Die Erfindung betrifft eine tauchfähige Antriebseinheit mit durch UW-Elektromotoren angetriebenen,mit einem Druckmittelbehälter verbundenen Druckmittelpumpen, die mit dem Triebwerk von unter Wasser einsetzbaren Ramm- und Arbeitsgeräten verbindbar ist,
Zur Durchführung von Unterwasser-Rammarbeiten auf dem Meeresboden wird das Druckmittel zum Antrieb der Arbeitsgeräte über einen großen Druckmittelkreislauf mit langen Schläuchen von oberhalb der Wasserfläche zum Gerät geführt. Dies ist aber wegen des Strömungswiderstandes in den Schläuchen nur bis zu einer gewissen Wassertiefe sinnvoll,soweit der hierfür zusätzlich aufzubringende Druck durch die Druckmittelpumpen noch bewältigt werden kann. Schließlich ist die Grenze der Machbarkeit,Wirtschaftlichkeit und auch der Handhabung erreicht.
In diesem Falle wird eine mit dem Gerät verbundene tauchfähige Antriebseinheit mit abgesenkt,die dem Gerät Druckmittel über einen kurzen Kreislauf zuführt, während zum Betrieb der Antriebseinheit elektrische Energie über eine lange Kraftstromleitung von oberhalb der Wasserfläche mit nunmehr viel weniger Widerstand, d.h. Energieverlusten zugeführt wird.
Aus der DE-PS 2454521 ist eine UW-Antriebseinheit bekannt, die jeweils durch einen Elektromotor anzutreibende Hydraulikpumpen und einen Druckmittelbehälter umfaßt, die an einem am oberen Ende des Gehäuses einer Rammvorrichtung vorspringenden Druckmittelzylinder zum Heben und Senken des Schlagkörpers über Stoßdämpfeinrichtung auf- und abwärts verschiebbar geführt ist sowie durch kurze, flexible Druckmittelleitungen mit der Rammvorrichtung verbunden ist.
Diese bekannte Antriebseinheit erfordert eine genau angepaßte Formgebung an das obere Ende der Rammvorrichtung, eine stoßgedämpfte verschiebbare Führung an der Rammvorrichtung und eine Befestigung an derselben über die Stoßdämpfeinrichtung mittels Bolzen oder ähnlichen Befestigungsorganen.
Die in der Praxis bisher eingesetzte UW-Antriebseinheit weist insbesondere folgende Nachteile auf:
Aus der EP-PS 0301116 ist ferner eine UW-Antriebseinheit mit Elektromotoren, Pumpen und Druckmittelbehälter bekannt, die über flexible Leitungen mit einer Antriebsvorrichtung eines Ramm- oder Arbeitsgerätes verbunden ist.
Diese Antriebseinheit hat ein Mantelgehäuse mit einem durchgehenden zentralen Aufnahmeschacht für einen Rammpfahl bzw. für das jeweils benötigte Ramm- oder Arbeitsgerät, sowie untere und obere Tragplatten und eine mit diesen verbundene äußere Mantelwand, die mit der den Aufnahmeschacht umschließenden Innenwand einen ringförmigen Raum bildet,in dem parallel zum Aufnahmeschacht angeordnet sich Elektromotor-Pumpeneinheiten befinden.Diese Elektromotor-/Pumpeneinheiten sind gegenüber dem Mantelgehäuse in zum Aufnahmeschacht paralleler Richtung begrenzt beweglich abgefedert.
Auch diese Ausführung weist Nachteile auf.Um die Antriebseinheit vom Arbeitsgerät zu trennen und aus dem Aufnahmeschacht herauszuziehen, ist an Deck des Arbeitsschiffes ebenfalls noch eine längere Arbeitszeit erforderlich. Ferner ist das außer zu Führungszwecken gleichzeitig zur Befestigung der Komponenten der Antriebseinheit dienende Mantelgehäuse mit dem äußeren Schutzmantel und der oberen und unteren Tragplatte weiterhin schwer und teuer.
Außer der Notwendigkeit,die Nachteile zu beseitigen,bestehen Probleme in Bezug auf Rationalisierung und Sicherheit, die sich auf die Gesamtkonfiguration und die Einsatzgegebenheiten der Ramm- und Arbeitsgeräte beziehen. Sie betreffen die Handlingsmethoden, den Ausstattungsaufwand,die bessere Nutzung der Antriebseinheit und deren Einzelkomponenten.
Hinsichtlich des Handlings ergeben sich häufig Schwierigkeiten mit dem die Arbeitsgerät-/Antriebseinheit-Kombination mit dem Arbeitsschiff verbindenden Umbilical.In diesem Umbilical befinden sich die Kraftstromleitungen zur Übertragung der Antriebsenergie auf die UW-Elektromotoren der Antriebseinheit und auch noch mindestens eine Leitung für Druckluftzufuhr zum Arbeitsgerät zur Kompensation des Umgebungsdruckes von abgeschlossenen Hohlräumen wie auch Kontrolleitungen zur Steuerung und Überwachung der Antriebeinheit und des Arbeitsgerätes. Diese sind alle zusammengefaßt zu einem Umbilical, um nur einen Strang handhaben zu müssen.
Das Umbilical hat zum Schutz der in ihm befindlichen Leitungen und zur Belastung mit Zugkräften einen starke Armierung.Es kann bis zu DM 2.000,- pro Meter kosten. Die Furcht vor seiner Beschädigung schreckt von der Anwendung ab.
Die erwähnten Schwierigkeiten und resultierende Schäden ergeben sich daraus, daß wegen der fest mit dem Ramm- oder Arbeitsgerät verbundenen Antriebseinheit und wegen des mit dieser wiederum festverbundenen Umbilicals diese Teile von der Aufnahme vom Deck, dem Absenken auf den tief unter Wasser befindlichen Rammpfahl und zurück zum Ablegen an Deck immer gemeinsam, bewegungskonform gehandhabt werden müssen. Dabei ergeben sich durch das rauhe Handling Schäden durch Verhaken, Verfangen, Verwickeln des Umbilicals mit irgendwelchen Gegenständen an Deck, an der Unterwasserstruktur oder an der Antriebseinheit bzw. am Arbeitsgerät selbst.
Die Kosten, sowohl für das schwere Umbilical mit Winde, wie auch die Kosten für die Rammgerät/Antriebseinheit-Kombination werden zusätzlich noch in die Höhe getrieben, weil aus Furcht vor Ausfall von Leitungen im Umbilical und/oder vor Ausfall von Motor-Pumpeneinheiten das Umbilical mit mehr Kraftstrom- und Signalleitungen bzw. die Antriebseinheit mit mehr resp. größeren Motor-Pumpeneinheiten ausgerüstet werden als erforderlich ist. Dies,weil es zur Zeit bei einem solchen Ausfall keine Möglichkeit einer schnellen Abhilfe gibt und die Kosten für eine Ausfallstunde eines Arbeitsschiffes bis zu DM 25.000,- betragen können.
Außerdem werden für die Arbeitsgeschwindigkeit des Gerätes zum Teil Maßstäbe zugrundegelegt, die für normale Rammarbeiten über Wasser üblich sind, was Kosten verursacht, die bei UW-Arbeiten nicht im Verhältnis zum Nutzen stehen. Je tiefer der Einsatz, desto mehr Zeit nehmen die Handlingsprozeduren gegenüber dem eigentlichen Rammvorgang in Anspruch. Die Investition für den Antrieb muß daher in abgewogener anderer Relation stehen als bei Überwasserarbeit.
Ferner ist es so,daß die teuren UW-Ausrüstungsteile nicht so häufig und nur kurzzeitig benötigt werden und eine vielfältigere Verwendungsmöglichkeit bieten müßten,um sich schneller zu amortisieren, wozu der Stand der Technik den immer stärker werdenden Sparsamkeitsbestrebungen in dieser nunmehr seit Jahren etablierten Unterwassertechnik nicht mehr genügt
Die DE-PS 3007103 gibt eine Antriebseinheit an, die am oder benachbart zum Gehäuse eines Schlaghammers angeordnet ist.
Diese Antriebseinheit weist einen elektrischen oder hydraulischen Motor und eine Pumpe auf. Sie hat jedoch keinen Druckmitteltank, sondern ist mit dem flüssigkeitsgefüllten Gehäuse des Schlaghammers verbunden. Die Flüssigkeit in diesem Gehäuse ist gleichzeitig die Antriebsflüssigkeit für den Rammhammer, die von der Pumpe druckbeaufschlagt wird. Die Pumpe mit Motor bildet einen Teil der Hammereinheit, die starr mit dem Hammergehäuse verbunden ist. Vorteilhaft sollen diese Pumpe mit Motor sowie alle Leitungen im Bereich des Kopfteiles eingebaut werden. Eine Anordnung benachbart zum Hammergehäuse ist nicht näher erläutert. Diese Antriebseinheit bildet im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen mangels eines Druckmitteltanks keine selbstständig zu betreibende Einheit, es sei denn, die Antriebsflüssigkeit ist Umgebungswasser, was jedoch hinsichtlich dessen unterschiedlicher Verschmutzung zu Einsatzeinschränkungen führen kann.
Zusätzlich weist auch diese Ausführung einen Teil der beschriebenen Nachteile auf, und zwar, daß die feste Verbindung von Antriebseinheit und Versorgungsleitung nur an Deck zu lösen ist, der Zugang zum Druckmittelzylinder etc. behindert ist und infolge der festen und starren Verbindung die beschriebenen Gefährdungen bei der Handhabung für die Versorgungsleitung und hier auch für die ungeschützte Motor-Pumpeneinheit bestehen.
Es handelt sich beim beschriebenen Stand der Technik um Probleme resp. Wünsche,die die Antriebseinheit jeweils allein betreffen und um solche, die sich in Verbindung mit anderen Komponenten bzw. Umständen ergeben und die bereits seit längerem und zunehmend den wirtschaftlichen Einsatz von UW-Antriebseinheiten zum energiesparenden Antrieb von Ramm- und Arbeitsgeräten behindern.
Die Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine tauchfähige Antriebseinheit der eingangs genannten Art zu schaffen, die
Zur Lösung der Aufgabe ist eine Antriebseinheit der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 genannten Merkmale gekennzeichnet.
Diese Antriebseinheit zeichnet sich durch eine leichte Bauweise mit schnell voneinander trennbaren Einzelkomponenten aus. Sie ist selbsttragend und benötigt zur Verbindung mit dem Ramm- und Arbeitsgerät kein aufwendiges Gestell.Die Elektromotor-/Druckmittelpumpen-Einheiten sind gegen leistungsstärkere bzw.-schwächere mit geringem Aufwand austauschbar. Die Antriebseinheit kann im Baukastensystem mit mehreren zusammengefügt leicht zu einer größeren Antriebseinheit bzw. umgekehrt durch Entfernen von Antriebseinheiten auf kleinere bedarfsgemäß vielfältig umgebaut werden. Sie ist durch ihre Gestaltung mit geeigneten Verbindungsmitteln zum Lösen vom Ramm- bzw.Arbeitsgerät über und unter Wasser vorbereitet und kann daher wegen ihrer Ausbildung als selbständige Einheit mit oder ohne Umbilical separat vom Ramm-bzw. Arbeitsgerät schonend gehandhabt werden.
Letzteres hat den Vorteil, daß im Schadensfalle entweder das Arbeitsgerät außenbords verharren kann und bedarfsweise nur die Antriebseinheit an Bord genommen oder sie im Schnellgang hochgeholt, inspiziert und wieder abgesenkt werden kann. Zur Zeit kann sie fest verbunden mit dem Ramm- bzw. Arbeitsgerät nur langsam gehoben und besonders nur langsam wieder abgesenkt werden, sofern die Geräte zur Anpassung an den Umgebungsdruck mit Druckluft gefüllt werden müssen.
Wegen der einfacheren und schonenderen Handhabung, der sparsamer ausgelegten Antriebsleistung und der Einsparung überflüssiger Reserveleitungen kann nunmehr statt eines teuren Umbilicals je nach Betriebsverfahren ein kostengünstigeres bzw. auch nur ein einfaches Kabel vorgesehen werden. Da die Antriebseinheit nach den zuvor beschriebenen Lösungsvorschlägen wesentlich leichter ist, kann auch für einzelne oder wenige Antriebseinheiten ein nur für Aufnahme von Zugkräften mäßig armiertes Leicht-Umbilical oder Kabel anstelle eines Tragseiles zugleich als Tragelement benutzt werden.
Die Lösungsvorschläge führen insgesamt zu einer besseren Austauschbarkeit der einzelnen Antriebskomponenten, der Antriebseinheit selbst und der mit ihr verbundenen Elemente sowie zu einer besseren Reparierbarkeit.
Die erfindungsgemäße Anlage erweitert wegen ihres geringeren Ausstattungsaufwands und ihrer größeren Sicherheit die wirtschaftliche Einsetzbarkeit und dadurch auch die Möglichkeit, bei tragbaren Kosten in größere Wassertiefen vorzustoßen für entsprechend ausgerüstete UW-Ramm- und Arbeitsgeräte.
Weitere Ausgestaltungen dieser Antriebseinheit sind in den Unteransprüchen 2 bis 23 beschrieben. Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden im folgenden in den zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Figur 1 in schematischer Darstellung eine Antriebseinheit mit UW-Elektromotor und Druckmittelpumpe in Ansicht sowie Druckmittelbehälter im Längsschnitt.
Figur 2 in schematischer Darstellung ein auf einen Rammpfahl einer UW-Struktur aufgesetztes über eine Antriebseinheit mit einem Arbeitsschiff verbundenes Vibrationsrammgerät.
Figur 3 eine Teildarstellung ähnlich Fig.2 eines Rammgeräts mit einer koaxial auf diesem angeordneten Antriebseinheit.
Figur 4 eine Darstellung ähnlich Figur 3, jedoch mit einer seitlich angebrachten Antriebseinheit.
Figur 5 eine schematische Darstellung eines auf einen eingerammten Rammpfahl einer UW-Struktur aufgesetzten Trenngeräts
Figur 6 die Antriebseinheit nach Figur 1 in Ansicht mit einer Steckverbindung koaxial auf dem Kopfende eines Ramm-bzw.Arbeitsgerätes befestigt.
Figur 7 eine Teilansicht von Figur 6 mit einer außerhalb der die Antriebseinheit befestigenden Steckverbindung verlaufenden Kontrolleitung mit Elektro-Steckverbindung.
Figur 8 eine schematische Darstellung von zwei miteinander verbundenen Antriebseinheiten.
Figur 9 eine Teilansicht von zwei miteinander verbundenen Antriebseinheiten mit einer Steckverbindung auf dem Kopfende eines Ramm- bzw. Arbeitsgerätes befestigt.
Figur 10 eine Darstellung ähnlich Figur 6 mit einer verriegelbaren Steckverbindung.
Figur 11 eine Teilansicht der Darstellung gemäß Figur 10 mit verriegelter Steckverbindung.
Figur 12 schematisch drei miteinander verbundene und mit dem UW-Arbeitsgerät über Leitungen verbundene Antriebseinheiten.
Figur 13 die drei Antriebseinheiten gemäß Fig.17 von unten.
Figur 14 schematisch eine größere Antriebseinheit mit sechs Elektro-Motor-/Pumpeneinheiten und einem Druckmittelbehälter
Figur 15 die Antriebseinheit nach Figur 14 in Ansicht mit dem Druckmittelbehälter im Längsschnitt.
Figur 16 die Antriebseinheit nach Figur 14 in einer Seitenansicht von Blickrichtung gemäß Pfeil "A" in Figur 14.
Figur 17 eine schematische Darstellung einer in einem Kühlflüssigkeitsbehälter befindlichen Antriebseinheit mit Druckmittelzusatztank an Deck eines Arbeitsschiffes.
Die in Fig. 1 gezeigte Antriebseinheit 1 besteht aus einem UW-Elektromotor 2, einer Druckmittelpumpe 3 und einem Druckmittelbehälter 4.Diese Teile werden mittels eines Kupplungsstücks 5 zu einer Antriebseinheit zusammengefügt.Der Elektromotor 2 ist mit seinem Fußstück 6 am oberen,die Druckmittelpumpe 3 mit ihrem Flansch 7 am unteren Ende und der Druckmittelbehälter 4 am Flansch 8 des Kupplungsstücks 5 angebracht. Die auf diese Weise zusammengefügten Teile bilden eine sich selbst tragende Einheit, womit sich die Befestigung der Teile an einem zusätzlichen Gestell erübrigt.
An der Druckmittelpumpe 3 ist ein Ventilblock 9 für die erforderlichen Betriebsschaltungen befestigt.Über ihn wird der Druckmittelpumpe 3 über die Verbindung 10 Druckmittel zugeführt, das dann entweder in voller oder einer Teilmenge über die Verbindung 11 im Kurzschlußkreis drucklos in den Druckmittelbehälter 4 zurück oder in voller,bzw. einer Teilmenge über den Anschluß 12 zum Arbeitsgerät und den Anschluß 13 zum Druckmittelbehälter 4 zurückfließt. Ein Ausgleichszylinder 14 mit schwimmendem Kolben 15 ist durch Öffnungen 16 einerseits mit dem umgebenden Wasser und andererseits mit dem Druckmittel verbunden.Er sorgt für Druckausgleich im Druckmittelbehälter 4 gegenüber dem umgebenden Wasserdruck.
Die Energiezufuhr erfolgt über das Umbilical 20, das wegen der leichten Antriebseinheit 1 zugleich Tragelement ist. Die Kontrolleitung 17 verläuft aus dem Umbilical 20 austretend oder getrennt von oben kommend weiter zum Arbeitsgerät.
In die Verbindungen 10 und 11 sind flexible Mittel bzw. Kompensatoren 18 eingefügt, die Versatz- und Abstandsunterschiede zwischen den Anschlüssen der Druckmittelpumpe 3 und dem Druckmittelbehälter 4 aufnehmen und eine schnelle Montage ermöglichen sollen. Desgleichen ist der Flansch 8 mit geringfügig elastisch nachgiebigem Material unterlegt, um Stöße für den Elektromotor 2 zu mildern und um Herstellungstoleranzen zwischen den Anschlußflächen für die Schläuche 12 und 13 zu überbrücken, wenn anstelle dieser, Kupplungsteile mit einer Planfläche zum dichtenden Anschluß angebaut werden. Siehe Figuren 6,9,10,12 und 15.
Der Druckmittelbehälter 4 kann extrem klein ausgeführt werden, weil er durch seine Gestaltung dem umgebenden Wasser, das in den infragekommenden Arbeitstiefen nur etwa +5°C Temperatur hat, eine große Oberfläche zum Kühlen des Druckmittels bietet. Falls erforderlich, läßt sich die Oberfläche durch entsprechende Gestaltung des Druckmittelbehälters 4 vergrößern, z.B. durch Vergrößerung der Höhe und Verringerung des Außendurchmessers bzw. durch Anordnung von Kühlrippen, ohne daß die Druckmittelmenge vergrößert werden muß. Die Druckmittelmenge braucht nur so groß zu sein, daß gute Zuflußbedingungen für die Druckmittelpumpe 3 gegeben sind.
Von den Betriebsgegebenheiten her kann es sein, daß die im Druckmittelbehälter 4 befindliche Druckmittelmenge stark und sehr unterschiedlich schwankt. Da die Gegebenheiten je nach Einzelfall, Wassertiefe, Ramm- oder Arbeitsgerätausbildung verschieden sind, wird der Ausgleichszylinder 14 nur zur Deckung der normalen Gegebenheiten ausgebildet, um eine wirtschaftliche Konstruktion zu erhalten.
Für den Einsatz in großen Wassertiefen oder mit Geräten mit großen Druckmittelspeicherkapazitäten, wie sie z.B. zur Glättung eines unstetigen Druckmittelflusses bei oszillierenden Bewegungen des Hubzylinders von Rammgeräten erforderlich sind, ist die Anbringung eines zusätzlichen größeren Ausgleichszylinders 14 a wie angedeutet möglich.
Anstelle des Verschlußstopfens 19 wird der Ausgleichszylinder 14 a vorgesehen. Dieser steht über die Öffnungen 16 a mit dem Druckmittelbehälter 4 und mit dem umgebenden Wasser in Verbindung und hat einen Ausgleichskolben 15 a. Bei Benutzung des Ausgleichszylinders 14 a wird der Kolben 15 des normalen Ausgleichszylinders 14 vom Druck der nunmehr höheren Ölsäule gegen seinen oberen Anschlag gedrückt. Er wird erst wieder aktiviert, wenn aus dem zusätzlichen Ausgleichszylinder 14 die gesamte Druckmittelmenge entwichen ist. Er bildet eine Reserve für diesen Notfall.
Um eine vielfältigere und somit wirtschaftlichere Anwendung des Druckmittelbehälters 4 zu ermöglichen,wird an ihm die Aufnahme-Öffnung 22 für das Kupplungsstück 5 mit Druckmittelpumpe 3 selbst größer gestaltet,damit auch ein UW-Elektromotor 2 und eine Druckmittelpumpe 3 mit größerer Leistung,d.h.mit größerem Durchmesser zum Einbau gelangen können.Auch hierfür ist die Möglichkeit des Anbaus eines zusätzlichen Ausgleichszylinders 14a nützlich,um für das entsprechend größere Ansaugvolumen der Druckmittelpumpe 3 dann auch mehr Druckmittel bereitstellen zu können.Andernfalls müßte ein größerer Druckmittelbehälter 4 vorgesehen werden.
Der Druckmittelbehälter 4 ist Träger aller Antriebskomponenten. Er braucht hierzu nicht verstärkt zu werden, weil er für den rauhen Offshore-Gebrauch ohnehin kräftig ausgeführt werden muß, sodaß diese Aufgabe ohne große Mehrkosten zusätzlich bewirkt werden kann, und sich so die selbsttragende Antriebseinheit ohne Befestigungsgestell ergibt.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel, bei dem ein Vibrationsrammgerät 21 freireitend auf einem Rammpfahl 2 sitzt und über kurze Leitungen 23 über die am Tragseil 27 hängende Antriebseinheit 1 und das Umbilical 20, die Umlenkrolle 25 und die Winde 29 mit dem Arbeitsschiff 28 zwecks Energie-, Signal- und Druckluftübertragung verbunden ist. Anstelle des Tragseiles kann wegen des geringen Gewichts der Antriebseinheit 1 hier wie bereits beschrieben, vorteilhaft das Umbilical 20 als Tragelement benutzt werden oder auch ein entsprechend zugarmiertes einfaches Kraftleitungskabel.
Die Antriebseinheit 1 ist durch die Kraftstrom und Kontrolleitungs-Steckverbindung 24 vom Umbilical 20 und durch die seitlich am Vibrationsrammgerät 21 angebrachte Druckmittel- und Kontrolleitungs-Steckverbindung 26 von diesem lösbar und kann somit separat von diesem schonend als selbstständige Einheit gehandhabt werden. Das Vibrationsrammgerät 21 wird vom Kran 30 mit dem Tragseil 31 gehoben und gesenkt. Druckluft wird separat über die Leitung 16 vom Arbeitsschiff 28 zugeführt.
In Fig. 3 ist in einem weiteren Anwendungsbeispiel die Antriebseinheit 1 direkt und koaxial auf den Kopf eines Rammgeräts 33 aufgesetzt und über die Steckkupplung 26 lösbar mit diesem verbunden. Als Tragorgan für die Antriebseinheit dient hier auch das Umbilical 20.
Ein UW-Vehikel 34 mit Fernsehkamera und Roboterwerkzeug ist hier, und wie es auch bei den anderen Beispielen nötig ist, zur Assistenz beim Stecken bzw. Lösen der Steckverbindung 26 sowie zur Beobachtung des Umbilicals 20, des Tragseils 31 und Druckluftleitung 32 während des Betriebes eingesetzt.
Fig. 4 zeigt die Antriebeinheit 1 ebenfalls mit dem Rammgerät 33 direkt verbunden, jedoch seitlich angebracht. Je nach Leistungsbedarf werden eine oder mehrere um den Rammhammer 33 rundherum angeordnet mit diesem verbunden. Ungleichgewicht wird durch ein Gegengewicht 35 ausgeglichen.
Fig. 5 zeigt der möglichen Anwendungsvielfalt entsprechend ein UW-Trenngerät 36, das auf einem eingetriebenen Rohr-Rammpfahl 37 aufsitzt und mit seinem Tragschaft 38 für den Schneidkopf 39 in diesen hineinragt, damit er unter dem Meeresboden in der Schnittebene C abgetrennt wird. Das Trenngerät 36 hat eine koaxial aufgesetzte ebenfalls über eine Steckverbindung 26 lösbare UW-Antriebseinheit 1, die elektrisch angetrieben wird. Die Energie-Versorgung erfolgt über das Umbilical 20, das auch hier wiederum zugleich als Tragorgan benutzt wird.
In Fig. 6 ist die Antriebseinheit 1 direkt und koaxial über die Druckmittel-und Kontrolleitungs-Steckverbindung 26 auf dem Kopfstück des Arbeitsgerätes (21,33 oder 36) mit ihren Anschlüssen 12 und 13 deckungsgleich auf die Anschlüsse 56 bzw. 57 der Steckverbindung 26 angebracht. Sie ist trocken und naß steckbar.
Die Steckverbindung 26 besteht aus dem an der Antriebseinheit 1 angeflanschten Steckerteil 54 und dem Dosenteil 55.Das Steckerteil 54 hat die Druckmittelkanäle 56 und 57,die sich im Dosenteil 55 fortsetzen und in Schlauchanschlüsse 58 und 59 münden,die zum Arbeitsgerät hin- bzw. zurückführen.Die Kanäle haben Rückschlagventile 60,die verhindern,daß im ungesteckten Zustand Öl aus den Systemen aus- oder Wasser in diese eintritt.
Die Kontrolleitungen 17 führen zu einer im Steckerteil 54 gelagerten koaxialen naßsteckbaren Elektro-Steckdose 61, deren Stecker 62 im Dosenteil 55 gelagert ist und der die Kontrolleitungen 17 zum Arbeitsgerät fortführt. Die Lagerung der Steckdose 61 erfolgt vorzugsweise seitlich elastisch verschiebbar, um Doppelpassungsprobleme beim Stecken der Teile 54 und 55 zu vermeiden.
Die Elektro-Steckverbindung 61/62 wird mit dem Zusammenfügen der Druckmittelsteckverbindung 54/55 gleichzeitig bewirkt.
Bei den Arbeitsgeräten 21,33 die Erschütterungen augesetzt sind, ist das Dosenteil 55 über das Federelement 40 bedarfsweise federelastisch in einer Halterung 63 gelagert.
Der Steckvorgang erfolgt durch das Gewicht der Antriebseinheit 1. Durch den Steckvorgang verkleinern sich die Räume 64 und 65. Das aus diesen und auch bei Federungsvorgängen aus dem Raum 65 zu verdrängende Wasser wird durch die Öffnungen 66 und 67 abgeführt.
Zur Vermeidung von Beschädigungen der Dichtfläche am Stekkerteil 54 ist dieses von einem Schutzmantel 69 umgeben, der am unteren Ende einen großen Einführungskonus 68 hat, um das Zusammenfügen der Teile 54 und 55 zu erleichtern.
Als Tragelement dient auch hier das Umbilical 20,das mit einem Ringglieder-Biegeschutz 70 gegen Überbiegen geschützt ist.Es muß das Steckerteil 54 gegen geringe Haltekräfte von Rastverbindungen lösen können.Andernfalls wird ein Tragseil eingesetzt.
Fig. 7 zeigt eine Ausführung nach Fig. 6, bei der die Elektro-Steckdose 61 mit Stecker 62 für das Kontrolleitungskabel 17 nach außen verlegt ist und über die Leitung 48 zum Arbeitsgerät 21,33,36 geführt wird,d.h. die Steckverbindung 26 ist intern einfacher gestaltet. Da die Teile 61 und 62 am gefederten Dosenteil 55 befestigt sind, sind auch sie federelastisch gelagert.
Der koaxiale zylindrische Steckstift des Steckers 62 ist mit Kontaktringen 47 versehen, die in der Anzahl der zu übertragenden Signale entspricht, sofern nicht entsprechende Einrichtungen zur Informationsverarbeitung und -Weitergabe am Arbeitsgerät 21,33,36 derart vorgesehen sind, daß über einen Kontaktring 47 mehrere verschiedene Signale nacheinander weitergegeben werden können.
Sofern die Kontrolleitung 17 mit einer Druckluftleitung versehen wird, kann durch den hohlen Stecker 62 und eine entsprechend ausgeführte Steckdose 61 dem Arbeitsgerät auch Druckluft zugeführt werden. Hierzu sind in beiden Teilen Rückschlagventile 60 vorzusehen, wie in Fig. 6 beschrieben.
Der Stecker 62 wird von dem UW-Vehikel 34 gesteckt und zusammen mit der Antriebseinheit 1 beim Lösen der Steckverbindung 26 durch Zug mit dem Umbilical 20 abgezogen. Bedarfsweise sind die Steckverbindungsteile 61/62 miteinander verriegelt,z.B. ähnlich Fig. 10 und 11.
Fig. 8 zeigt zwei miteinander verbundene Antriebseinheiten 1,die jede für sich über ein Umbilical 20 bzw. ein einfaches Kraftstromkabel mit Energie versorgt werden und auch den erzeugten Druckmittelstrom über die ihnen zugehörigen Leitungen 12 und 13 zum Ramm- oder Arbeitsgerät führen.Die Druckmittelbehälter sind mit einfachen Flanschblechen 41,die Tragösen 42 für Seile haben,tragend zusammengeschraubt.Die UW-Elektromotoren 2 sind an ihrem oberen Ende zusätzlich durch ein Abstandsblech 43 gehaltert,wobei dies zugleich zur Führung des Tragseiles 31 dient.
In Fig.9 sind zwei miteinander verbundene Antriebseinheiten 1 über ein Verteilerstück 46 und der Druckmittel und Kontroll-leitungs-Steckverbindung 26 am Kopfstück des Arbeitsgerätes (21,33,36) mit ihren Anschlüssen 12 und 13 dekkungsgleich auf den Anschlüssen 71 und 76 bzw 72 und 75 angebracht. Das Verteilerstück 46 faßt das von den Druckmittelpumpen der Antriebseinheiten 1 kommende in den Kanälen 71 und 72 fließende Druckmittel im Kanal 73 zusammen und führt es über den Kanal 56 über die Steckverbindung 26 zum Arbeitsgerät (21,33,36). Das aus dem Kanal 57 von diesem zurückfließende Druckmittel wird über den Kanal 74 auf die Kanäle 75 und 76 verteilt und in die Druckmittelbehälter 4 der beiden Antriebseinheiten 1 zurückgeführt.
Fig. 10 zeigt zum Unterschied zu Fig.6 eine Druckmittel-und Kontrolleitungs-Steckverbindung 26 a mit einer Verriegelungsvorrichtung 77, die gleichzeitig als Zugvorrichtung zur sicheren Bewirkung des Steckvorganges beiträgt. Die Teile 54 a bis 69 a der Steckverbindung 26 a entsprechen in ihrer Funktion denen der Steckverbindung 26 von Fig.6.Sie werden daher hier nicht nochmals beschrieben.
Die Steckverbindung 26a ist kurz vor dem Steckvorgang.Das Dosenteil 55a greift bereits in den Einführungskonus 68a des Steckerteiles 54a ein und der Verriegelungshaken 78 kann bei Einzug der Kolbenstange 79 des Zylinders 80 einschwenken und hinter die Schulter 81 fassen.Bei weiterem Einzug der Kolbenstange 79 werden dann die Teile 54a mit Antriebseinheit 1 und 55a sowie gleichzeitig die Elektrosteckerteile 61a und 62a durch den Verriegelungshaken 78, der in seiner Führung 88 läuft, weiter zusammengezogen, sofern dies nicht unter dem Gewicht der Antriebseinheit 1 von selbst erfolgt und schließlich miteinander fest verspannt.Die dabei aufeinander gepreßten Kontaktflächen nehmen durch Reibwirkung das Anfahr- und Betriebsrückstellmoment des Elektromotors auf.
Die Betätigung der Verriegelungsvorrichtung 77 erfolgt durch das Schalt-Ventil 81 über die Schaltstange 82, und zwar unter Wasser durch das UW-Vehikel 34 oder andere geeignete Mittel. Über die Leitung 83 wird dem Unterraum des Zylinders 80 zum Einzug der Kolbenstange 79 Druckmittel aus dem Hochdruckspeicher 84 zugeführt, während gleichzeitig über die Leitung 85 das aus dem Oberraum des Zylinders 80 verdrängte Druckmittel einem Niederdruckspeicher 86 zufließt.
Zur Entriegelung führt z.B. eine im Oberraum des Zylinders 80 befindliche Feder (nicht gezeichnet),die die Kolbenstange 79 in die Anfangsstellung nach unten zurückdrückt,wobei die Leitungen 83 und 85 über das Schaltventil 81 mit dem Niederdruckspeicher 86 verbunden sind und diesem die erforderliche Druckmittelmenge zur Füllung des Oberraumes entnommen wird.
Sofern in den Speichern 84 und 86 Mangel an Druckmittel eintritt, d.h. der vorgesehene Speicherdruck seinen unteren Grenzwert unterschreitet, wird dies jeweils über die sich öffneneden Rückschlagventile 87 aus dem Druckmittelkreislauf ergänzt. Umgekehrt wird Überschuß an Druckmittel aus den Speichern 84 bzw. 86 über Druckbegrenzungsventile (nicht gezeichnet) dorthin entlassen.
Die Rückschlagventile 87 sind ihrer Aufgabe entprechend für den Hochdruckspeicher 84 an den Druckkanal 56 a und für den Niederdruckspeicher 86 an den Rückflußkanal 57 a des Druckmittelkreislaufs vom Arbeitsgerät (21,33,36) angeschlossen.
Die Antriebsenergie wird über das Umbilical 20 oder über getrennte Kraftleitungs- und Kontrolleitungskabel zugeführt.
Bei Bedarf kann auch bei dieser Steckverbindung ein Federelement 40 wie in Figur 6 vorgesehen werden.
Fig. 11 zeigt in einer Teilansicht die Steckverbindung 26 a mit Verriegelungshaken 78, von denen sich 3 Stück am Umfang verteilen, um eine gleichmäßige Zug- und Haltekraft sowie eine Reibungskraft zur Kompensation des Anfahr- u. Betriebsrückstellmomentes der UW-Elektro-Motoren auszuüben.
Die in Fig. 12 für die Abgabe einer größeren Antriebsleistung miteinander verbundenen drei Antriebseinheiten 1 sind über ein Verteilerstück 46 wie in Fig.9 beschrieben und über die Druckmittelleitungen 44 und 45,die Kontrolleitung 17 und die Steckverbindung 26a mit dem Arbeitsgerät(21,33,36) lösbar verbunden. Die Druckmittelleitungen 44 und 45 führen über die Kanäle 56a,58a und 59a, 57a der Steckverbindung 26a Druckmittel dem Arbeitsgerät (21,33,36) zu bzw. von ihm ab.
Die elektrische Energie wird über das Umbilical 20 und die Kraftstrom- und Kontrolleitungs-Steckverbindung 24 zugeführt und von dort über die Leitungen 89 mit Stecker 90 auf den UW-Elektromotor 2 der einzelnen Antriebseinheiten 1 verteilt. Die Kontrolleitung 17 zweigt auch von der Steckverbindung 24 ab.
Die Antriebseinheiten 1 mit der Steckverbindung 26 a werden mit den Tragseilen 49 und 27 gehoben und gesenkt und können somit nach Lösen der Steckverbindung 26 a als Ganzes separat vom Arbeitsgerät (21,33,36) gehandhabt werden.
In Fig. 13 ist der Verlauf der Kanäle 92 und 91 im Verteilerstück 46 gezeigt, die das von den Antriebseinheiten 1 gelieferte Druckmittel zur Weiterleitung über den Anschluß 44 zusammenfassen bzw. das über den Anschluß 45 zurückkommende Druckmittel auf diese wieder verteilt. Die untereinander und mit den Druckmittelbehältern 4 der Antriebseinheiten 1 verbundenen Kanäle 91 bewirken auch, daß die Druckmittelbehälter 4 miteinander kommunizieren.
Am Verteilerstück 46 sind außerdem die einzelnen Antriebseinheiten 1 befestigt. Es faßt diese zu einer festverbundenen Gesamteinheit zusammen. Verlängert nach außen kann das Verteilerstück 46 zugleich Befestigungsbasis für den angedeuteten Schutzmantel 93 sein.
Das Verteilerstück 46 trägt zur angestrebten Leichtbauweise und kostengünstiger Gestaltung der Anlage erheblich bei.
In Fig.14 ist im Gegensatz zu Fig.13 gezeigt,wie eine größere Antriebseinheit la nicht aus mehreren kleinen Einheiten mit einem eigenen Druckmittelbehälter 4 zu einer größeren miteinander verbunden werden,sondern wie ein einziger großer Druckmittelbehälter 4a mit mehreren Elektromotor-/Pumpeneinheiten 2 bzw.3 bestückt eine große Antriebseinheit bildet.Diese Ausführungsform hat Vorteile,weil sie von einer gewissen Leistung ab,abhängig von Größe und Zahl der installierten Elektromotor-/Pumpeneinheiten im Durchmesser kleiner und leichter baut als zusammengefügte aus mehreren kompletten einzelnen Antriebseinheiten 1.
Der Druckmitteltank 4a weist ebenfalls in den Zwischeräumen zwischen den Elektromotor-/Pumpeneinheiten 2 bzw. 3 in Fig.1 beschriebene Ausgleichszylinder 14 auf, die durch Öffnungen 16 mit dem umgebenden Wasser in Verbindung stehen.
Die erforderliche Steckkupplung 24 zur Verbindung der Kraftstrom- und Kontrolleitungen mit der Antriebseinheit 1 a ist in einem ebensolchen Zwischenraum angeordnet. Zusätzliche Ausgleichszylinder 14 können wie angedeutet angeordnet werden.
In dem in Fig. 15 gezeigten Druckmittelbehälter 4 a werden die vormontierten Elektromotor-/Pumpeneinheiten 2 bzw.3 so eingebaut wie bei einzelnen Einheiten nach Fig.1.
Eine solche Antriebseinheit 1 a für Ramm- und Arbeitsgeräte mit größerer Leistung ist ebenfalls flexibel einsetzbar, weil sie in der Anzahl nach Bedarf und auch mit in der Leistung unterschiedlichen Elektromotor-/Pumpeneinheiten bestückt werden kann.
Bei freibleibenden Plätzen werden die Anschlüsse 18 am Druckmittelbehälter 4 a und die Anschlüsse 12 am Verteilerstück 46 a verschlossen. Die Antriebseinheit 1 a bildet aufgrund ihrer Möglichkeiten, ihrer geringen Baugröße und ihres geringen Gewichts sowie ihrer separaten Handhabbarkeit ebenfalls eine kostengünstige wirtschaftliche Einheit.
Das vorgeschlagene Prinzip einer sich selbsttragenden Antriebseinheit ändert sich nicht. Der Druckmittelbehälter 4 a bleibt auch hier das tragende Bauelement der Antriebeinheit 1a.Bei Bedarf können mehrere Antriebseinheiten 1a in ähnlicher Weise wie bei der Antriebseinheit 1 zu noch größeren zusammengefaßt werden.
Das Verteilerstück 46 a hat die in Fig. 9 beschriebene Funktion der Zusammenfassung und Verteilung des von der Antriebseinheit dem Ramm- oder Arbeitsgerät zufließenden bzw. von diesem zur Antriebseinheit zurückfließenden Druckmittels durch entsprechende intern angeordnete Kanäle.Das Verteilerstück 46 a ist zur Bewirkung einer kompakten Bauweise rund ausgebildet und verbindet die Antriebseinheit 1a durch die Druckmittelleitungen 12 und 13 sowie die Kontrolleitung 17 mit dem Ramm- oder Arbeitsgerät.
Am Druckmittelbehälter 4a ist eine Konsole 94 zur Anbringung des Tragseiles 27 oberhalb der Elektromotoren 2 angebracht.
Die in Fig. 16 dargestellte Ansicht zeigt die Antriebseinheit 1 a im Gegensatz zu Fig.15 mit einer zur direkten Verbindung mit dem Ramm- oder Arbeitsgerät 21,33,36 eingefügten Druckmittel- und Kontrolleitungs-Steckverbindung 24. Das auf einem Ablagering 95 abgelegte Umbilical 20 endet an einer Steckverbindung 24 wie unter Fig.12 bereits beschrieben.
Andeutungsweise ist auch ein zusätzlicher Ausgleichszylinder 14 dargestellt.
Mit den angedeuteten Verlängerungsstücken 102 am Umfang des Verteilerstückes 46a kann dies auch zugleich Befestigungsbasis des angedeuteten Schutzmantels 103 sein.Das gleiche gilt für das unter Fig.9 beschriebene Verteilerstück 46.
Fig. 17 zeigt die in Fig.16 gezeigte Antriebseinheit la auf dem Deck eines Arbeitsschiffes 50 in einem einfachen Rohrstück 51 installiert, um von hier über Druckmittelleitungen 12,13 ein unter Wasser befindlches Ramm- oder Arbeitsgerät anzutreiben und mit der Kontrolleitung 17 zu verbinden.
Im Boden 52 dieses Rohrstückes 51 ist das Dosenteil 55 einer Steckverbindung 26 fest angebracht und mit Leitungen 12,13 verbunden. Die Antriebseinheit 1 a braucht zum Einbau nur in das Rohrstück 51 abgesenkt und mit dem Steckerteil 54 bis zur Auflage am Dosenteil 55 abgelassen zu werden, um einsatzbereit zu sein bzw. nur abgehoben zu werden, um sofort anderweitig verwendet werden zu können. Aufwendige Montagen einschließlich der mit Schraub- bzw. Steckverbindung anzubringenden Leitungsverbindungen entfallen, die Rüstkosten sind gering. Zur Kühlung der Antriebseinheit 19 wird entweder über an Deck des Arbeitsschiffes 50 geführte Leitungen 96,97 Kühlwasser in das Rohrstück 51 durch die Öffnung 98 gepumpt und durch die Öffnung 99 wieder zur Abkühlung zurückgeführt oder mittels einer Tauchpumpe 53 aus dem Meer gefördert und dorthin wieder entlassen.
Je nach Länge und Durchmesser der Druckmittelschläuche 12,13 entnehmen diese bei Betriebsbeginn eine Druckmittelmenge aus dem Druckmittelbehälter 4 a, die möglicherweise auch nicht mehr unter Einsatz von zusätzlichen Ausgleichszylindern 14 gedeckt werden kann. Für diesen Fall ist ein Druckmittel-Zusatzbehälter 100 vorgesehen, aus dessen Vorrat der erhöhte Druckmittelbedarf bis zur Rücklieferung beim Entleeren der Schläuche gedeckt wird. Hierzu ist dieser Zusatzbehälter 100 über die Leitung 101 und den Anschluß 13 mit dem Druckmittelbehälter 4 a verbunden.
Um gute Zulaufverhältnisse für die Druckmittel-Pumpe und eine dämpfende Wirkung auf den bei oszillierendem Betrieb des Arbeitsgerätes unstetig zurückfließenden Druckmittels zu bewirken,kann der Zusatzbehälter mit geringem Druckluft-Überdruck versehen werden.
Anstelle der Antriebseinheit la können auch andere Konfigurationen der Antriebseinheit 1 in das Rohrstück eingesetzt und statt an Deck auch auf dem Kran des Arbeitsschiffes 28 placiert werden.
Auch können Schlauchanschlüsse anstelle der Steckverbindung 26 vorgesehen werden, womit gegenüber dem Stand der Technik dann immer noch zeitsparende Montagevorteile verbleiben.