DE2448397A1 - Oelrueckgewinnvorrichtung - Google Patents

Description

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g M Ü η c >i a n S 2, Suinsdorfstr. 1· ZHHOOCJ /

08-23.298P(23.299H)

Hydronautics, Incorporated, LAUREL (Maryland), V.Sfc.A,

ölrückgewinnvorrichtung

Dig Erfindung betrifft eine Ölrückgewinnvorrichtung und insbesondere ein Wasserfahrzeug, oder kurz Schiff, zum erfolgreichen Entfernen von ölablässen in Häfen oder auf mäßig bewegter See.

Viele der bisher entwickelten Vorrichtungen zum Sammeln und Rückgewinnen abgelassenen Öls verwenden Absorptionsmittel, die mit den ölflachen in Berührung gebracht und anschließend entfernt werden, so daß das öl ausgeschieden und rückgewonnen werden kann. Derartige Vorrichtungen haben ganz allgemein den Nachteil äußerst langsamer Aufsammelgeschwindigkeit, und wenn die Absorptionsmittel wiederverwendet werden, müssen diese zusätzlich regeneriert werden.·

Andere herkömmliche olrückgewinnvorrichtungen beinhalten eine chemische Behandlung, jedoch haben sich diese all-

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gemein als unerwünscht erwiesen, da die Chemikalien selbst, auch wenn sie die ölfläche beseitigen, nachteilige, ökologische Einflüsse ausüben.

Demzufolge verwenden die weitest verbreiteben Vorrichtungen räumliches Einsperren oder Einschließen der ölfläche in einem relativ kleinen Bereich zum Sammeln un I Rückgewinnen. Im allgemeinen weisen diese Vorrichtungen einen Baum oder Ausleger, einen Vorhang oder eine Einfriedung auf, die (der) auf der Wasseroberfläche schwimmt und einen breiten Weg, bzw. Bereich, zu einem geeigneten ; upjnel™ schiff überstreicht oder räumt, das das öl oben von der Oberfläche abschöpft oder abstreicht. Dabei gibt es dl·; verschiedensten Ausleger und Einfangarme beliebiger La'i-.'. :'ten, deren jede den Zweck erfüllt, ein größeres Olvolumen in möglichst kurzer Zeit einzusammeln.

Ein unvermeidlicher Nachteil derartigsr oLrüc vorrichtungen mit Einschließen oder Eingrenzen mittel?; Ausleger ist jedoch die unvermeidbare Bildung einer Bug- öler Kopfwelle am Vorderende der Ölflächa, wenn sie durch in> sich durch das Wasser bewegende Sammelschi ff fiber das Wasser gestoßen wird, Oberhalb bestimmter' Gasohwindigkei-ten bricht die Kopfwelle und erzeuge TurbuL-;-rü an dei⁵ Zwischenschicht zwischen der ölfläche und der Wa.iüt;i'lag-j oder -schicht unmittelbar unter der ölfläche im Bereich der Kopfwelle, wodurch ein Teil des Öls in das Wasser hinein^erissen wird und durch Hindurchtreten oder Abgehen unter dem Schiff einem Einsammeln entgeht. Um das Brechen der

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Kopfwelle zu verhindern und den Verlusten entgegenzutreten, war es bisher notwendig, die Schiffsgeschwindigkeit auf maximal ca.·30 cm/s (ca. 1 ft/s) zu begrenzen. Es wurde z. B. festgestellt, daß, wenn, die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Sammelsehiff und dem umgebenden Wasser diesen Wert übersteigt, beträchtliche Ölverluste oder -abgänge unter dem Schiff unvermeidbar entstehen.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine bessere Vorrichtung zum Rückgewinnen dünner schwimmender ölflächen und insbesondere zum Sammeln der Ölablässe mit wesentlich höheren Rückgewinn-Geschwindigkeiten als bisher zu schaffen.

Bei der Erfindung wurde festgestellt, daß die Geschwindigkeit einer Rückgewinnvorrichtung mit Ausleger-Eingrenzung beträchtlich über die 30 cm/s-Geschwindigkeitsgrenze (1 ft/s) erhöht werden kann durch Vorsehen einer Staueinrichtung, die nach unten durch die durch einen Eingrenz-Ausleger eingeschlossene oder eingegrenzte ölfläche und in die unmittelbar unter der ölfläche liegende Wasserschicht ragt, um einen Strömungswiderstand auf das Wasser auszuüben und dessen Geschwindigkeit gegenüber dem sich bewegenden Wasserfahrzeug, oder kurz Schiff, zu verringern. Im Idealfall wird die Geschwindigkeit soweit verringert, daß sie einen nahezu ruhigen Zustand gegenüber der darüberliegenden ölschicht erreicht, bevor sie den Bereich der Kopfwelle erreicht, um das Brechen der Welle und den folgenden Ölverlust zu verhindern. Die r^taueinrichtung zum Verzögern der Geschwindigkeit des Kassers muß ausreichend weit über die Kopfwelle

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hinausragen, die durch das sich durch die Ulflache bewegende Schiff erzeugt wird, um eine allmähliche Verringerung der Geschwindigkeit zu erreichen, und muß ein freies Abströmen des Wassers unter das Schiff vorsehen, wenn es die öIflache überstreicht. Bei einer derartigen Vorrichtung konnte festgestellt werden, daft Geschwindigkeiten von bis zu mindestens 152 cm/s (5 ft/s) und sogar darüber sum erfolgreichen Rückgewinnen des Öls verwendet werden können, ohne ausgeprägten Ölverlust unter dem Ausleger und dem Rückgewinnschiff.

Eine bevorzugte Staueinrichtung zum Verzögern der Oberflächengeschwindigkeit der ölfläche gemäß der Erfindung enthält mehrere, eng beabstandete, flache, parallele Platten, die von einer Abstreich-Sammelkammer nach vorn ragen und parallel zur Überstreich- oder Räumrichtung des Schiffs ausgerichtet sind. Die Platten ragen nach unten in die Wasserschicht unterhalb der ölfläche und sind nach vorn, hinten und unten offen, um ein freies Strömen des Wassers durch die Platten zu ermöglichen. Der enge Abstand der Platten ergibt gerade so viel Strömungswiderstand auf die Wasserschicht, um allmählich ihre Geschwindigkeit gegenüber dem Schiff bu verringern, so daft sie beim Erreichen der Kopfwelle in der im Ausleger eingegrenzten Ölfläche sich datin nit einer Geschwindigkeit nahe der der Kopfwelle und des Schiffes bewegt, wodurch die Kopfwelle vor einem Brechen und das öl vor einem Verlust vor dem Sammeln bewahrt wird.

Die Erfindung sieht also eine Rückgewinnvorrichtung zum Rüokgewinnen einer dünnen Lage oder Schicht einer öl-

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fläche von der Oberfläche großer Gewässer vor, die enthält ein Wasserfahrzeug, oder kurz Schiff, eine ölsammelkammer im Schiff, einen von der Kammer nach vorn ragenden Ausleger mit Seitenwänden und einem offenen Boden, der einen Öl-Eingrenz-Durchtritt oder ölkanal zum Richten der ölfläche auf die Kammer bildet, wenn das Schiff sich durch das Wasser bewegt, und eine zwischen-den Seitenwänden des Auslegers befestigte und nach unten durch die ölfläche und in die unmittelbar unter der ölfläche liegende Wasserschicht in dem Kanal ragende Staueinrichtung zum Einführen eines Strömungswiderstandes in die Wasserschieht und sum allmählichen Verringern ihrer Geschwindigkeit gegenüber dem sich bewegenden Schiff. Mit einer derartigen Vorrichtung können erhebliche Geschwindigkeitserhöhungen des Schiffes erreicht werden, ohne ein Mitreißen und darauffolgendes Abgehen von öl in den unter dem Schiff durchtretenden Wass©r$trom zu erhöhen, wenn das Schiff sich durch die Ulflache bewegt.

Die Erfindung wird anhand der in d©2? Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher ©rlltafeert. Ξι zeigen:

Fig. 1 schematisch perspektivisch ein, ölrüekgewinnschiff mit einem Ausfütaungslbeiapiel der Erfindung zum Verzögern der Gesehwindigkeit der Wasserschicht unter einer ölflächej

Fig. 2 schematisch im Schnitt, das Rückgewinnen des Öls durch das Schiff darstellend, die Vorrichtung nach Fig. Ii

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Pig. 2a in Vorderansicht einen Teil des Geschwindigkeits-Verzögerers;

Fig* 3 eine Teilseitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 1) eine Ansicht ähnlich Fig. 3 mit einer anderen Geschwindigkeits-Verzögerungseinrichtung;

Fig. 5 in Vorderansicht schematisch eine weitere Einrichtung sum Verzögern der Geschwindigkeit der unterhalb liegenden Wasserschicht gegenüber dem Rückgewinnschiff.

In den Fig. 1 und 2 ist ein ulsammelwasserfahrzeug, oder kurz -schiff, 10 mit einem Paar seitlicher Pontons oder Schwimmer 12 geeigneter Größe und Schwimmkraft zum Tragen des Schiffs im Wasser dargestellt. Zwischen den Schwimmern 12 ist eine ölaammelkammer 16 mit einer Vorderwand 18 und einer Rückwand 20 zum Stauen oder Zurückhalten des Öls in der Kammer 16 befestigt. Vorzugsweise ist der Boden .der Ulsammelkamiier 16 mit einer perforierten Bodenwand 22 verschlossen» die eins stromlinienförmige Außenfläche besitzt sum Unterstütsse» der Wasserströmung unter dem Schiff 10, wenn es sich durch die ölflache bewegt.

Wie das am besten aus Pig» 2 ersichtlich ist₈ besitzt die Vorderwand 18 einen abschöpfenden oder abstreichenden üleinlaß 14 und einen oberen perforierten Bereich 23» was den öleintritt in die Sammelkammer 16 ermöglicht, jedoch den Eintritt von Feststoffen, die auf der Wasseroberfläche

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schwimmen können, verhindert. Selbstverständlich können auch andere Abstreich-Sammelkammern zum Rückgewinnen angesammelten UIs von der Wasseroberfläche verwendet werden.

Zum Bewegen des Schiffs 10 sind auch Antriebseinrichtungen vorhanden, wie z. B. ein Paar in der Figur dargestellter Außenbordmotoren 24. Ebenso können derartige Schiffe auch gerudert oder von einem zweiten Wasserfahrzeug durch das Wasser gestoßen werden. Das Schiff 10 besitzt ein Deck 25, das sich zwischen den Schwimmern 12 erstreckt, um ein einheitliches Schiff zu bilden und um eine Tragfläche für zusätzliche Ausrüstung vorzusehen. Zweckmäßigerweise enthält eine derartige Ausrüstung eine Einrichtung zum Abziehen des gesammelten öle aus der Kammer 16 und zum Abtrennen des mit dem Ol mitgerissenen Wassers. Eine derartige Einrichtung kann beispielsweise eine Verb indungs leitung 26, die in die Kanuner J 16 hinabreicht,' sowie eine durch einen geeigneten Motor 30 getriebene Pumpe 28 zum Abpumpen der gesammelten ölschicht 29 aus der Kammer 16 und in eine Öl-Wasser-Trenneinheit 32 aufweisen. Die Öl-Wasser-Trenneinheit 32 kann von beliebiger herkömmlicher Art sein.

Von dem Schiff 10 und insbesondere von den Schwimmern 12 nach vorn ragend, ist ein öleinschließ- oder -eingrenz-Ausleger 33 angeordnet zum Richten oder Kanalisieren der direkt vor dem Schiff 10 befindlichen öIflache auf die Sammelkammer 16. üblich für herkömmliche Einhüllau·leger zum überstreichen, Räumen oder Schweraen einer 8Iflache auf eine Sammeleinrichtung ist ein Paar divergierender Arme, die von dem Schiff nach vorn wegragen, wie das z. B. '

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in der US-PS 3 7l6 142 dargestellt ist. Ein ähnlicher Ausleger ist auch bei der Erfindung vorgesehen und schließt ein Paar beabstandet er Seitenwände 34 ein, die von dem Schiff gerade wegragen können, wie das in der Figur dargestellt ist oder nach außen schräggestellt sind, um ein größeres überstreichen zu erreichen, wenn das Schiff IO sich durch das Wasser bewegt. Da das öl über die Wasseroberfläche vor dem Rückgewinnschiff 10 gestoßen wird, wird jedoch eine Kopfwelle in der eingeschlossenen oder eingegrenzten ölflache gebildet, und wenn die Geschwindigkeit des Schiffs 10 und demzufolge der Kopfwelle bis zu dem Punkt erhöht wird, bei dem die Relativgeschwindigkeit zwischen der Kopfwelle und der darunterliegenden Wasserschicht ein Brechen der Kopfwelle verursacht, dann wird etwas von dem Ol in dieses Wasser hineingerissen und entgeht so der Rückgewinnung. Wie oben erwähnt, hat die Eigenbildung einer Kopfwelle und der sich ergebende Ölverlust, wenn die Kopfwelle bricht, die Maximalgeschwindigkeit einer Auslegerüberstreich-Ausrüstung bisher auf ca. 30 cm/s (ca. 1 ft/s) begrenzt.

Gemäß der Erfindung und im Gegensatz zu herkömmlichen Eingrenz-Ausleger-Einrichtungen werden Staueinrichtungen vorgesehen, die in die Wasserschicht unterhalb der zwischen den Seitenwänden 34 des Überstreich-Auslegers eingeschlossenen oder eingegrenzten ölflache ragen, um einen Strömungswiderstand auf das Wasser auszuüben und allmählich seine Geschwindigkeit gegenüber dem Schiff 10 und der Kopfwelle zu verringern« Das vom Ausleger eingegrenzte und angesammelte öl kann

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dann leicht in die Samme!kammer 16 abgestrichen werden durch eine der verschiedenen.möglichen Oberflächen- oder Überlaufeinrichtungen. Die Staueinrichtungen erstrecken sich vorzugsweise über den Raum zwischen den Seiten des Auslegers 33 und ausreichend weit über die Kopfwelle hinaus nach vorn, um die benötigte allmähliche Geschwindigkeitsverringerung zu erreichen.

Wie ausgeführt und am besten in den Fig. 1 und 2 dargestellt, enthält die Staueinrichtung vorzugsweise mehrere, eng beabstandete, flache, parallele Platten 36, mit einem abgeschrägten vorderen Ende 38, um ein überfahren oder überschwimmen großer schwimmender Gegenstände zu ermöglichen, die am hinteren Ende MO nahe der Vorderwand 18 der ölsammelkammer 16 enden. Wie dargestellt, ragen die Platten 36 nach unten in das Wasser unterhalb der ölfläche und sind offen an ihren vorderen und hinteren Enden, um das freie Rückströmen des Öls in die Kammer 16 zu ermöglichen, ebenso wie an der Bodenseite, um die freie Strömung des Wassers nach unten zum Durchtritt unter dem Schiff 10 zu ermöglichen. Vorzugsweise sind die Platten 36, wie in den Fig. 1 und 2a dargestellt, ausgespart, und sind in Abständen von etwa fünf Platten 36 schwerere Platten 37, die ansonsten ähnlich den Platten 36 sind, vorgesehen, um eine Rammwirkung oder Stoßkraft vorzusehen.

Durch das Vorsehen dieser vielen eng beabstandeten verti- kalen Platten vor dem Schiff und mit der Vorwärtsrichtung des Überstreichens ausgerichtet, gemäß der Erfindung, wurde festgestellt, daß die Relativ-Geschwindigkeit «wischen der öl-

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fläche und der darunterliegenden Wasserschicht verringert und stets unter dem kritischen Wert von ca. 30 cm/s (ca. 1 ft/s) gehalten werden kann, wodurch eine Zunahme der Schiffsgeschwindigkeit über diese Geschwindigkeit erreichbar ist, ohne daß die Gefahr besteht, daß die Kopfwelle bricht.

Bei dem in Fig. 1 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel wurde festgestellt, daß ζ. B. die notwendige Geschwindigkeitsverzögerung der darunterliegenden Wasserschicht gegenüber dem Schiff mit Platten 36 einer Dicke von ca. 0,8 mm (ca. 1/32 in), einem Zwischenraum von ca. 6,35 mm (ca. 1/4 in) zwischen jeder Platte 36 und einer Länge von ca. 183 cm (ca. 6 ft) erreicht werden kann. Mit dieser Anordnung wurden Geschwindigkeiten bis zu ca. 152,5 cm/s (ca. 5 ft/s) erreicht,ohne Brechen der Kopfwelle und Mitreißen von öl in das unter dem Schiff 10 hindurchtretende Wasser. Um eine ausreichende Beruhigung von Wellen mit einer Wellenhöhe von ca. 6l cm (ca. 2 ft) von Wellental bis Wellenberg zu erreichen, sollte die Vertikalhöhe der Platten 36 ca. 76,2 - 91,5 cm (ca. 2 1/2 - 3 ft) betragen.

Die Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel zum Einführen notwendigen Strömungswiderstandes in die Wasserschicht zum allmählichen Verringern ihrer Geschwindigkeit gegenüber der ölschicht und dem sich bewegenden Schiff. Beim Aueführungsbeispiel der Fig. 3 werden mehrere biegsame Finger 43 oder Fasern verwendet, die von einer oberen oder Decken-Platte 44 in das Wasser unterhalb der vom Ausleger 33 eingegrenzten Ulflache hineinragen. Die hängenden Finger 43 sehen, wie die parallele Plattenanordnung der

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Fig. 1 und 2, notwendige öffnungen nach unten vor, um die Stromlinienströmung des Wassers unter dem Schiff während des Einführens des benötigten Strömungswiderstands in die darunterliegende Wasserschicht zu ermöglichen.

Ähnlich wird beim Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ein hochporöser Schaum 46 vorgesehen, der ebenfalls den notwendigen allmählichen Strömungswiderstand in die Wasserschicht einführt, während die Stromlinienströmung des Wassers zum Durchtritt oder Abgang unter dem Rückgewinnschiff ermöglicht wird.'

Schließlich sind beim Ausführungsbeispiel der Fig. 5 mehrere Gruppen horizontaler Finger oder Fasern 48 zwischen beabstandeten senkrechten (vertikalen) Platten 37 vorgesehen, durch die die ölschicht tritt zum Ausüben des notwendigen Strömungswiderstandes auf die darunterliegende Wasserschicht, während ein freier Wasserstrom nach unten zum Durchtritt unter dem Schiff ermöglicht ist. In gleicher Weise können die Finger *48 durch mehrere horizontal ausgerichtete perforierte Platten ersetzt werden.

Bei jedem dieser Ausführungsbeispiele sehen die verzögernden Staueinrichtungen die notwendige Geschwindigkeitsverringerung der darunterliegenden Wasserschicht unter den kritischen Relativwert von ca, 30 cm/e (ca. 1 ffc/s) vor,-bevor sie die Kopfwelle erreicht. Dadurch nähert eich ihrerseits eine relativ ruhige Wasserschicht an die Kopfwelle an, wodurch ihr Brechen und ein Ölverlust verhindert werden.

Die Parallel-Plattenanordnung der Fig. 1, 2, 2a ist

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besonders geeignet zum Erreichen der Geschwindigkeitsverringerung, jedoch sind selbstverständlich auch andere Staueinrichtungen zum Verzögern der Relativgeschwindigkeit verwendbar.

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Claims (7)

1. - 13 -

   Patentansprüche

   lrückgewinnvorrichtung zum Rückgewinnen von ölflächen Gewässeroberflächen, mit einem eine Sammelkammer aufweisenden Wasserfahrzeug mit einem nach vorn weisendem,öleinlaß und einer Abzugeinrichtung zum Entfernen gesammelten Öls aus der Sammelkammer,'
   gekennzeichnet durch einen von der Sammelkammer (16) nach vorn ragenden Eingrenz-Ausleger (33) mit Seitenwänden (J4) und offener Vorder-, Rück- und Bodenseite, die einen Öl-Einschließ-Kanal zum Richten der eingeschlossenen ölfXäche auf die Sammelkammer (16) bildet, und

   eine zwischen den Seitenwänden (3Ό des Auslegers (33) befestigte Staueinrichtung, die in die Wasserschicht unter der vom Ausleger (33) eingegrenzten ölflache ragt, um einen Strömungswiderstand auf diese Masserschicht auszuüben und deren Geschwindigkeit gegenüber d@m Wasserfahrzeug (10) so zu verringern, daß si® in dem Zeitpunkt relativ ruhig ist, in dem sie die vom Wasserfahrzeug (10) beim Stoßen des Öls über das Wasser erzeugte Kopfwell© erreicht, wobei die Staueinrichtung über die Kopfwelle hinaus nach vorn reicht und eine freie Wasserströmung nach unten gum Abgang unter dem Wasserfahrzeug (10) ermöglicht.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Staueinrichtung mehrere eng beabstandete* flache, parallele, nach vorn, hinten und unten offene Platten (36, 37) enthält, die von der Sammelkammer (ΐβ) nach vorn in Abstreich-

   richtung des Wasserfahrzeugs (10) ragen und zwischen den Seitenwänden des Eingrenz-Auslegers (33) angeordnet sind.
3. 3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausleger (33) ein Paar beabstandeter schwimmfähiger Beine enthält, die die Seitenwand der Sammelkammer (16) bilden, und daß eine Deckenwand Über der Sammelkanuner (16) zwischen den Beinen befestigt ist, wobei die Platten (36, 37) von der Deckenwand in die Wasserschicht nach unten ragen.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Staueinrichtung mehrere Finger (48) enthält, die sich horizontal zwischen den vertikalen Platten (36, 37) erstrecken,
5. §. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Staueinriehtung einen Block hochporösen Schaums (46) aufweist, der zwischen den Seitenwänden des Auslegers (33) befestigt ist und in di© Wasserschicht nach unten ragt.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Starteinrichtung mehrere einzelne vertikal hängende'Pinger C^3) enthält, di© in die Wassoraetiieht raasfe «n~ ten ragen.
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelkaramer (16) einen üfesfcreichöleinlaß (14) besitzt zum Abstreichen der durch den Eingrenz-Ausleger (33) angesammelten ölschicht.

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