, wenn dieser eine Kette oder ein Drahtseil enthält oder daraus besteht. In some embodiments of the invention, the soundproofing device further comprises a winding device with a drum on which the line can be wound up. In some embodiments of the invention, the drum may have a drive, such as an electric or hydraulic drive. The drum may be configured to accommodate more than 900 meters, more than 1000 meters or more than 1100 meters of pipe. With the proposed winding device, the line can be unrolled like an anchor chain from board a working ship and laid on the seabed. If the ship drives a circle around the ramming point, all spatial directions of the sound propagation can be covered. In some embodiments of the invention, to receive the conduit after completion of the work, it may be sufficient to roll the conduit onto the drum while the vessel is propelling substantially idle or with low engine power. As a result, the ship is guided by the line as on an anchor chain and follows the course of the line backwards, while the line is wound onto the drum. In particular, in this form of insertion and removal of the line, a line with increased tensile strength, as the proposed embodiment with at least one wire mesh in the wall proven. Also, the weighting body can serve to absorb tensile forces, if this contains or consists of a chain or a wire rope.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung können mehrere Leitungen gleichzeitig ausgebracht werden, welche jeweils die Schallquelle ringförmig umschließen. Hierdurch werden mehrere, in etwa konzentrisch angeordnete Blasenschleier ausgebildet. Da ein einzelner Blasenschleier aus einer einzigen Leitung eine Reduktion des Schalls um etwa 12 dB bis etwa 20 dB bewirkt, kann durch mehrere Blasenschleier eine entsprechend größere Reduktion erfolgen. Sofern mehrere Leitungen gleichzeitig ausgebracht werden, kann dieser verbesserte Schallschutz mit einer einzigen Fahrt des Schiffes um die Rammstelle installiert werden. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Anzahl der gleichzeitig ausgebrachten Leitungen etwa 2 bis etwa 6 betragen. In some embodiments of the invention a plurality of lines can be applied simultaneously, each of which surround the sound source in an annular manner. As a result, a plurality of approximately concentrically arranged bubble veils are formed. Since a single veil of bubbles from a single line causes a reduction of the sound by about 12 dB to about 20 dB, a number of bubble veils can result in a correspondingly greater reduction. If multiple lines are deployed at the same time, this improved sound insulation can be installed with a single ride of the ship around the pile. In some embodiments of the invention, the number of concurrently applied lines may be from about 2 to about 6.
In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Trommel der Wickelvorrichtung eine innenliegende Lufteinspeisung aufweisen, so dass die Leitung während des Abwickelns und/oder während des Einholens mit Druckluft beaufschlagt werden kann. Hierdurch wird die Leitung zusätzlich mechanisch stabilisiert, so dass diese keine unzulässig kleinen Biegeradien erfährt, welche die Leitung beschädigen könnten. Weiterhin wird das Eindringen von Seewasser vermieden. In some embodiments of the invention, the drum of the winding device may have an internal air feed, so that the line can be supplied with compressed air during unwinding and / or during retrieval. As a result, the line is additionally mechanically stabilized so that it does not experience unacceptably small bending radii, which could damage the line. Furthermore, the penetration of seawater is avoided.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden. Dabei zeigt: The invention is based on figures without limitation of the general Invention concept will be explained in more detail. Showing:
Der Schlauch
Die Wandung
Auf der Innenseite
Das Drahtgeflecht
Nachdem zwei Schläuche von beiden Seiten auf den Grundkörper
Optional kann die Schelle
Das Tripod
Die Rammpfähle
Um eine Beeinträchtigung der Meeresfauna durch die Schallemission
Vor Beginn der Rammarbeiten wird die Leitung
Nach Abschluss der Arbeiten kann die Leitung
Anhand von
Sofern der Rahmen
Im Rahmen
Zum Einbringen des Schlauches
Weiterhin ist in
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Ansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Of course, the invention is not limited to the embodiments shown in the figures. The above description is therefore not to be considered as limiting, but as illustrative. The following claims are to be understood as meaning that a named feature is present in at least one embodiment of the invention. This does not exclude the presence of further features.
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