NO151716B - Fremgangsmaate for fjernelse av sedimenter under vann - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for fjernelse av sedimenter under vann ved hjelp av et suge- og transportrør som henger ned fra et flytende element og på sin ende oppviser et sugemunnstykke som kan beveges opp og ned i et sediment .

Fra GB-PS 1.284.588 er kjent en anordning for fjernelse av sedimenter under vann ved bruk av et sugerør som henger ned fra et flytende element. Sugemunnstykket kan beveges opp og ned ved hjelp av vinsjer og kabler, for å innstille sugemunnstykket i passende høyde for suging og for å heve munnstykket etter bruken, idet sugerøret er leddet. Det flytende element mangler midler for fremdrift, og er beregnet til å fortøyes i fast stilling under bruk. Den fremgangsmåte som fremgår av nevnte skrift består således i at det flytende element anbringes over det sted der Sedimentet skal fjernes, at sugerøret senkes og sugemunnstykket føres ned i bunnen, at sugerøret tilkobles en sugepumpe, at oppsuging foretas, og at sugemunnstykket heves etter oppsugingen. Deretter kan det flytende element flyttes, for å gjenta den samme operasjon.

En slik fremgangsmåte mefører at eventuelle gjentatte ope-rasjoner finner sted med forholdsvis store tidsintervaller,

og effektiviteten blir følgelig forholdsvis liten.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å komme frem til

en forbedring med hensyn til effektiviteten av den innlednings-vis angitte fremgangsmåte.

I henhold til oppfinnelsen oppnås dette med en fremgangsmåte som fremgår av det etterfølgende patentkrav 1.

Oppfinnelsen innebærer således at det flytende element beveges hovedsakelig kontinuerlig samtidig med at sugerøret og sugemunnstykket flyttes fra hull til hull og suger opp sedimentet, idet hver forflyttning skjer ved at sugemunnstykket heves slik at det går klar av bunnen og flyttes sideveis så langt at det ikke glir ned i det hull som sist ble dannet. Sugerøret utfører således en pendelbevegelse i sin opphengning i det flytende element, hvilket muliggjøres ved at det utelukkende er opphengt i sin øvre ende. Bevegelsen av det flytende element mens oppsugingen pågår medfører at det spares betydelig tid i forhold til den fremgangsmåte som benyttes for den anordning som er beskrevet i GB-PS 1.284.588.

Det flytende element kan f.eks. beveges med en jevn hastighet som tilsvarer gjennomsnittshastigheten til sugemunnstykket sideveis. Fordi det flytende element beveges, vil suge- og transportrøret etter hver avsluttet nedtrengning i bunnen ha et visst etterslep i forhold til det flytende element,

og tyngdekraften vil bidra til å gi røret en svingebevegelse i bevegelsesretningen til det flytende element, slik at røret svinger i bevegelsesretningen til det flytende element før det på nytt trenger ned i bunnen.

Før den neste nedsenkning kan det eventuelt være nødvendig

å vente en viss tid for å sikre at sugehodet har beveget seg den forutbestemte strekning. Til tross for store lengder for det fritthengende suge- og transportrør lar det seg derved ved en nøyaktig styrt, jevn sideveis bevegelse av det flytende element opprettholdes meget nøyaktige avstander mellom fordypningene, idet f.eks. også akustiske metoder brukes for å kontrollere resultatet.

For å. fremme nedtrengningen av sugemunnstykket ved senkningen er det hensiktsmessig å utstyre sugehodet som er utstyrt med et sugemunnstykke med midler for mekanisk boring, skaving eller skraping, idet disse midler under senkningen eller hevingen dreies. En slik dreiebevegelse lar seg uten vanskeligheter oppnå ved dreining av hele det hengende suge- og transportrør fra vannoverfalten, slik at det ikke trengs noen særskilte drivmidler på sugemunnstykket, hvilket ved store dyp, i til-legg til høye temperaturer, slik som f.eks. i Rødehavet, ut-gjør en betydelig fordel.

Oppfinnelsen kan utøves ved bruk av et sugehode, på hvilket bevegelige midler for løsgjøring av sedimentet er anordnet. Disse midler for løsgjøring kan være slik utformet at de ved senkning og nedtrengning i sedimentet yter liten motstand og ved hevning yter en stor motstand. Denne utformning tar hensyn til det faktum at ved nedtrengningen i forholdsvis faste sedimentsjikt er det fare for sideveis utbøyning av det hengende suge- og transportrør som med sin under ende støter mot sedimentet. Av denne grunn er motstanden ved nedtrengning liten, hvorved det unngås sidevéis utbøyning, og ved hevningen kan det uten ulemper anvendes store krefter for løsgjøring av sedimenter.

Midlene for løsgjøring som har de nevnte egenskapér kan utformes på forskjellige måter. De kan f.eks. bestå av en skruespiral som er fritt dreibart lagret ved den undre ende av sugerøret og skrur seg inn i sedimentet ved senkningen, mens en sperre aktiveres ved hevning, og hindrer dreining av skruespiralen. Derved blir sedimentet i området omkring sugehodet ved hevningen revet opp og/eller løsgjort. Skruespiralen kan imidlertid også være fast anordnet i sugerøret, idet den ønskede dreining bevirkes ved hjelp av en tilsvarende dreining av den øvre ende av suge- og transportrøret på vannoverflaten.

Midlene for løsgjøring kan hensiktsmessig også utformes på lignende måte som et foldeanker, med elementer som ved hevning svinger utover og trenger inn i et stort område av sedimentet slik at dette rives opp.

Når sugehodet med midlene for løsgjøring heves og disse midler er slik utformet at de gir stor motstand, oppstår det derved et undertrykk under midlene for løsgjøring. Dette utnyttes ved at sugehodet under midlene for løsgjøring (f.eks. armer eller klaffer) oppviser nedover eller fortrinnsvis sideveis rettede dyser, som via en kanal er forbundet med innløps-åpninger som er anordnet i tilstrekkelig høyde over midlene som gir stor motstand (f.eks. armer eller klaffer). Det undertrykk som oppstår under midlene for løsgjøring ved hevninger bevirker en innsugning av vann, slik at det derved oppstår en spyle- og løsgjøringsvirkning som fortsetter under hele bevegelsen oppover.

Sedimentet har ofte i de øvre sjikt tilstrekkelig viskositet til å pumpes. Dessuten oppstår det like over sedimentet ved gravingen en sky av oppvirvlet sediment. For spylingen i undertrykksområdet under midlene for løsgjøring er det ikke hensiktsmessig å anvende sedimentfritt vann, men for å høyne virkningen å suge vann ut av den nevnte sky, henholdsvis ut av de flytende sjikt. Dersom sugeåpningene befinner seg på faste steder på sugerøret er det sannsynlig at de ligger for høyt og bevirker innsugning av sedimentfritt vann.

Dette kan avhjelpes ved at innløpsåpningene rager over en større vertikal strekning, idet det over denne strekning er anordnet et vertikal beveglig dekkrør som er utstyrt med midler for høydeinnstilling. Denne høydeinnstilling kan på enkleste måte utføres ved hjelp av en snor fra vannoverflaten. Det er imidlertid hensiktsmessig at disse midler består av flytelegemer, og at oppdriften til dekkerøret og flytelegemene til sammen er slik avpasset at dekkrøret holdes svevende i et væskesjikt med forutbestemt tetthet. En slik anordning er i stand til å ta hensyn til varierende høyder, f.eks. når det dannes en trakt som langsomt blir dypere og nivået av det hovedsakelig sedimentfrie vann synker i sentrum av trakten med økende dybde.

En annen mulighet for høydeinnstilling av dekkrøret består i

å utforme midlene som støtteflater som avstøttes mot sidekant-ene eller rennene av det dannede hull eller trakten i sedimentet. Dersom trakten utvider seg og blir dypere, følger støtte-flatene etter tilsvarende og bevirker en tilsvarende senkning av dekkrøret.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen og nærmere detaljer ved denne skal i det følgende beskrives nærmere, under hen-visning til de vedføyde tegninger. Fig. 1 illusterer prinsippet for fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen.

Fig. 2 viser i perspektiv, og

Fig. 3 sett fra siden og i snitt, et sugehode med en skruespiral for anvendelse ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen. Fig. 4 viser i snitt et sugehode utformet som et foldeanker, med spyledyser og midler for høydeinnstilling av innsugningsåpninger.

Ved den meget skjematiske illustrasjon i fig. 1 er vist et skip 1 som flyter på overflaten 2 av vannet 3, og fra skipet er nedsenket et transportrør 4, i hvis undre område det befinner seg en transportpumpe 5, fra hvilket fører et sugerør 6 til et sugehode 7, og på dette befinner det seg et sugemunnstykke 8. Sugehodet er vist mer detaljert i fig.

2 og 3.

Transportrøret 4, som holder sugerøret 6, er opphengt i en opphengningsinnretning 9 på skipet 1, og opphengningsinn-retningen holdes ved hjelp av to hydrauliske sylindre 10, med hvilke transportrøret 4 sammen med sugerøret 6, pumpen 5 og sugehodet 7, kan beveges i retning av pilene 11 og 12 opp og ned, idet sylidrene settes under trykk ved hjelp av en gasstrykkilde 10'.

I bauen til skipet 1 befinner det seg en drivanordning 13 som sammen med en drivanordning 14 i hekken tjener til å rette inn skipet i forhold til vertikalretningen. Dessuten befinner det seg i hekken av skipet en propell 15 som kan drive skipet 1 langsomt og jevnt i retning av pilen 16.

Ved gjennomføring av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen styres de hydrauliske sylindre 10 slik at sugehodet 7 senkes i retning av pilen 12 ned i et sediment som består av to sjikt 17 og 18. Sjiktet 17 har en slik viskositet at sugehodet 7

kan beveges fritt sideveis i sjiktet. I det fastere sjikt

18 trenger sugehodet 7 ned på grunn av sin vekt, slik at det oppstår en fordypning 19 som er sylindrisk eller kan ha trakt-formet karakter, alt etter beskaffenheten til sedimentet. Fordypningen 19 kan rage ned til omtrent i området av den

undre grense til sjiktet 18 når de disponible krefter og beskaffenheten til sjiktet 18 muliggjør dette. Under sjiktet 18 befinner det seg en formasjon som ikke er verdt å grave ut.

Etter senkning i retning av pilen 12 styres de hydrauliske sylindre 10 slik at suge- og transportrøret .6, 4 heves sammen med pumpen 5 og sugehodet 7. Under senkningen, og særlig under hevingen arbeider transportpumpen 5, slik at sugemunnstykket 8 suger slamlignende sediment opp fra fordypningen 19 som er dannet med store krefter. På tegningen er det til venstre for fordypningen 19 vist fordypninger 19' som er dannet'i forutgående arbeidstrinn.

Når sugehodet 7 ved hevningen kommer opp i sjiktet 17, der det kan beveges fritt sideveis i retning av pilen 16, skjer en bevegelse i retning av pilen 16 over en slik strekning at det ved ny senkning med sikkerhet dannes en ny fordypning 19. Avstanden mellom to fordypninger fremgår av avstanden mellom fordypningen 19 og fordypningen 19' .

Den sideveis bevegelse skjer ved hjelp av en jevn bevegelse av skipet 1 ved hjelp av propellen 15, slik at det bevirkes, hvilket ikke fremgår av tegningen, at suge- og transportrøret 6, 4 blir hengende noe på skrå, hvorved sugehodet 7 har en tendens.til å svinge sideveis i retning av pilen 16. Dersom sugehodet ved hevningen kommer opp i sjiktet 17, kan sugehodet utføre denne bevegelse og flytte seg i retning av pilen 16,

i avhenginghet av det sideveis etterslep og strømningsmot-standen mot de hengende deler i vannet. Ved jevn bevegelse

av skipet 1 er det bare nødvendig ved styring av de hydrauliske sylindre 10 å vente en viss tid mellom hevningen og en ny senkning, for å sikre at sugehodet har beveget seg en forutbestemt avstand i ønsket retning, vist med pilen 16. Til-pasningen av den jevne hastighet til skipet 1, det sideveis etterslep og tidsforskjellen mellom slutten av en hevning og en etterfølgende senkning kan bestemmes ved hjelp av en kont-roll av materialet som transporteres, og særlig ved målinger av posisjonen til sugehodet 7, ved hjelp av ultralydapparater.

Sugehodet 7, som i fig. 2 er vist i perspektiv og i fig. 3

er vist sett fra siden og delvis i snitt, består av vertikale ledeplater 21 sem er fast anordnet på den nedre ende av sugerøret 6. Innenfor ledeplatene 21 er det et fritt rom, i hvilket en stang 22 holdes vertikalt, og tjener som dreieopplagring for en sylinderformet sikt 23, som dessuten kan beveges vertikalt langs stangen 22 og trykkes nedover ved hjelp av en fjær 24, slik at sikten uten å påvirkes av krefter har en stilling som er antydet med stiplet linje 25, der fremspring 26 på sikten griper inn i faste fordypninger 27, slik at den sylind-erformede sikt 23 er sperret mot dreining.

På sikten 2 3 befinner det seg en skruespiral 28, som sideveis rager utenfor projeksjonen av sugerøret 6 og ved senkning av sugerøret ned i et slam-lignende sediment skrur seg nedover, hvorved sikten og skruespiralen dreier rundt -stangen 22 og inntar den stilling som er vist med heltrukne linjer, med sammentrykket fjær 24 og fremspringene 26 ute av inngrep.

Når sugehodet 7 på nytt heves beveger sikten 23 seg på stangen 22 nedover, slik at fremspringene 26 griper inn fordypningene 27 og sperrer skruespiralen 28 mot dreining. Derved bevirker skruespiralen 28 en stor motstand, slik at det omgivende sediment drives ned, rives opp og løsgjøres, slik at det kan skje oppsugning. Oppsugningen fremmes dessuten ved hjelp av spyledyser 19.

Fig. 4 viser en annen utforelsesform av et sugehode som kan benyttes ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen, utformet i likhet med et foldeanker. Et oventil lukket rør 30 (ikke synlig) danner med sin undre ende 31 et sugemunnstykke med mange små innsugningsåpninger 32 som står i forbindelse med et sugerør 33. På den undre ende av røret 30

er det anordnet armer 34 som kan svinge om tapper 3 5 og svinge ut fra den sammenfoldede stilling vist med heltrukne linjer, til en aktiv stilling vist med stiplede linjer 34'. I aktiv stilling er armene ved hjelp av anslag 36, som kommer til anlegg mot anslag 37, sikret mot ytterligere utsvingning.

Armene 34 har ender 38 som er bøyd utover, slik at armene

ved opptrekkingen med sikkerhet folder seg ut, og således gir høy motstand og river det omgivende sediment opp og løs-gjør dette.

Under armene 34, 34' befinner det seg dyser 39 som er rettet sideveis utover, og står i forbindelse med innløpsåpninger 41 via en kanal 40, idet innløpsåpningene befinner seg over armene 34. Innløpsåpningene 41 rager over stor vertikal strekning, hvilket på tegningen på grunn av den forenklede fremstilling ikke fremtrer særlig tydelig, og dette gjelder også for avstanden til innløpsåpningene 41 over armene 34. Denne kan i praksis være flere meter, alt etter de opptredende tetthets- og viskositetsgradienter i sedimentet (se sjiktene 17 og 18 i fig. 1).

Over røret 30 er et dekkrør 42 anordnet vertikalt bevegelig,

og dette dekkrør kan tildekke en del av innløpsåpningene 41

og derved lukke disse. På tegningen er den nederste stilling til dekkroret 42 vist i forhold til røret 30, idet dekkrøret 42 ligger mot anslag 43.

På dekkrøret 42 er en skive 44, på hvilke det befinner seg oppdriftslegemer 45, f.eks. i form av glasskuler, hvis opp-drift er slik tilpasset at enheten som består av dekkrøret 42, skiven 44 og oppdriftlegemene 45 holder seg svevende i en høyde med en bestemt tetthet i det omgivende medium,-idet innløps-åpningene 41 dekkes i avhengighet av denne. Dersom det omgivende medium blir lettere, f.eks. vann, synker dekkrøret 42 videre nedover og dekker naturligvis innløpsåpningene 41, hvorved det unngås inntrengning av sedimentfritt sjøvann.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte for fjernelse av sedimenter under vann ved hjelp av et suge- og transportrør som henger ned fra et flytende element og på sin nedre ende oppviser et sugemunnstykke som kan beveges opp og ned i et sediment, karakterisert ved at suge- og transportrøret (6, 4), som utelukkende er opphengt i sin øvre ende, i en heve-og senkeanordning (10) på det flytende element (1), stadig beveges langsomt opp og ned gjentatte ganger samtidig med at det flytende element beveger seg langsomt sideveis, idet sugemunnstykket (8) mellom hver senkning ned i sedimentet heves så høyt at det går klar av sedimentet, og i hevet stilling beveges sideveis en forutbestemt strekning bestemt av bevegelsen til det flytende element, hvilken strekning er slik tilpasset at det unngås at sugemunnstykket ved den påfølgende senkning glir ned i den fordypning i sedimentet som ble dannet ved den forutgående senkning.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at de sideveis bevegelser av sugemunnstykket (8) bevirkes ved hjelp av tilsvarende bevegelser av den øvre ende av suge- og transportrøret (6, 4).

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at den sideveis bevegelse bevirkes ved hjelp av en jevn sideveis bevegelse av den øvre ende av suge- og transportrøret (6, 4), idet hastigheten tilsvarer den midlere sideveis hastighet til sugemunnstykket (8). h. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at sugemunnstykket (8), som er utstyrt med et sugehode (7) med mekaniske midler for boring, skaving eller skraping, dreies under senkningen og/eller hevingen.