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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung auf
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einem Schiff zur Behandlung von minderwertigem Unterboden.
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Der minderwertige Unterboden bzw. die Schlameblagerungen werden verfestigt,
um kistlichen Unterboden zu bilden. Derartige Schlaw ablagerungen weisen einen viel
niedrigeren Feuchtigkeitsgehalt auf, als normaler Schlamm, so daß sie für die Verfestigungsbehandlung
besser geeignet sind. Falls sich jedoch der minderwertige-Unterboden sehr tief nach
unten erstreckt, ist die Vermischung zwischen dem weichen Boden und dem Verfestigungsmittel
nicht mehr ausreichend, um durch die Verfestigungsbehandlung eine ausreichende Festigkeit
zu erhalten. Wenn dagegen das Verfestigungsmittel mit einer Behandlungsvorrichtung
in den weichen Boden am Meeresgrund hineingespritzt wird, so daß eine Vermischung
erfolgt, durch die eine durchgehende feste Wand entsteht, so muß die Behandlungsvorrichtung
für die Verfestigungsbehandlung von einem Ort zum anderen bewegt werden. Zu diesem
Zweck ist man entweder nach dem Verfahren vorgegangen, bei dem ein Bezugspfosten
in der Nähe der Meeresbearbeitungsfläche angeordnet wird und bei dem die Entfernung
und die Richtung des Schiffes mit einem Bandmaß oder einem Theodoliten gemessen
wird, wobei die gemessenen Ergebnisse drahtlos dem Kommandanten des Schiffs übermittelt
werden, oder nach dem Verfahren, bei dem ein Navigationskreisel oder -kompaß verwendet
wird. Es ist also eine Vielzahl von Personen für die Messungen erforderlich und
die Meßfehler sind brtrYchtlich, da diese Arbeiten auf See manuell erfolgen.
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Der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, liegt
die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur
Behandlung von Unterboden
mit einem Verfestigungsmittel anzugeben, durch die ein hervorragender Unterboden
entsteht, die es möglich macht, das Schiff, das die Vorrichtung zuverlässig und
einfach in der richtigen Position hält, zu verankern, mit der ferner kein weicher
Unterboden unbehandelt bleibt, und bei der schließlich ein Festwerden des Verfestigungsmittels
in den Leitungen verhindert ist Erfindungsgemäß wird also eine Gruppe von Rührerwellen
durch einen zylindrischen Träger in gerader Stellung gehalten, während der zylindrische
Träger von dem weichen Boden gereinigt wird, so daß kein weicher Boden unbehandelt
zurückbleibt. Weiterhin wird erz in dungsgemäß das Verfestigungsmittel, das von
einem Rührer über eine Leitung der Spitze der Rührerwelle zugeführt wird, daran
gehindert, festzuwerden, wenn das Verfestigungsmittel nicht mehr fließt, und zwar
durch einen von der Leitung getrennten Rückführschlauch, wodurch ein Kreislauf für
das Verfestigungsmittel gebildet wird.
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Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beispielsweise
beschrieben. Darin zeigen: Fig. 1 eine schematische Ansicht des Betriebszustandes
einer erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung, die auf einem Schiff angeordnet
ist; Lf-Fig.. 2A eine Seitenansicht der Halterung des Mischers der Behandlungsvorrichtungt
Fig. 2B u. Schnitte entlang der Linie A-A bzw.
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2C B-B der Fig. 2A;
Fig. 3 eine Seitenansicht der
Halterung eines anderen Mischers als desjenigen nach Fig. 2A; Fig. 3B u. Schnitte
entlang der Linien C-C bzw.
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3C f D-D der Fig. 3A; Fig. 4A eine Seitenansicht des Rührers der Behandlungsvorrichtung;
Fig. 4B einen Schnitt entlang der Linie E-E der Fig. 4A; Fig. 4C in schematischer
Ansicht die Drehrichtungen der Rührerwellen der Fig. 4A; Fig. 5 in schematischer
Ansicht die Anordnung der Meßeinrichtung zur Positionierung des Schiffes; Fig. 6
eine Darstellung zur Erläuterung der Grundsätze für die Positionierung des Schiffes;
Fig. 7A, Seitenansichten der Rührerwellen sowie 7B, 7C u. Ausführungsformen für
das Reinigen 7D eines die Rührerwellen tragenden Zylinders von weichem Boden Fig.
8 ein Flußschema für die Zufuhr des Verfestigungsmittels zum oberen Ende der Rührerwelle;
und Fig. 9A u. schematische Ansichten der jeweiligen 9B Betriebszustände eines Umschaltventils
für
die Kreislaufführung des Verfestigungsmittel.
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Anhand der Fig. 1 bis 4 wird eine Vorrichtung zur Behandlung von minderwertigem,
verarmtes Unterboden erläutert, die von einem Arbeitsschiff 1 getragen wird.
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Das Schiff 1 ist im wesentlichen rechteckig und weist in seiner Mitte
eine senkrechte, durchgehende Aussparung 2 auf. Ein Gerüst 3 ist auf dem Schiff
1 derart angeordnet, daß es über die Aussparung 2 bewegbar ist.
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Seitlich am Gerüst 3 ist ein Mischer 4 angebracht, um den Unterboden
zu verbessern, wobei an dem oberen Ende des Mischers 4 ein Draht bzw. ein Drahtseil
befestigt ist, das an einer Seilscheibe 5 am oberen Ende des Gerüstes 3 aufliegt.
Das Drahtseil wird mit einer Winde gezogen, die am unteren Ende des Gerüstes 3 angeordnet
ist, so daß der Mischer 4 auf und ab bewegt werden kann. Um zu verhindern, daß der
Mischer 4 schwingt, wenn er in seiner vertikalen Stellung gehalten ist, sind vertikale
Führungsschienen 6 vorgesehen, wie in Fig. 2A bis 2C gezeigt, ferner Gleitansätze
7 an beiden Seiten des Mischers 4, derart, daß sie in den Führungsschienen 6 verschieblich
sind. Wenn auch in der Zeichnung nicht dargestellt, so sind die Führungsuchienen
6 gegenüber dem Gerüst 3 auf und ab bewegbar, und zwar in der gleichen Weise wie
gegenüber dem Mischer 4.
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Nach einer Alternative kann die Halterung des Mischers 4 80 ausgebildet
sein, wie in den Fig. 3A bis 3C gezeigt.
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Bei dieser Alternative ist der Gleitansatz 7, der an der dem Gerüst
3 zugewandten Seite des Mischers 7 befestigt ist, verschieblich in der einzigen
Ftihrungsschiene 6 geführt, die an dem Gerüst 3 befestigt ist.
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Gemäß Fig. 1 trägt das Arbeitsschiff 1 weiterhin eine Antriebsmaschine,
eine hydraulische Einrichtung und weitere Einrichtungen, um den Mischer 4 anzutreiben.
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Ferner sind eine Pumpe, um das Verfestigungsmittel in den Mischer
4 zu pumpen, eine Anlage Pu, um das Verfestigungsmittel herzustellen und ein Silo
Sa, um das Material für das Verfestigungsmittel aufzunehmen,auf dem Arbeitsschiff
1 vorgesehen. Mit Hilfe einer Steuereinrichtung in dem Kontrollraum 8, der auf dem
Schiff 1 gleichfalls vorgesehen ist, werden die Pumpe und die hydraulische Einrichtung
so betrieben, daß der Mischer 4 auf und ab bewegt sowie angehalten werden kann.
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Außerdem weist das Schiff 1 einen Ballasttank auf, so daß es immer
in horizontaler Lage gehalten werden kann.
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Gemäß Fig. 4A, 4B und 4C sind in dem Mischer 4 Rührerwellen 10 mittels
Lagern 11 in den entsprechenden Quadranten eines Tragzylinders 9 gehalten, so daß
vier Rührerwellenbereiche gebildet sind. Diese vier Wellenbereiche sind zu zwei
Rührbereichen gekuppelt, die eine Mischzone nach der Erfindung bilden. Mit anderen
Worten, zwei Gruppen von Tragzylindern 9, die mit Rührerwellen 10 ausgestattet sind,
werden durch horizontale Hilfsglieder gekuppelt, um den erfindungsgemäßen Mischer
zu bilden. Das obere Ende jeder Rührerwelle 10 ist mit einem Reduktionsgetriebe
13 verbunden, das von einem Motor 12 angetrieben wird und über einem Tragrahmen
von einem Tragseil gehalten wird. Die Rührerwelle 10 wird dabei so gehalten, daß
ihr unterer Abschnitt, der mit den Rührarblttern 14 versehen ist, sich von dem unteren
Ende des zugehörigen Tragzylinders 9 nach unten erstreckt. einander benachbarte
Rührerwellen 10 drehen sich dabei in entgegengesetzter Richtung, so daß keine
Torsionskraft
auf den Tragzylinder 9 durch benachbarte Wellen 10 ausgeübt wird. Entlang der Seitenwand
des Zylinders 9 ist eine Zufuhrleitung 15 für das Verfestigungsmittel vorgesehen,
deren oberes Ende mit der Anlage Pu kommuniziert, und zwar über einen Verfestigungsmittelzufuhrschlauch,
eine Mörtelpumpe oder dergleichen, während ihr unteres Ende nahe an die Rührerblätter
14 heranreicht. Stattdessen können die Rührerwellen lo eine solche zylindrische
Form aufweisen, daß Durchgangskanäle für das Verfestigungsmittel anstelle der Zufuhrleitung
15 gebildet werden.
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Bei dem Einsatz des Mischers 4, der den vorstehend beschriebenen Aufbau
aufweist, werden die RiihrerweIlen lo, während sie umlaufen, in die schlechte Unterbodenschicht
durch die Pumpe oder die hydraulische Einrichtung gezwungen. Anschließend, wenn
das Verfestigungsmittel durch die Zufuhrleitung 15 zugeführt wird, während die Rührwellen
umlaufen und nach oben gezogen werden, wird das Verfestigungsmittel ausreichend
mit dem minderwertigen Unterboden vermischt, wodurch die Verfestigungsbehandlung
erfolgt.
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Andererseits muß das Arbeitsschiff 1 exakt an der vorgegebenen Position,
an der der Unterboden verbessert werden soll, verankert werden. Die Vermessung der
vorgegebenen Position erfolgt durch ein Positionsmeßgerät, das sich ebenfalls auf
dem Arbeitsschiff 1 befindet.
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Der Aufbau des Meßgerätes wird nun anhand der Fig. 1 bis 5 beschrieben.
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Das Gerät zum Vermessen der Position des Arbeitsschiffes 1 besteht
aus drei optischen Entfernungsmessern 16a, 16b und 16c, die an drei Stellen des
Schiffes 1 angeordnet
sind, sowie aus einem Computer 17, der im
Kontrollraum 8 angeordnet ist. Die optischen Entfernungsmesser 16a, 16b ond 16c
arbeiten mit automatischer Einstellung und werden von einer entfernt angeordneten
Steuereinrichtung 18 betätigt. In einem Bezugsabstand 19 sind drei reflektierende
Spiegel 20a, 20b und 20c zur automatischen Einsteliung angeordnet, und zwar mit
einem vorgegebenen Abstand voneinander. Die drei optischen Entfernungsmesser 16a,
16b und 16c sind so angeordnet, daß sie die Entfernungen zu den zugehörigen Siegeln
20a, 20b und 20c messen.
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Die so angeordneten drei optischen Entfernungsmesser 16a, 16b und
16c sind jeweilsüber "Cabtyre-Kabel 21 mit dem Computer 17 verbunden, der seinerseits
an eine Anzeigeeinrichtung oder einen Sichtschirm 22 angeschlossen ist.
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Es wird nun das Berechnungsverfahren anhand der Fig. 6 erläutert,
das bei dem Positionsmeßgerät angewendet wird. Die Positionen des linken und des
rechten Trennungsmessers 16a und 16b, die sich auf dem Schiff 1 befinden, sind mit
A bzw. B bezeichnet. Weiterhin werden die rechtwinkligen Koordinaten der Position
A (0,0) ausgedrückt. Dann wird die Postion B, die von der Position A im Abstand
dz angeordnet ist, durch (d1,0) ausgedrückt, und die Position C des Entfernungsmessers
16c, die im Abstand C von der Position B angeordnet ist, durch (dl-c, O). Wenn andererseits
die Position D des Spiegels 20a am Bezugspunkt durch (p, s) ausgedrückt wird, dann
wird die Position E des anderen Spiegels 20b, die im Abstand d2 von dem Spiegel
20a angeordnet ist, durch (p + d2, s) ausgedrückt. Mit diesen Werten können die
Längen 11 12, 13 der Linien AD, BE und CD auf blende
Art und Weise
berechnet werden.
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Falls das Arbeitsschiff 1 von den Punkten A und B zu den Punkten A'
und B' bewegt wird, so muß diese Positionsänderung bestimmt werden. Wenn der Punkt
A' sich bei (x1, Y1) befindet und der Punkt B' bei (x2, Y2) dann werden die Längen
lil, 12' und 13" der Linien A'D, B'E und C'D von den optischen Entfernungsmessern
16a, 16b und 16c gemessen, so daß sie mit den folgenden Gleichungen berechnet werden
können. Für die Berechnungen werden die Längen 13''' und die Winkel #1', #, #2 und
e , die in Fig. 6 angegeben sind, verwendet.
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In Fig. 6: q = d1 - d2 - p --------------------------(1) d1² = l1'²
+ l3'''² - 2l1'l3'''cos#1' ---(2) d2² = l2'² / l3'''² - 2l2'L3'''cos#2' ---(3) l2'cos
= l3'''cos(#2+#) ----------------(4) c² = l3''² + l2'''² - 2l3'''l3'''cos# ----(5)
(d1 - c)² = l1'² /l3'² - 2l1'l3''cos (#1' - γ) -------(6).
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Da in den vorstehenden Gleichungen die Werte c, d1 und d2 und p vorgegeben
sind und die Längen 11', und 12' und l3'' mit den Entfernungsmessern 16a, 16b und
16c gemessen werden, kann der Wert q mit der Gleichung (1) berechnet werden, und
die Werte #1', γ und l3''' sind mit den Gleichungen (2), (5) und (6) berechenbar.
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Weiterhin können- die Werte #2' und # mit der Gleichung (3) bzw. (4)
berechnet werden.
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Hieraus ist: x2 = l2'sin # - q ---------------------------(7) y2 =
S - l2'cos# ---------------------------(8) cos# - p/l1 ---------------------------------(9)
# = #/2 - (#2' + #) -----------------------(10) # = #/2 - (# + ß) -------------------------(11)
tanß = (d1 - p)/S -------------------------(12) tanα = (p/S -------------------------------(13)
α + ß + # - # = #1'-------------------------(14).
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Aus den vorstehenden Gleichungen folgt: x1 = p - l1(#+#) ----------------------(15).
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y1 = S - L2sind(#+#) Aufgrund dieser Berechnungen können die geänderten
Positionen A' (x1, y1) und B' (x2, y2) des Arbeitsschiffs 1 bestimmt werden, worauf
die relativen Positionen in einem Koordinatenkreuz auf der Anzeigevorrichtung bzw.
dem Sichtschirm 22 dargestellt werden, in dem die Punkte A und B als Ausgangspunkte
benutzt werden. Damit kann das Schiff 1 mit Hilfe der Anzeigevorrichtung 22 in die
richtige Position gebracht werden.
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Anhand der Fig. 7A, 7B und 7C wird nun bei dem Mischer 4 eine Einrichtung
zum Ausstoßen des minderwertigen Bodens, der in den Tragzylinder 9 gelangt ist,
beschrieben.
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Der Grund, warum der Tragzylinder 9 von minderwertigem Boden gereinigt
werden muß, besteht darin, den minder-
wertigen Boden, der sonst
unbehandelt zurückbleiben würde, auszustoßen, um ihn zu verfestigen. Nach der Ausführungsform
gemäß Fig. 7A ist ein hydraulischer Arbeitszylinder 23 in dem Tragzylinder 9 angeordnet,
derart, daß er mit einem Ende am oberen Ende des Tragzylinders 9 befestigt ist,,während
sein anderes Ende mit einer Stange 24 verbunden ist, die bis zu dem unteren Ende
des Zylinders 9 ragt. An einigen Stellen der Stange 24 sind Blätter 25 derart angebracht,
daß sie auf und ab bewegt werden können, um den minderwertigen Boden in dem Tragzylinder
9 aufzurühren, damit er ausgestoßen und mit dem Verfestigungsmittel außerhalb des
Tragzylinders 9 vermischt werden kann. Die äußeren Umfangskanten der Blätter 25
sind in radialem Abstand von der innenwand des Tragzylinders 9 angeordnet. Die Aus-
und Einfahrbewegung des Arbeitszylinders 23 erfolgt mit einer nicht dargestellten
hydraulischen Steuereinrichtung, die im oben Teil des Mischers 4 oder auf dem Schiff
1 angeordnet ist. Durch die hydraulische Steuereinrichtung wird die Stange 24 auf
und ab bewegt.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 7B ist der Tragzylinder 9 an seinem
oberen Teil mit einem Wassereinlaß 26 versehen, durch den Wasser, falls erforderlich,
zugeführt wird, und zwar mittels einer Wasserzufuhrsteuereinrichtung über einen
Schlauch, der mit keiner Bezugsziffer versehen ist. Dadurch schwemmt das Wasser,
das in den oberen Teil des Zylinders 9 fließt, den minderwertigen Boden nach unten
oder es wird sein Druck verstärkt, so daß der minderwertige Boden aus dem Zylinder
9 ausgestossen wird, um mit dem Verfestigungsmittel vermischt zu werden. Das Wasser,
das als Arbeitsmittel dient, kann auch durch Druckluft ersetzt werden.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 7C ist an der Innenwand des unteren
Teils des Tragzylinders 9 eine Wasserstrahldüse 27 angebracht, durch die ein nach
obengerichte;-ter Wasserstrahl eingespritzt wird, um die Reibung zwischen dem minderwertigen
Boden und der Innenwand des Zylinders 9,zu beseitigen. Dadurch wird der minderwertige
Boden aus dem Tragzylinder 9 herausbefördert. Die Wasserzufuhr zur Düse 27 wird
durch eine Steuereinrichtung gesteuert, die vorzugsweise am oberen Teil des Mischers
4 oder auf dem Arbeitsschiff 1 angeordnet ist. Die Düse 27 ist mit einer Einrichtung
versehen, um Schwingbewegungen der Düse 27 entlang der inneren Umfangswand des Tragzylinders
9 durchzuführen.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 7D sind in dem unteren Teil des
Tragzylinders 9 eine Reihe von Löchern 28 vorgesehen, durch die Druckluft über eine
Leitung 29 eingeblasen wird, die von einem Kompressor oder dergleichen kommt, so
daß die Reibung zwischen dem minderwertigen Boden und der inneren Umfangswand des
Tragzylinders 9 verringert wird, um das Austragen des minderwertigen Bodens zu erleichtern.
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Anhand von Fig. 8 wird nun eine Einrichtung zur Zufuhr des Verfestigungsmittels
zu der Verfestigungsmittelzufuhrleitung 15 des Mischers 4 beschrieben. Die Verfestigungsmittelzufuhrleitung
15 ist über einen Schlauch mit dem Auslaß einer Mörtelpumpe oder einer Pumpe 30
für dickflüssige Stoffe verbunden, die auf dem Gerüst 3 angeordnet ist. Der Einlaß
der Pumpe 30 kommuniziert mit dem Auslaß eines Rührers 31, der ebenfalls auf dem
Gerüst 3 angeordnet ist. Der Einlaß des Rührers 31 kommuniziert mit dem Auslaß der
Anlage Pu über einen Zufuhrschlauch 33, der in der Mitte mit einer Mörtel-
pumpe
oder einer Pumpe 32 für dickflüssige Stoffe versehen ist. Der vorstehend erwähnte
Rührer 31 weist einen Verfestigungsmittelrücklaufauslaß auf, der über einen Rückführschlauch
34 mit einem Rückführleinlaß kommuniziert, der auf einem niedrigeren Niveau als
der Rührer 31 der Anlage Pu angeordnet ist.
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Wenn der Zufuhrleitung 15 der beschriebenen Verfestigungsmittelzufuhreinrichtung
Verfestigungsmittel zugeführt wird, beispielsweise wenn minderwertiger Boden und
Verfestigungsmittel vermischt werden sollen, während der Mischer 4 aus dem minderwertigen
Boden gezogen wird, wird die Pumpe 32 angetrieben, um das Verfestigungsmittel von
der Anlage Pu zu dem Rührer zu befördern, in dem dieses Mittel aufbewahrt wird,
und die andere Pumpe 30 wird gleichfalls angetrieben, um Verfestigungsmittel von
dem Rührer 31 in die Zufuhrleitung 15 über den Schlauch zuzuführen. Wenn im Gegensatz
dazu kein Verfestigungsmittel der Zufuhrleitung 15 zugeführt wird, wird die Pumpe
32 angetrieben, während die andere Pumpe 30 außer Betrieb gesetzt wird, so daß das
Verfestigungsmittel dem Rührer 31 von der Anlage Pu zugeführt wird. Dann wird der
Rücklaufauslaß des Rührers 31 geöffnet, um das Verfestigungsmittel zur Anlage Pu
über den Rückführschlauch 34 aufgrund des Höhenunterschiedes zurücklaufen zu lassen.
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Auf diese Weise entsteht ein Kreislauf über die Anlage Pu, den Zufuhrschlauch
33, den Rührer 31 und den Rückführschlauch 34. Dadurch wird verhindert, daß das
Verfestigungsmittel in dem Zufuhrschlauch steht und fest wird. Falls die Leitung
für das Verfestigungsmittel von der Pumpe 30 im wesentlichen senkrecht nach unten
verläuft, wird das Verfestigungsmittel daran gehindert,
stehenzubleiben,
wodurch der vorstehend erwähnte Kreislauf überflüssig wird.
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Anhand der Fig. 9A und 9B wird nun eine andere Ausführungsform der
Einrichtung zur Verhinderung des Stehenbleibens und des Festwerdens des Verfestigungsmittels
in der Leitung beschrieben, als sie in Fig. 8 gezeigt ist. Nach dieser Ausführungsform
sind zwischen der Anlage Pu und der Verfestigungsmittelzufuhrleitung 15 mehrere
Verfestigungsmittelzufuhrschläuche und Wasserzufuhrschläuche vorgesehen, deren Verbindungen
mit einem Umschaltventil 35, das in Fig. 9A gezeigt ist, geändert werden können.
Fig. 9A zeigt dabei den Fall, bei dem das Verfestigungsmittel der Zufuhrleitung
15 zugeführt wird, während das Wasser zurückläuft. Fig.
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9B zeigt dagegen den Fall, bei dem die Verfestigungszufuhrschläuche
teilweise als Rücklauf schläuche benutzt werden, ohne daß Verfestigungsmittel der
Zufuhrleitung.l5 zugeführt wird, so daß das Verfestigungsmittel zurückläuft. Wenn
das Verfestigungsmittel der Zufuhrleitung 15 nicht zugeführt wird, wird es also
im Kreislauf bewegt und zurückgeführt, so daß es daran gehindert ist, in den Zufuhrschläuchen
fest zu werden.
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Das Wasser wird bei dieser Ausführungsform zugeführt, um den Mischer
zu spülen oder um den Boden bei den Ausführungsformen nach Fig. 7B und 7C auszustoßen.
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