DE102007047553A1

DE102007047553A1 - Unterwassergeräteträger und Vorrichtung zum Bearbeiten oder Untersuchen einer Sohle

Info

Publication number: DE102007047553A1
Application number: DE200710047553
Authority: DE
Inventors: Frank Dr. Ing. Panning; Leonhard Dr. Ing. Fechter
Original assignee: Gsan - Okologische Gewassersanierung GmbH; GSAN OEKOLOGISCHE GEWAESSERSAN
Current assignee: Gsan - Okologische Gewassersanierung GmbH; GSAN OEKOLOGISCHE GEWAESSERSAN
Priority date: 2007-09-28
Filing date: 2007-09-28
Publication date: 2009-04-09
Also published as: WO2009043570A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Unterwassergeräteträger zum Einsatz auf einer Sohle (10) eines Gewässers, wobei der Unterwassergeräteträger einen Eigenantrieb aufweist, der mindesten zwei Wellen (2) umfasst, wobei auf einer Mantelfläche jeder dieser Wellen jeweils mindestens eine Schnecke zur Vortriebserzeugung auf der Sohle (10) angeordnet ist und wobei die Wellen (2) als Auftriebskörper ausgeführt sind, deren Auftrieb in Wasser ihr Eigengewicht betragsmäßig übertrifft. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Bearbeiten oder Untersuchen einer Sohle (10) eines Gewässern mit einem derartigen Unterwassergeräteträger sowie eine Verwendung dieser Vorrichtung zum Bearbeiten und/oder Untersuchen einer Sohle (10) eines Gewässers.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Unterwassergeräteträger zum Einsatz auf einer Sohle eines Gewässers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zum Bearbeiten oder Untersuchen einer Sohle eines Gewässers mit einem entsprechenden Unterwassergeräteträger. Die Erfindung betrifft ferner eine Verwendung einer derartigen Vorrichtung zum Bearbeiten und/oder Untersuchen einer Sohle eines Gewässers.
Ein gattungsgemäßer Unterwassergeräteträger kann, ausgestattet mit entsprechenden Geräten, insbesondere zur Sanierung von Gewässern verwendet werden. Es ist an sich bekannt, einen solchen Unterwassergeräteträger mit einem Eigenantrieb vorzusehen, der zwei Wellen umfasst, wobei auf einer Mantelfläche jeder dieser Wellen jeweils eine Schnecke zur Vortriebserzeu gung auf der Sohle angeordnet ist. Dadurch kann der Unterwassergeräteträger insbesondere auf einer schlammigen Sohle manövriert werden, ohne dass dafür eine aufwändige Seilzugvorrichtung nötig wäre.
Bekannte Unterwassergeräteträger der geschilderten Art haben den Nachteil, dass sich nicht gut kontrollieren lässt, wie tief der Unterwassergeräteträger mit den genannten Wellen in die Sohle eindringt. Das kann mit sich bringen, dass entweder die Schnecken nicht tief genug in einen Untergrund des entsprechenden Gewässers eindringen, um einen hinreichenden Vortrieb zu erzeugen, oder dass der Unterwassergeräteträger mit den Wellen zu tief einsinkt und dadurch eine Bewegung des Unterwassergeräteträgers durch einen zu hohen Widerstand verhindert wird.
Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, einen entsprechenden Unterwassergeräteträger zu entwickeln, der den genannten Nachteil überwindet und der sich problemlos in einer genau kontrollierbaren Tiefe relativ zur Sohle halten lässt, so dass die Schnecken tief genug, aber auch nicht zu tief in die Sohle eindringen. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine entsprechende Vorrichtung zum Bearbeiten oder Untersuchen einer Sohle eines Gewässers zu entwickeln und eine vorteilhafte Verwendung einer derartigen Vorrichtung zum Bearbeiten und/oder Untersuchen einer Sohle einer Gewässers vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Unterwassergeräteträger mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Hauptanspruchs sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und eine Verwendung mit den Merkmalen des Anspruchs 22. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen der Erfindung ergeben sich mit den Merkmalen der Unteransprüche.
Dadurch, dass die Wellen selbst als Auftriebskörper des Unterwassergeräteträgers ausgeführt sind, deren Auftrieb in Wasser ihr Eigengewicht betragsmäßig übertrifft, reagiert eine Resultierende aus Auftrieb und Gewichtskraft sehr sensitiv auf ein Eintauchen der Wellen in einen Bereich größer werdender Dichte. Das führt dazu, dass ein Absinken des Unterwassergeräteträgers aufgrund üblicherweise an einer Sohle eines Gewässers vorliegender Dichtegradienten nur und genau so weit erfolgt, bis die Wellen auf der Sohle aufliegen und die als Antriebsschnecken dienenden Schnecken so mit der Sohle in Eingriff sind, dass eine Fortbewegung des Unterwassergeräteträgers durch den Eigenantrieb problemlos möglich ist. Bei üblichen Bedingungen befindet sich der typischerweise unbemannte Unterwassergeräteträger dann vollständig unter einer Wasseroberfläche des entsprechenden Gewässers.
Die genannten Wellen sind bei bevorzugten Ausführungen der Erfindung an zwei Seiten des Unterwassergeräteträgers und jeweils in Längsrichtung des Unterwassergeräteträgers orientiert angeordnet, um eine stabile Lage des Unterwassergeräteträgers an der Sohle zu gewährleisten. Die Schnecken der beiden einander gegenüberliegenden Wellen sind dabei vorzugsweise als gegensinnige Spiralen ausgeführt, damit über diese Wellen eine resultierende Vortriebskraft erzeugt werden kann, die weitestmöglich einer Symmetrieachse des Unterwassergeräteträgers entspricht. Die Wellen können dabei beispielsweise aus Metall oder Kunststoff gefertigt sein, also jeweils einen mit den Schnecken aus Metall oder Kunststoff gefertigten Wellenmantel aufweisen.
Eine typische Ausführung der Erfindung sieht vor, dass jede der Wellen durch mindestens einen an einem Ende der Welle oder in der Welle angeordneten Motor angetrieben ist. Eine Anordnung des jeweiligen Motors außerhalb der Welle ist besonders vorteilhaft, weil dann die als Auftriebskörper dienenden Wellen besonders einfach ausgeführt sein können.
Bei einer besonders einfachen Ausführung der Erfindung weisen die beispielsweise als einfache Hohlwellen ausgeführten Wellen jeweils mindestens einen Festauftriebstank auf. Alternativ oder zusätzlich können die Wellen auch mindestens einen Tariertank aufweisen, der mit Ballast, beispielsweise Wasser, mehr oder weniger gefüllt werden kann, um den Unterwassergeräteträger – abhängig von einer Bestückung des Unterwassergeräteträgers und von Sohleneigenschaften – auszutrimmen und eine Eindringtiefe in die Sohle einzustellen. Bei gefüllten Tariertanks kann das spezifische Gewicht der an sich als Schwimmkörper ausgebildeten Wellen selbstverständlich auch über dem von Wasser liegen.
Eine besonders vorteilhafte Ausführung sieht vor, dass die Wellen kraftschlüssig zwischen zwei Gegenlagern montiert sind, typischerweise durch flansch- oder kupplungsartige Verbindungen. Dann können die Wellen besonders leicht ausgewechselt werden, womit der Unterwasserträger in unkomplizierter Weise an unterschiedliche Umgebungsbedingungen angepasst werden kann. So können auszutauschende Wellen beispielsweise verschiedene Volumina und Massen und damit unterschiedliche Auftriebseigenschaften sowie unterschied lich ausgeführte Schnecken mit verschiedenen Steigungen oder Profiltiefen aufweisen. Alternativ können die Wellen auch durch Flanschverbindungen zwischen den entsprechenden Gegenlagern montiert sein, die zusätzlich eine formschlüssige Verbindung bilden, dabei aber ebenfalls so ausgeführt sind, dass ein Ausbau der Wellen bei montiert bleibenden Gegenlagern möglich ist.
Zusätzlich zu den genannten Wellen kann bei Weiterbildungen der Erfindung mindestens ein weiterer, oberhalb der Wellen angeordneter Auftriebskörper vorgesehen sein, um insgesamt einen größeren Auftrieb und/oder bessere Trimmmöglichkeiten zu gewährleisten. Dementsprechend kann der mindestens eine weitere Auftriebskörper als Tariertank oder auch nur als gegebenenfalls auswechselbarer Festauftriebstank ausgeführt sein. Ein solcher weiterer Auftriebskörper ermöglicht einen flexibleren Einsatz des Unterwassergeräteträgers mit verschiedenen Zusatzgeräten, die zu einer in einem verhältnismäßig großen Intervall variierenden Gesamtmasse führen.
Basiert auf einem Unterwassergeräteträger beschriebener Art lässt sich eine vorteilhafte Vorrichtung zum Bearbeiten oder Untersuchen einer Sohle eines Gewässers realisieren. Bei dem Gewässer kann es sich beispielsweise um einen See oder einen Teich oder ein fließendes Gewässer handeln.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung einer derartigen Vorrichtung sieht vor, dass der Unterwassergeräteträger eine Druckmessvorrichtung zum Bestimmen einer Wassertiefe, also zum Bestimmen einer Tiefe des Unterwassergeräteträgers unter einer Wasseroberfläche, trägt.
Dabei kann es sich beispielsweise um einen piezoelektrischen Druckmesser handeln.
Der Unterwassergeräteträger kann auch mit einem Empfänger eines satellitengestützten Navigationssystems verbunden sein, also beispielsweise mit einem GPS-Empfänger, wobei der Empfänger an der Wasseroberfläche schwimmend über dem Unterwassergeräteträger gehalten wird. Dazu kann der Empfänger von einem Schwimmkörper getragen sein, der durch ein Seil mit dem Unterwassergeräteträger verbunden ist. Ein solches Seil kann wiederum mit einer Längenausgleichsvorrichtung kombiniert werden, der dafür sorgt, dass der Empfänger stets über dem Unterwassergeräteträger bleibt, beispielsweise mithilfe einer federbelasteten Winde. Durch Ausgestaltungen dieser Art kann in einfacher Weise eine aktuelle Position des Unterwassergeräteträgers genau bestimmt werden.
Zum Bestimmen eines Aufenthaltsortes des Unterwassergeräteträgers kann die Vorrichtung auch einen Tachymeter umfassen, der mit einem Reflektor zusammenwirkt, welcher mit dem Unterwassergeräteträger verbunden ist und an der Wasseroberfläche schwimmende über dem Unterwassergeräteträger gehalten wird. Bei dem Reflektor kann es sich beispielsweise um ein von einem Schwimmkörper getragenes Prisma oder mehrere solcher Prismen handeln, wobei der Schwimmkörper wieder über ein eventuell mit einem Längenausgleich kombiniertes Seil mit dem Unterwassergeräteträger verbunden sein kann.
Der Unterwassergeräteträger kann auch mit mindestens einer Unterwasserkamera zur Sohlenuntersuchung und/oder zum Navigieren ausgestattet sein.
Eine bevorzugte Ausführung der Vorrichtung sieht vor, dass der Unterwassergeräteträger mit mindestens einer Pumpe zum Absaugen von Material aus der Sohle ausgestattet ist. Diese Pumpe kann zwischen den beiden Wellen angeordnet sein, wo sie gut geschützt liegt und wo die sich drehenden Schnecken ein Abpumpen unterstützen können, insbesondere durch ein Auflockern der Sohle. In dieser Ausführung kann die Vorrichtung z. B. zum Entschlammen eines Gewässerbodens verwendet werden.
Es kann vorteilhaft sein, den Unterwassergeräteträger mit Schneidvorrichtungen zum Auflockern der Sohle auszuführen. Diese können dabei z. B. auf den Schnecken angeordnet sein, vorzugsweise an einem vorderen Ende der jeweiligen Schnecke, wobei die Schneidvorrichtungen vorzugsweise senkrecht zu einem Verlauf des Schneckengangs orientiert sind. Auch kann eine solche Schneidvorrichtung vor einem Saugkopf einer Pumpe angeordnet sein, um ein Absaugen von Material durch das Auflockern zu erleichtern.
Alternativ oder zusätzlich kann der Unterwassergeräteträger auch mit einer Einrichtung zum Injizieren von Material in die Sohle und/oder zum Ausbringen von Material über der Sohle ausgestattet sein. Dann kann die Vorrichtung insbesondere einer Sedimentkonditionierung oder im Fall der zweiten Alternative zum Ausfallen von Schwebestoffen durch Flockung dienen. Durch die genannte Einrichtung können sowohl zusätzliche Stoffe in die Sohle eingebracht als auch zuvor abgesaugte Teile der Sohle – zur Umlagerung und/oder nach einer Modifizierung – wieder der Sohle zugeführt werden.
Vorzugsweise umfasst die genannte Einrichtung zum Injizieren oder Ausbringen von Material eine vom Unterwassergeräteträger getragene Pumpe zum Erzeugen oder Erhöhen eines Injektionsdruckes. Dadurch kann sich in vorteilhafter Weise erübrigen, das einzubringende Material schon unter hohem Druck bis zum Unterwassergeräteträger zu befördern.
Alternativ oder zusätzlich kann die genannte Einrichtung zum Injizieren ein vom Unterwassergeräteträger getragenes Mischmodul zum Zusammenführen von mindestens zwei Komponenten des injizierten oder ausgebrachten Materials aufweisen. Das kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn das zu injizierende oder über der Sohle auszubringende Material aus einer Mischung besteht, die sich in gemischtem Zustand nur schwer zum Unterwassergeräteträger fördern lässt, beispielsweise weil sie schnell aushärtet.
Schließlich kann die genannte Einrichtung bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung Injektionsdüsen umfassen, die in einer unmittelbaren Umgebung der Wellen und/oder an einem quer zu den Wellen orientierten Ausleger angeordnet sind. Eine Anordnung in unmittelbarer Umgebung der Wellen kann den Vorteil haben, dass das Material dort injiziert wird, wo die Schnecken zu einem Auflockern der Sohle führen. Durch Verwendung eines quer zu den Wellen orientierten Auslegers wiederum kann in einfacher Weise eine großflächige Behandlung der Sohle erreicht werden. Eventuell können auch mehrere Düsen oder Ausleger hintereinander angeordnet sein, um bei einem Arbeitsschritt eine Injektion oder ein Ausbringen von Material über der Sohle mit verschiedenen Injektionsmaterialien zu ermöglichen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Vorrichtung als modulares System ausgeführt ist, bei dem der Unterwassergeräteträger durch einen einfachen Austausch von Modulen mit verschiedenen aus einer Gruppe mehrerer oder aller der bislang genannten Geräte ausgestattet werden kann.
Die Vorrichtung kann eine Versorgungs- und/oder Entsorgungseinheit umfassen, die mindestens eine in einem ersten Abschnitt vom Unterwassergeräteträger zur Wasseroberfläche und in einem zweiten Abschnitt längs der Wasseroberfläche schwimmend weiter zu einer Versorgungs- und/oder Entsorgungsstation führende Leitungsverbindung aufweist. Diese Leitungsverbindung kann mehrere Leitungen umfassen, die jeweils z. B. der Abfuhr von abgepumptem Sohlenmaterial, der Zufuhr von in die Sohle zu injizierendem oder über der Sohle auszubringendem Material, einer Zu- oder Abfuhr von Ballast oder einer Energieversorgung des Unterwassergeräteträgers dienen können. Eine solche Leitung kann insbesondere Druckluft, Hydraulikflüssigkeit oder elektrischen Strom führen. Die Leitungsverbindung kann auch einen Schlauch oder ein vorzugsweise flexibles Rohr umfassen, der bzw. das gasgefüllt ist und die Leitungsverbindung im zweiten Abschnitt der Leitungsverbindung an der Wasseroberfläche hält. Dieser Schlauch oder dieses Rohr kann insbesondere luftgefüllt sein und beispielsweise zusätzlich als Druckluftzufuhr dienen.
Ein vorteilhaftes Verfahren zum Bearbeiten und/oder Untersuchen einer Sohle eines Gewässers ergibt sich durch eine Verwendung einer Vorrichtung der beschriebenen Art. Dabei kann der typischerweise vollständig abgetauchte und auf der Sohle aufliegende Unterwassergeräteträger durch ein Drehen der Wellen angetrie ben und über die Sohle bewegt werden, wobei vom Unterwassergeräteträger aus abgesaugtes Bodenmaterial oder Sediment-Wasser-Gemisch an die Wasseroberfläche befördert und/oder ein Material zur Bodenbehandlung oder zum Ausflocken von der Wasseroberfläche aus zum Unterwassergeräteträger befördert und von dort in die Sohle oder oberhalb der Sohle in das Gewässer injiziert werden kann. Dadurch können z. B. Gewässersedimente umgelagert werden, verfestigt werden oder selektiv abgesaugt werden, wobei sich der Unterwassergeräteträger vorteilhafterweise weitgehend unabhängig von einer Wassertiefe bzw. Arbeitstiefe einsetzen lässt.
Die Schnecken können durch schneckenförmige Metall- oder Kunststoffprofile in einer von Förderschnecken bekannten Form auf den Wellen realisiert sein, die vorzugsweise von jeweils einer oder paarweise angeordneten wasserdichten Antriebseinheiten angetrieben werden. Die Antriebseinheiten können jeweils in einem zylindrischen Basiskörper der Wellen integriert sein, wobei ein Drehmoment dann z. B. über innenliegende Planetengetriebe auf die Wellen übertragen werden kann, oder stirnseitig so angeordnet sein, dass sich jeweils einseitig oder beidseitig feststehende Antriebsköpfe befinden, zwischen denen die Welle verspannt wird, wobei das Drehmoment dann z. B. über Zahnkränze auf die Welle übertragen werden kann. In diesem Fall ergibt sich eine besonders einfache Austauschbarkeit der Wellen mit den Schnecken. Eine Drehzahl der Wellen kann z. B. über Frequenzumrichter und/oder durch Getriebemotoren einstellbar sein. Bei einer beidseitig gleichen Drehzahl wird der Unterwassergeräteträger geradlinig vorwärts- oder rückwärtsbewegt, während durch einen einseitigen Betrieb oder Betrieb mit unterschiedlichen Drehzahlen die Richtung geändert werden kann. Durch eine gegenläufige Drehrichtung oder Förderrichtung der Wellen mit den Schnecken kann das Sediment gelockert und z. B. in Richtung einer Saugpumpe gedrückt werden.
Durch eine Verwendung modularer Baugruppen kann die beschriebene Vorrichtung für verschiedene Aufgaben genutzt werden, z. B. für eine Konditionierung von Gewässersedimenten, für eine Fällung oder Flockung innerhalb des Gewässers, z. B. eine Flockung von über dem Sediment stehenden Schwebe- oder Trübstoffhorizonten, für eine Verfestigung von Sedimentoberflächen, einen selektiven Abbau von Gewässersedimenten durch Absaugen oder für eine Umlagerung von Gewässersedimenten. Auch eine Kombination dieser Anwendungen ist möglich.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der 1 bis 12 beschrieben. Es zeigt
1 eine Aufsicht auf einen Unterwassergeräteträger in einer Ausführung der Erfindung,
2 eine Seitenansicht des Unterwassergeräteträgers aus 1,
3 eine Frontansicht des Unterwassergeräteträgers aus den 1 und 2,
4 einen Längsschnitt durch eine Welle mit Schnecke für den Unterwassergeräteträger aus den 1 bis 3,
5 eine entsprechende Darstellung einer Welle mit Schnecke für einen Unterwassergeräteträger in einer anderen Ausführung der Erfindung,
6 eine Vorrichtung mit dem Unterwassergeräteträger aus den 1 bis 3 im Einsatz,
7 eine Aufsicht auf ein mit einer entsprechenden Vorrichtung behandeltes Gewässer bei einer Abwandlung der Vorrichtung aus 6,
8 eine Aufsicht auf den Geräteträger aus den 1 bis 3 mit einer Einrichtung zum Injizieren von Material in eine Gewässersohle,
9 den Unterwassergeräteträger aus 8 in einer Frontansicht,
10 den Unterwassergeräteträger aus den 8 und 9 in einer Seitenansicht,
11 einen Querschnitt durch ein mit dem Unterwassergeräteträger aus den 1 bis 3 bearbeitetes Gewässer mit einer Ver- und Entsorgungsstation und
12 eine Aufsicht auf das Gewässer mit dem Unterwassergeräteträger aus 11.
In 1 ist ein Unterwassergeräteträger mit einem Rahmen 1 erkennbar, der an zwei Seiten jeweils in Längsrichtung des Unterwassergeräteträgers orientierte und drehbar im Rahmen 1 gelagerte Wellen 2 aufweist. Auf einer Mantelfläche jeder dieser Wellen ist jeweils eine Schnecke zur Vortriebserzeugung auf einer Sohle eines Gewässers angeordnet, so dass die Wellen 2 zusammen mit jeweils an zwei Enden der Wellen 2 angeordneten Motoren 3 einen Eigenantrieb des Unterwassergeräteträgers bilden.
Die Wellen 2, die aus Metall oder Kunststoff gefertigt sein können, sind jeweils als Auftriebskörper ausgeführt, deren Auftrieb in Wasser ihr Eigengewicht betragsmäßig übertrifft. In der hier abgebildeten einfachen Ausführung der Erfindung bilden die Wellen dabei jeweils einen Festauftriebstank, der dadurch realisiert ist, dass die Wellen 2 hohl ausgeführt und abgedichtet sind. Bei einer Abwandlung der Erfindung können die Wellen auch zusätzlich oder alternativ einen Tariertank aufweisen, mit dem der Unterwassergeräteträger ausgetrimmt werden kann.
Zwischen den beiden Wellen 2 ist eine als Schlammpumpe ausgeführte Pumpe 4 zu erkennen. Mit dieser Pumpe 4 kann Material aus einer Sohle eines Gewässers abgesaugt werden, auf der der Unterwassergeräteträger eingesetzt wird. Vor der Pumpe 4 ist eine Spülpumpe 5 angeordnet, die zu einem Unterwasserdüsensystem oder Jetsystem gehört und mit der im Bereich eines Saugkopfes der Pumpe 4 hydraulische Scherkräfte in die Sohle eingetragen werden können, um eine Sedimentlockerung zu unterstützen.
In der 2 ist der gleiche Unterwassergeräteträger in einer Seitenansicht abgebildet, wobei wiederkehrende Merkmale hier und bei den folgenden Figuren wieder mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und nicht mehr eingehende beschrieben werden müssen. In der 2 ist zusätzlich einer von zwei weiteren, oberhalb der Wellen 2 angeordneten Auftriebskörper 6 zu erkennen, die als Tariertanks ausgeführt sind und mit denen der Unterwassergeräteträger ausgetrimmt und insbesondere auch an verschiedene Lasten angepasst werden kann. Dazu können die Auftriebskörper 6 mit Ballastwasser gefüllt oder durch Druckluft entleert werden. Alternativ könnten die Auftriebskörper 6 auch als Festauftriebstanks ausgeführt werden, insbesondere wenn bereits die Wellen 2 Tariertanks aufweisen. Mit den Tariertanks kann der Auftrieb des Unterwassergeräteträgers manuell oder automatisch so eingestellt werden, dass der Unterwassergeräteträger auf eine Gewässersohle abtaucht oder nach Abschluss einer Sohlenbehandlung wieder zu einer Wasseroberfläche hin auftaucht und in Abhängigkeit von einem Dichteunterschied zwischen Freiwasser und Gewässersohle auf der Gewässersohle aufliegen und über diese bewegt werden kann.
In 3 ist der gleiche Unterwassergeräteträger in einer Frontansicht abgebildet, wobei wiederkehrende Merkmale wieder mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Eine der Wellen 2 mit zwei der Motoren 3 ist in 4 als Schnittzeichnung wiedergegeben. Dort ist zu erkennen, dass die Welle 2 kraftschlüssig zwischen zwei Gegenlagern montiert ist mithilfe von Lagern, die wie die Gegenlager flanschförmig ausgeführt sind. Das erlaubt einen sehr einfachen Ausbau der Welle 2, beispielsweise zum Zweck einer Ersetzung durch eine anders ausgeführte Ersatzwelle. Zwischen den Motoren 3 und dem jeweiligen Gegenlager ist schließlich jeweils ein Getriebe 7 zu erkennen, das einer Untersetzung einer Drehzahl des entsprechenden Motors 3 dient.
Eine anders ausgeführte Welle 2 für einen Einsatz in einem ähnlichen Unterwassergeräteträger ist in 5 abgebildet. Bei dieser Welle 2, die ebenfalls als Auftriebskörper ausgeführt ist, deren Auftrieb in Wasser ihr Eigengewicht betragsmäßig übertrifft, ist ein Nabenmotor 8 innerhalb der Welle 2 angeordnet, mit dem die Welle 2 angetrieben werden kann. Auch diese Welle 2 ist durch eine flansch- oder kupplungsartige Verbindung kraftschlüssig zwischen zwei Gegenlagern montiert, wobei die Gegenlager mit Lagerzapfen 9 verbunden sind, die wiederum im Rahmen 1 des entsprechenden Unterwassergeräteträgers gelagert sind.
6 zeigt eine Vorrichtung zum Bearbeiten oder Untersuchen einer Sohle 10 eines Gewässers, die einen Unterwassergeräteträger der zuvor beschriebenen Art umfasst. Dieser befindet sich vollständig unter einer Wasseroberfläche 11 und liegt auf der Sohle 10 auf, über die er durch Antreiben der Wellen 2 mittels der Schnecken bewegt wird. Hier weist der Unterwassergeräteträger eine Druckmessvorrichtung 12 zum Bestimmen einer Wassertiefe auf, die als piezoelektrische Druckmessdose ausgeführt ist und über eine Datenleitung 13 mit einer auf einem Schwimmer 14 angeordneten Sendestation verbunden ist. Dieser Schwimmer 14 trägt auch einen Empfänger 15 eines GPS-Systems, mit dem ein aktueller Aufenthaltsort des Unterwassergeräteträgers bestimmt werden kann. Dazu ist der Empfänger 15 über ein Seil mit dem Unterwassergeräteträger verbunden, wobei ein Längenausgleich dafür sorgt, dass dieses Seil bei oberhalb des Geräteträgers schwimmendem Schwimmer 14 straff ist. Mit dem schon erwähnten Sender kann der bestimmte Aufenthaltsort des Unterwassergeräteträgers zusammen mit der Wassertiefe drahtlos zu einer Anlagensteuerung übertragen werden. Anstelle einer drahtlosen Datenübertragung kann selbstverständlich auch ein Signalkabel verwendet werden.
7 zeigt eine Aufsicht auf ein Gewässer, dessen Sohle 10 mit einem Unterwassergeräteträger der beschriebenen Art behandelt wird, wobei wieder ein Schwimmer 14 in der zuvor beschriebenen Art über dem Unterwassergeräteträger gehalten wird. In Abwandlung des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiels trägt dieser Schwimmer 14 anstelle eines GPS-Empfängers ein Prisma, das eine Ortung des Unterwassergeräteträgers mittels eines an einem Ufer des Gewässers angeordneten Tachymeters 16 erlaubt, der zu diesem Zweck einen Laserstrahl 17 auf das auf dem Schwimmer 14 angeordnete Prisma richtet. Der Tachymeter 16 und das über eine Seilverspannung mit dem Unterwassergeräteträger verbundene und schwimmend über diesem angeordnete Prisma bildet ein selbstverfolgendes tachymetrisches Vermessungssystem, über das der Aufenthaltsort des Unterwassergeräteträgers in einem örtlichen Koordinatensystem erfasst werden kann.
Über die Bestimmung der Wassertiefe mit der Druckmessvorrichtung 12 und die Lagebestimmung des Unterwassergeräteträgers mit einem GPS, wie bei dem anhand 6 beschriebenen Ausführungsbeispiel, oder mit dem tachymetrischen Vermessungssystem, das anhand 7 beschrieben wurde, kann der Unterwassergeräteträger geführt werden, beispielsweise auf Grundlage vorliegender digitaler Gewässervermessungsdaten. Zusätzlich kann der Unterwassergeräteträger mit einer Unterwasserkamera ausgestattet sein, die nicht nur zur Sohlenuntersuchung, sondern auch zum Navigieren dienen kann. Dann kann eine Führung des abgetauchten Unterwassergeräteträgers mit der Unterwasserkamera oder auch mehreren Unterwasserkameras unterstützt werden.
8 zeigt den Unterwassergeräteträger aus den 1 bis 3 mit einer zusätzlich montierten Einrichtung zum Injizieren von Material in die Sohle 10 und/oder zum Ausbringen von Material über der Sohle 10, wobei diese Einrichtung Injektionsdüsen 17 umfasst, die an einem quer zu den Wellen 2 orientierten Ausleger 18 angeordnet sind. Eine Frontansicht des Unterwassergeräteträgers mit dieser Einrichtung ist in 9, eine Seitenansicht des entsprechenden Unterwassergeräteträgers in 10 gezeigt. Zusätzlich erkennbar ist dort eine von der Wasseroberfläche 11 aus zum Unterwassergeräteträger führende Versorgungsleitung 19. Die genannten Einrichtung, die den als Dosierkamm ausgeführten Ausleger 18 mit den Injektionsdüsen 17 umfasst und durch die Versorgungsleitung gespeist wird, ermöglicht es, suspendierte Wirkstoffgemische wie Lösungen oder Gase (z. B. Sauerstoff oder Luft) flächig oder punktuell auf eine Sedimentoberfläche an der Sohle 10 aufzutragen oder mittels der Injektionsdüsen 17 in das Sediment zu injizieren. Der Ausleger 18 weist seitlich weit ausragende Arme auf, die eine Verteilung der Wirkstoffe auf großer Breite erlauben. Der Unterwassergeräteträger kann dabei eine oder mehrere Druckerhörungspumpen tragen, die insbesondere bei größeren Wassertiefen den Energiebedarf für die Zuführung des zu injizierenden Materials verringern und/oder den Druck für eine Injektion in das Sediment erhöhen können. Zusätzlich kann der Unterwassergeräteträger ein Mischmodul zum Zusammenführen von Wirksubstanzen bei einer Mehrkomponentenapplikation kurz vor dem Ausbringen tragen. Durch eine ebenfalls mögliche Anordnung mehrerer entsprechender Einrichtungen, z. B. vorne und hinten, können parallel verschiedene Wirksubstanzen gleichzeitig ausgebracht werden.
Die bei dem Ausführungsbeispiel aus den 8 bis 10 mit dem Ausleger 18 ausgestattete Einrichtung zum Injizieren von Material in die Sohle 10 kann alternativ auch so gestaltet sein, dass ein Eintrag der Wirkstoffe unmittelbar im Bereich der Wellen 2 mit den Antriebsschnecken erfolgen kann, so dass die Wirkstoffe über eine Schneckenbewegung der Schnecken auf den Wellen 2 in das Sediment eingearbeitet werden.
Mit der in den 8 bis 10 gezeigten Einrichtung können auch oberhalb der Sohle 10 Wirkstoffe in den Wasserkörper ausgebracht werden, beispielsweise um über dem Sediment und der Sohle 10 schwebende Trübstoffhorizonte zu flocken und auszufällen.
11 zeigt einen Querschnitt durch ein Gewässer mit einer Wasseroberfläche 11 und einer Sohle 10, in dem eine Vorrichtung mit einem Unterwassergeräteträger beschriebener Art eingesetzt wird. Diese Vorrichtung umfasst ferner eine Ver- und Entsorgungsstation 20 mit einer Leitungsverbindung 21, die in einem ersten Abschnitt vom Unterwassergeräteträger zu einer Verbindungsstation 22 an der Wasseroberfläche 11 und in einem zweiten Abschnitt längst der Wasseroberfläche 11 schwimmend weiter zu der Ver- und Entsorgungsstation 20 führt. Die Ver- und Entsorgungsstation 20 könnte selbstverständlich auch selbst schwimmend angeordnet sein. Die Leitungsverbindung 21 umfasst in dem zweiten Abschnitt einen Tragschlauch, der luftgefüllt ist und die Leitungsverbindung dort an der Wasseroberfläche 11 hält. Ein ebenfalls von der Leitungsverbindung 21 umfasster Druckschlauch für abgepumptes Sediment-Wasser-Gemisch ist spiralförmig um diesen Tragschlauch geführt, könnte aber auch auf andere Weise formschlüssig und flexibel mit dem Tragschlauch verbunden sein. Die Leitungsverbindung 21 umfasst insbesondere einen Druckluftschlauch zum Leeren der Tariertanks der Auftriebskörper 6 sowie Strom- und Steuerkabel. Sie kann ferner Hydraulikschläuche beinhalten, sofern hydraulische Antriebe vorgesehen sind. Die Strom- und Steuerkabel sowie gegebenenfalls Hydraulikschläuche können für den Betrieb und die Steuerung der Motoren 3 sowie weiterer Aggregate, mit denen der Unterwassergeräteträger bestückt ist, dienen. Die Leitungsverbindung 21 umfasst ferner mindestens einen Druckschlauch, mit dem entweder Wirkstoffe, beispielsweise für eine Sedimentkonditionierung oder Flockung, von der Ver- und Entsorgungsstation 20 zum Unterwassergeräteträger gefördert werden und/oder abgesaugtes Tiefenwasser oder Sediment-Wasser-Gemisch vom Unterwassergeräteträger zur Ver- und Entsorgungsstation 20 befördert wird.
Der Unterwassergeräteträger ist bei der in den 11 und 12 gezeigten Vorrichtung insbesondere mit der Pumpe 4 ausgestattet, die z. B. als Schlammpumpe ausgeführt sein kann und mit der das Sediment von der Sohle 10 als Sediment-Wasser-Gemisch abgesaugt und über den genannten Druckschlauch zur Ver- und Entsorgungsstation 20 gefördert wird. Die Sedimente können dabei in der Tiefe und Lage schichtenweise und selektiv abgesaugt werden. Durch eine Rotation der Schnecken mit den Wellen 2 kann das Sediment zusätzlich aufgelockert und den mittig zwischen den Wellen 2 angeordneten Unterwasser-Schlammpumpen (Pumpe 4, Spülpumpe 5) zugeführt werden, ohne dass Sedimente aufgewirbelt werden. Zusätzlich können senkrecht zu einem Schneckengang der Schnecken auf den Wellen 2, vorzugsweise im Bereich einer Schneckenkrone und in Höhe des Saugkopfes der Pumpe 4, Schneidwerke montiert sein, die eine zusätzliche Lockerung festliegender Sedimente und/oder ein Reißen oder Schneiden von Sedimenteinlagerungen wie beispielsweiße Wurzeln unterstützen können. Der Saugkopf der Pumpe 4 kann auch höhenverstellbar ausgeführt sein, beispielsweise mechanisch oder hydraulisch.
Um ein präzises Manövrieren mit dem unbemannten Unterwassergeräteträger zu ermöglichen, kann die Drehzahl der Wellen 2 mit den Schnecken über Frequenzumrichter und/oder durch eine entsprechende Gestaltung der Getriebe 7 (siehe 4) stufenlos verändert werden. Die Motoren 3 können also insbesondere als beispielsweise elektrische oder hydraulische Getriebemotoren ausgeführt sein.
Da die Wellen 2 leicht austauschbar ausgeführt sind, kann der Unterwassergeräteträger mit Schnecken unterschiedlicher Ganghöhe und Gangweite bestückt werden. Über die unterschiedliche Ganghöhe erfolgt dann eine optimale Anpassung an eine Dichte, Viskosität und Scherfestigkeit der Sohle 10, wobei typischerweise bei einer weichen Sohle 10 eine große Ganghöhe und bei einer festen Sohle 10 eine niedrige Ganghöhe gewählt wird. Über eine Gangweite der Schnecken kann eine Fortbewegungsgeschwindigkeit des Unterwassergeräteträgers beeinflusst werden.
Eine Vorrichtung der hier beschriebenen Art kann zum Bearbeiten und/oder Untersuchen einer Sohle 10 verschiedener Gewässer verwendet werden, insbesondere für Arbeiten auf der Sohle 10 von natürlichen Gewässern (z. B. Seen, Teichen, Fließgewässern), künstlichen Gewässern (z. B. Wasserspeichern, Talsperren oder Fischaufzuchtanlagen) oder technischen Anlagen (z. B. Speicherbecken oder Kläranlagen).

Claims

Unterwassergeräteträger zum Einsatz auf einer Sohle (10) eines Gewässers, wobei der Unterwassergeräteträger einen Eigenantrieb aufweist, der mindestens zwei Wellen (2) umfasst, wobei auf einer Mantelfläche jeder dieser Wellen (2) jeweils mindestens eine Schnecke zur Vortriebserzeugung auf der Sohle (10) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellen (2) als Auftriebskörper ausgeführt sind, deren Auftrieb in Wasser ihr Eigengewicht betragsmäßig übertrifft.
Unterwassergeräteträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellen (2) an zwei Seiten des Unterwassergeräteträgers und jeweils in Längsrichtung des Unterwassergeräteträgers orientiert angeordnet sind.
Unterwassergeräteträger nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellen (2) aus Metall oder Kunststoff gefertigt sind.
Unterwassergeräteträger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Wellen (2) durch mindestens einen an einem Ende der Welle (2) oder in der Welle angeordneten Motor (3) angetrieben ist.
Unterwassergeräteträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellen (2) jeweils mindestens einen Festauftriebstank und/oder mindestens einen Tariertank aufweisen.
Unterwassergeräteträger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellen (2) kraftschlüssig zwischen zwei Gegenlagern montiert sind.
Unterwassergeräteträger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiterer, oberhalb der Wellen (2) angeordneter Auftriebskörper (6) vorgesehen ist.
Unterwassergeräteträger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine weitere Auftriebskörper (6) als Tariertank ausgeführt ist.
Vorrichtung zum Bearbeiten oder Untersuchen einer Sohle (10) eines Gewässers, umfassend einen Unterwassergeräteträger nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterwassergeräteträger eine Druckmessvorrichtung (12) zum Bestimmen einer Wassertiefe trägt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterwassergeräteträger mit einem Empfänger (15) eines satellitengestützten Navigationssystems verbunden ist, wobei der Empfänger (15) an der Wasseroberfläche (11) schwimmend über dem Unterwassergeräteträger gehalten wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Tachymeter (16) zum Bestimmen eines Aufenthaltsorts des Unterwassergeräteträgers umfasst, wobei der Tachymeter (16) mit einem Reflektor zusammenwirkt, der mit dem Unterwassergeräteträger verbunden ist und an der Wasseroberfläche (11) schwimmend über dem Unterwassergeräteträger gehalten wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterwassergeräteträger mit mindestens einer Unterwasserkamera zur Sohlenuntersuchung und/oder zum Navigieren ausgestattet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterwassergeräteträger mit mindestens einer Pumpe (4) zum Absaugen von Material aus der Sohle (10) ausgestattet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterwassergeräteträger Schneidvorrichtungen zum Auflockern der Sohle (10) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterwassergeräteträger mit einer Einrichtung zum Injizieren von Material in die Sohle (10) und/oder zum Ausbringen von Material über der Sohle (10) ausgestattet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Einrichtung eine vom Unterwassergeräteträger getragene Pumpe zum Erzeugen oder Erhöhen eines Injektionsdruckes aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Einrichtung ein vom Unterwassergeräteträger getragenes Mischmodul zum Zusammenführen von mindestens zwei Komponenten des injizierten oder ausgebrachten Materials aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Einrichtung Injektionsdüsen (17) umfasst, die in einer unmittelbaren Umgebung der Wellen (2) und/oder an einem quer zu den Wellen (2) orientierten Ausleger (18) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Versorgungs- und/oder Entsorgungseinheit umfasst mit mindestens einer in einem ersten Abschnitt vom Unterwassergeräteträger zur Wasseroberfläche (11) und in einem zweiten Abschnitt längs der Wasseroberfläche (11) schwimmend weiter zu einer Ver- und/oder Entsorgungsstation (20) führenden Leitungsverbindung (21).
Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsverbindung (21) einen Schlauch oder ein Rohr umfasst, der oder das gasgefüllt ist und die Leitungsverbindung (21) im zweiten Abschnitt an der Wasseroberfläche hält.
Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 21 zum Bearbeiten und/oder Untersuchen einer Sohle (10) eines Gewässers.
Verwendung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der vollständig abgetauchte und auf der Sohle (10) aufliegende Unterwassergerä teträger durch ein Drehen der Wellen (2) angetrieben und über die Sohle (10) bewegt wird, wobei vom Unterwassergeräteträger aus abgesaugtes Bodenmaterial oder Wasser-Sediment-Gemisch an die Wasseroberfläche (11) befördert und/oder ein Material zur Bodenbehandlung oder zum Ausflocken von der Wasseroberfläche (11) aus zum Unterwassergeräteträger befördert und von dort in die Sohle (10) oder oberhalb der Sohle (10) in das Gewässer injiziert wird.