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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Aufprallschutzsystem, insbesondere
zum Schutz von Objekten unter Wasser, vor Gegenständen, die
auf dieselben fallen.
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Für viele
Unterwasserobjekte und -installationen, insbesondere solche, die
sich am Meeresboden oder nahe am Meeresboden befinden, ist ein vor Schutz
Gegenständen
erforderlich, die von oben, z.B. von einer Bohrinsel oder einem
Schiff, herabfallen. Normalerweise wird der Schutz dadurch gewährleistet,
dass das Objekt in den Meeresboden eingegraben wird oder mit einem
Schutzaufbau bedeckt wird, beispielsweise mit einem Beton-Raumkasten oder
mit Gesteinsblöcken.
Solche Verfahren sind teuer und erfordern eine präzise Positionierung
des Schutzaufbaus, um eine Beschädigung
des Objekts zu verhindern. Ferner gewährleisten solche Systeme vom
Stand der Technik nicht immer eine Minimierung des Schadens am herabgefallenen
Gegenstand.
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Ein
weiteres System zum Unterwasseraufprallschutz, welches ein Netz
verwendet, ist aus DE-A-3724093 bekannt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst ein Unterwasser-Aufprallschutzsystem mindestens eine
Matte aus einem Netzmaterial und eine Ankeranordnung, bei dem die
mindestens eine Matte an der Ankeranordnung befestigt ist und im
Betrieb im Wasser über
einem zu schützenden
Objekt durch die kombinierte Wirkung des Auftriebs der Matte und
der Ankeranordnung positioniert wird, wobei die Ankeranordnung und
die Matte so ausgeführt
sind, dass ein sich bewegender Gegenstand, der auf eine Matte auftrifft,
durch die Matte so ausreichend abgebremst wird, dass der Schaden
am Objekt mini miert wird, und der Auftrieb der Matte durch eine
Auftriebsanordnung vorgesehen ist, die mehrere Schwimmvorrichtungen
umfasst, und das dadurch gekennzeichnet ist, dass das System ferner
einen stumpfkegeligen Treibanker aufweist, der an jeder Schwimmvorrichtung
angebracht ist.
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Dadurch
wird ein System angegeben, das befähigt ist, Objekte unter Wasser,
die sich am Meeresboden oder nahe am Meeresboden befinden, vor Gegenständen zu
schützen,
die von oben herabfallen, und das relativ preiswert ist und relativ
einfach ausgebracht werden kann. Es minimiert ebenfalls den Schaden
am herabgefallenen Gegenstand. Ferner können Matten mit negativem Auftrieb
verwendet werden, beispielsweise solche, die aus Nylon und anderen,
allgemein verfügbaren
Netzmaterialien gefertigt sind. Der Treibanker kann beispielsweise
eine stumpfkegelige hohle Vorrichtung sein, wobei er dann so angeordnet
ist, dass das breitere Ende der stumpfkegeligen Vorrichtung im wesentlichen
zum Meeresboden hinweist. Auf diese Weise wird die Abwärtsbewegung
des Systems infolge des Aufpralls eines heruntergefallenen Gegenstands
zusätzlich durch
den Treibanker verzögert.
Andere Formen und Ausführungen
zur Gewährleistung
eines zusätzlichen
Widerstands können
verwendet werden, ohne dass vom Umfang der vorliegenden Erfindung
abgewichen wird. Einige Beispiele für alternative Ausführungen
sind Fallschirme, Meeres-Fördergefäße, Dreiachsen-Kreuzschaufeln
oder zylindrische Teile.
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Bei
einer besonderen Ausführungsform
wird ein sich bewegender Gegenstand, der auf eine Matte auftrifft,
durch den von der Matte verursachten Widerstand so ausreichend abgebremst,
dass der Schaden am Objekt minimiert wird. Das ist besonders wirksam
zur Abbremsung von Gegenständen,
die eine hohe Energie entwickeln.
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Die
mindestens eine Schwimmvorrichtung wird bevorzugt an einer Kante
von mindestens einer Matte angebracht.
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Alternativ
dazu wird die mindestens eine Schwimmvorrichtung an einer Ecke oder
nahe an einer Ecke von mindestens einer Matte angebracht.
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Beide
Anbringungsorte sind auf eine Minimierung der Abnahme der Fläche der
Matte ausgerichtet, die von der Schwimmvorrichtung verdeckt ist, wenn
sich das Aufprallschutzsystem an Ort und Stelle befindet.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
sind mehrere Schwimmvorrichtungen in mindestens einer Matte integriert.
In diesem Fall ist die ganze Fläche der
Matte einem sich bewegenden Gegenstand ausgesetzt. Die Integration
der Schwimmvorrichtungen ermöglicht,
dass das System leichter handhabbar und weniger sperrig ist.
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In
einer Ausführungsform
ist jede Schwimmvorrichtung entweder permanent mit Schaum oder mit
Gas gefüllt.
Diese Schwimmer sind preiswert und leicht verfügbar und sie müssen nicht
in situ gefüllt werden.
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Alternativ
dazu kann die Schwimmfähigkeit für jede Schwimmvorrichtung
aber auch in situ erzeugt werden. Das könnte die Aufstellung des Systems
unterstützen.
Der Auftrieb jeder Vorrichtung lässt
sich dann auf eine Weise einfach einstellen, die nicht möglich wäre, wenn
permanent gefüllte Schwimmer
verwendet würden.
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In
einer Ausführungsform
befindet sich die mindestens eine Matte im wesentlichen in der gleichen
Ebene wie es im großen
und ganzen der Wasseroberfläche
entspricht. Das gewährleistet
einen guten Schutz vor von oberhalb der Matte herunterfallenden
Gegenständen.
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Das
Netzmaterial ist bevorzugt ein Polymer. Die Polymermaterialien werden
einfach in die Netze eingearbeitet. Geeignete Polymere sind Polyamide (z.B.
Nylon) und Polyethylenfolien mit einem hohen Elastizitätsmodul,
wie z.B. Dyneema®. Nylon ist stark und
hat eine hohe Dehnbarkeit. Dyneema ist stark, hat einen hohen Elastizitätsmodul
und einen positiven Auftrieb im Wasser. Im Stand der Technik sind auch
andere geeignete Polymere bekannt.
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Das
Polymer enthält
ferner bevorzugt ein anorganisches Material. Dieses erhöht die Festigkeit des
Netzes, ohne dass sein Gewicht dessen Gewicht wesentlich beeinflusst.
Geeignete anorganische Materialen sind Glasfasern, Kohienstofffasern
oder Kevlar®-Fasern.
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In
einer Ausführungsform
ist jede Matte im wesentlichen quadratisch. Diese regelmäßige Form gewährleistet,
dass Objekte mit einer komplexen Form abgedeckt und die Lücken zwischen
den benachbarten Matten minimiert werden. Es können somit, in Abhängigkeit
von der Form und der Größe des zu
schützenden
Objekts, Matten sehr verschiedener Formen verwendet werden.
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Das
Netzmaterial weist bevorzugt keine Knoten auf.
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Alternativ
dazu kann das Netzmaterial Knoten aufweisen. Knotenlose Netze sind
stärker
und leichter als Netze mit Knoten.
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Bevorzugt
sind die Maschen des Netzes entweder im wesentlichen quadratisch
oder weisen Diamantform auf. Ein quadratisches Netz kann die Form der
Matte gut aufrechterhalten. Durch ein Netz in Diamantform wird die
Anzahl der Stränge,
die einen aufgeprallten Gegenstand berühren, maximiert, wodurch sich
die Wahrscheinlichkeit, dass die Matte bricht, verringert wird.
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In
einer Ausführungsform
weist die Ankeranordnung mindestens eine Befestigung am Boden der Wasserumgebung
auf, wodurch eine starke Verankerung gewährleistet wird.
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Alternativ
dazu weist die Ankeranordnung mindestens eine Befestigung an einem
schweren Block auf, der aus Beton oder Stahl bestehen kann. Solche
Blöcke
können
dort vorteilhaft sein, wo es nicht möglicht ist, die Matte am Boden
der Wasserumgebung zu befestigen, wenn beispielsweise der Meeresboden
weich ist.
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Das
Aufprallschutzsystem umfasst bevorzugt mehrere Matten. Dadurch ist
ein Austausch einzelner Matten möglich,
wenn diese beschädigt
wurden, ohne dass auch das gesamte System ausgetauscht werden muss.
Mindestens zwei der Matten können
miteinander verbunden werden, wodurch weniger Schwimmvorrichtungen
erforderlich sind. Die benachbarten Matten können sich überlappen, wodurch eine totale
Bedeckung des geschützten
Objekts gewährleistet
ist; wobei der größte Gegenstand, der
auf das geschützte
Objekt fällt,
durch die Maschengröße festgelegt
wird.
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In
einer weiteren Ausführungsform
weist jede Matte zwei oder mehr Netzschichten auf. Dadurch wird
eine zusätzliche
Festigkeit gewährleistet und,
wenn die Netze richtig miteinander verflochten sind, verringert
sich die Größe des größten Gegenstands,
der durch die Matte auf das geschützte Objekt hindurchfallen
kann.
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Die
Erfindung wird im folgenden lediglich beispielhaft unter Bezug auf
die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, in denen zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung eines herkömmlichen Verfahrens zum Schutz
einer auf dem Meeresboden verlegten Pipeline,
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2 eine
perspektivische Darstellung eines Abschnitts eines zweiten Aufprallschutzsystems vom
Stand der Technik,
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3 eine
Draufsicht auf Teile von zwei Netzen, wie sie in den Matten zum
Einsatz in den Aufprallschutzsystemen der vorliegenden Erfindung
verwendet werden,
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4 eine
perspektivische Darstellung eines dritten Beispiels eines Aufprallschutzsystems vom
Stand der Technik,
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5a einen Schnappring an Ort und Stelle, der
zwei Netzteile verbindet,
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5a und 5b zwei
Ausführungsarten
eines Schnapprings, wie sie für
eine Verwendung im Schnappring von 5a geeignet
sind,
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6 eine
perspektivische Darstellung eines Aufprallschutzsystems der vorliegenden
Erfindung,
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8 eine
perspektivische Darstellung eines vierten Beispiels eines Aufprallschutzsystems vom
Stand der Technik,
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9 eine
perspektivische Darstellung eines fünften Beispiels eines Aufprallschutzsystems vom
Stand der Technik und
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10 eine
perspektivische Darstellung eines sechsten Beispiels eines Aufprallschutzsystems vom
Stand der Technik.
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Die 1, 2, 4 und 7 bis 10 illustrieren
den Stand der Technik und sind ein geeigneter Hintergrund für das Verständnis der
vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt
ein Beispiel eines herkömmlichen
Verfahrens zum Schutz von sich am Meeresboden oder nahe des Meeresbodens
befindenden Objekten vor herunterfallenden Gegenständen. Eine Pipeline 1,
die beispielsweise eine Bohrinsel und eine Ölsammelstelle verbindet (keines
von beiden ist gezeigt), ist auf dem Meeresboden 2 verlegt
und ein Beton-Raumkasten 3 befindet sich über derselben.
Der Raumkasten 3 schützt
die Pipeline 1 vor herabfallenden Gegenständen, es
ist jedoch kostspielig, entweder den Raumkasten 3 in situ
zu konstruieren oder Abschnitte des vorgefertigten Raumkastens 3 an
Ort und Stelle zu bringen. In einem solchen Fall muss der Raumkasten 3 sehr
genau über
der Pipeline 1 positioniert werden, da die Pipeline 1 durch
Unachtsamkeit bei der Ausbringung des Raumkastens zerstört werden
könnte.
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Ferner
gewährleistet
ein solches Verfahren zum Schutz der Pipeline 1 weder eine
einfache Untersuchung der Pipeline 1 durch ein ferngesteuertes Fahrzeug
(ROV), noch lässt
es sich einfach realisieren, wenn die zu schützende Pipeline 1 vom
Meeresboden 2 angehoben wird. Es ist anzumerken, dass der
Raumkasten 3 einen adäquaten
Schutz der Pipeline 1 darstellt, es aber sehr wahrscheinlich
ist, dass ein Gegenstand, der auf den Raumkasten 3 fällt, durch
den Aufprall auf denselben ernsthaft beschädigt wird.
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2 zeigt
eine perspektivische Darstellung eines Abschnitts eines zweiten
Aufprallschutzsystems vom Stand der Technik, welches über der
Pipeline 1 ausgebracht ist, die am Meeresboden verlegt ist.
Der Abschnitt des Aufprallschutzsystems weist mehrere Matten eines Netzmaterials 4, 5 6 auf,
an denen einige Schwimmvorrichtungen 7 mit Nylonschnüren 8 einer
bestimmten Länge
angebracht sind. Die Matten des Netzmaterials 4, 5 6 sind
am Meeresboden 2 mit einer Reihe von Gesteinsbolzen 9 verankert
und mit den Matten 4, 5 6 mit Hilfe von
Nylonschnüren 10 einer
bestimmten Länge
verbunden. Jede Matte 4, 5 6 überlappt
sich mit den zwei benachbarten Matten derart, dass die erwünschte Länge der
Pipeline 1 durch das Netz bedeckt ist. Durch diese Überlappung
ist sichergestellt, dass die Größe des größten Gegenstandes,
der das geschützte
Objekt in dem Bereich treffen kann, der durch die Matten 4, 5, 6 bedeckt
wird, durch die Maschenweite der Matte und nicht durch die Lücke zwischen
den benachbarten Matten bestimmt wird. Die benachbarten Matten sind
an ihren Ecken oder nahe an denselben verbunden, wobei kurze Schnüre (nicht
gezeigt) verwendet werden, diese Verbindungsart gewährleistet, dass
von den Schwimmvorrichtungen 7 auf alle Matten 4, 5, 6 ein
ausreichender Auftrieb ausgeübt
wird, bei welchen es sich hier um luftgefüllte Kunststoffschwimmer handelt.
Die Verbindung der Matten kann es möglich machen, dass weniger
Schwimmvorrichtungen verwendet werden. Jede der Matten 4, 5, 6 besteht
aus einem Netzmaterial, beispielsweise Dyneema. In dieser Ausführungsform
der Erfindung hat das Netz keine Knoten.
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Die
vorliegende Erfindung überwindet
viele Nachteile des Standes der Technik, indem sie ein leicht ausbringbares,
preiswertes System vorsieht, durch das die Geschwindigkeit eines
herabfallenden Gegenstandes verringert wird, indem der Widerstand genutzt
wird, der durch eine Auftriebsanordnung und eine an den Netzmatten
angebrachte Ankeranordnung erzeugt wird. Ein solches Aufprallschutzsystem ermöglicht den
Schutz von Gegenständen,
die oberhalb des Meeresbodens positioniert sind und ermöglicht ein
Auffangen von Gegenständen,
die eine hohe Energie entwickelt haben. Der Austausch beschädigter Matten
wird durch die vorliegende Erfindung er leichtert, wie auch die Untersuchung
des geschützten
Objekts, beispielsweise durch ein ferngesteuertes Fahrzeug. Ein
solches modulares System ist vielseitig verwendbar und anpassungsfähig, es
benötigt im
allgemeinen keine präzise
Ankeranordnung, und mit seiner Hilfe wird eine Verringerung des
durch einen herabgefallenen Gegenstand verursachten Schadens erzielt.
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Die
Matten 4, 5, 6 und die Schwimmvorrichtungen 7 sind
so ausgeführt
und angeordnet, dass die Geschwindigkeit eines sich bewegenden Gegenstandes,
der hinabfällt
oder der von oben hinabtreibt, ausreichend durch den Widerstand,
den die Matten 4, 5, 6 und die Schwimmvorrichtungen 7 bieten,
abgebremst wird, dass das zu schützende
Objekt nicht ernsthaft beschädigt
wird. Die Größe der Matten hängt unter
anderem von der Größe des zu
schützenden
Objekts, von der Entfernung von der Matte bis zum zu schützenden
Objekt, von der Größe des Gegenstandes,
der herunterfallen kann, vom erwünschten
Schutz vor einem Aufprall, der unter einem Winkel erfolgt, und von
der Masse und der Energie des herabgefallenen Gegenstandes ab.
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Die
Längen
der Ankerschnüre 10 werden
für die
Positionierung der Matten 4, 5, 6 derart
gewählt, dass
ein sich bewegender Gegenstand so ausreichend verlangsamt wird,
dass das zu schützende Objekt
nicht in signifikanter Weise beschädigt wird. Eine geeignete Wahl
der Länge
der Schnüre 10 kann es
ermöglichen,
dass die Pipeline 1 leicht durch ein ferngesteuertes Fahrzeug
inspiziert werden kann. Wenn die Schnüre 10 jedoch zu lang
sind, dann könnten
die Matten 4, 5, 6 keine ausreichende
Abdeckung in Bezug auf herunterfallende Gegenstände, und insbesondere vor Gegenständen bieten,
die nicht senkrecht durch das Wasser fallen.
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Der
Auftrieb der Schwimmvorrichtungen 7 ist so angepasst, dass
der herabgefallene Gegenstand ausreichend rasch verlangsamt wird,
so dass er das darunterliegende Objekt nicht beschädigt und
keine Bruchbeanspruchung der Schnüre 8 verursacht, die die
Schwimmvorrichtungen 7 und die Matten 4, 5, 6 verbinden,
wenn er auf eine Matte auftrifft. Die Auswahl geeigneter Auftriebsstärken hängt von
der Größe und der
Masse der Matte und der Masse des herabfallenden Gegenstands ab.
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Die
Leistungsfähigkeit
einer Matte hängt
von der Ausführung
des Netzes ab. Die Matte sollte leicht sein und bevorzugt einen
positiven Auftrieb besitzen, da das den Auftrieb der Schwimmvorrichtungen 7 verringert,
die für
die Verringerung der Geschwindigkeit eines herabfallenden Gegenstandes
erforderlich sind, sie sollte aber ausreichend stark sein, um dem Aufprall
eines mit hoher Energie ankommenden Gegenstandes standzuhalten.
Bei einer Matte mit einem positiven Auftrieb wird die Form über dem
Meeresboden aufrechterhalten. Zur Umflechtung eines kleinen Durchmessers
sollte das Material relativ stark sein, da hierdurch das Gewicht
verringert wird. Die Umflechtung sollte relativ elastisch sein,
jedoch nicht so elastisch, dass ein wesentlicher Teil der Energie durch
die elastische Deformation des Netzes abgeleitet wird, statt zur
Verlangsamung des Objektes über
den Widerstand zu führen,
weil das einen Bruch der Umflechtung zur Folge haben kann. Die Umflechtung
ist gegenüber
den korrosiven Elementen einer Meerwasserumgebung resistent. Die
Materialfestigkeit kann durch eine Imprägnierung des Netzes mit allgemein
bekannten Materialien, wie Glasfasern, Kohlenstofffasern und Kevlar®-Fasern verbessert werden.
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Die
Maschengröße wird
durch die Größe des kleinsten
Gegenstandes vorgegeben, der nicht auf die Pipeline 1 auftreffen
soll. Eine Verringerung der Maschengröße führt zu einer Erhöhung des
Nettogewichts für
einen vorgegebenen Umflechtungsdurchmesser, erhöht aber auch die Anzahl der
Netzschnüre,
die ein fallender Gegenstand berührt,
wodurch sich die Effektivität
der Energieableitung über
das gesamte Netz erhöht. 3 zeigt
eine detaillierte Ansicht von zwei Typen von Netzen, die verwendet
werden können,
um Matten für
eine Verwendung in einem Aufprallschutzsystem der vorliegenden Erfindung
herzustellen. Das linke Netz 11 weist quadratische Maschen
auf, während
das in Beispiel 12 gezeigte rechte Netz Maschen in Diamantform
hat. Letzteres hat die Tendenz, sich beim Aufbringen einer Last
zu schließen,
was mit den Pfeilen 16 gezeigt ist, wodurch verhindert
wird, dass der herabgefallene Gegenstand abhanden kommt. Das hat
den Effekt, dass sich die Fläche
der Matte verringert, die dem fallenden Gegenstand entgegengehalten
wird, was für die
Leistungsfähigkeit
des Netzes nachteilig sein könnte.
Das Netz 11 mit den quadratförmigen Maschen schließt sich
nicht beim Aufbringen einer Last und ist daher gegenüber dem
Netz 12 mit Maschen in Diamantform bevorzugt. Das linke
Netz 11 ist ohne Knoten, was gegenüber Netzen mit Knoten bevorzugt
ist, da die Knoten das Gewicht der Matte erhöhen und die Festigkeit des
Netzes verringern. Jedoch sind Netze ohne Knoten teurer und ihre
Herstellung ist komplizierter, somit ist zu erwarten, dass geknotete
Netze eine entwicklungsfähige
und wichtige Alternative zu knotenlosen Netzen darstellen, insbesondere,
da die Knoten den Widerstand erhöhen.
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4 zeigt
ein drittes Aufprallschutzsystem vom Stand der Technik. Hier überlappen
sich die Matten 4, 5 6 nicht, wobei jede
Matte mit den benachbarten Matten mit einer Reihe von Schnappringen 13 verbunden
ist, und die Matten über
der zu schützenden
Pipeline 1 angeordnet sind. Diese Schnappringe 13 sind
in den 5a, 5b und 5c im einzelnen gezeigt. 5a zeigt
einen einzelnen Schnappring 13, der zwei Abschnitte der
Netze 4 und 5 verbindet. Im allgemeinen werden
mehrere Schnappringe verwendet, die in Abständen längs der Kanten der Netzmatten
angeordnet sind. In jede Kante jeder Matte sind Schwimmvorrichtungen 14 eingenäht, weshalb
keine Notwendigkeit besteht, extra Schwimmer und Schnüre vorzusehen.
Jede Matte ist am Meeresboden 2 befestigt, wozu Schnüre 10 verwendet
werden, die an Gesteinsblöcken 15 angebracht
sind. Die Verbindung der Schnüre 10 mit
den Blöcken
ermöglicht
es, dass die Befestigungen angebracht werden können, bevor das System ausgebracht
wird, oder aber, dass sie in situ angebracht werden. Das kann dann
wichtig sein, wenn die Ausbringung in situ schwierig ist. Die Verwendung
von Blöcken
kann vorteilhaft sein, wenn der Boden der Wasserumgebung für eine Verwendung von
Gesteinsbolzen oder von anderen Befestigungsmitteln, die auf einer
direkten Verbindung zwischen den Schnüren und dem Boden beruhen,
ungeeignet ist, oder wenn Umweltbeschränkungen keine Störung des
Meeresbodens zulassen. Die Schnappringe 13 gewährleisten
eine Verbindung zwischen den benachbarten Matten, wodurch die Anzahl
der erforderlichen Schwimmvorrichtungen reduziert werden kann. Die
Schnappringe 13 ermöglichen
ebenfalls einen einfachen Austausch beschädigter Matten.
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In 6 ist
ein einziger Abschnitt eines Aufprallschutzsystems der vorliegenden
Erfindung gezeigt. In diesem Beispiel ist ein zusätzlicher
Widerstand für
das System durch die Treibanker 17 gewährleistet. Diese Treibanker 17 sind
zweckmäßigerweise
an den Schnüren
angebracht, die die Schwimmvorrichtungen 7 mit der Matte 4 verbinden, wie
in 6 gezeigt ist, sie können aber gleichermaßen auch
an den Matten befestigt sein oder in diese eingearbeitet sein. Die
Form der Treibanker ist in diesem Beispiel stumpfkegelig und sie
bietet einen verstärkten
Widerstand gegenüber
der Abwärtsbewegung
als Reaktion auf einen sich bewegenden Gegenstand, der auf die Matte 4 auftrifft.
Das kann von Nutzen sein, wenn das System vor einem Schaden schützen soll,
der von schweren herabfallenden Gegenstän den ausgeht. Durch diese,
einen Widerstand induzierenden Systeme könnte auch die Anzahl der notwendigen
Schwimmvorrichtungen reduziert werden, was auch eine Unterstützung bei
der Ausbringung und Rückgewinnung
bedeutet. Es ist selbstverständlich
möglich,
auch andere Formen für
den Treibanker zu wählen,
ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. In den 7a bis 7c sind
einige alternative Ausführungen
von Treibankern gezeigt.
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8 zeigt
ein viertes Beispiel eines Aufprallschutzsystems vom Stand der Technik.
Mit Hilfe der Schnüre 8 sind
Schwimmvorrichtungen 18 an den Matten 4, 5, 6 befestigt.
Die Matten 4, 5, 6, die aus Dyneema® hergestellt
sind, sind mit Hilfe einer Verbindung mit einer Reihe von Gesteinsbolzen 9 mit Nylonschnüren 10 über einem
Schiffswrack 19 ausgebracht. Die Schwimmvorrichtungen 18 sind
Hebeballons, ähnlich
denen, wie sie Taucher verwenden. Sie sind einfach auszubringen,
indem sie an Ort und Stelle mit Luft gefüllt werden, so dass keine Notwendigkeit
besteht, über
einen Auftrieb verfügende Schwimmvorrichtungen
von der Oberfläche
zum Meeresboden 2 herunterzuziehen. Die Schwimmvorrichtungen
befinden sich etwa auf halbem Wege längs einer Kante einer Matte.
Die Matten 4, 5 6 überlappen sich nicht und jede
Matte ist mit den benachbarten Matten mit Hilfe einer Reihe von
Schnappringen verbunden (nicht gezeigt).
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9 zeigt
ein fünftes
Beispiel eines Aufprallschutzsystems vom Stand der Technik. Die
Matten 4, 5 6 bestehen aus Dyneema und
sind über
einem Riff 20 positioniert mit Hilfe einer Kombination des
Auftriebs der Matten 4, 5 6, dem Einbringen
von Gesteinsbolzen 9 und den Nylonschnüren 10, die die Matten 4, 5 6 mit
den Gesteinsbolzen 9 verbinden. In diesem Beispiel gibt
es keine Schwimmanordnung, die an den Matten befestigt ist, da Dyneema
einen positiven Auftrieb im Wasser hat.
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In 10 ist
ein sechstes Beispiel eines Aufprallschutzsystems gezeigt. Hier
bestehen die Matten 4, 5 6 aus Nylon
und sind über
einem zu schützenden
Objekt 1 durch eine Kombination des Auftriebs der Schwimmvorrichtungen 7,
der Anordnung der Gesteinsbolzen 9 und der Nylonseile 8 positioniert.
Durch diese Ausführung
wird jeder herunterfallende Gegenstand vom zu schützenden
Objekt 1 weg und zum Meeresboden abgelenkt.
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Im
folgenden ist der Aufprall eines Körpers mit hoher Energie auf
ein Aufprallschutzsystem der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Eine signifikante Verlangsamung des Körpers mit hoher Geschwindigkeit
erfolgt typischerweise in den ersten Zehnteln der Sekunde, die dem
Aufprall folgt, im wesentlichen infolge einer lokalen Dehnung der
Schnüre
der Matte um den Berührungspunkt
herum. Die Spannung verstärkt
sich in diesen Schnüren
um den Berührungspunkt
herum, bis die Energie auf andere Schnüre im Netz übertragen wird. Diese Energieübertragung bringt
Abschnitte des Netzes dazu, sich zu bewegen. Der Widerstand des
Netzes (und, wenn vorhanden, der Auftriebsanordnung und der den
Widerstand induzierenden Einheiten), das sich durch das Wasser bewegt,
bremst den mit Geschwindigkeit beaufschlagten Körper weiter ab. Die Schnüre der Matte um
den Berührungspunkt
herum würden
brechen, wenn die Spannung, der sie ausgesetzt sind, die Bruchbeanspruchung
der Schnüre übersteigt,
und das ist sehr wahrscheinlich, wenn die Energie nicht in ausreichend
rasch auf die anderen Schnüre
der Matte übertragen
würde,
das heißt,
ein Bruch ist wahrscheinlicher, wenn der mit Geschwindigkeit beaufschlagte
Gegenstand nicht dem Widerstand des Netzes ausgesetzt wird (und
möglichst
auch dem Auftrieb und den zusätzlichen
Widerstandselementen). Ob ein Bruch auftritt, hängt von den Eigenschaften des
Netzes (Festigkeit, Elastizität),
der Dicke der Umflechtung, der Konstruktion des Netzes (Maschengröße, Form,
Ver knotung), der kinetischen Energie des fallenden Gegenstandes,
der Größe des fallenden
Gegenstandes und der Größe der Matte
ab. Wenn eine Matte beispielsweise ausreichend groß ist, so
dass die äußeren Bereiche
wirken, als seien sie während
der Berührung
durch den mit Geschwindigkeit beaufschlagten Gegenstand und der
Matte festgelegt, können
sich Spannungspegel im Netz aufbauen, die nicht durch die Bewegung
des gesamten Netzes aufgelöst
werden, und es kann daher zerreißen. In dieser Hinsicht bietet
ein weniger elastisches Material die bessere Chance, dass das Netz unversehrt
erhalten bleibt, da es die Belastung schneller, von der ursprünglichen
Berührungsstelle weg
verteilt. Daher werden den Polyethylenfolien mit einem hohen Elastizitätsmodul,
wie z.B. Dyneema, der Vorzug vor Nylon gegeben. Dyneema ist stärker als
Nylon und hat eine wesentlich niedrigere Dichte, es hat einen positiven
Auftrieb im Wasser und lässt sich
in einem Aufprallschutzsystem der Erfindung einfach verwenden, ohne
dass eine zusätzliche
Auftriebsanordnung verwendet wird.