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Kompakt-Olabschöpflungsaggregat
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1. Die Erfindung betrifft ein Olabschöpflungs-Aggregat auf der Basis
der lilehrfach-Verdr gungskörper-Wasserfahrzeuge,welches fur den Einsatz auf hoher
See geeignet,jedoch auch in Hafen, Küsten-und Binnengewässern verwendbar ist.
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II. Zweck der Erfindung ist, das auf Gewässern aller Art ausge -breitete
Öl möglichst weiträumig aufzufangen und es nach Trennung von mit aufgefangenem Wasser
in größeren Mengen vor Abgabe zur Verarbeitung vorläufig zu lagern.
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III. Mannigfache Metho den zur Bekämpfung der laufend zunelmenden
Gefährdung durch Ölverschmutzungen, hervorgerufen durch Tankerhaverien und Defekte
an Bohranlagen, sind entwickelt worden. Dabei ist zu unterscheiden zwischen methoden,
die lediglich der Absperrung un d Vernichtung der Ölteppiche und solchen Techniken,
die dem Auffangen und recycling des die Wasseroberfläche bedeckenden Öles dienen.
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hrörterungen hinsichtlich der Absperrung und Vernichtung von Öl können
hier außer Betracht bleiben, da die Erfindung sich mit Entfernung und Rückgewinnung
von ausgeflossenem Öl be -faßt. Speziell für Hafenbetrieb sind u.a. Reinigungsschiffe
konventioneller Bauart im Einsatz (vgl. Broschüre die ver -hüten wir die Ölverschmutzung
der See ?" - Bundesverkehrs -ministerium, Abt. Seeverkehr, Hamburg, 5.Auflage 1975,
5. 31 ff), welche mit Vacuumsauganlagen arbeiten (a.a.O. S.33 ff).
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Für Häfen und Küstenregionen werden von den Japanern und den Amerikanern
Katamarane gebaut.
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Dabei arbeiten die japanischen Fahrzeuge nach dem Prinzip, daß unter
Ausnutzung der Fahrgeschwindigkeit unter Zusatz von Pumpanlagen das an der Oberfläche
schwimmende Öl (als Öl -Wassergemisch) in das Reinigungsfahrzeug hineingedrückt
und gesogen wird. Die Raumbreite entspricht der Innenseitendistanz der Eatamaranrümpfe.(vgl.
Schiff-und Hafen, 1975,Heft 1,S.32).
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Das Öl wird dann nach Trennung vom Wasser in Separationstanks in
Aufbewahrungstanks geleitet, das Wasser wird ins Meer ge -pumpt (a.a.O.).
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Die Amerikaner verwenden als Auffanger des Ols Filterbänder, welche
auf geneigten Zubringern zwischen den beiden Schiffs -körpern der Katamarane montiert
sind.
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Las Öl und sonstige Oberflächenverunreinigungen können dann vom Filterband
entfernt werden.
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Zur Zeit wird "daß größte Olabschöpfungsfahrzeug der Welt" als katamaranbau
von der Marine Construction @ Design Co.,Seattle, entwickelt (vgl. Schiff u.Hafen
1976, SMM-Sonderausgabe,8.709).
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Weiter ist ein von der kanadischen Firma Bennet Pollution Controls
Ltd.,Vancouver,entwickeltes System bekannt, genannt "modular oil skimming system".
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Zum Einsatz kommt ein Schiff konventioneller Bauart, in welches an
St.B. und B.B. je eine Aufangkammer eingebaut ist. In der Wasserlinie befinden sich
an jeder seite etwa mittschiffs hydraulisch zu öffnende und zu Schließende Klappen,
so daß bei ge -öffnetem Zustand das Öl-Wassergemisch in die Tanks einfließen kann.
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Dieser Einrichtung wir d das Öl-Wassergemisch dadurch zugefiihrt,
daß an jeder Schiffsseite aufblasbare als Schwimmkörper ausge -bildete Spieren mit
ihren hinteren n'nde befestigt sind, die vorn von Beibooten in der Weise geschleppt
werden, aa:3 ein V-förmiger Einlauftunnel entsteht, wodurch eine erhebliche Abschöpfbreite
erzielbar ist.
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Das Ölgemisch wird dabei, wie bei den vorbeschriebenen Katama -ransystemen,
durch den durch die Fahrt entstehenden Druck in die Auffangkammern befördert.
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Schließlich ist noch eine ulabschöpfeinheit der Fa.Thune Eureka A3
unter dem Namen "Euroskimmer" bekannt (s.Schiff u.Hafen, Heft o, 1977, 3. 727 f).
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Es handelt sich hier um ein von einem Mutterschiff aussetzbares Gerat,
welches von diesem ferngesteuert wird (vgl.Zeichnung a.a.O). Das Gerät kommt im
Verbund mit einer von der Fa. AS ITofi entwickelten Hochsee-Olsperre zum Einsatz,
soll bei ca.
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2-3 m hohem Wellengang, Windstärke 4-5 un d einer Strömungsgeschwindigkeit
von 1,5 km/h verwendbar sein und ca. 150 to/h an Öl aufnehmen können.
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IV. Die Nachteile der vorbeschriebenen Systeme, wobei uf die für reinen
Hafen-betrieb zur Verwendung kommenden Fahrzeuge nicht eingegangen zu werden braucht,
sind folgende: 1. Der Einsatz auf hoher See, selbst in Küstengewässern, ist bei
schlechtem Wetter problematisch: Das trifft vor allem bei dem kana dischen System
zu, denn die Spieren schleppenden Deiboote dürften maximal bis zu einer Wellenhöhe
von o.5 m verwendbar sein.
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Bei diesem System ist im übrigen weiter nachteilig, daß -und das
dürfte selbst bei ruhigem Wetter seemännische Schwierigkeiten bereiten - die Geschwindigkeiten
des Auffang -schiffes un d der Schleppfahrzeuge genau abgestimmt werden messen.
Außer dem ist ein genaues Kurshalten aller Fahrzeuge erforderlich, um die Räumbreite
gleichmäßig zu halten.
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Die hier geäul3erten Bedenken beruhen auf praktischen Erfahrungen
im 1-linensuchbetrieb beim Fahren verbundener Räumgeräte.
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Abschließend sei hier noch darauf hingewiesen, daß sich ins -besondere
für die Kursstabilität der Schleppfahrzeuge die geringe Geschwindigkeit (ca. 2 sm/h)
mit der die Arbeiten durchgeführt werden müssen, nachteilig auswirkt. Dieses gilt
bereits bei leicht "kabbelieger" See, besonders aber dann,wenn Kurse mit achterlicher
See gelaufen werden müssen.
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Es mag bei diesen hinweisen für die liauptursachen verbleiben, ohne
daß noch auf sonstige Fakten der Wind-und Stromeinflüssc eingegangen wird.
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Schliel3lich erscheint auch die Verwendung bordfremder lilittel umständlich,
aufwendig und wenig kostenwirksam.
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Auch die oben beschriebenen Systeme auf Katamaranbasis,selbst das
mit 35 m angegebene in Entwicklung befindliche Fahrzeug der Amerikaner, welches
für Iiochseeeinsatz geeignet sein soll (vgl.Schiff und Hafen 1976, SSM Sonderausgabe
S.789) dürfte maximal bei einer Wellenhöhe von 1.vo m einsetzbar sein.
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Dieses folgt aus der Verlautbarung betreffend ein Wasseroberflachen-Reinigungsschiff
der Japaner mit einer Länge von 22 m,
wonach dieses Schiff im Kastenbereich
bis zu 1 @m Wellenhöhe einsetzbar ist. (vgl. Schiff und Hafen, 1975,Heft 1, S. 32).
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2. hin weiterer l4achteil der auf Katamaranbasis arbeitenden Systeme
ist ihre geringe bschöpfbreite, da insoweit lediglich der Raum zwischen den Rümpfen
nutzbar ist, wodurch ebenfalls die Kostenwirksamkeit erheblich leidet.
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Der Der Nachteil des "Euroskimmer" liegt augenfällig bereits darin,
daß aufwendige, erhebliche vorbereitende seemännische Ar -beiten erforderlich sind,
um dieses absolut bordfremde Gerät zum binsatz zu Dringen, zumal zusätzliche Fahrzeuge
für die Aus -bringung der Olsperre benötigt werden.
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Besonderer Zeit-und Arbeitsaufwand ist auch für die entladung erforderlich
und dürfte bereits bei den angegebenen Maximalsee -gängen und bindstarken Probleme
beinhalten.
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Hinzu kommt, daß das Verhalten des Mutterschiffes in Bezug auf Strömung,
Wind und Seegang anders geartet ist, als das eines eingekreisten Ölteppichs. bas
jiiutterschiff kann daher bei der Arbeit nicht ankern. Man muß also ständig sehr
vorsichtig und aufmerksam manövrieren um einnal das Wjutterscliiff von dem Arbeitsplatz
und zum anderen von der Verbin dung zum Gerät klar zu halten, damit diese nicht
in die Schraube gerät. Line erhebliche physische und psychische Belastung der Schiffsführung
ist die notwendige Folge.
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Das Arbeiten mit diesem Gerät in Küstennähe dürfte bei auf -landigem
Wind und Strom nicht nur schwierig, sondern gefährlich sein. Aus rUnden der Schiffssicherheit
oetr. das Mutterschiff ist daher das Gerät nur bedingt einsatzfähig.
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4. Alle bekannten Systeme haben den gemeinsamen Nachteil, daß die
Öllagerungskapazität (bei dem japanischen Typ lediglich 3 cm³ vgl. Schiff u.Hafen,
1975, a.a.O.) sehr gering ist, wobei der amerikanische Typ noch am besten abschneidet,
da die vorhandenen Kapazitäten ausschließlich für die Lagerung des aufgefangenen
Öls, weil keine Separierungstanks benötigt werden, zur Verfügung stehen.
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Ein weiterer Nachteil ist, daß die systemtragenden Wasser -fahrzeuge
als reine Spezialeinheiten ausgebil det sind, ein Mangel, der auf zu geringer Gröl3e
beruht, und für Transporte etc. nicht
geeignet sind1 so da die Vorhaltung
der fahrzeuge nit stets einsatzbereiter Crew einen erheblichen unökonomischen Kosten
-faktor darstellt.
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V. Unter Berücksichtigung der vorstehenden Ausführungen liegt der
Erfindung die Aufgabe zugrunde a) Vorrichtungen zur Vergrößerung der Olabschöpfbreiten
zu schaffen, b) einen Wasserfahrzeugtyp einzusetzen, der aufgrund seiner besonderen
Konstruktionsmerkmale geeignet ist, alle erforder -lichen Vorrichtungen kompakt
und integriert an bor d aufzu -nehmen, hohe Lagerungskapazitäten zuläßt und bis
zu Seegang 5-6 einsetzbar ist, optimale Bedingungen für die Einbringung des Olwassergemisches,
die montage sowie Handhabung der Vorrichtungen zu a) bietet und größere Baugrößen
zuläßt zum Einsatz für Transport und ggfls. sonstige Zwecke.
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VI. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Bugbereich
des zum Einsatz kommenden Wasserfahrzeuges eine die Fahrzeugbreite nach beiden Seiten
iiberschreitende Ölabschöpfein -richtung angebracht wird, welche so zu konstruieren
oder nach dem jeweiligen Stande der Technik abzufangen ist, daß sie bei in Fahrt
befindlichem Fahrzeug dem Wasserdruck und dem Seegang standhält und bei außer Fatirt
oefindlichem Fahrzeug nicht ab -sacken kann. (Fig. 1 u. 2) Die Abschöpfvorrichtung
kann so befestigt wer den, daß sie mit mitteln nach dem jeweiligen Stand der Technik
horizontal und vertikal ausgesteuert wird, um bei Stanpf-und Rollbewegungen des
Fahrzeuges stets mit der Wasseroberfläche in Kontakt zu bleiben (Fig. 3).
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Bei Verwendung des Filterbandprinzipes ist die blabschöpfvorrichtung
so ausgebildet, daß sie die Zubringer für die Montage der Filterbänder aufnehmen
kann und diese im erforderlichen Winkel angestellt werden können. (Fig. 1) Bei Anwendun
des Öl-Wassergemisch-Zuführungsprinzips wird ein V-förmig nach voraus ausspreizbares
Abschöpfgerät verwendet.
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(Fig.2)
Das Abschöpfgerät kann aus mit Leitblechen
versehen Spieren bestehen. (Fig. 4).
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Es kann auch aus ausfahrbaren sich selbst tragenden Leitflächen bestehen.
(Fig.5) Diese Leitflächen sind nach strömungs-und festigkeitstechnischen Technicken
so zu erstellen, daß sie während des reinen Fahrbetriebes (onne Räumeinsatz) die
Linlässe in die Stirnwände der Aufnahme -tanks verschleißen. (Fig. 6) Die Einlaufgeschwindigkeit
des U Wassergemisches in die Öffnungen der Tankstirnwände wird je nach dessen Dichte
durch eine Spoiler -anlage gesteuert. Fig 7) Als Aggregatträger kommt ein Mehrfachver
drängungskörper-Wasserfahrzeug, ausgestattet mit Profilkörpern zwischen den einzelnen
körpern gemäß Patentanmeldung Az. P 2635 737.9 und Hilfsgebr.Musteranmeldung Az.
G 76 41214.1 Deutsches Patentam München, auf die Bezug genommen wird zur Verwendung.
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Bei Anwendung des Öl-Wassergemisch-Zuführungsprinzips wird infolge
der Strömungsverhältnisse zwischen den einzelnen Verdrängungs -körpern der Gemischstrom
beschleunigt.
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Durch im Quertraversenboden angebrachte Leitklappen wird das Ge -misch
in öbertanks und weitere in den Verdrängungskörpern befind -liche Tanks gelenkt.
(Fig. ö) Bei Fahrt ohne Ölabschöpfeinsatz werden die Qanks durch Klappen verschlossen.
Sie sind entsprechend dem jeweiligen stand der Technik beweglich angeordnet und
steuer -bar. (Fig.8) Die Leitklappen erhalten feste Stege (Leitbleche) oder Laufbänder.
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(Fig.d) Aus den oben beschriebenen Tanks wird dann das Gemisch zwecks
Separierung und Lagerung an Bord nach bekannten und bewährten Methoden weiter geleitet.
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VII. Der Vorteil der erfindung liegt darin, daß ein Mehrfach -verdrängungskörperfahrzeug
- an zweckmäßigsten ein Drei -rumpfschiff - für die Aufnahme des gesamten systems
ohne bordfremde Linrichtungen verwendet wird, weil die aufgrund dieses Konstruktionsprinzips
veränderte Ladungsstruktur günstigere Lagerungsmöglichkeiten zuläßt als bei konven
-tionellen Schiffen. Bei Anwendung des Öl-Wassergemisch -Zuftihrungsprinzips zeigt
sich dadurch ein weiterer Vorteil, daß das Auffangen und Separieren des Gemischs,
sowie des Transportierens des Endproduktes in einem Fluß abläuft.
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Die zweifach mögliche Anordnung je einer Separierungsanlage in den
Außenrohren (bei Verwendung eines Dreirumpfschiffes erhöht die Wirksamkeit und beschleunigt
den Arbeitsablauf.
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Die besonders guten Seeeigenschaften des Aggregatträgers, wie geringe
Stampf-Roll-und Tauchbewegungen, sowie eine erhebliche Kursstabilität, gewährleisten
auch bei höhercn Wind-und Seegangsstärken die Einsatzfähigkeit.
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Sie bieten darüber hinaus einen Arbeitsplatz, der insbe -sondere
bei schlechtem wetter die physische und psychische Belastung der Besatzungen erheblich
vermindert.
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Brwähnt sei schließlich, daß ein derartiges Fahrzeug infolge seines
geringen Tiefganges auch in flachen Gewässern, was insbesondere für Arbeiten in
Küstennähe von Bedeutung ist, eingesetzt werden kann.
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Da nur eine relativ geringe technische und seemännische Besatzung
erforderlich ist, erhöht sich die Kostenwirksamlceit des aufgrund der eingangs dieses
Abschnitts beschriebenen Vorteile ohnehin außerordentlich wirtschaftlichen Systems.
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Bei entsprechender Dimensionierung kann die Wirtschaftlichkeit noch
dadurch erhöht werden, daß das Fahrzeug als solches für zusätzliche Aufgaben, wie
als Versorger für Bohrinseln, Transport von Geräten aller Art, Feuerwachdienst,
Rettungs -und Observationsdienst durch bordeigene Hubschrauber, sowie als Taucherfahrzeug
eingesetzt werden kann.
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Bei besonderer Eilbedürftigkeit (Katastrophenfall) oder zur
Bekämpfung
großflächiger Ölfelder läßt es dieses Aggregat zu,daß zur Beschleunigung des Abschöpfvorganges
mehrere Fahrzeuge im Verband eingesetzt werden können, wodurch die Abschöpfbreiten
ver -größert werden,(Beispiel: bildung einer Doppel-Dwarslinie) da die gute Kursstabilität
ein spurexaktes Fahren ermöglicht.
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bin Ausführungsbeispiel ist ill Fig 9 dargestellt. Es handelt sich
um ein Dreifach-Verdrängungskörperfahrzeug, nach dem Öl-Wasser -gemisch-Zuführungsprinzip
ohne besonderen technischen Aufwand für die Steuerung der Ol-Wassergemischauffanfeinrichtung.
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Diese wird lediglich dadurch abgestützt, daß an einem vorgezogenen
Bugspriet ein Stander besfestigt ist, an dessen Ende eine doppelte Hahnepot ai'--igebracht
ist, welche mit ihren Endpunkten an der Auf -fangeinrichtung befestigt wird.
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Die Einlässe in die Stirnwände der Aufnahmetanks ( lo ) in den vorderen
sektionen der Aussenrohre - bei grösserem Umfang des Ab -räumgebietes auch die des
Mitteltanks (11) - sind durch eine Ab -deckung (G) zu verschliessen, wenn das Gerät
nicht im Einsatz ist.
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Die Abdeckung ist aus strömungs-und festigkeitstechnischen Gründen
zu profilieren.
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Die Profilierung gibt der ausgefahrenen Abdeckung eine grössere Festigkeit
gegen Wasserdruck und Seegang und zugleich einen ge -wissen Auftrieb.
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Beide Eigenschaften dienen der Verbreiterung der Abschöpfspur um die
doppelte Länge (4) und mehr, sowie der Lenkung des Öl-Wasser -gemisches zum gesammelten
Einlauf in die Auffangtanks (io) und (11).
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Die Einlaufgeschwindigkeit des Öl-Wassergemisches in die Offnungen
der Tankstirnwände wird je nach Dichte des Gemisches durch eine Spoileranlage (7)
gesteuert.
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Profilkörper (12) un d Klappen im Quertraversenboden (8) be -schleunigen
und lenken das Öl-Wassergemisch in die Rohrbodentanks (13) und die Obertanks (14).
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Die Klappen sind mit Oberflächen - Laufband oder festen Stegen versehen.
Ebenso die Verschlüsse der Obertanks (d), die gleichfalls
den Öl-Wasserfluss
auffangen und lenken.
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Durch die Bewehrung der klappen wird ein Teil des Wassers des Gemisches
absorbiert.
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Aus den Auffangstanks (10), (11),(13) und (14) wird das Öl -Wassergemisch
in einem Fluss in die Entölungsanlage (15) abgepumpt und von da in die Ladetanks
(16) gefördert.