DE2730853A1

DE2730853A1 - Vorrichtung zum vergraben einer rohrleitung in einem gewaesserboden

Info

Publication number: DE2730853A1
Application number: DE19772730853
Authority: DE
Inventors: Edwin J Dressel; Houston W Hunter
Original assignee: J Ray McDermott and Co Inc
Current assignee: J Ray McDermott and Co Inc
Priority date: 1976-07-21
Filing date: 1977-07-08
Publication date: 1978-01-26
Also published as: CA1041310A; US4041717A; GB1565418A; NL7704111A; NO771547L; FR2359352A1; FR2359352B1

Description

VORRICHTUNG ZUM VERGRABEN EINER ROHRLEITUNG IN EINEN GEWÄSSERBODEN

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Eingraben einer Leitung Ib Boden eines Gewässers, insbesondere auf einen DUsenschlitten zum Eingraben einer Leitung in einem aus unverfestigtem Material bestehenden Meeresboden.

Es hat sich eingebürgert, dass Qnterwasserleitungen, wie Rohrleitungen oder Pipelines, unter der Oberfläche des Meeresbodens verlegt werden. Es hat sich gezeigt, dass diese Verlegungsart notwendig ist, um Beschädigungen der Leitungen zu verhindern; derartige Beschädigungen traten auf, als Leitungen noch unabgedeckt auf dem Meeresboden verlegt wurden.

Herkömmliche Vorrichtungen zum Eingraben einer Unterwasser-Pipeline weisen einen Unterwasser-Düsenschlitten auf. Diese sind ihrerseits mit einem Rahmen zur Abstützung der Rohrleitung mit Backbord- und Steuerbord-Ponton-Läufern zur Lagerung des Rahmens versehen. Ein herkömmlicher DUsenschlitten weist Backbord- und Steuerbord-Hochdruckstrahldüsen auf, die beim Ausstossen eines Fluids, wie Luft oder Wasser, Bodenmaterial vom Meeresboden unter Bildung eines Grabens für die Rohrleitung austragen. Der DUsenschlitten wird mittels eines an der Wasseroberfläche schwimmenden Fahrzeugs

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Über den Meeresboden gezogen; das Fahrzeug oder Schiff versorgt die Strahldüsen gleichzeitig mit notwendigen Hochdruckfluid für die Strahldüsen.

Die herkömmlichen Düsenschlitten zeigen in Meeresbodenformationen aus kohäsiven Materialien recht gute Arbeitsergebnisse. Venn Jedoch die Leitung in einem Gewässerboden aus unverfestigten Materialien, wie Sand, Ton oder anderen sedimentären Materialien, eingegraben werden soll, so 1st es schwierig, ein Einfallen des Grabens zu verhüten, ehe die Rohrleitung in der gewünschten Tiefe in dem Graben angeordnet 1st. Derartige Probleme sind besonders dann akut, wenn die Pipeline in einem praktisch ausschliesslich aus Sand bestehenden Gewässerboden verlegt werden soll.

In letzteren Fällen ist man derart vorgegangen, dass man den Meeresboden im Bereich der Rohrleitung aufgewirbelt hat, wodurch die Leitung aufgrund ihres eigenen Gewichtes in die Lage versetzt wurde, in den aufgewirbelten Meeresboden zu sinken. Dieses Vorgehen beim Eingraben einer Leitung schliesst nicht die Bildung eines Grabens vor der Leitung ein; das Eingraben erfolgt vielmehr mittels einer Anzahl von das Aufwirbeln oder Fluidisieren bewirkenden, mit Abstand unter der Rohrleitung angeordneten Schlitten, die das Bodenmaterial lokal aufwirbeln; vgl. US - PS 3 659 425.

Beim Eingraben von Rohrleitungen in Meeresboden aus unverfestigtem Material ist es weitgehend bekannt, unter der Rohrleitung eine Anzahl von Rohren mit über deren Länge verteilten Wirbelöffnungen oder Düsen vorzusehen. Die Rohre erstrecken sich vollständig über die Unterseite der Leitung und sind mittels einer Anzahl von mit Abstand zueinander vorgesehenen Bügeln angeordnet. Aus den Öffnungen wird Hochdruckfluid in den Boden Im Bereich der Rohrleitung ausgestossen, um das unverfestigte Material aufzuwirbeln. Die Rohrleitung oder Leitung sinkt wiederum aufgrund ihres Gewichtes in das verwirbelte Bodenmaterial, bis sie ihre gewünschte Tiefe erreicht hat; siehe US-PS3 702540.

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Aas der US-PS3 695049 ist es weiterhin beim Verlegen bzw. Eingraben von Rohrleitungen in unverfestigte Meeresböden bekannt, dass Ban an der Rohrleitung befestigte und an dieser entlang bewegbare Verwirbelungsrohre vorsieht, um den Meeresboden in Bereich der Rohrleitung zu verwirbeln, wodurch dann die Rohrleitung zusammen mit den Verwirbelungsrohren wiederum in den aufgewirbelten Meeresboden sinkt.

Die vorbeschriebenen Verfahren zum Eingraben von Rohrleitungen in Buden mit unverfestigtem oder lockerem Material benutzen sämtliche das Verwirbeln des Bodenmaterials im Bereich der Rohrleitung, sodase diese aufgrund ihres Eigengewichtes in das aufgewirbelte Bodenmaterial einsinkt. Sie verzichten samt und sonders auf die Bildung eines Grabens vor der Rohrleitung und wenden vielmehr - wie beschrieben - eine örtliche Verwirbelung an.

Ein weiteres Wesensmerkmal der vorbeschriebenen Verfahren besteht darin, dass sie erhebliche Mengen an aus den VerwirbelungsdUsen auszustossendem Druckmittel oder Fluid benötigen, um das Meeresbodenmaterial in vollständig verwirbeltem Zustand zu halten, wie dies für ein zufriedenstellendes Eingraben der Rohrleitung oder anderer Leitungen nötig ist.

Soll eine Rohrleitung in einem hauptsächlich aus Sand oder ähnlichem Sedimentmaterial bestehenden Meeresboden unter Bildung eines die Rohrleitung aufnehmenden Grabens eingegraben werden, so darf sich der Graben unter der Leitung nicht wieder auffüllen, ehe diese auf dem Grabenboden zur Ruhe gekommen ist. Mithin muss in einem solchen Fall das Auffüllen des Grabens unter dem nicht unterstützten Teil der Rohrleitung behindert werden.

Genäse der Erfindung ist bei einer Vorrichtung zum Eingraben einer Rohrleitung In einem unverfestigten Boden eines Gewässers eine Vorrichtung vorgesehen, die einen DUsenschlitten zur Unterstützung einer auf dem Meeresboden aufliegenden Rohrleitung mit sich nach untem erstreckenden Düsenbeinen zur Bildung eines Grabens

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im Meeresboden zur Aufnahme der Rohrleitung aufweist. Ausserden» ist sie mit einem sich vom hinteren Ende des DUsenschlittens erstreckenden Lfingsteil mit daran angeordneten Schildern versehen, die im Graben zu beiden Seiten des ununterstUtzten Rohrleitungssegments angeordnet sind, da sich zwischen der Oberfläche des Gewässerbodens und dem Boden des Grabens erstreckt. Die an dem Langsteil vorgesehenen Schilder verhindern das Auffüllen des Grabens unter dem nicht unterstutzten Teilstück der Rohrleitung mittels unverfestigtem Material durch physische Zurückhaltung der Grabenwandungen, wodurch deren Einsturz verhindert wird.

Mit der erfindungsgemässen Vorrichtung können somit längliche Teile, wie Rohrleitungen oder auch Kabel in einem Graben im Meeresboden verlegt werden.

Bei einem anderen AusfUhrungsbeispiel der Erfindung ist die Vorrichtung mit einer Anzahl von Druckmittel-Strahldüsen längs der Schilder zur Erzeugung einer leichten Druckmittelströmung in Richtung auf die Grabenwandungen versehen, wodurch zusätzlich daraufhin gewirkt wird, dass kein unverfestigtes Material unter das nicht unterstützte Teil der einzugrabenden Rohrleitung gelangt.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Längsteil mit einem Ballasttank versehen, der seinerseits Einrichtungen aufweist, mit denen der Tank wahlweise mit Ballast versehen oder vom Ballast freigesetzt wird, wodurch ein Anheben oder Absenken des Sanddüsenschlittens im Wasser bewirkt wird. Vorzugsweise ist das Längsteil mit zwei Tanks versehen, die ihrerseits in eine Anzahl von Sektionen aufgeteilt sind, wobei jede Sektion eine Druckluftleitung zur Zufuhr von Luft in das Segment aufweist. Hierdurch kann Ballast-Seewasser ausgestossen und dem Längsteil ein positiver Auftrieb vermittelt werden.

Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung weist die Vorrichtung zum Eingraben der Rohrleitung in einem nicht verfestigten oder unverdichteten Bett eines Gewässers eine Einrichtung auf, die das

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Bett oder den Meeresboden aufwirbelt und die Rohrleitung in den verwirbelten Boden auf die gewünschte Tiefe zwingt. Bei dieser Vorrichtung sind die Strahldüsen des Längsteils zu beiden Seiten der Rohrleitung auf de« Meeresboden gerichtet, um diesen im Bereich des Rohrleitung in einem verwirbelten Zustand zu halten. Das Längsteil trägt mehrere mit Abstand zueinander angeordnete Rollen, die über seine Länge verteilt sind, um die Rohrleitung zu unterstützen; sie erstrecken sich in zunehmend grosseren Entfernungen unter das Längsteil in Richtung zu dessen hinterem Ende. Am Längsteil ist ein Ballastgewicht befestigt, das auf die Rohrleitung über die lagernden Rollen wirkt. Auf diese Weise wird die Rohrleitung in den aufgewirbelten Meeresboden gezwungen. Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, sowie anhand der schematischen Zeichnung und der Ansprüche. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Sanddüsenschlittens gemäse der Erfindung, der mittels eines Schiffes oder einer Fähre über eine

in einem Meeresboden aus unverfestigtem Material zu verlegenden Rohrleitung gezogen wird;

Fig. 2 eine vergrösserte Seitenansicht eines Ausführungsoei-

spiels des Sanddüsenschlittens und eines Segments einer Rohrleitung, das mit der Vorrichtung im Meeresboden eingegraben wird;

Fig. 3 eine Seitenansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des Sanddüsenschlittens unter Darstellung baulicher Einzelheiten;

Flg. 4 eine Draufsicht des Gegenstands der Fig. 3 unter Aufzeigung weiterer Einzelheiten;

Fig. 5 einen Querschnitt des DUsenschlittenteils der erfindungs-

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gemässen Vorrichtung unter Darstellung von Einzelheiten der Düsenbeine und von Auslegern und

Fig. 6 einen Querschnitt eines Segments eines Zwillings-Ballasttanks und seiner zugeordneten Ausrüstung zur Be- und Entladung der Tanks.

In der Zeichnung und der folgenden Beschreibung simd gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In der Fig. 1 ist eine Vorrichtung zum Eingraben einer Rohrleitung 12 in einem Boden 14,zum Beispiel dem Meeresboden, eines Gewässers gezeigt. Der Heeresboden 14 kann aus unverfestigtem Material, wie Sand, Ton oder einer Kombination aus verschiedenen Arten und Sftdimentmaterial, bestehen. Die Vorrichtung weist ein schwimmendes Fahrzeug, die Barke 16, auf, sowie einen Sandstrahlschlitten 10 gemäss einem bevorzugten AusfUhrungsbeispiel der Erfindung. Die Barke 16 ist so ausgebildet, dass sie den Sandstrahlschlitten IO Über den Boden des Gewässers während des Grabvorganges unter Verwendung einer Zugleine 22 zieht, die sich vom Bug der Barke 16 aus erstreckt.

Der Sandstrahlschlitten 10 wird mittels der auf der Backbordseite der Barke 16 angeordneten Kräne 18 und 20 in eine die Rohrleitung 12 überbrückende Lage abgesenkt. An Bord der Barke 16 sind Hochdruckwasser- und Luftpumpen zusammen mit anderen erforderlichen Arbeite- und Kraftmaschinen angeordnet. Die auf der Barke 16 vorgesehenen Luft- und Wasserpumpen liefern die notwendigen Hochdruck-Druckmittel über eine Luftleitung 24 und Wasserleitungen 26 und 28, die sich vom Heck der Barke 16 aus erstrecken. Die Wasserhochdruckversorgung zum Sandstrahl- oder SanddUsenschlitten 10 1st nach unten in Richtung auf den Meeresboden gerichtet, um einen Graben zu bilden, in den die Rohrleitung 12 unter Einfluss ihres Eigengewichtes absinken kann oder in den sie durch eine äussere, auf sie wirkende Kraft hineingezwungen werden kann.

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Sobald der Sanddüsenschlitten 10 in seine die Rohrleitung oder Pipeline 12 überbrückende Lage angeordnet und die Luft- und Vaeserleitungen angeschlossen sind, kann mit dem eigentlichen Arbeltsvorgang zuB Eingraben der Rohrleitung begonnen werden, wobei dk Barke 16 den Sanddüsenschlitten längs der Rohrleitung zieht. Der Sanddüsenschlitten 10 gleitet oberhalb der Rohrleitung 12 auf Auslegern 30, 32 und bildet einen Graben in dem aus unverfestigtem Material bestehenden Meeresboden längs seines Veges. Aus dem Boden 14 ausgetragenes Material wird mittels eines Lufthebemechanismus aus dem Graben entfernt und über die Luftheberauslässe 34, ausgestossen.

Zur Verhinderung eines Auffüllens des Grabens mit unverfestigtem Material des Meeresbodens ehe die Rohrleitung auf dem Boden des Grabens abgesenkt ist und dort zur Ruhe kommt, sind Schilder 40 längs der Selten des Sanddüsenschlittens 10 vorgesehen; sie halten die Wandungen des Grabens physisch offen und verhindern, dass unverfestigtes Material in den Graben unter den nicht unterstützten Teil der Rohrleitung gelangt. Zusätzlich können S-tehldüsen längs der Schilder angeordnet sein, um eine sehr geringe Druckmittelströmung zu bewirken, die ebenfalls dahingehend wirkt, dass unverfestigtee Material nicht in den Graben gelangt.

Mach Beendigung des Eingrabevorgangs wird der Sanddüsenschlitten dadurch vom Meeresboden abgehoben, dass Ballasttanks 62 und 64 geleert werden, wodurch er an die Oberfläche des Gewässers aufschwimmt. Ist der Schlitten dann an die Oberfläche gelangt, kann er in die Nähe der Barke 16 geschwommen werden, worauf ihn dann die Kräne 18 und 20 aus dem Wasser heben können.

Vie im einzelnen aus der Fig. 2 zu entnehmen ist, ist die Rohrleitung 12 im Bereich des Sanddüsenschlittens in etwa S-förmig ausgebildet. D. h. das Vorderteil der Rohrleitung 12 vor dem Sanddüsenschlitten 10 liegt auf der Oberfläche des Meeresbodens auf, wo-hingegen das hinter dem Sanddüsenschlitten 10 befindliche Teil der Rohrleitung 12 auf dem Boden des Grabens 13 aufliegt

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Zwischen den Teilen der Rohrleitung 12, die entweder auf der Oberfläche des Bodens 14 oder dem Boden des Grabens 13 aufliegen,ist ein nicht unterstütztes Segments hinter der Vorderkante 15 des Grabens 13 vorhanden. Die Rohrleitung 12 weist in der Regel einen Aussendurchmesser von 762 mm (30 Zoll) bei einer Wandungsdicke von 12,7 mm (1/2 Zoll) auf, wobei an der Aussenseite eine Wasserschutz- und Gewichtsbeschlchtung von ca. 75 bis 100 mm (3*4 Zoll) vorgesehen jst, wodurch das Rohr einen negativen Auftrieb in Meerwasser aufweist. Das Rohr hat somit ein gewisses Bestreben, auf den Boden des Grabens 13 abzusinken. Aufgrund des Höhenunterschiedes zwischen dem Boden des Grabens und der Oberfläche des Meeresbodens bleibt jedoch ein Teil ununterstützt. In der Regel weist der gebildete Graben eine Tiefe von etwa 3 m (10 Fuss) auf, wodurch sich eine nicht unterstützte Länge der Rohrleitung von etwa 15-3Om ergibt.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, halten die Schilder, von denen nur das Schild 40 sichtbar ist, die Seitenwandungen des Grabens 13 zurück, wodurch ein Nachstürzen des unverfestigten Materials im Bereich der Grabenwandungen verhindert wird. Sobald der Sanddüsenschlitten 10 jedoch einmal ein bestimmtes Segment der Rohrleitung 12 passiert hat, dürfen die Wandungen des Grabens 13 im Bereich dieses Segments durchaus einstürzen und die Rohrleitung 12 überdecken. Dies 1st in Flg. 2 an den hinter dem Sanddüsenschlitten 10 gelegenen Teil des Meeresbodens 14 gezeigt.

In den Fig. 3, 4 und 5 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Sanddüsenschlittens 10 gemäss der Erfindung in einer Seiten-, einer Drauf- sowie einer Stirnansicht jeweils gezeigt.

In diesen Ansichten ist der Sanddüsenschlitten 10 jeweils auf Backbord- und Steuerbordauslegern 30 und 32 auf dem Meeresboden 14 aufliegend gezeigt. Jeder Ausleger weist einen Befestigungsrahmen 50 und 52 auf. Die Ausleger sind weiterhin jeweils mit einer Ponton-Kugel 54, 56 versehen. Letztere sind zylindrische Hohlteile mit abgeschrägten Endkappen 58, 60 jeweils am Vorderteil,

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wobei die Abschrägung nach oben verläuft. Die Ausleger 30 und 32 sind im Hinblick auf ein Gleiten auf dem Meeresboden an den einander gegenüberliegenden Seiten der Rohrleitung 12 und zur Lagerung oder Unterstützung des vorderen Endes des SanddUsenschlittens 10 ausgelegt. Der Backbord- sowie der Steuerbordausleger 30, 32 sind an zwei längliche unterteilten Ballasttanks 62, 64 angeordnet, die sich im wesentlichen parallel zu einander erstrecken. Der Ausleger 30 ist mit dem Ballasttank 62 über den Befestigungsrahmen 52 mittels eines Gelenkpaares 66, 68 verbunden, welch letzteres die Verbindung mit der Aussenseite des Ballasttanks 62 herstellen. Gleichermassen ist der Ausleger 32 am Ballasttank 64 über den Befestigungsrahmen 50 mittels des Gelenkpaares 70, 72 angeordnet.

Ein Eingehen auf die Fig. 5 lässt die Befestigung der Ausleger 30, 32 an den Ballasttanks 62, 64 genauer verstehen. Zusätzlich zu den bafckbordseitigen Gelenken 66, 68 und den steuerbordseitigen Gelenken 70, 72, die die Befestigungsrahmen 50 und 52 der Ausleger an den Ballasttanks anordnen, ist weiterhin ein A-Rahmen 74 vorgesehen, der sich von den Ballasttanks 62 und 64 aus nach oben erstreckt. An der Spitze des Rahmens greifen an beiden Enden mit Gabeln versehene Träger 76 und 78 an und erstrecken sich seitlich, um jeweils eine Verbindung mit den Befestigungsrahmen 50 und 52 herzustellen. Es ist ersichtlich, dass die Gelenkpaare 66, 68 sowie 70, 72 jeweils eine Drehachse für die ihnen zugeordneten Ausleger darstellen. Weiterhin ist erkennbar, dass eine Veränderung der Länge der Träger 76 und 78 die Ausleger um ihre Gelenke verschwenkt, wodurch die Tiefe des Grabens einstellbar ist, der mit der erfindungegemässen Vorrichtung erzeugt werden soll.

Aus den Fig. 3 und 4 sind weiterhin die Ballasttanks 62 und 64 zu entnehmen, die ein Längsteil bilden, das das Hauptbauteil des Sanddüsenschlittens 10 darstellt. Sie erstrecken sich im wesentlichen parallel und verlaufen symmetrisch zur Mittelachse des Schlittens. Jeder Tank weist fünf wahlweise beladbare Segmente a - e auf. Im Bereich des Buges eines Jeden Ballasttanks ist ein

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Zugauge 80, 82 vorgesehen, die zusammen eine Anschlagmöglichkeit für die Zugleine 22 bieten. Die Ballasttanks 62, 64 sind über mehrere Halterungen 84 mit Abstand zueinander angeordnet. Sie werden zur Beibehaltung des Abstandes der Ballasttanks zueinander herangezogen und bieten ausreichende Unterstützung über ihre Länge.

Jedes Ballasttanksegment a - e wird über die Leitung 24 (Fig. 1), die sich von der Barke 16 zum Sanddüsenschlitten IO erstreckt, mit Luft versorgt. Des weiteren ist jedes Segment mit einem manuellen Flutventil versehen, sodass jedes Segment mit Heerwasser gefüllt und dem Längsteil somit ein negativer Auftrieb verliehen werden kann. Soll das Meerwasser aus den beladenen Segmenten wieder entfernt werden, so können Lüftungsventile geöffnet werden und Luft in die Segmente einströmen, wodurch das Meerwasser herausgedrückt und dem Aufbau ein positiver Auftrieb mitgeteilt wird. Soll mithin der Sanddüsenschlitten 10 nach Beendigung eines Grabungsvorganges vom Meeresboden aus angehoben werden, s> werden die Ballasttanks 62 und 64 mit Luft gefüllt, wodurch der Aufbau veranlasst wird, an die Oberfläche aufzusteigen.

In der Flg. 6 ist ein Querschnitt der Ballasttanks 62 und 64 mit ihren zugeordneten Beladungs- und Entladungsausrüstungen gezeigt. Abzweigungen 86 und 88 der Luftleitung 90 sind mit den Ballasttanks 62 und 64 zur Zuführung von Luft in jedes Segment verbunden. Die Abzweigungen 86 und 88 sind so angeordnet, dass sie unter einem Winkel von 45 ° bezüglich der obersten Stelle des jeweiligen Ballasttanks mit dem jeweiligen Segment verbunden sind. Es sind handbetätigte Ventile 92 und 94 vorhanden, die zur Einführung von Ballastluft in die Ballasttanks geöffnet und zur Verhinderung des Entweichens der Luft aus den Ballasttanks geschlossen werden können. An der oberen Stelle eines jeden Segments der Ballasttanks 62 und 64 ist weiterhin ein LUftungsventil 96, 98 vorhanden, durch das die Luft dann abgelassen werden kann, wenn der Sanddüsenschlitten 10 abgesenkt werden soll, deich· zeitig mit dem Entlüften der Ballasttanks werden die manuell

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betätigten Flutventile 100, 102 geöffnet, wodurch Meerwasser in das jeweilige Segment des Ballasttanks gelangt. Die Flutventile 100, 102 sind an der Unterseite etwa 30 ° gegenüber der Vertikalen versetzt vorgesehen.

Aus dem Querschnitt der Fig. 5 ist der DUsenschlittenteil des SanddUsenschlittens 10 zu entnehmen. Insbesondere sind die Backbord· und Steuerborddüsenbeine 104 und 106 ersichtlich, die sich jeweils von der Unterseite der Ballasttanks 62 und 64 nach unten erstrecken. Sie sind herkömmlich ausgebildet und dem Fachmann auf des Gebiete des Verlegene von Rohrleitungen wohl-bekannt. Ein Gitter weist Binder 106, 110 und 112 auf, die zur Verstärkung der nach unten weisenden DUsenbeine vorgesehen sind. Ein Satz Rollen 114 mit Druckwandlern (nicht gezeigt) ist am DUsenbein vorgesehen und ebenso ein Satz Rollen 116 am DUsenbein 106. Weiterhin ist eine zusätzliche Rolle 118 an der Unterseite des Stutzbindere 112 angeordnet. Während des Grabungsvorganges kommen die Rollen 114, 116 und gelegentlich auch die Rolle 118 mit der Pipeline 112 (ge' gezeigt) in Kontakt und laufen in deren Oberfläche ab. Zusätzlich zu der im Bereich des Vorderendes des DUsenschlittens 10 vorgesehenen Rolle 118 ist eine Anzahl von Rollen 119, die im Umriss in Fig. 4 gezeigt sind, vorgesehen, die an einem ebensolchen Binder wie die Rolle 118 angeordnet sind. Die Rollen 19 erstrecken sich mit zunehmend grosser werdendem Abstand unter dem Längsteil vom Vorderen zum hinteren Ende des Schlittens und sind über die Länge des Schlittens mit Abstand zueinander angeordnet. Vorzugsweise ist jede Rolle 119 auf einer Halterung 84 angeordnet. Die den Rollensätzen 114 und 116 zugeordneten Druckwandler zeigen einen am Schlitten angreifenden Querzug an, beispielsweise wenn die Barke 16 vom Kurs abkommt.

Die Anordnung des DUsenbeines 106 ergibt sich weiter aus Fig. 3, in der der Vorderteil des DUsenbeines gezeigt ist. Weiterhin ist eine Wasserleitung 120 gezeigt, die mit der vorderen Fluidleltung 122 verbunden ist, die ihrerseits eine Anzahl von Strahldüsen aufweist, welche so angeordnet sind, dass sie eine Wasser-

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strömung hohen Drucks nach unten auf den Meeresboden vor dem Sanddüsenschlitten 10 zur Bildung eines Grabens richten. Weiterhin erstreckt sich eine andere Leitung 124 des DUsenbeins 106 quer über die untere Kante des DUsenbeins 106; sie weist ebenfalls eine Anzahl von Strahldüsen auf, mit denen eine Wasserströmung hohen Drucks auf den Gewässerboden gerichtet wird.

Die Leitung 120 ergibt sich ebenfalls aus Fig. 4; sie ist oberhalb der Ballasttanks 62, 64 angeordnet und weist zwei Einlassstutzen 130, 132 auf, an die die Wasserleitungen 26, 28 (Fig. 1) der Barke 16 angeschlossen werden. Sie enden in einem ersten Reservoirteil 134, das sich an seinen Enden nach unten erstreckt, um mit der vorderen Druckmittelleitung 122 (Flg. 3) eines jeden DUsenbeines eine Verbindung herzustellen und diese mit Strahlwasser zu versorgen. Ein mittlerer Stutzen 136 verbindet das erste Reservoirteil 138 mit einem zweiten Reservoirteil 138, das zwei Leitungen 140 und 142 aufweist, die mit den Enden des Reservoirteils 138 verbinden und sich nach hinten erstrecken. Die Leitungen 140 und 142 führen dem den Schildern 40 und 42 zugeordneten Strahlnetzwerk Strahlwasser zu, wie dies unten noch näher erläutert wird. Schllesslich ist eine Sammelleitung 144 mit dem zweiten Reservoirteil 138 verbunden, wodurch ein vollständiger Kreisweg für das Strahlwasser erzeugt wird, das längs der Schilder nicht aus den Strahldüsen ausgestossen wird.

Zusätzlich zu den in Jedem Düsenbein vorhandenen Strahldüsen 1st noch der Lufthebemechanismus 34, 36 vorgesehen. Er wird von der Barke 16 aus über die Leitung 24 mit Luft versorgt, um eine Vakuumabsaugung im Bereich der Unterkante eines jeden Düsenbeines zu bewirken, wodurch gefördertes Material aus dem Graben abgesaugt und zu beiden Seiten des Sanddüeenschllttens auagestoesen wird.

Der Düsenschlittenteil des Sanddüsenschlittene 10 bewirkt die Bildung eines Grabens vor dem Sanddüsenschlitten und zwar mit entsprechenden Abmessungen zur Aufnahme der Rohrleitungen.

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Zu beiden Seiten des SanddUsenschlittens 10 erstreckt sich jeweils ein Schild 40, 42 und zwar im wesentlichen über die gesamte Länge der Vorrichtung; sie erstrecken sich von der untersten Seite eines Jeden Ballasttanks aus nach unten. Die Schilder sind vorzugsweise jeweils eine Platte aus hoch-festem Material, wie Stahl. Jedes Schild weist eine Tiefenabmessung auf, die etwas grosser als die Tiefe des Grabens ist, in dem die Rohrleitung vergraben werden soll. Weiterhin sind die Schilder mit einem solchen Abstand zueinander angeordnet, der in etwa der Breite des mittels der Düsenbeine gebildeten Grabens entspricht. Sie dienen dazu, physisch die Wandungen des Grabens zurückzuhalten; sie stutzen diese Wandungen mithin ab und verhindern deren Einsturz und damit ein Auffüllen des Grabens unter dem nicht unterstützen Teil oder Segment der zu verlegenden Rohrleitung.

Aus Fig. 3 geht weiterhin strichpunktiert dargestellt eine Druckmittelleitungsanordnung hervor, die sich über die Länge des Sandstrahlschlittens 10 hinter dem Schild 40 erstreckt. Eine gleiche Leitungsanordnung ist fUr das Schild 42 vorgesehen. Dieses Leitungsnetzwerk umfasst eine Luftleitung 146, die sich längs der Unterkante des Schilds 40 mit einer Anzahl von dort gebohrten Lochpaaren erstreckt, über die Luft seitlich sowohl nach innen in Richtung zum Graben und nach aussen auf die Grabenwand gedrückt wird. Weiterhin ist eine Wasserstrahlleitung 148 mit einer Anzahl von kleinen Strahldüsen vorgesehen, die jeweils nach innen und unten in den gebildeten Graben gerichtet sind. Zu guter letzt weist das Leitungsnetzwerk noch die Sammelleitung 144 mit einer Anzahl von zur Seite gerichteten Düsen auf, mit denen Druckmittel zur Grabenwand gerichtet wird. Sowohl dis Luftleitung 146 als die Wasserleitung 148 entleeren sich in eine Sammelleitung 135 am Ende des DUsenschlittens 10. Die Sammelleitung 135 steht ebenfalls mit der Sammelleitung 144 in Verbindung. Ein Gitter mit einem Netzwerk miteinander verbundener Rohrteile lagert das Druckmittel-Leitungssystem längs der Innenseite des Schildes 40.

Der Betrieb der oben beschriebenen Vorrichtung zwecks Eingrabens

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einer Rohrleitung beginnt mit dem Absenken des Sanddüsenschlittens 10 auf den Meeresboden und zwar durch Fluten der Ballasttanks 62 und 64, wobei der Schlitten brückenartig über der untergetauchten, zu vergrabenden Rohrleitung 12 angeordnet wird. Sobald der Schlitten 10 derart über der Rohrleitung angeordnet ist, wird Wasser hohen Drucks durch die an Bord der Barke 16 befindlichen Pumpen den DUsenbeinen 104, 106 zugeführt. Das durch die Düsen ausgestossene Wasser wird in den Meeresboden injiziert, wodurch das Meeresbodenmaterial entfernt und ein Graben unter der Rohrleitung gebildet wird. Gleichzeitig mit diesem Ausstossen von Wasser wird dem Lufthebemechanismus in den DUsenbeinen Luft zugeführt, um entferntes Meeresbodenmaterial aus dem gebildeten Graben abzusaugen. Der Sanddüsenschlitten wird längs der Rohrleitung 12 hinter der Barke 16 unter Aufrechter haltung des Ausstossens von Wasser durch die Düsen hergezogen. Die Vorrichtung dringt derart in den gebildeten Graben ein, dass die längs jeder seiner Seiten zu beiden Seiten der Rohrleitung angeordneten Schilder sich innen im Graben im Bereich der Grabenwandungen befinden.

Der vor dem DUsenschlitten befindliche Teil der Rohrleitung liegt auf der Oberfläche des Meeres- oder Gewässerbodens auf. Der hinter der Vorrichtung befindliche Teil der Rohrleitung liegt jedoch auf dem Boden des Grabens auf, der naturgemäss, wie oben beschrieben unter der Oberfläche des Meeresbodens liegt. Deshalb findet der zwischen der Meeresbodenoberfläche und dem Grabenboden befindliche Teil der Rohrleitung keine Unterstützung. Um zu verhindern, dass unverfestigtes Gewässerbodenmaterial, wie Sand, unter den nicht unterstützen Teil der Rohrleitung während deren Eingrabens gelangt, werden die Wandungen des Grabens durch die Schilder physisch zurückgehalten.

Das Nachströmen von Material unter den nicht unterstützten Teil der Rohrleitung wird weiterhin durch die Luft- und Wasserstrahldüsen hinten und nahe der Unterkante eines jeden Schildes verhindert. Den Düsen wird Druckluft oder Druckwasser zugeführt, um

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eine nach aussen durch die Schilder und nach innen zu den Grabenwandungen sowie in den Gewässerboden gerichtete Flüssigkeitsströmmg zu erzeugen, um eine Verwirbelung nur eines geringen Teils des Gewässerbodens im Bereich des Bodens des Grabens aufrecht zu erhalten. Das Gewicht des in den Tanks enthaltenen Ballastmeerwassers wirkt über die Rollen auf die Rohrleitung, die auf dem Oberteil der Rohrleitung auflagern, um auf diese eine nach unten gerichtete Kraft auszuüben und mitzuwirken, sie in das verwirbelte Gewässerbett am Boden des Grabens zu verlegen.

Sobald die Schilder der Vorrichtung ein bestimmtes Segment der Pipeline passiert haben, die dann ohne wesentliche Akkumulation an Material unterhalb der Rohrleitung am Boden des Grabens liegt, können die Wandungen zusammenfallen und die Rohrleitung bedecken. Selbstverständlich können zusätzliche Düseneinrichtungen hinter dem Sanddüsenschlitten vorgesehen werden, um eine schnellere Abdeckung der verlegten Rohrleitung herbeizuführen.

Nach Abschluss der Elngrabungsarbeiten der Rohrleitung wird der Ballast aus den Tanks entnommen, um einen positiven Auftrieb des Sandstrahlschlittens herbeizuführen, der beim Anheben 4er Vorrichtung zur Oberfläche unterstützend wirkt. Obgleich an der Barke vorgesehene Hebezeuge beim Heben der Vorrichtung Verwendung finden können, erbringt der positive Auftrieb eine ins Gewicht fallende Hebekraft. Aufgrund der Grosse des Auftriebs ist es erforderlich, für eine gleichmässige Verteilung dieser Kraft über die Länge des Sanddüsenschlittens Sorge zu tragen, um eine zu Beschädigungen führende Formation der Bauteile zu verhindern. Deshalb sind die Ballasttanks oder andere Ballasteinrichtungen vorzugsweise im wesentlichen über die gesamte Länge des SanddUsenschlittens vorgesehen.

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Claims

A T 3 ΐ·! T AHoP Λ U C H

i.^Vorrichtung zum Vergraben einer unter nasser liegenden Aohvleitung in einem Gewässerboden, ^ekennzeic^]met durc erste und zweite Düsenbeine (104, 106), dia aiu „e^enubsrlie^erulea ^ Seiten der unter V/asser liegenden Rohrleitung (12) zur oilaung ^; eines Grabens im Gewässerboden zur Aufnahme der Rohrleitung vorgesehen sind, durch ein sich hinter den Düsenbeinen erstreckendes Längsteil und durch an diesem Längsteil angeordnete Schilder (40, 42), die auf gegenüberliegenden Seiten des nicht unterstützten Teiles der Rohrleitung angeordnet sind unü 3JcIi von der Gewässerbodenoberfläche zum Boden des Grabens erstrek-¹ ken, um eine Auffüllung des Grabens unter dem nicht unterstützten Teil der Rohrleitung mit unverfestigtem Material zu verhindern.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeiciuiet, dass die DUsenbeine (104, 106) an einem Düsenschlitten angeordnet (10) sind.
»3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Längsteil mindestens einen länglichen Ballasttank (52, 64) aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, rlass on den Schildern (40, 42) Strahl einrichtungen vorgesehen sin;", um eine Strömung eines unter Druck stehenden Druckmittels von den Schildern nach aussen zu richten und um die Verhinderung der Ausfüllung des Grabens mit unverfestigtem Material zu unterstützen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennze'clmet, class der Düsenschlitten (10) ernte und zveits Ausleger (^O, ?2) auf-

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weist, die sich seitlich des Längsteils an gegenüberliegenden Seiten der unter Wasser angeordneten Rohrleitungen erstrecken, um den DUsenschlltten über der Rohrleitung zu lagern.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausleger (30, 32) an dem Längsteil angelenkt und zur Anordnung der DUsenbeine (104, 106) in verschiedenen Tiefen des Gewässerbodens verstellbar sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausleger (30, 32) einen mit einem Gelenk (66, 68; 70, 72) versehenen Befestigungsrahmen (50, 52) und einen daran angeordneten, auf der Gewässerbodenoberfläche gleitenden Ponton (44, 46) aufweisen.
8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekernte? chjift. dass der Ballasttank (62, 66) im wesentlichen symmetrisch um die Mittelachse des Längstells angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Ballasttank (62, 64) mit mindestens einem Flutventil (100, 102) zur Zuführung von FlUssigballast in den Ballasttank versehen ist und weiterhin mit einer Druckgasquelle zur Entfernung des Flüssigballastes aus dem Ballasttank.
10. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ballasttank (62, 64) in mehrere Kammern ( 62 a - e; 64 a - e) unterteilt ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 3, 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern (62a-e;64a-e) be- und entladbar sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur wahl weisen Beladung und Entladung der Ballasttanks (62, 64) zur Absenkung des Längsteils auf den Gewässerboden und zu dessen Anheben zur Wasseroberfläche vorgesehen ist.
13· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die

DUsenbeine vordere Druckmittelstrahlleitungen mit einer Anzahl

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von daran angeordneten Düsen zur Ausrichtung einer Hochdruck-Druckmittelströmung In den Meeresboden vor dem DUsenschlitten (10) aufweisen,weiterhin einen Satz vertikal orientierter Rollen (114, 116), die nach Innen in Richtung zur Rohrleitung (12) angeordnet sind, sowie einen Absaugmechanismus zur Entnahme von im Bereich des Grabens innerhalb der Schilder (4O₁ 42) entnommenem lewässerbodenmaterlal und dessen Anordnung seitlich des Grabens ausserhalb der Schilder.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schilder (40, 42) vertikal vom Langsteils sich nach unten erstreckende Platten sind, die sich weiter Über einen Teil des Längstens erstrecken und in ihrer Tiefenabmessung etwa der Tiefe des von den DUsenbelnen (104, 106) gebildeten Grabens entsprechen.
15. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnetι dass auf dem L&ngstell eine Anzahl von Rollen (84) mit Abstand zueinander zwecks Zusammenwirkens mit der Rohrleitung (12) vorgesehen ist, wobei jede Rolle in Richtung von vorne nach hinten des Längsteils sich tiefer in den Graben als die vorangegangene Rolle erstreckt und das Längsteil zur Ausübung einer nach unten gerichteten Kraft auf die Rohrleitung durch die Rollen (84) und der Bewegung der Rohrleitung in den Graben mit Ballast versehen ist.
16. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1-12, dadurch

h. dass am Längsteil auf gegenüberliegenden Seiten

der Rohrleitung (12) Strahldüsen zur Verwirbelung des Gewässerbodens Im Bereich der Rohrleitung vorgesehen sind.
17· Vorrichtung nach Anspruch 1, 5 und 7» dadurch dass Backbord- und Steuerbordausleger (30, 32) vorgesehen sind, die jeweils am Ballasttank angeordnet und zur überbrückung der auf Grund, unter Wasser aufliegenden Rohrleitung (12) ausgebildet sind.

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18. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn7^^-Hnyt. dass die Düsen den Schildern (40, 42) zugeordnet sind und Druckmitteldruck-Strahlen nach aussen von den Schildern in Richtung auf die Grabenwandungen richten.
19· Vorrichtung nach Anspruch 5-7 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausleger (30, 32) seitlich am Ballasttank (62, 64) angelenkt und mit Verstelleinrichtungen für die Eindringtiefe der DUsenbeine (104, 106) in den Gewässerboden versehen sind.
20. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 13» dadurch gekennzf < ^<T^>ff^ty^h - dass die DUsenbeine (104, 106) eine Anzahl von Druckmittelstrahldüsen aufweist, denen Hochdruckwasser aus einer Leitung zuführbar ist und dass sie ausserdem mit einem Lufthebermechanlsmus zur Entfernung ausgehobenen Gewässerbodenmaterials aus dem Graben versehen sind.

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