DE102011102577B4

DE102011102577B4 - Schwimmvorrichtung und Verfahren zum Eindrücken eines Gegenstandes in einen Gewässerboden

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Publication number: DE102011102577B4
Application number: DE102011102577A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-05-25
Filing date: 2011-05-25
Publication date: 2012-09-13
Anticipated expiration: 2031-05-26
Also published as: WO2012159600A1; EP2714507A1; DE102011102577A1

Abstract

Die Erfindung betrifft Schwimmvorrichtung mit einem Druckstempel (4), der an einem ersten Ende einen Stempelfuß (18) aufweist und in eine Transportposition und eine Arbeitsposition bringbar ist, und einer Kraftaufbringeinrichtung (27), durch die eine Kraft in Richtung auf den Gewässerboden (28) über den Druckstempel (4) auf den Gewässerboden (28) aufbringbar ist, wenn sich der Druckstempel (4) in der Arbeitsposition befindet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schwimmvorrichtung mit einem Druckstempel, der an einem ersten Ende einen Stempelfuß aufweist und in eine Transportposition und eine Arbeitsposition bringbar ist, und einer Kraftaufbringeinrichtung, durch die eine Kraft in Richtung auf den Gewässerboden über den Druckstempel auf den Gewässerboden aufbringbar ist, wenn sich der Druckstempel in der Arbeitsposition befindet, wobei die Schwimmvorrichtung einen Schacht aufweist, in den der Druckstempel eingeführt ist und der einen größeren Durchmesser als der Druckstempel aufweist und ein Verfahren zum Eindrücken eines Gegenstandes in einen Gewässerboden.
Offshore-Anlagen, beispielsweise Windkraftanlagen, können heute auf verschiedenste Weise am Meeresgrund verankert werden. So ist es beispielsweise bekannt, am Meeresgrund oder am Grund eines anderen Gewässers ein Betonfundament für die aufzurichtende Anlage herzustellen. Dies ist aufwändig, teuer und kompliziert. insbesondere in relativ flachen Gewässern bei einem relativ weichen Boden ist es zudem bekannt, Stützen der aufzurichtenden Anlage, die beispielsweise in Form von großen Stahlrohren ausgebildet sein können, mit hohem Aufwand in den Gewässerboden zu rammen.
Aus dem Stand der Technik sind eine Reihe von Vorrichtungen bekannt, bei denen Schwimmvorrichtungen über ausfahrbare Beine am Meeresgrund verankert werden können. Beispielhaft seien die DE 35 16 921 A1 , EP 1 795 443 A1 , WO 2010/031462 A2 und US 2004/0023787 A1 genannt. Oftmals müssen Arbeitsplattformen und sonstige Strukturen beispielsweise zum Versorgen von Windkraftanlagen am Meeresboden verankert werden. Dies ist beispielsweise in der DE 100 21 163 A1 und der DE 601 26 984 T2 bekannt. Die DE 23 26 771 , DE 270 86 93 , DE 28 37 350 und DE 32 02 464 A1 offenbaren jeweils Schwimmbagger, bei denen ebenfalls Pfähle am jeweiligen Gewässergrund verankert werden, um eine sichere Positionierung des Schwimmbaggers zu gewährleisten.
Aus der JP 2002 348 873 A ist eine Vorrichtung bekannt, mit der auch geneigte Flächen am Gewässergrund verfestigt werden können. Dazu wird ein Kolben mit einem daran befestigten Gewicht frei auf den Meeresgrund fallengelassen. Dies kann auch unter einem gewissen Neigungswinkel geschehen, so dass auch geneigte Flächen verdichtet werden können.
Aus der EP 2 036 813 A1 ist eine Gründungsstruktur für eine Windkraftanlage bekannt, die bereits in vormontiertem Zustand auf dem Meeresgrund herabgelassen wird. Auch diese Struktur muss jedoch durch Pfähle, die in den Meeresgrund eingerammt werden, befestigt werden.
Die US 5,115,751 offenbart ein Schiff, mit dem Material auf dem Meeresgrund abgelegt werden kann, ohne dass es zu großen Verwirbelungen oder sonstigen Kontakt mit umgebendem Wasser kommt. Dies ist beispielsweise bei der Entsorgung von Giftmüll auf dem Meeresgrund von Vorteil.
Aus der WO 94/06970 A1 ist eine Offshore-Anlage bekannt, die über ein Fundament verfügt, das aus mehreren nach unten offenen Kästen besteht. Um diese Fundamente im Gewässerboden zu verankern, werden diese Fundamente zunächst mit der offenen Seite nach unten auf den Gewässerboden aufgesetzt. Im Deckel eines jeden dieser Fundamente befindet sich eine Öffnung, durch die das sich nun innerhalb des Fundamentes befindende Wasser abgesaugt werden kann. Dadurch soll das Fundament in den weichen Untergrund des Gewässerbodens eingesaugt werden. Diese Art der Befestigung hat den Vorteil, dass sie leicht und rückstandslos rückgebaut werden kann, wodurch die Umwelt geschont und nicht durch nicht entfernte Rückstände belastet wird, falls die Anlage nicht mehr weiter betrieben werden soll.
Die in der WO 94/06970 A1 beschriebene Art, das Fundament im Gewässerboden zu verankern, ist jedoch nicht für alle derartigen Fundamente ausreichend. insbesondere wenn es sich bei dem Gewässerboden um einen etwas festeren Boden handelt, ist das Absaugen des Wassers aus den einzelnen Fundamentkästen unzureichend, um für ein Einsinken des Fundamentes zu sorgen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schwimmvorrichtung bereitzustellen, mit dem kontrolliert ein Druck auf eine bestimmte Stelle des Gewässerbodens oder auf einen sich am Gewässerboden befindenden Gegenstand, beispielsweise ein bereits beschriebenes Fundament, ausübbar ist.
Die Erfindung löst diese gestellte Aufgabe durch eine gattungsgemäße Schwimmvorrichtung, bei der der Druckstempel in dem Schacht derart gelagert ist, dass ein Schlingern, Stampfen und Rollen des Rumpfes der Schwimmvorrichtung sowie eine Bewegung des Rumpfes entlang der Längsachse des Druckstempels relativ zu dem Druckstempel möglich ist, wenn sich der Druckstempel in der Arbeitsposition befindet. Die Kraftaufbringung kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der Druckstempel mit dem Stempelfuß in der Arbeitsposition auf dem Gewässerboden oder einem sich an dem Gewässerboden befindenden Gegenstand aufliegt. Wird in diesem Zustand eine Kraft auf den Druckstempel ausgeübt, die in Richtung auf den Gewässerboden wirkt, wird diese Kraft auf den Gewässerboden übertragen.
Eine Schwimmvorrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung kann dabei beispielsweise ein Schiff, ein Ponton oder ein Floß sein. Natürlich ist auch jede andere Form einer schwimmenden Vorrichtung denkbar. Der Vorteil eines Schiffes gegenüber einem Ponton oder einem Floß liegt darin, dass es selbst angetrieben ist und somit ohne fremde Hilfe zum Einsatzort gelangen kann.
Die nachfolgend beschriebenen besonders vorteilhaften Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind anhand eines Schiffes beschrieben. Dies geschieht jedoch lediglich beispielhaft. Alle Ausgestaltungen sind natürlich genauso für alle anderen denkbaren Ausführungsformen einer Schwimmvorrichtung, beispielsweise einem Ponton, einem Floß oder einem Schleppkahn oder ähnlichem denkbar. Dabei ist für die vorliegende Erfindung wichtig, dass die Schwimmvorrichtung schwimmt und nicht, wie beispielsweise eine Hubinsel, fest am Meeresboden verankert werden muss.
Der Druckstempel ist beispielsweise in Form eines Stahlrohres ausgebildet. In der Transportposition ist der Druckstempel dabei so gelagert, dass er vorteilhafterweise möglichst wenig zum Strömungswiderstand der Schiffsvorrichtung im Wasser beiträgt. In einer besonders einfachen Ausgestaltung wird der Druckstempel aufrecht stehend in der Transportposition gelagert. Je nach dem, wie lang der Druckstempel ist, kann er in dieser Position auch umgelegt und liegend gelagert werden. Auch ein zerlegbarer Druckstempel ist vorstellbar, der aus mehreren Segmenten besteht, die zu einem Druckstempel zusammengesetzt werden können, wenn der Druckstempel aus der Transportposition in die Arbeitsposition gebracht werden soll.
Um den Druckstempel in die Arbeitsposition zu bringen, wird der Druckstempel vorteilhafterweise senkrecht gelagert und mit dem Ende, an dem sich der Stempelfuß befindet, nach unten auf den Gewässerboden herabgelassen. Dies geschieht beispielsweise durch ein Hubsystem, das beispielsweise ein über eine Umlenkrolle geführtes Seil umfasst. Je nach Wassertiefe, in der das Fundament in den Boden des Gewässers eingedrückt werden soll, kann der Druckstempel aus einem einzelnen Teil oder aus mehreren zusammengesetzten Bauteilen bestehen. Dabei sind beispielsweise Wassertiefen von 25 bis 50 m problemlos mit einem Druckstempel zu erreichen. In der Arbeitsposition, in der der Druckstempel mit dem Stempelfuß auf dem Gewässerboden aufliegt, kann er natürlich auch auf dem bereits auf den Gewässerboden legenden Fundament, das in den Gewässerboden eingedrückt werden soll, aufliegen. Auch dies ist unter einer „Arbeitsposition” im Sinne der vorliegenden Anmeldung zu verstehen. Natürlich sind auch andere Gegenstände in den Gewässerboden eindrückbar, sollte dies gewünscht sein. Durch ein erfindungsgemäßes Schiff kann an einer bestimmten Stelle ein Druck auf den Boden eines Gewässers oder einen sich dort befindlichen Gegenstand ausgeübt werden.
In der Arbeitsposition des Druckstempels, in der der Stempelfuß des Druckstempels auf den Gewässerboden bzw. einem am Gewässerboden befindlichen Gegenstand aufliegt, kann durch die Kraftaufbringeinrichtung eine Kraft auf den Druckstempel aufgebracht werden, die in Richtung auf den Gewässerboden gerichtet ist. Mit anderen Worten wird der Druckstempel nach unten gedrückt. Befindet sich der Stempelfuß beispielsweise auf dem einzudrückenden Fundament einer Offshore-Windkraftanlage, wird diese durch das Aufbringen des Drucks bzw. das Aufbringen der Kraft auf den Druckstempel in den Gewässerboden eingedrückt.
Die Kraftaufbringeinrichtung ist dabei vorteilhafterweise so ausgebildet, dass die auf den Druckstempel aufbringbare Kraft einstellbar ist, so dass genau die Kraft aufgebracht werden kann, die zum Eindrücken des Gegenstands in den Gewässerboden oder zum sonstigen gewünschten Zweck notwendig ist. Dies hat den besonderen Vorteil, dass keine Konstruktionen am Gewässerboden vorzusehen sind, oder aufwändige Maßnahmen oberhalb der Wasseroberfläche getroffen werden müssen, um beispielsweise Fundamente von Offshore-Anlagen im Gewässerboden zu verankern.
Vorteilhafterweise umfasst das Schiff eine Positioniereinrichtung, mit der eine Position des Stempelfußes am Gewässerboden einstellbar ist, während der Druckstempel von der Transportposition in die Arbeitsposition gebracht wird. Eine derartige Positioniereinrichtung umfasst vorteilhafterweise wenigstens eine Strahlanlage, die an dem Druckstempel angeordnet ist.
Nachdem das Schiff ungefähr an die Stelle gebracht wurde, an der auf den Gewässerboden oder ein sich dort befindliches Bauteil ein Druck ausgeübt werden soll, wird der Druckstempel von der Transportposition in die Arbeitsposition gebracht. Dabei ist es wichtig, den Druckstempel möglichst exakt an der Stelle auf den Gewässerboden aufzusetzen, an der der Druck aufgebracht werden soll. Dies ist insbesondere dann schwierig, wenn das Gewässer, auf dem sich das Schiff befindet, in Bewegung ist. Insbesondere durch Strömungen, Wind oder Wellengang kann es zum einen schwierig sein, die exakte Position des Schiffes zu halten. Zum anderen kann es problematisch sein, sicherzustellen, dass beim Absenken des Druckstempels bzw. des Stempelfußes in Richtung auf den Gewässerboden die richtige Richtung beibehalten wird. Hier ist es insbesondere durch Strömungen im Gewässer möglich, dass der Stempelfuß des Druckstempels in eine Richtung abdriftet, die unerwünscht ist. Um diesen Phänomenen entgegenwirken zu können, ist die Positioniereinrichtung vorgesehen. Diese kann beispielsweise oberhalb der Wasserlinie vorgesehen sein. Eine mögliche Ausgestaltung einer derartigen Positioniereinrichtung umfasst beispielsweise eine Lagerung des Druckstempels an zwei entlang seiner Längsachse voneinander beabstandeten Lagerpositionen. Durch eine Verschiebung der Lagerelemente der beiden Lagerpositionen relativ zueinander kann eine Verkippung des Druckstempels erreicht werden, wodurch die exakte Position des Stempelfußes beeinflusst und gesteuert werden kann. So ist es möglich, ein exaktes Aufsetzen des Stempelfußes an der Stelle auf dem Gewässerboden zu erreichen, an der Druck ausgeübt werden soll.
Alternativ dazu ist es möglich, am Druckstempels selbst, vorteilhafterweise möglichst nah am Stempelfuß, wenigstens eine Strahlanlage anzuordnen. Durch eine derartige Strahlanlage, die beispielsweise in Form eines Propellers ausgebildet sein kann, ist es möglich, den Stempelfuß selbst im Wasser zu bewegen. Auch damit ist eine genaue Positionierung des Stempelfußes möglich. Insbesondere wenn mehrere dieser Strahlanlagen vorgesehen sind, lässt sich die Position in mehreren Richtungen beeinflussen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Kraftaufbringeinrichtung wenigstens einen Seilzug Dieser kann vorteilhafterweise wenigstens ein Seil, beispielsweise einem Stahlseil, umfassen, das insbesondere am oberen Ende des Druckstempels, also dem Ende, das dem Stempelfuß abgewandt ist, angeordnet sein. Das Seil kann beispielsweise über eine Umlenkrolle geführt werden und von einer Winde auf- bzw. abwickelbar sein. Befindet sich der Druckstempel nun in der Arbeitsposition, kann durch ein Aufwickeln dieses Seiles auf die Winde die Kraft auf das obere Ende des Druckstempels und damit auf den gesamten Druckstempel in Richtung auf den Gewässerboden aufgebracht werden. Prinzipiell kann auf diese Weise der Schiffsrumpf am Druckstempel empor gezogen werden. Je weiter der Schiffsrumpf das Wasser verlässt, desto weniger Auftrieb wird vom Wasser ausgeübt, so dass das auf den Druckstempel lastende Gewicht des Schiffsrumpfes zunimmt. Auf diese Weise wird der Druck auf den Druckstempel und damit auf den Gewässerboden ausgeübt.
Vorzugsweise umfasst die Kraftaufbringeinrichtung wenigstens einen Wegkompensator, um eine Bewegung eines Rumpfes des Schiffes entlang einer Längsachse des Druckstempels relativ zu dem Druckstempel auszugleichen, wenn sich der Druckstempel in der Arbeitsposition befindet.
In der Transportposition hat der Druckstempel keinen Kontakt zum Gewässerboden. Er ist folglich in einer bevorzugten Ausführungsform starr mit dem Schiffsrumpf oder anderen Schiffsteilen verbunden, so dass sich das Schiff als Einheit bewegen kann. Durch Wellengang und Wind kann es zu verschiedenartigsten Bewegungen des Schiffes im Wasser kommen.
In der Arbeitsposition jedoch hat der Druckstempel Kontakt zum Gewässergrund und bewegt sich relativ zu diesem nicht mehr. Daher muss eine Bewegung des Schiffsrumpfes relativ zum Druckstempel, die beispielsweise durch Wellengang hervorgerufen werden kann, ausgeglichen werden. Insbesondere für eine Bewegung des Schiffsrumpfes, die in einem Anheben und Absenken, also einer Bewegung entlang der Längsachse des Druckstempels, besteht, kann dies durch Wegkompensatoren geschehen. Durch diesen wenigstens einen Wegkompensator wird gewährleistet, dass selbst für den Fall, dass das Schiff durch eine Bewegung des Gewässers angehoben oder abgesenkt wird, die Kraft, die durch die Kraftaufbringeinrichtung auf den Druckstempel aufgebracht wird, annähernd konstant bleibt, bzw. dem gewünschten zeitlichen Verlauf folgen kann.
Erfindungsgemäß umfasst das Schiff einen Schacht, in dem der Druckstempel eingeführt ist, und der einen größeren Durchmesser als der Druckstempel aufweist. Dabei ist der Druckstempel erfindungsgemäß in dem Schacht so gelagert, dass ein Schlingern, Stampfen und Rollen des Rumpfes des Schiffes sowie eine Bewegung des Rumpfes entlang der Längsachse des Druckstempels relativ zu dem Druckstempel möglich ist, wenn sich der Druckstempel in der Arbeitsposition befindet. Eine derartige Lagerung kann beispielsweise in einer Lagerung zwischen mehreren Rollenelementen bestehen. Wie bereits beschrieben, muss eine Bewegung des Schiffsrumpfes parallel zur Längsachse des Druckstempels, also ein Anheben oder Absenken des Schiffsrumpfes, aufgrund von Wellengang ausgleichbar sein. Gleiches gilt jedoch auch für die anderen genannten Bewegungen.
Dabei bezeichnet ein „Schlingern” eine Schwenkbewegung des Schiffsrumpfes um eine Achse parallel zur Längsachse des Druckstempels. Mit „Rollen” wird eine Schwenkbewegung des Schiffsrumpfes um eine Längsachse des Rumpfes, die sich also vom vorderen Teil, dem Bug, zum hinten Teil, dem Heck, des Schiffes erstreckt, bezeichnet. Ein Stampfen des Schiffrumpfes liegt vor, wenn eine Schwenkbewegung um eine Schwenkachse erfolgt, die senkrecht auf den beiden Erstgenannten, also von der linken Seite (Backbord) zur rechten Seite (Steuerbord) des Schiffsrumpfes verläuft. In der Praxis wird aufgrund des Wellengangs und dem Einfluss von Strömungen und Wind eine Kombination aller dieser Bewegungen des Schiffsrumpfes relativ zum Druckstempel erfolgen, so dass auch diese komplexe Bewegung ausgeglichen werden muss. Der Druckstempel selbst bleibt ortsfest zum Gewässerboden, so dass er die Bewegungen des Schiffsrumpfes nicht mit ausführen darf.
Wird der Druckstempel innerhalb des Schachtes beispielsweise zwischen mehreren Rollenelementen gelagert, können diese auf dem Druckstempel abrollen und so eine Bewegung des Schiffsrumpfes bzw. der Schachtwand, die den Schacht bildet, relativ zu dem Druckstempel erlauben.
Vorteilhafterweise ist am Stempelfuß wenigstens eine Lichtquelle und wenigstens eine Kamera angeordnet. Auf diese Weise ist es möglich, auch in relativ großen Gewässertiefen oder trüben Gewässern, in denen die Sicht schlecht bzw. nicht mehr möglich ist, die exakte Position des Stempelfußes relativ zum Gewässerboden festzustellen und beispielsweise über eine genannten Positioniereinrichtungen zu steuern.
Vorzugsweise ist der Druckstempel hohl ausgebildet und verfügt über wenigstens eine Schüttöffnung. Oftmals ist es von Vorteil, wenn beispielsweise ein Fundament, nachdem es in den Gewässerboden eingedrückt wurde, mit einem schüttbaren Gut, beispielsweise einem Kies, abgedeckt oder zumindest umgeben wird. Um dies möglichst einfach erreichen zu können, kann bei dieser bevorzugten Ausgestaltung des Druckstempels das schüttbare Gut durch den hohlen Druckstempel nach unten auf den Gewässerboden gelangen. Durch die wenigstens eine Schüttöffnung ist eine exakte Positionierung des Schüttgutes einfach und zuverlässig möglich. Dabei ist es besonders vorteilhafterweise möglich, beispielsweise den Teil des Druckstempels, in dem sich die Schüttöffnung befindet, zu drehen, um so eine umfassende Bedeckung des Gewässerbodens um den Stempelfuß herum zu gewährleisten.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Eindrücken eines Gegenstandes in einen Gewässerboden umfasst daher die folgenden Schritte:

a) Setzen des Gegenstandes auf den Gewässerboden,
b) Bringen eines Druckstempels eines oben beschriebenen Schiffes in eine Arbeitsposition, so dass der Stempelfuß auf dem Gegenstand aufliegt, und
c) Aufbringen einer Kraft auf den Druckstempel mittels der Kraftaufbringungseinrichtung des Schiffes, so dass der Gegenstand in den Gewässerboden eingedrückt wird.

Je nach Ausgestaltung der Kraftaufbringeinrichtung kann die auf den Druckstempel aufgebrachte Kraft genau eingestellt werden. Es ist auch möglich, die aufgebrachte Kraft über die Zeit zu variieren und so bestimmten Kraftprofilen zu folgen. Prinzipiell ist die aufbringbare Kraft durch das Eigengewicht des Schiffes und gegebenenfalls in dafür vorgesehene Behälter gefülltes Ballastwasser und der daraus durch die Erdbeschleunigung wirkenden Kraft begrenzt. Natürlich muss die Kraftaufbringeinrichtung ausgebildet sein, einer derart großen Kraft standzuhalten.
Mit Hilfe einer Zeichnung wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Es zeigt
1 – eine schematische Darstellung einer Schwimmvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Form eines Schiffes in einer Seiten- und einer Draufsicht, bei dem sich der Druckstempel in der Transportposition befindet,
2 – die schematische Seitenansicht eines Schiffes gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem sich der Druckstempel in der Arbeitsposition befindet,
3 – eine schematische Draufsicht auf ein Schiff gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
4, 5, 6 – einen schematischen Ausschnitt aus einem Schiff gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Ansichten,
7 – eine weitere schematische Seitenansicht eines Schiffes gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
8 – die Darstellung aus 7, bei der sich der Druckstempel in der Arbeitsposition befindet,
9 – eine schematische Darstellung eines Schiffes gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
10 – zwei Schnittansichten durch die Darstellung aus 9 in verschiedenen Richtungen,
11 – eine weitere schematische Seitenansicht eines Schiffes gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
12 – eine weitere schematische Seitenansicht eines Schiffes gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
13 – zwei schematische Ansichten der Ausgestaltungen eines Stempelfußes,
14 – eine weitere schematische Darstellung eines Stempelfußes,
15 – eine schematische Darstellung eines Schiffes gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und
16 – eine weitere Darstellung eines Schiffes gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In den Figuren wird eine Schwimmvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Form eines Schiffes 1 dargestellt. Die genannten Ausführungen über Aufbauten und Funktionsweisen sind jedoch analog auf jede andere Form einer Schwimmvorrichtung, beispielsweise ein Floß, einen Schleppkahn oder einen Ponton, übertragbar. Für die vorliegende Erfindung wichtig ist lediglich, dass die Schwimmvorrichtung schwimmt und nicht in Form einer Hubinsel auf dem Meeresgrund verankert werden muss.
1 zeigt ein Schiff 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Im oberen Teil der 1 ist eine Seitenansicht, im unteren Teil der 1 eine Draufsicht gezeigt. Das Schiff 1 umfasst einen Rumpf 2 sowie einen Druckstempel 4, der sich im gezeigten Ausführungsbeispiel in der Transportposition befindet. Eine horizontale Linie ist die Wasseroberfläche 6. Eine Richtung entlang der Längsrichtung des Druckstempels 4, die folglich senkrecht auf der Wasseroberfläche 6 steht, wird im Folgenden als z-Richtung bezeichnet. Eine Richtung von einem Heck 8 des Schiffes 1 zu einem Bug 10 des Schiffes 1 wird im folgenden als x-Richtung und eine Richtung, die senkrecht auf beiden steht, als y-Richtung bezeichnet.
In 1 erkennt man links vom Druckstempel 4 eine erste Winde 12, auf die ein erstes Seil 14 aufwickelbar ist. Dieses verläuft über eine erste Umlenkrolle 16 und ist an einem unteren Ende des Druckstempels 4, an dem sich ein Stempelfuß 18 befindet, befestigt. Im ersten Seil 14 ist ein erster Wegkompensator 20 integriert, durch den eine Bewegung des Schiffes 1 entlang der z-Richtung ausgeglichen werden kann. Wird nun das erste Seil 14 von der ersten Winde 12 abgewickelt, wird der Druckstempel 4 nach unten abgesenkt. Auf diese Weise kann der Druckstempel 4 von der in 1 gezeigten Transportposition in die Arbeitsposition gebracht werden.
In 1 rechts vom Druckstempel 4 ist eine zweite Winde 22 gezeigt. Auf diese ist ein zweites Seil 24 aufwickelbar, das über eine zweite Umlenkrolle 26 verläuft. Im oberen Teil der 1 ist zu erkennen, dass das zweite Seil 24, nachdem es über die zweite Umlenkrolle 26 gelaufen ist, über das obere Ende des Druckstempels 4 verläuft. In der im unteren Teil der 1 gezeigten Draufsicht ist zu erkennen, dass das zweite Seil 24 mit beiden Enden an jeweils einer zweiten Winde befestigt ist, und somit symmetrisch über den Druckstempel 4 verläuft.
Befindet sich der Druckstempel 4 in der Arbeitsposition, kann über das Aufwickeln des zweiten Seiles 24 auf die zweiten Winden 22 eine Kraft auf den Druckstempel 4 ausgeübt werden, die auf einen Gewässerboden gerichtet ist. Damit kann der Druck auf den Gewässerboden gesteuert und eingestellt werden. Die zweite Winde 22 bildet mit dem zweiten Seil 24 und der zweiten Umlenkrolle 26 gemeinsam eine Kraftaufbringeinrichtung 27. Das Schiff 1 kann so auch zur Baugrundvorbereitung unter Wasser verwendet werden.
2 zeigt eine schematische Ansicht eines Schiffes 1, dessen Druckstempel 4 sich in der Arbeitsposition befindet. Man erkennt, dass das erste Seil 14 von der ersten Winde 12 abgewickelt wurde, so dass der Stempelfuß 18 auf einem Gewässerboden 28 aufliegt. Wird nun das zweite Seil 24 über die zweite Winde 22 aufgewickelt, wird dadurch eine Kraft auf das obere Ende des Druckstempels 4 ausgeübt, da das zweite Seil 24 über die zweite Umlenkrolle 26 verläuft und am oberen Ende des Druckstempels 4 angeordnet ist. Auf diese Weise wird der Druckstempel 4 im in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel nach unten gedrückt, so dass auf den Gewässerboden 28 ein genau einstellbarer Druck ausübbar ist.
Zunächst wird folglich über das erste Seil 14, das von der ersten Winde 12 abgewickelt wird, der Druckstempel 4 aus der in 1 gezeigten Transportposition in die in 2 gezeigte Arbeitsposition abgesenkt. Anschließend, nachdem der Stempelfuß 18 auf dem Gewässerboden 28 aufliegt, wird über das zweite Seil 24, das nun auf die zweite Winde 22 aufgewickelt wird, eine Kraft auf den Druckstempel 4 ausgeübt.
Im unteren Teil der 2 ist ein Ausschnitt gezeigt, der zeigt, dass der Stempelfuß 18 nicht nur direkt auf dem Gewässerboden 28, sondern auch auf einem einzudrückenden Gegenstand 30, der beispielsweise ein Fundament einer Windkraftanlage sein kann, aufliegt. Mit durchgezogenen Linien ist die Situation vor dem Ausüben eines Druckes gezeigt. Der Gegenstand 30 liegt auf dem Gewässerboden 28 auf und der Stempelfuß 18 hat bereits auf dem Gegenstand 30 aufgesetzt. Mit gestrichelten Linien ist die Situation gezeigt, nachdem durch das Aufwickeln des zweiten Seils 24 auf die zweite Winde 22 eine Kraft nach unten auf den Druckstempel 4 ausgeübt wurde. Man erkennt, dass der Gegenstand 30 nun tief in den Gewässerboden 28 eingedrückt ist. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Fundament einer Offshore-Windkraftanlage sicher im Gewässerboden 28 verankert werden.
Aufgrund von Bewegungen der Wasseroberfläche 6 kann es während des Ausübens des Druckes auf den Gewässerboden 28 bzw. ein sich darauf befindenden Gegenstand 30 zu Bewegungen des Rumpfes 2 des Schiffes relativ zum Druckstempel 4 kommen. Um eine derartige Bewegung entlang der z-Richtung, in 2 also nach oben oder unten, auszugleichen, ist im zweiten Seil 24 ein zweiter Wegkompensator 32 eingefügt, um das Schiff 1 über der gewünschten Position über dem Gewässerboden 28 festzuhalten, sind schematisch zwei Anker 34 gezeigt.
3 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Schiff 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie bereits in den 1 und 2 zu erkennen war, ist der Druckstempel 4 in einem Schacht 36 gelagert. 3 zeigt verschiedene Möglichkeiten, diesen Schacht 36 am Rumpf 2 des Schiffes 1 zu befestigen. Für gewöhnlich wird eine der in 3 gezeigten Positionen gewählt, es ist jedoch auch möglich, mehrere Schächte 36 vorzusehen, um so auch mehrere Druckstempel 4 verwenden zu können. 3 zeigt einen Schacht 36 am Bug 10, einen am Heck 8 und einen zentral mitten im Rumpf 2 des Schiffes 1. Zudem ist an der linken Seite (Backbord) ein weiterer Schacht 36 angeordnet. Natürlich sind auch andere Positionen für derartige Schächte 36 denkbar.
In den 4, 5 und 6 ist gezeigt, wie ein Druckstempel 4 am Schiff 1 in der Transportposition gelagert ist. 4 zeigt den Ausschnitt einer Schnittdarstellung entlang der x-Achse, also vom Bug 10 zum Heck 8 des Schiffes 1. Man erkennt, dass der Druckstempel 4 innerhalb des Schachtes 36 über zwei untere Führungsrollen 38 gelagert ist. Zudem ist er an oberen Führungsrollen 40 gelagert, die von den unteren Führungsrollen 38 entlang der Längsachse des Druckstempels, also entlang der z-Achse, beabstandet sind. Während die unteren Führungsrollen 38 durch die Wand des Schachtes 36 in horizontaler Richtung festgelegt sind, sind die oberen Führungsrollen 40 über jeweils zwei Absteifungen 42 festgelegt. Diese verfügen über längenverstellbare Elemente 44, von denen zur besseren Übersichtlichkeit lediglich eines gezeigt ist. Auf diese Weise ist die Position der oberen Führungsrollen 40 in horizontaler Richtung veränderbar, so dass die Stempelposition und Lage des Stempelfußes 18 justierbar ist.
Man erkennt in 4, dass lediglich auf einer Seite des Druckstempels 4 die Absteifungen 42 vorgesehen sind. Alternativ dazu können natürlich auch auf beiden Seiten derartige Absteifungen 42 angeordnet werden. Durch die Lagerung über untere Führungsrollen 38 und obere Führungsrollen 40, die entlang der z-Achse voneinander beabstandet sind, wird eine sichere und stabile Lagerung des Druckstempels erreicht. Durch die Verschiebbarkeit der oberen Führungsrollen 40 über die längenverstellbaren Elemente 44 wird jedoch gewährleistet, dass die Lage des Druckstempels 4 justierbar bleibt.
5 zeigt einen Schnitt durch ein Schiff 1 entlang der y-Achse. Man erkennt auch hier den Druckstempel 4, der innerhalb des Schachtes 36 an zwei unteren Führungsrollen 38 gelagert ist. Davon in z-Richtung beabstandet sind die oberen Führungsrollen 40 dargestellt. Auch diese sind über Absteifungen 42 festgelegt, die über ein längenverstellbares Element 44 verfügen, das als Doppelpfeil dargestellt ist. Auch her ist zu erkennen, dass lediglich auf einer Seite des Druckstempels Absteifungen 42 vorgesehen sind. Natürlich können auch hier auf jeweils beiden Seiten Absteifungen vorgesehen sein. Während die in 4 gezeigten längenverstellbaren Elemente 44 eine Verschiebung der oberen Führungsrollen lediglich in x-Richtung erlaubten, wird durch die in 5 gezeigte Anordnung eine Verschiebung der oberen Führungsrollen 40 in y-Richtung erlaubt.
6 zeigt einen Ausschnitt aus einer Draufsicht auf eine derartige Anordnung. Man erkennt, dass sowohl entlang der x-Richtung, in 6 also von links nach rechts, als auch entlang der y-Richtung, in 6 also von oben nach unten, jeweils auf einer Seite des Druckstempels 4 Absteifungen 42 vorgesehen sind, die über ein längenverstellbares Element 44 verfügen. Auf diese Weise ist eine Verschiebung der oberen Führungsrollen 40 in der x-y-Ebene möglich, so dass die Lage des Druckstempels 4 und des Stempelfußes 18 auf diese Weise justierbar ist.
7 zeigt nochmals eine Seitenansicht des Schiffes 1, bei dem der Druckstempel 4 sich in der Transportposition befindet. Man erkennt, dass er innerhalb des Schachtes 36 durch untere Führungsrollen 38 gelagert ist. Zudem erfolgt eine Lagerung durch obere Führungsrollen 40, die über Absteifungen 42 mit dem Rumpf 2 des Schiffes 1 verbunden sind. Da die Absteifungen 42, wie bereits in den 4 bis 6 dargestellt, über ein längenverstellbares Element 44 verfügen, ist eine Verschiebung der oberen Führungsrollen 40 in der x-y-Ebene, die sich in 7 senkrecht zur Zeichenebene erstreckt, möglich. Es soll noch einmal betont werden, dass der Druckstempel 4 in der in 7 gezeigten Transportposition an zwei entlang der z-Achse voneinander beabstandeten Positionen gelagert ist.
8 zeigt ein Schiff 1, bei dem sich der Druckstempel 4 in der Arbeitsposition befindet. Man erkennt, dass der Stempelfuß 18 am Gewässerboden 28 anliegt. Dadurch wird an dieser Stelle die erste Festlegung des Druckstempels 4 erreicht. Innerhalb des Schachtes 36, der sich im in 8 gezeigten Ausführungsbeispiel im Rumpf 2 des Schiffes 1 befindet, ist der Druckstempel 4 wieder über die unteren Führungsrollen 38 festgelegt. Die Absteifung 42, durch die die oberen Führungsrollen 40 festgelegt waren, werden durch Freigabe der längenverstellbaren Elemente 44 entlastet, was durch eine gestrichelte Darstellung der Absteifung 42 angedeutet ist. Auf diese Weise wird der Druckstempel 4 nun lediglich durch die Festlegung des Stempelfußes 18 am Gewässerboden 28 und durch die unteren Führungsrollen 38 gehalten. Auf diese Weise ist es möglich, dass sich der Rumpf 2 des Schiffes 1 relativ zum Druckstempel 4 bewegen kann. Über die unteren Führungsrollen 38 wird eine Bewegung des Rumpfes 2 in z-Richtung, in 8 also nach oben oder unten, ermöglicht.
Dadurch, dass der Schacht 36 einen größeren Durchmesser aufweist als der Druckstempel 4, wird auch ein Rollen, Stampfen und Schlingern des Rumpfes 2 möglich. Dabei wird mit Stampfen eine Schwenkbewegung des Schiffsrumpfes um die y-Achse beschrieben. Dabei werden Bug 10 und Heck 8 des Schiffes 1 folglich abwechselnd angehoben und abgesenkt. Ein Rollen des Schiffsrumpfes 2 bezeichnet eine Schwenkbewegung um die x-Achse, so dass abwechselnd die linke (Backbord) und die rechte (Steuerbord) Seite des Rumpfes 2 angehoben und abgesenkt werden. Ein Schlingern ist eine Schwenkbewegung um die z-Achse. Dadurch, dass der Druckstempel 4 am Rumpf 2 des Schiffes 1 nur noch über die unteren Führungsrollen 38 gelagert ist, werden alle diese Bewegungen des Rumpfes 2 des Schiffes 1 relativ zum Druckstempel 4 möglich, ohne dass der Druckstempel 4 sich relativ zum Gewässerboden 28 bewegt.
9 zeigt, wie der zweite Wegkompensator 32 arbeitet. Man erkennt ein Schiff 1, bei dem sich der Druckstempel 4 in der Arbeitsposition befindet, so dass der Stempelfuß 18 auf dem Gewässerboden 28 aufliegt. Durch den Wellengang und die Dünung kann es in dieser Position zu einer Auf- und Abwärtsbewegung des Rumpfes 2 des Schiffes 1 kommen. In 9 ist daher eine Position des Rumpfes 2 mit durchgezogenen Linien und eine abgesenkte Position mit gestrichelten Linien dargestellt. Da sich der Druckstempel 4 relativ zum Gewässerboden 28 jedoch nicht mitbewegt, hat ein Absenken bzw. Anheben des Rumpfes 2 eine Verlängerung bzw. Verkürzung der Strecke zur Folge, die das zweite Seil 24 von der zweiten Winde 22 über die zweite Umlenkrolle 26 über das obere Ende des Druckstempels 4 zurückzulegen hat.
Wäre das zweite Seil 24 nicht mit einem zweiten Wegkompensator 32 ausgestattet, hätte diese Verlängerung bzw. Verkürzung eine Absenkung bzw. Vergrößerung der auf den Druckstempel 4 ausgeübten Kraft zur Folge. Dies ist jedoch nicht gewünscht, da die vom Druckstempel 4 bzw. dessen Stempelfuß 18 auf dem Gewässerboden 28 ausgeübte Kraft zeitlich nahezu konstant sein soll. Daher ist der zweite Wegkompensator 32 vorgesehen. Das System aus zweiter Winde 22, zweitem Seil 24 und zweiter Umlenkrolle 26 ist wegen der Lastaufnahme starr mit dem Rumpf 2 des Schiffes 1 verbunden. Es verträgt sich somit geometrisch nicht mit dem relativ zum Gewässerboden 28 feststehenden Druckstempel 4. Daher ist der zweite Wegkompensator 32 in den Kraftfluss zwischen dem Druckstempel 4 und der zweiten Winde 22 eingeschaltet, um die geometrische Verträglichkeit wieder herzustellen. Umfasst dieser zweite Wegkompensator 32 lediglich eine einfache Seilführung, muss die Strecke, um die der zweite Wegkompensator 32 verlängert wird, der Strecke entsprechen, um die der Rumpf 2 durch Wellengang und Dünung abgesenkt wird. Andererseits muss sich der zweite Wegkompensator 32 verkürzen, wenn der Rumpf 2 des Schiffes 1 durch Wellen und Dünung angehoben wird.
Der Wegkompensator kann eine mechanische, hydraulische oder pneumatische Konstruktion sein. Sofern ein derartiger Kompensator in den Kraftfluss eingebaut wird, kann die zweite Winde 22 nach Erreichen der auf den Druckstempel 4 aufzubringenden Kraft arretiert werden, sofern diese Kraft zeitlich nahezu konstant sein soll. Soll die aufgebrachte Kraft und damit der von dem Stempelfuß 18 auf den Gewässerboden 28 aufgebrachte Druck jedoch zeitlich variiert werden, muss auch die zweite Winde 22 nachgeführt werden.
Alternativ zu einem zweiten Wegkompensator 32 kann in der zweiten Winde 22 beispielsweise eine Schleifkupplung 46 vorgesehen sein. Dies ist im oberen Teil der 9 schematisch dargestellt. Durch eine derartige Schleifkupplung 46 kann ebenfalls eine Höhenänderung, also eine Auf- bzw. Abbewegung, des Rumpfes 2 des Schiffes 1 relativ zum Druckstempel 4, kompensiert werden. Dabei muss allerdings die Antriebskraft der zweiten Winde 22 im gesamten Verfahrensablauf aufrechterhalten werden. Anders als bei der Verwendung eines zweiten Wegkompensators 32 darf die zweite Winde 22 folglich nicht arretiert werden.
10 zeigt zwei schematische Schnittdarstellungen durch ein Schiff 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Im linken Teil der 10 ist ein Schnitt entlang der x-Achse, im rechten Teil entlang der y-Achse dargestellt. In beiden Darstellungen befindet sich der Druckstempel 4 in der Arbeitsposition, so dass der Stempelfuß 18 am Gewässerboden 28 anliegt. Man erkennt, dass der Druckstempel 4 innerhalb des Schachtes 36 nur über die unteren Fuhrungsrollen 38 gelagert ist. Sowohl im rechten als auch im linken Teil der 10 ist jeweils ein Ausschnitt des Rumpfes 2 des Schiffes 1 mit durchgezogenen Linien, und einer zweiter mit gestrichelten Linien dargestellt. im linken Teil der 10 soll damit eine Stampfbewegung, also eine Schwenkbewegung des Rumpfes 2 um die y-Achse, dargestellt werden, während im rechten Teil der 10 eine Rollbewegung dargestellt wird. Diese ist, wie bereits erläutert, eine Schwenkbewegung um die x-Achse. Um dies zu ermöglichen, ohne dass es zu einer Kollision zwischen dem Druckstempel 4 und den Wänden des Schachtes 36 kommt, ist der Durchmesser des Schachtes 36 größer gewählt als der des Druckstempels 4. Dies ist durch die Bezeichnungen T_x und T_y dargestellt. T_x beschreibt dabei den Abstand in x-Richtung zwischen dem Druckstempel 4 und der Wand des Schachtes 36, während T_y den Abstand zwischen dem Druckstempel 4 und der Wand des Schachtes 36 in y-Richtung bezeichnet. Dabei wird der Abstand in der jeweiligen Richtung gemessen, wenn keine Verschwenkung des Rumpfes 2 relativ zum Druckstempel 4 vorliegt, wenn also die Wände des Schachtes 36 parallel zum Druckstempel 4 verlaufen.
11 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Schiffes 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, während der Druckstempel 4 von der Transportposition in die Arbeitsposition gebracht wird. Dabei wird der Druckstempel 4 in Richtung auf den Gewässerboden 28 abgesenkt. Mit einem kleinen Pfeil 48 ist die gewünschte Auftreffstelle des Stempelfußes 18 am Gewässerboden 38 gekennzeichnet. Beim Absenken des Druckstempels 4 ist dieser noch über die unteren Führungsrollen 38 und die oberen Führungsrollen 40 gelagert. Über eine Verstellung des längenverstellbaren Elementes 44 in der Absteifung 42 kann die Position der oberen Führungsrollen 40 in der x-y-Ebene, die sich in 11 senkrecht zur Zeichenebene erstreckt, verändert werden. Damit wird der Druckstempel 4 verkippt, was durch die doppelte Darstellung des Druckstempels 4 in 11 dargestellt ist. Dabei ist der Druckstempel 4 einmal mit einer durchgezogenen und einmal mit einer gestrichelten Linie dargestellt. Man erkennt, dass durch die Veränderung der Länge des längenverstellbaren Elementes 44 sich auch die Länge der Absteifung 42 verändert, so dass die Position der oberen Führungsrollen 40 verschoben wird. Auf diese Weise wird auch die Position des Stempelfußes 18 beeinflusst, so dass dieser genau auf der gewünschten Auftrefffläche aufsetzen kann. Wie in den 4 bis 6 dargestellt, umfasst ein Schiff 1 vorteilhafterweise Absteifungen 42, die eine Verschiebung der Position der oberen Führungsrollen 40 entlang der x-Achse erlauben und solche Absteifungen 42, die eine Verschiebung der Position der oberen Führungsrollen 40 entlang der y-Achse erlauben. Damit kann auch die Position des Stempelfußes 18 in beiden Richtungen frei eingestellt werden.
12 zeigt eine alternative Möglichkeit, die Position des Stempelfußes 18 während des Absenkens des Druckstempels 4 zu beeinflussen. Im unteren Bereich des Druckstempels 4 in der Nähe des Stempelfußes 18 sind Strahlanlagen 50 vorgesehen. Diese sind beispielsweise in Form von Propellern ausgebildet, die in dafür vorgesehene Öffnungen im Druckstempel 4 vorgesehen sind. In dem kleinen Einsatz in 12 ist zu erkennen, dass besonders vorteilhafterweise zwei Strahlanlagen 50 vorgesehen sind, die entlang der Längsrichtung des Druckstempels 4 voneinander beabstandet angeordnet sind und bei denen die Öffnungen besonders vorteilhafterweise senkrecht aufeinander stehen. Auf diese Weise kann eine Strahlanlage 50 den Stempelfuß 18 beispielsweise entlang der x-Achse verschieben, während die zweite Strahlanlage 50 für eine Verschiebung des Stempelfußes 18 entlang der y-Achse zuständig ist. Auch auf diese Weise kann die Position des Stempelfußes 18 frei eingestellt werden. Dazu ist es jedoch notwendig, die Absteifungen 42 kraftfrei zu stellen, was durch eine gestrichelte Darstellung in 12 dargestellt wird. Dies wird beispielsweise erreicht, indem das längenverstellbare Element 44 freigegeben wird. Damit wird der Druckstempel 4 nicht mehr über die oberen Führungsrollen 40 stabilisierend gelagert, sondern kann durch eine Betätigung der Strahlanlagen 50 frei verschwenkt werden.
Um zu gewährleisten, dass der Stempelfuß 18 die auf den Druckstempel 4 aufgebrachte Kraft vollständig und möglichst homogen auf den Gewässerboden 28 übertragen kann, ist es wichtig, dass der Stempelfuß 18 so am Gewässerboden 28 aufliegt, dass hier eine homogene Kraft- und Druckverteilung vorliegt.
In 13 werden zwei beispielhafte Ausführungsformen gezeigt, mit denen das erreicht werden kann. Im linken Teil der 13 ist gezeigt, dass der Druckstempel 4 mit dem Stempelfuß 18 auf einen Gewässerboden 28 auftrifft, der um einen Winkel α gegen den Stempelfuß 18 verschwenkt ist. Am Stempelfuß 18 befinden sich daher hydraulische Pressen 52, deren Hydrauliksysteme miteinander verbunden sind. Beim Auftreffen der hydraulischen Pressen 52 auf den Gewässerboden 28 werden diese unterschiedlich weit zusammengeschoben, bis alle hydraulischen Pressen 52 den gleichen Druck aufweisen. Damit ist eine homogene Druckverteilung auf den Gewässerboden 28 gewährleistet.
Alternativ dazu kann, wie im rechten Teil der 13 gezeigt, auch ein erstes Kontaktelement 54 am Gewässerboden 28 angeordnet sein. Dies ist jedoch daher kompliziert, weil das erste Kontaktelement 54 genau an der Stelle angeordnet werden muss, an der der Druck auf den Gewässerboden 28 aufzubringen ist. Wird jedoch beispielsweise ein Gegenstand 30 in den Gewässerboden 28 eingedrückt, kann das erste Kontaktelement 54 an dem Gegenstand 30 ausgebildet sein. Das erste Kontaktelement 54 weist eine Kontaktoberfläche 56 auf, die im in 13 gezeigten Ausführungsbeispiel gebogen ausgebildet ist. Am Stempelfuß 18 befindet sich ein zweites Kontaktelement 58, das an die Form der Kontaktoberfläche 56 angepasst ist. Beim Absenken des Druckstempels 4 aus der Transportposition in die Arbeitsposition muss nun der Stempelfuß 18 so positioniert werden, dass das zweite Kontaktelement 58 in das erste Kontaktelement 54 eingreift. Auch auf diese Weise ist eine homogene Verteilung der auf den Druckstempel 4 aufgebrachten Kraft gewährleistet.
14 zeigt eine beispielhafte Ausgestaltung eines unteren Endes eines Druckstempels 4 mit der die durch den kleinen Pfeil 48 gekennzeichnete gewünschte Auftreffstelle einfach gefunden werden kann. Man erkennt, dass im Stempelfuß 8 zwei Lichtquellen 60 angeordnet sind, die einen Bereich des Gewässerbodens 28 ausleuchten. Zwischen diesen beiden Lichtquellen 60 befindet sich im in 14 gezeigten Ausführungsbeispiel eine Kamera 62, mit deren Hilfe eine exakte Positionierung des Stempelfußes 18 möglich ist. Dabei kann die Kamera beispielsweise mit einem sich an Bord des Schiffes befindlichen Monitor verbunden sein, so dass ein Mitarbeiter, der die Positionierung des Stempelfußes 18 vornimmt, genau sieht, wohin der Stempelfuß 18 sich momentan bewegt. Natürlich kann am Stempelfuß 18 oder an einer anderen Stelle im Schiff 1 auch ein Suchsystem installiert werden, das eine automatische Einstellung des Stempelfußes 18 vornimmt. Damit kann die Positionierung des Stempelfußes 18 an der durch den kleinen Pfeil 48 gekennzeichneten Stelle automatisch erfolgen. Dies gilt insbesondere dann, wie in 13 gezeigt, ein erstes Kontaktelement 54 und ein zweites Kontaktelement 58 vorgesehen sind, deren Kontaktoberfläche 56 miteinander in Eingriff gebracht werden müssen. Diese Kontaktoberflächen 56 können natürlich jede geeignete Ausgestaltung annehmen und sind nicht auf die in 13 gezeigte Ausführungsform beschränkt.
15 zeigt ein Schiff 1, bei dem am unteren Ende des Druckstempels 4 ein Lasthaken 64 angeordnet ist. Damit ist es möglich, einen Gegenstand 30 beispielsweise vom Meeresgrund aufzunehmen und an einer anderen gewünschten Stelle wieder abzusetzen, bevor durch den Druckstempel 4 ein Druck auf den Gegenstand 30 ausgeübt wird und dieser in den Gewässerboden 28 eingedrückt wird. Natürlich muss der Gegenstand 30 nicht unbedingt in den Gewässerboden 28 eingedrückt werden. Auf diese Weise kann der Druckstempel 4 mit dem sich daran befindlichen Lasthaken 64 als Transportmittel für einen Gegenstand 30 verwendet werden. Das Anheben und Absenken des Druckstempels 4 geschieht dabei über ein Aufwickeln bzw. Abwickeln des ersten Seiles 14 durch die erste Winde 12. Wird das erste Seil 14 auf die erste Winde 12 aufgewickelt, wird der Druckstempel 4 angehoben. Wird das erste Seil 14 von der ersten Winde 12 abgewickelt, wird der Druckstempel 4 und damit der Lasthaken 24 abgesenkt.
16 zeigt im oberen Bereich eine schematische Darstellung eines Schiffes 1, bei dem Druckstempel 4 sich in der Arbeitsposition befindet und hohl ausgestaltet ist. An Bord des Schiffes 1 befindet sich ein schüttbares Material 66, bei dem es sich beispielsweise um Kies oder Sand handeln kann. Dieses kann nun von oben in den Druckstempel 4 eingefüllt werden und fällt durch den Druckstempel 4 hindurch. Am unteren Ende des Druckstempels 4 befinden sich Schüttöffnungen 68, durch die das schüttbare Material 66 aus dem hohlen Druckstempel 4 austreten kann. Im oberen Bereich der 16 sind exemplarisch zwei mögliche Ausgestaltungen derartiger Schüttöffnungen gezeigt. Im linken Beispiel umfasst der Druckstempel 4 zwei an der Mantelfläche des Druckstempels 4 angeordnete Schüttöffnungen, während er im rechten Beispiel nur eine Schüttöffnung 68 umfasst, die im Stempelfuß 18 angeordnet ist. Im linken Beispiel wird das schüttbare Material 66 am Gewässerboden 28 verteilt, während sich der Druckstempel 4 in der Arbeitsposition befindet, der Stempelfuß 18 folglich auf dem Gewässerboden 28 aufliegt. im rechten Beispiel muss der Druckstempel 4 für diesen Zweck angehoben werden. In dem oberen Teil der 16 sind die mit den Schüttöffnungen 68 versehenen Teile mit einem Kreis versehen. Der Inhalt dieser Kreise ist im unteren Teil der 16 vergrößert dargestellt. Man erkennt im rechten unteren Teil der 16, dass das schüttbare Material 66 den Pfeilen 70 folgend den Druckstempel 4 durch die im Stempelfuß 18 vorgesehene Schüttöffnung 68 verlässt.
Im linken unteren Teil der 16 ist hingegen dargestellt, dass der Druckstempel 4 über zwei über die Mantelfläche verteilte Schüttöffnungen 68 verfügt. Dazwischen befindet sich eine Verteilungsfläche 72, durch die das schüttbare Material 66 zum Austreten durch die Schüttöffnungen 68 gebracht wird. Auch hier folgt es den Pfeilen 70.
Bei allen gezeigten Ausführungsformen gilt, dass der Querschnitt des Druckstempels 4 praktisch jede gewünschte Form annehmen kann. Besonders bevorzugt ist er viereckig, mehreckig, beispielsweise prismenartig oder rund ausgebildet. Jedoch ist auch jede andere Form denkbar. Zur Erhöhung der Stabilität des Schiffes 1 während des Ausübens der Kraft auf den Druckstempel 4 kann es vorteilhaft sein, wenn das Schiff 1 Ballasttanks umfasst, in die beispielsweise Ballastwasser eingepumpt werden kann. Damit wird erreicht, dass das Schiff 1 tiefer im Wasser liegt und somit eine erhöhte Stabilität aufweist. Zudem ist die dadurch maximal auf den Druckstempel 4 aufbringbare Kraft vergrößert worden.
Bezugszeichenliste

T_x: Abstand in X-Richtung
T_y: Abstand in Y-Richtung
α: Winkel
1: Schiff
2: Rumpf
4: Druckstempel
6: Wasseroberfläche
8: Heck
10: Bug
12: Erste Winde
14: Erstes Seil
16: Erste Umlenkrolle
18: Stempelfuß
20: Erster Wegkompensator
22: Zweite Winde
24: Zweites Seil
26: Zweite Umlenkrolle
27: Kraftaufbringeinrichtung
28: Gewässerboden
30: Gegenstand
32: Zweiter Wegkompensator
34: Anker
36: Schacht
38: Untere Führungsrolle
40: Obere Führungsrolle
42: Absteifung
44: Längenverstellbares Element
46: Schleifkupplung
48: Kleiner Pfeil
50: Strahlanlage
52: Hydraulische Presse
54: Erstes Kontaktelement
56: Kontaktoberfläche
58: Zweites Kontaktelement
60: Lichtquelle
62: Kamera
64: Lasthaken
66: Schüttbares Material
68: Schüttöffnung
70: Pfeil
72: Verteilungsfläche

Claims

Schwimmvorrichtung mit einem Druckstempel (4), der an einem ersten Ende einen Stempelfuß (18) aufweist und in eine Transportposition und eine Arbeitsposition bringbar ist, und einer Kraftaufbringeinrichtung (27), durch die eine Kraft in Richtung auf den Gewässerboden (28) über den Druckstempel (4) auf den Gewässerboden (28) aufbringbar ist, wenn sich der Druckstempel (4) in der Arbeitsposition befindet, wobei die Schwimmvorrichtung einen Schacht (36) aufweist, in den der Druckstempel (4) eingeführt ist und der einen größeren Durchmesser als der Druckstempel (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckstempel (4) in dem Schacht (36) derart gelagert ist, dass ein Schlingern, Stampfen und Rollen des Rumpfes (2) der Schwimmvorrichtung sowie eine Bewegung des Rumpfes (2) entlang einer Längsachse des Druckstempels (4) relativ zu dem Druckstempel (4) möglich ist, wenn sich der Druckstempel (4) in der Arbeitsposition befindet.
Schwimmvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Positioniereinrichtung, mit der eine Position des Stempelfußes (18) relativ zum Gewässerboden (28) einstellbar ist, während der Druckstempel (4) von der Transportposition in die Arbeitsposition gebracht wird.
Schwimmvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung wenigstens eine Strahlanlage (50) umfasst, die an dem Druckstempel (4) angeordnet ist.
Schwimmvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftaufbringeinrichtung (27) wenigstens ein Seil (24) umfasst.
Schwimmvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftaufbringeinrichtung (27) wenigstens einen Wegkompensator (32) umfasst, um eine Bewegung eines Rumpfes (2) der Schwimmvorrichtung entlang der Längsachse des Druckstempels (4) relativ zu dem Druckstempel (4) auszugleichen, wenn sich der Druckstempel (4) in der Arbeitsposition befindet.
Schwimmvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Stempelfuß (18) wenigstens eine Lichtquelle (60) und wenigstens eine Kamera (62) angeordnet ist.
Schwimmvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckstempel (4) hohl ist und über wenigstens eine Schüttöffnung (68) verfügt.
Verfahren zum Eindrücken eines Gegenstandes in einen Gewässerboden (28), das die folgenden Schritte umfasst: a) Setzen des Gegenstandes auf den Gewässerboden (28), b) Bringen eines Druckstempel (4) einer Schwimmvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche in die Arbeitsposition, so dass der Stempelfuß (18) auf dem Gegenstand aufliegt, c) Aufbringen einer Kraft auf den Druckstempel (4) mittels der Kraftaufbringeinrichtung (27) der Schwimmvorrichtung so dass der Gegenstand in den Gewässerboden (28) eingedrückt wird.