DE1943148A1 - Verfahren zum Verlegen einer Rohrleitung laengs einer vorbestimmten Bahn auf dem Boden eines Gewaessers - Google Patents

Description

Verfahren zum Verlegen einer Rohrleitung längs einer vorbestimmten Bahn auf dem Boden eines Gewässers.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verlegen einer Rohrleitung längs einer vorbestimmten Bahn auf dem Boden eines Gewässers von Einem Rohrverlegungsschiff aus und betrifft insbesondere ein Verfahren zum Regeln des Steuerkurses des Schiffes, so dass dieses im wesentlichen in Ausrichtung auf die herabhängende Spanne der verlegten Rohrleitung gehalten wird, und zwar insbesondere in den Fällen, wenn das Schiff und das Rohr seitlichen Wasserkräften ausgesetzt sind, wie sie aufgrund von Strömungen und Wellenwirkung auftreten.

Bei üblichen Rohrverlegungsvorgängen in Künstenferne wird eine Rohrleitung unter Spannung gehalten und am Heck eines Rohrverlegungsschiffes oder eines Kahnes abgegeben bzw. ablaufen gelassen, wo es längs einer mit dem Kahn verbundenen Rohrstützkonstruktion oder eines "Stachels" geführt und auf den Boden des Gewässers aufgebracht wird. Die Rohrleitung kann aus einzelnen Rohrstücken an Bord des Schiffes zusammengesetzt werden, oder sie kann bereits von vorn herein auf einer Rolle angeordnet sein, die drehbar vom Rohrverlegungskahn getragen wird. Häufig sind das, Rohrverlegungsschiff, die Rohrstützkonstruktion und der nicht unterstützte Abschnitt der Rohrleitung, der sich von

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der Rohrstützkonstrüktion bis zum Boden des Gewässers erstreckt, Wasserströmungen oder einer Wellenwirkung in Querrichtung ausgesetzt. Diese Wasserkräfte wirken auf den nicht unterstützten Abschnitt der Rohrleitung und erzeugen Querschleppkräfte, die un-. erwünschte Scherbelastungen und Biegemomente an dem Punkte hervorrufen, an dem die Rohrleitung seine Stützkonstruktion verlässt. Diese Belastungen wirken nicht nur im Sinne eines Biegens der Rohrleitung, sie erzeugen auch zusammen mit den direkt auf die Rohrstützkonstruktion wirkenden Schleppkräfte grosse Biegemomente in der Rohrstützkonstruktion. Diese Kräfte können so gross werden, dass sie zu einer Beschädigung entweder der Rohrstützkonstruktion oder der Rohrleitung oder von beiden führen. Deswegen besteht für den. Fall, dass die Verlegeeinrichtung quergerichteten Wasserkräften ausgesetzt ist, Bedarf für ein Rohi?- verlegungsverfahren, dass die in der Rohrleitung und in der Rohrstützkonstruktion als Folge dieser Kräfte erzeugten Biegemomente herabsetzt. Auch bei Fehlen seitlicher Strömungen ist es wesentlich, die Ausrichtung zwischen dem Schiff und der über das Heck herabhängenden Rohrleitung aufrechtzuerhalten, um übermässige Biegemomente.in der Rohrleitung ader in der Rohr— Stützkonstruktion zu vermeiden.

Für eine vorgegebene Kombination der Rohrleitungsgrösse, der Rohrstützkonstruktion und der Verbindungsfestigkeit besteht ein spezifisches Verhältnis zwischen elastischen Auslenkungen oder Verlagerungen und den vorhandenen verursachenden Kräften und Momenten. Daher gilt allgemein für die Beschreibung dieser Erfindung, dass das./Messen oder die Kontrolle irgendwelcher Kräfte oder Momente gleichbedeutend mit dein Messen oder der Kontrolle der zugehörigen linearen oder winkelförmigen elastischen Auslenkung oder Verlagerung ist und umgekehrt.

Erfindungsgemäss wird der Steuerkurs "des Rohrverlegungsschiffes oder des - Kahns gedreht, um eine optimale Ausrichtung auf die unterstützte Rohrleitungsspanne zu erhalten. Beim Vorhandensein von Seitenströmungen bedeutet dieses ein Drehen des Bugs des Schiffes etwas in Richtung auf die seitlichen Wasser-

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strömungen; Das Ausmass der wünschenswerten Steuerkursänderung ist von einer Zahl variabler Grossen wie der Strömungsgeschwindigkeit, der Wassertiefe und der Steifigkeit des Rohrs abhängig und wird mittels in die Rohrstützkonstruktion eingebauter Messoder Fühleinrichtungen für die Kraft oder Verlagerung bestimmt» Ist der gewünschte Steuerkurs einmal eingestellt, so wird das Rohrverlegungsschiff in Richtung der Rohrleitungsbahn bewegt, während der Schiffssteuerkurs in der gewünschten gedrehten Stellung oder Gierstellung gehalten wird«.

Die am Heck des Rohrverlegungsschiffs angeordnete Rohrstützkonstruktion ist mit einer geeigneten Fühlvorrichtung zum Feststellen der Grosse und Richtung der durch das Rohr auf die Rohrstützkonstruktion aufgebrachten Kräfte oder mit einer Fühleinrichtung zum Feststellen der Grosse und Richtung des Biegemoments in der Rohrstützkonstruktion an seinem Befestigungspunkt zum Schiff oder mit beiden Fühleinrichtungen versehen, so dass eine geeignete Änderung im Schiffssteuerkurs vorgenommen werden kann₀ Die Erfindung kann mit Vorteil sowohl bei einer seitlich·.: festen Rohrstützkonstruktion wie bei einer elastisch flexiblen scharnierartigen Rohrstützkonstruktion verwendet wer- ■ den.

• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Steuerkurs eines Rohrverlegungsschiffes mit einer Rohrstützkonstruktion so einzustellen, dass die Rohrleitung in einer solchen Richtung ins Wasser geführt wird, dass die schädlichen Wirkungen von Wasserqü'erkräften und einer fehlenden Ausrichtung auf die herabhängende Rohrspänne vermindert werden.

Eine weitere Aufgäbe besteht darin, beim Auftreten seitlicher Strömungen den Steuerkurs: des Schiffes .in Richtung auf die Wasserseitenkräfte zu drehen, um die Biegemomente in der Rohrleitung und in der Rohrstützkonstruktion herabzusetzen»

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Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine Rohrleitung längs '■ einer vorbestimmten Bahn auf dem Meeresboden zu verlegen,, während der Schiffssteuerkurs in einer von der Rohrverlegungsbahn abweichenden und: den Wasserquerkräften entgegengerichteten Richtung beibehalten wird. · . ..-.-;■-■.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist eine der Rohrstützkonstruktion zugeordnete Einrichtung zum Fühlen der Grosse der Kräfte und Momente und/oder der Ablenkungen vorgesehen^ öLie durch fehlende Ausrichtung und durch seitliche Wasserströmungen hervorgerufen' werden.

Die Erfindung sowie vorteilhafte Einzelheiten""der Erfindung werden nachfolgend an Hand scheraatiseher Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einer Seitenansicht ein Rohrverlegungs-* schiff, dass unter Verwendung einer in senkrechter Richtung gebogenen Rohrstützkonstruktion, die in seitlicher Richtung fest oder flexibel sein kann, eine Rohrleitung auf dem Boden eines Gewässers verlegt; ' .

Fig. 2 zeigt das Schiff in Draufsicht und veranschaulicht die. Wirkung seitlicher Wasserströmungen auf die Rohrleitung unddie Rohrstützkonstruktion bei einem seitlich festen Verlegungsstachel im Falle einer Ausrichtung des Schiffes auf die Rohr-Verlegungsbahn; , '

Fig. 3 zeigt gleichfalls in Draufsieht das Rohrverlegungsschiff, wobei der Schiffsbug in Richtung auf die Wasserquer— strömung gedreht ist, um ihre ungünstige Wirkung auf die Rohrleitung und die in seitlicher Richtung feste Rohrstütz.konstruktion zu vermindern; . ■ .:

Fig. ^- zeigt das Schiff in Draufsicht und veranschaulicht

die Wirkungen der an der.Rohrleitung und der Rohrstützkonstrükt ion angreifenden Wasserquer strömungen bei einer elastisch;: flexiblen gelenkigen Rohrstützkonstruktion im Falle einer

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Ausrichtung des Schiffes auf die Rohrverlegungsbahn;

Fig. 5 zeigt das Schiff gemäss Fig. 4 in Draufsicht, wobei der Bug des Schiffes in Richtung auf die Wasserquerströmungen gedreht ist, um ihre nachteiligen Auswirkungen auf die Rohrleitung und auf die flexible Rohrstützkonstruktion herabzusetzen;

Fig» 6 zeigt in "einer Seitenansicht die Rohrstützkonstruktion mit Belastungszellen oder Kraftübertragern;

Fig» 7 zeigt in einer Seitenansicht die Rohrstützkonstruktion mit Belastungszellen oder Kraftübertragern zur Messung der Kräfte zwischen dem Schiff und der Rohrstützkonstruktion;

Fig. 8 zeigt in einer schematischen Draufsicht ein Rohrverlegungsschiff und veranschaulicht die verschiedenen Sektoren und Winkel, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung von Be- . deuturig sind;

Fig. 9 ist ein Azimutdiagramm und zeigt die verschiedenen für die erfindungsgemässe Steuereinrichtung bedeutsamen Winkel in Beziehung entweder zum magnetischen oder zum geographischen Nordpol;

Fig. 10 ist ein Blockdiagramm einer erfindungsgemässen Steuereinrichtung zur Verwendung bei ortsfesten Schubkrafterzeugern; ,.-

Fig· 11 ist ein Blockdiagramm einer Erweiterung zu der Einrichtung nach Fig. 10, die bei steuerbaren Schubkrafterzeugern Verwendung findet.

Fig. 1 veranschaulicht ein Rohrverlegungsverfahren unter Verwendung eines Rohrverlegungsschiffs 10 mit einer Rohrstübzkonstruktion oder einem sogenannten "Stachel" 11, der mit dem Schiffsheck verbunden ist, zum Abgeben oder Ablaufenlassen

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einer Rohrleitung 12 auf den Boden 13 eines Gewässers,1^. Das Rphrverlegungsschiff 10 kann von bekannter Bauart sein, wobei die Rohrleitung entweder an Bord des Schiffes IQ hergestellt und dann über die Rohrstützkonstruktion 11 abgelassen wird oder bereits in vorgefertigter Form auf einer Rolle angeordnet ist, die drehbar an Deck des Schiffes 10 gelagert ist. Ferner kann das Schiff 10 wie gezeigt ein an der Oberfläche unter Auftriebswirkung schwimmendes oder ein zur Hälfte untergetauchtes Schiff sein. Die Rohrstützkonstruktion 11 kann in einer senkrechten Ebene gebogen sein oder gerade ausgeführt sein, wie es zur Zeit häufiger der Fall ist.

fe Im Betrieb wird das Rohrverlegungsschiff 10 längs einer vorbestimmten Rohrleitungsbahn oder Bewegungsrichtung D bewegt, während die Rohrleitung 12 über das Heck des Schiffs 10 längs der Rohrstutζkonstruktion 11 abgelassen und dann auf den Boden 13 des Gewässers Ik aufgebracht wird. Das Schiff 10 ist mit einer dynamsichen Lageeinstellungseinrichtung zum Steuern der Schiffsbewegung versehen, die drehbare Schubkrafterzeuger 15 umfasst, die vorn und hinten am Schiff 10 angeordnet sind, um den Steuerkurs, die seitliche Lage und die Vorwärtsbewegung längs der Bahn des Schiffes 10 zu äbeuern. Alternativ kann die Schiffsbewegung durch andere Kombinationen von Schubkrafterzeugern, sowohl ortsfeste wie steuerbare oder durch eine Mehr-, zahl von nichtdargestellten Ankern gesteuert werden, die um das Schiff herum angeordnet sind, wobei mit jeder Ankerkette eine steuerbare Winde verbunden ist, so dass die Ankerketten wahlweise eingehol.t'oder ausgefahren werden können, um bestimmte Bewegungen des Schiffes 10 längs einer vorbestimmten Bahn und mit einem vorbestimmten Steuerkurs bzw. einer vorbestimmten Bugrichtung zu bewirken.

Die Rohrstutzkonstruktion kann in seitlicher Richtung Test sein oder elastisch flexible Verbindungen umfassen. Fig.' 2 und 3 beziehen sich auf eine seitlich feste Rohrstutzkonstruktion, • während sich Fig, ^ und 5 auf eine in seitlicher Richtung flexible Bohrstützkonstruktion beziehenv

BAD ORIGINAL

Gemäss Fig, 2 führen die in Querrichtung verlaufenden Strömungen oder Wellen C, die auf die nicht unterstützte Spanne der Rohrleitung 12 zwischen der in seitlicher Richtung festen Rohrstützkonstruktion 11 und dem Gewässerboden 13 wirken, zu Querschleppkräften, die eine unerwünschte Belastung in Form von Scherspannungen S und Biegemomenten M₂ an dem Punkt führen, an dem die Rohrleitung 12 die Rohrstutzkonstruktion Il verlässt. Diese Belastungen wirken nicht nur Im Sinne einer Biegung der Rohrleitung 12, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, sondern sie führen gleichfalls zu grossen Biegemomenten M₁ in der Rohrstützkonstruktion 11 im Verbindungsscheitelpunkt zum Heck des Schiffes 10 oder am sogenannten "Stich".

Fig. 3 zeigt das Schiff 10 in einer um einen bestimmten Winkel <f> gegenüber der Bewegungsrichtung D gedrehten Stellung, bei der der Bug des Schiffes 10 den Querströmungen C teilweise entgegengerichtet ist. Dieser Steuerkurs H führt zu einer Verringerung sowohl des Moments M„ in der Rohrleitung 12 an der Spitze der Rohrstützkonstruktion 11 wie des Biegemoments M. in der Rohrstützkonstruktion 11 an ihrem Übergangspunkt zum Schiff 10. Für jedes unter Spannung stehende und in einer seitlich festen Rohrstützkonstruktion 11 enthaltene Rohr ist es möglich, den Schiffsteuerkurs H zu ändern, bis das Moment M« an der Spitze der Rohrstützkonstruktion 11 im wesentlichen zu Null wird· Dieser Schiffssteuerkurs ist im Hinblick auf einen Schutz des Rohrs 12 gegen eine zu starke Biegung optimal, jedoch kann das Biegemoment M. in der Rohrstützkonstruktion 11 noch sehr bedeutend sein. Für/ ein steifes und/oder unter grosser Spannung stehendes Rohr'12 ist es ferner möglich, das Biegemoment M₁ in der Rohrstützkonstruktion 11 durch Drehen des Kahns 10 noch weiter in Richtung auf die Querströmung C herabzusetzen_o Während dieses zusätzlichen Drehens kehrt sich jedoch die in Fig* 2 gezeigte Richtung des Drehmoments M₂ im Rohr 12 an der Spitze der Rohrstützkonstruktion 11 um, und das Moment M„ kann gegebenenfalls bei einem grösseren Winkel übermässig gross werden. Der optimale Schiffssbsuerkurs H liegt bei einer seitlich festen Rohrstützkonstruktion 11 zwischen diesen beiden vorgenannten Richtungen» „8-

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BAD OBIQINAIi.

Die beiden einfachsten Messungen, die überwacht und zur Bestimmung des optimalen Schiffssteuerkurses bei einer seitlich festen Rohrstützkonstruktion 11 verwendet werden können, sind erstens die Reaktionskraft S zwischen dem Rohr 12 und der Rohrstützkonstruktion 11 an der Spitze der Rohrstützkonstruktion 11 und zweitens das Biegemoment M, in der Rohrstützkonstruktion 11 an seinem Verbindungspunkt mit dem Schiff 10. Die erste Messung zeigt einen dem Rohr 12 drohenden Schaden an, während die letetere Messung einen der Rohrstützkonstruktion 11 drohenden Schaden anzeigt. Eine andere dritte Messung, die in Verbindung oder anstelle der ersten Messung verwendet werden kann, ist auf das Biegemoment M„ gerichtet, das durch die Rohrstützkonstruktion 11 auf das Rohr 12 an der Spitze der Rohrstützkqnstruktion 11 aufgebracht wird. Die Messerung 1 kann dadurch vorgenommen werden, dass der letzte Satz der Rohrstützrollen an der Spitze der Rohrstützkonstruktion 11 mit Lastzellen odfer Kraftübertragern 16 gemäss Fig» 6 ausgerüstet wird, die die Richtung und die Grosse der seitlichen Kraft S zwischen dem Rohr 12 und der Rohrstützkonstruktion 11 an diesem Punkt anzeigen. Ein geeigneter Anzeiger 19 an Deck des Kahns 10 kann verwendet wer·* den, um die Signale anzuzeigen, die durch die 'Belastungszellen l6 erzeugt werden. Der Anzeiger 19 und die Lastzellen 16 sind durch Drähte 20 oder Schläuche miteinander verbunden, je nachdem, ob die Lastzellen 16 elektrisch oder hydraulisch arbeiten. Die Messung drei des Biegemoments Μ«, das auf das Rohr 12 an der Spitze der Rohrstützkonstruktion 11 aufgebracht wird, erfordert', dass der von der Spitze der Rohrstützkonstruktion 11 aus gesehen zweite¹.-Satz von Rohrstützrollen gleichfalls in ähnlicher Weise mit Lastzellen oder Kraftübertragern 17 ausgerüstet wird, die Über Drähte 21 oder Schläuche mit dem Anzeiger 19 verbunden sind. Die Messung zwei des Biegemoments M. in der Rohrstützkonstruktion 11 am Verbindungspunkt oder am Stich kann dadurch ausgeführt werden, dass ein oder mehrere Kraftübertrager 18 wie in Fig. 7 gezeigt angeordnet sind, um die Kräfte zwischen der Rohrstützkonstruktion 11 und dem Schiff 10 am Verbindungspunkt der Rohrstützkonstruktion 11 mit dem Schiff 10 zu messen. Die Kraftübertrager 18 sind mit einem an Bord befindlichen

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■ Anzeiger 22 über Drähte 23 oder Schläuche verbunden, um das von den Kraftübertragern 18 erzeugte Signal anzuzeigen.

Dieses Lageeinstellungssystem für ein mit einer seitlich -festen Rohrstützkonstruktioh ausgerüstetes Schiff kann bei den .allgemein gebräuchlichen langen geraden Auftriebsrohrstützkonstruktionen wie auch mit den gezeigten neueren kürzeren gebogenen Rohrstützkonstruktionen verwendet werden. Bei einer Verwendung in flachem Wasser bewirkt die extreme Länge der geraden Rohrstützkonstruktion und die relativ kurze Spanne des nicht unterstützten Rohrs, dass eine kleine Abweichung in der Ausrichtung des Rohrs gegenüber dem Legeschiff zu sehr grossen Scherbelastungen und Biegemomenten in der Rohrleitung und der Rohrstützkonstruktion auch bei Fehlen von Querströmungen führt. Wird dieser Ausrichtungsfehler nicht korrigiert, so kann er zu einem Auswerfen oder unkontrollierten Ablaufen der Rohrleitung aus der Rohrstützkonstruktion und damit zu einem Schaden sowohl an der·Rohrleitung wie am Legestachel Selbst führen.

Eine Rohrsttit-zkonstruktion, die aus verschiedenen identischen Segmenten besteht, die hintereinander angeordnet und durch elastisch flexible Gelenke miteinander verbunden sind, kann im wesentlich grösseren Masse seitlich ausgebogen werden und erfordert eine etwas unterschiedliche Ausrüstung und Schiffskurssteuerung als die vorbeschriebene seitlich feste oder starre Rohrstützkonstruktion. Gemäss Fig. h· lenken die Wasserströmungen C das Rohr 12 und die flexible Rohrstützkonstruktion 25 hinter dem Legeschiff 10 in..'Strömungsrichtung aus. Dieses entspricht dem Verhalten des Rohrs bei der starren Rohrstützkonstruktion gemäss Fig. 2, jedoch kann sich die flexible Rohrstützkonstruktion 25 besser der durch das Rohr 12 eingenommenen Krümmung anpassen. Dementsprechend ist das Moment im Rohr 12 an der Spitze oder an dem freien Ende der Rohrstützkonstruktion 25 stark verringert, und die Scherbelastung wird auf die Rohrstützkonstfuktion 25 an einem Punkt übertragen, der wesentlich dichter am Verbindungspunkt der Rohrstützkonstruktion 25 mit dem Schiff 10 liegt, wodurch das Moment in der Rohrstützkonstruktion 25 an diesem Punkt herabgesetzt wird. Dieses Moment lenkt das elastische Scharnier

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am Verbindungspunkt oder am Stich aus, und zwar unter dem in Fig. k gezeigten Winkelte * und dadurch wird ein Biegemoment M-im Rohr 12 am Verbindungspunkt erzeugt.

Wird der Schiffssteuerkurs in Richtung auf die Querströmung C gedreht, bis das Schiff 10 auf das bordnahe Ende der Rohrstützkonstruktion 25 ausgerichtet ist, wie es in Fig. 5 gezeigt ist, wird der Winkel OG zu Null und die Biegemomente im Rohr 12 und in der Rohrstützkonstruktion 25 am Stich sind ausgeschaltet. Bei der in Fig. 5 gezeigten Anordnung wirkt die Rohrleitung 12 wie ein halbflexibles Spannglied,in dem die Strömungsschleppkräfte durch die Spannung T aufgenommen werden, die auf das Rohr 12 an seinem bordnahen Ende aufgebracht wird, und die Scherkraft wird direkt auf das Schiff in den Bereich des Stichs übertragen. Unter diesen Bedingungen sind die Biegebeanspruchungen im Rohr 12 und in der Rohrstützkonstruktion nahe dem Stich minimal. Es kann jedoch ein beachtliches Biegemoment M^, im Rohr 12 am freien Ende der Rohrstützkonstruktion 25 vorhanden sein, das auf die auf die Rohrstützkonstruktion 25 wirkenden und auf das gekrümmte Rohr 12 innerhalb der Rohrstützkonstruktion 25 übertragenen Wasserströmungsschleppkräfte und auf die Kräfte zurückgeht, die erforderlich sind, um die elastisch flexible Rohrstützkonstruktion 25 in die in Fig; 5 gezeigte gekrümmte Stellung zu biegen» Wenn dieses Biegemoment M^ unter bestimmten Betriebsbedingungen aussergewöhnlich gross · wird, kann es dadurch etwas reduziert werden, dass gewisse Biegekräfte am Verbindungspunkt der Rohrstützkonstruktion 25 mit dem Schiff 10 in Kauf genommen werden. Eine Analyse zeigt, dass bei einem bestimmten Schiffssteuerkurs zwischen den in Fig. h und 5 gezeigten Kursrichtungen, bevor der Winkel CG vollständig auf Null herabgesetzt ist, der Winkel Q zwischen der Mittellinie des Schiffes 10 und. der Mitteillinie des letzten oder hintersten Rohrstützkonstruktionsabschnitts durch Null geht. Innerhalb des Winkelscheitelbereichs dieses Punktes kann eine nahezu optimaler Kompromiss zwischen den Biegemomenten am Stich und den Biegemomsnten am Ende des Legestachels 25 erreicht werden» Ob es wünschenswert ist, den Schiffssteuerkurs so .einzustellen

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und beizubehalten, dass entweder 0£ zu Null wird oder ß zu Null wird, hängt von den Eigenschaften der Rohrstützkonstruktion . 25 sowie von der Grosse und dem Gewicht des zu verlegenden Rohrs ab·

Eine Lastzelle oder ein Kraftübertrager, der zum Messen der Richtung und der Grosse der Kraft zwischen dem Rohr und dem Ende des Stachels angeordnet ist, kann eine wertvolle zusätzliche Information liefern,und unter bestimmten Bedingungen ist eine Verwendung als gesteuerte Grosse denkbar, die durch den Steuermann oder die automatische Steuereinrichtung auf einem vorbestimmten Viert gehalten wird.

Die Arbeitsweise der in Fig. 4 und 5 gezeigten Einrichtung ist der an Hand von Fig. 1 bis 3 beschriebenen ähnlich. Bei richtigem Schiffssteuerkurs H wird der Winkel φ beibehalten und das Schiff 10 längs der Verlegungsbahn oder Bewegungsrichtung D bewegt, wie es in Fig. 2 bis 5 gezeigt ist.

Eine automatische Lageeinstellungssteuereinrichtung zum · Steuern der Bewegung des vorbeschriebenen Rohrverlegungsschiffs wird nachfolgend an Hand der Fig. 8 bis 11 erläutert. Die Erfindung ist insbesondere auf die dynamische Lageeinstellung eines Rohrverlegeschiffs mit einem Antrieb gerichtet, der wenigstens zwei oder mehr Antriebseinheiten umfasst, bei denen sowohl die Grosse des Schubes wie die Schubrichtung änderbar ist. Natürlich kann die Erfindung auch durch Abänderungen angepasst werden, um Rohrverlegeschiffe ijnit anderen Lageeinstellungseinrichtungen zu steuern, beispielsweise ein Schiff, dessen Lageeinstellung durch eine Mehrzahl von Verankerungen erfolgt und das durch Einholen oder Ablaufenlassen von Ankerketten bewegt wird. Ein anderes Beispiel ist ein Schiff mit am Bug und am Heck angeordneten Querschiffsschubkrafterzeugern, die eine übliche Antriebseinrichtung ergänzen.

Die Lageeinstellungseinrichtung umfasst Mittel zum vektoriellen Kombinieren von drei Signalen, die erstens die gewünschte Bewegung des Schiffes in eine Richtung quer zur Rohrverlege-

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bahn, zweitens die gewünschte Änderung im Steuerkurs des Schiffes und drittens die gewünschte Bewegung des Schiffes längs der Bahn anzeigen. Die kombinierten Signale werden zur Steuerung der Betätigung der verschiedenen Schubkrafterzeuger ode^ Ankerketten benutzt, einschliesslich der Lageeinstellungseinrichtung auf dem Rohrverlegeschiff.

In Fig. 8 ist ein Rohrverlegeschiff 110 gezeigt, das eine Rohrleitung 111 längs einer Bahn 112 verlegt. Die Wasserquerströmung ist durch den Vektor C angezeigt und der Pfeil N zeigt die Nordrichtung an. Die zusammengesetzte Rohrleitung 111 wird wie gezeigt vom Ende des Schiffes oder vom Ende eines nichtgezeigten Stachels unter einem Winkel Xl auf die gewünschte Bahn herabgelassen. Dieser Winkel wird kontrolliert, um die gewünschten Spannungszustände in der Rohrleitung und in dem Legestachel aufrecht-zuerhalten.

Eine Spannkraft T wird am bordseitigen Ende der Rohrleitung 111 aufrechterhalten, um die Biegespannungen in der Rohrspanne zu regeln, die vom Schiff 110 auf den Boden des Gewässers herabhängt. Diese Kraft wird durch eine Rohrspanneinrichtung aufgebracht, die ein Messen der auf das Rohr aufgebrachten Kraft sowie das Erzeugen eines dazu propotionalen Signals zulässt. Die Spannung kann auf verschiedene Weise gemessen werden, beispielsweise dadurch, dass die Rohrspanneinrichtung so auf dem Schiff 110 angeordnet wird, dass sie sich zunächst frei gegenüber dem Schiff 110 bexfegen kann und dann durch eine Einrichtung zurückgehalten wird, die eine Lastzelle oder eine ähnliche Kraftmesseinrichtung umfasst. Bei angemessenen Wassertiefen und mit einem in vernünftigem Masse flexiblen Rohr wird die Spanneinrichtung so betrieben, dass entweder während der Montageperioden das Rohr gegenüber dem Schiff 110 festgehalten oder während der Fortbewegungsperioden das Rohr mit einer geregelten Geschwindigkeit abgelassen wird. In bestimmten Fällen kann die Einrichtung auch dazu verwendet werden, ein Rohr mit geregelter Geschwindigkeit einzuholen. Während das Rohr gegenüber dem Schiff festgehalten wird, kann die Spannung T dadurch geregelt werden, dass das

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Schiff längs der Bahn nach hinten oder vorn bewegt wird. Um beim Ablassen oder beim Einholen eines zusätzlichen Rohrstücks 111 eine nahezu konstante Spannung aufrechtzuerhalten, muss das' Schiff 110 vorwärts oder rückwärts mit einer der Ablauf- oder der Einholgeschwindigkeit entsprechenden Geschwindigkeit vorwärts oder rückwärts bewegt und nach einer dem Ausmass des abgelassenen oder eingeholten Rockstücks entsprechenden Bewegungsstrecke angehalten werden. Wird ein Rohrleitungsherstellungssystem verwendet, das es zulässt, die Rohrleitung 111 mit einer langsamen aber konstanten Geschwindigkeit abzugeben, so muss die Fortbewegungsgeschwind-igkeit des Schiffs110 längs der Bahn so gesteuert werden, dass sie der Ablaufgeschwindigkeit gleich ist, wenn die auf die Rohrleitung ill aufgebrachte Spannung auf ihrem gewünschten Wert gehalten werden soll. Eine nahezu konstante Spannung kann in all diesen Fällen aufrecht erhalten werden, dass die jeweilige Spannungskraft direkt gemessen und mit dem gewünschten Wert verglichen wird und dass ein Signal erzeugt wird, das dem Unterschied zwischen den, beiden Werten proportional ist. Dieses Unterschieds- oder Abweichungssignal kann dann verwendet werden, um entweder von Hand oder automatisch den Schub oder die Kraft zu regeln, die durch die Lageelnstellungseinrichtung in Richtung der Bahn auf das Schiff 110 aufgebracht wird. Beim Verlegen von grossen steifen Rohren in relativ flachen Gewässern kann die herabhängende Rohrspanne die durch Wellen hervorgerufenen Bewegungen des Kahns nicht ohne überraässige Spannungsschwankungen aufnehmen, und eine Spanneinrichtung, die entweder das Rohr gegenüber dem Kahn festhält oder es mit einer festen Geschwindigkeit abgibt oder einholt, ist unzweckmässig. Unter diesen Bedingungen muss die Spanneinrichtung eine nahezu konstante Kraft auf das Rohr aufbringen und gleichzeitig entweder ein Schwingen des Rohrs um eine ortsfeste Lage oder ein Schwingen seiner Geschwindigkeit um eine stabile Ablauf- oder Einholgeschwindigkeit zulassen. Bei einem solchen Betrieb muss die mittlere Stellung oder die mittlere Geschwindigkeit eines Punktes der Rohrleitung gegenüber einem Punkt des Schiffes von Hand oder automatisch überwacht werden, mit der gewünschten Stellung oder Geschwindigkeit verglichen werden und dass auf

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diese Weise bestimmte Differenz- oder Abweichungssignal verwen-- ; det werden, um den Schub oder die Kraft zu steuern, die auf das Schiff in Richtung der Bahn durch die Schiffslage-einstelleinrichtung aufgebracht wird. .

Die zeitliche Steuerung und die Geschwindigkeit der Schiffsfortbewegung kann durch den Bedienungsmann der Spanneinrichtung gesteuert und mit dem Herstellungsvorgang synchronisiert v/erden. Die Einrichtung wird so eingestellt, dass während des Schweissens oder einer anderen Herstellungsarbeit ein Punkt oder die mittlere Lage eines Punktes des Rohrs gegenüber dem Schiff festgehalten wird oder dass während der Fortbewegungsperioden das Rohr mit geeigneter Geschwindigkeit ausgefahren wird. Die Spannungssteuereinrichtung betätigt die Lageeinstellungseinrichtung, um das Schiff während der Fortbewegung zu beschleunigen und zu verzögern und seine Stellung längs der Bahn zu jeder Zeit einzustellen, um die Spannung auf oder nahe dem gewünschten Wert zu halten. Zum Einleiten einer Fortbewegung oder Vorwärtsbewegung des

Schiffes hat der Bedienungsmann für die Spanneinrichtung nur damit zu beginnen, das Rohr abzulassen, was eine Herabsetzung der Spannung bewirkt und dazu führt, dass die Steuereinrichtung die Schubkrafterzeuger oder die Lageeinstellungseinrichtung betätigt,· um das Schiff längs der Bahn vorwärts zu bewegen und die Spannung wieder auf den eingestellten Wert zurückzuführen. Zum Anhalten des Schiffs muss der Bedienungsmann nur das Ablaufenlassen des Rohrs beenden.

Während der St'euerkurs des Schiffes unter dem richtigen Winkel gegenüber der Bahn gehalten wird,, um die Biegung in der,,.. Rohrleitung und in der Stützkonstruktion zu kontrollieren,und während die richtige Spannung sowohl während des Stillstands wie der Fortbewegung des Schiffes im Rohr aufrechterhalten wird, muss auch durch die Steuereinrichtung für die Schiff.slageeinstellung gewährleistet werden, dass eine Fortbewegung, wenn sie stattfindet, längs der Richtung der Verlegungsbahn erfolgt und dass die Stellung des Schiffes in Querrichtung gegenüber der Mittellinie der Bahn genügend nahe zu dieser beibehalten wird, so

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dass die Rohrleitung im wesentlichen längs der gewünschten Bahn verlegt wird· Dieses kann in Übereinstimmung mit der Erfindung dadurch erreicht werden, dass in die Lageeinstellungssteuereinrichtung der bekannte Kompasskurs der Bahn φ_β und ein zu jeder Zeit der Querabweichung des Schiffes von der Mittellinie der Bahn proportionales Signal eingespeist werden. Dieses Kontrollsignal kann von einem Steuermann durch Steuern in direkter Beziehung zu einem Satz von zuvor angeordneten verankerten Schwimmbojen oder ähnlicher Nayigationshilfen vorgesehen werden, die zur Markierung der Bahn verwendet werden, oder es kann eine automatische Steuerung über ein Schallnavigationssystem, das auf vorher am Boden angeordnete Schallmarkierungsbaken oder Antwortstationen anspricht, oder über ein Funkpeilsystem erfolgen.

Gemäss Fig. 8 wird das von der Spannungssteuereinrichtung herrührende Signal propotional zu der Abweichung der Spannung von dem eingestellten Wert durch den Vektor a_&r dargestellt, der die Richtung der Verlegungsbahn D aufweist, und das von der Bahnkontrolleinrichtung herrührende Signal proportional * zur Abweichung der Schiffslage ist durch den senkrecht zur Bahn D verlaufenden Vektor a dargestellt. In gleicher Weise ist ein Signal Q, von der Kurssteuereinrichtung proportional zur Abweichung von dem Kurs notwendig, der zur Erzielung des gewünschten Biegezustands in dem Rohr und in der Stachelkonstruktion notwendig ist. Das Signal Q, kann auf verschiedene Weise erhalten werden, beispielsweise kann die Stachelkonstruktion so angeordnet sein, dass sie gegenüber dem Verlegeschiff auslenkbar ist. Daher'stellt sich die Stachelkonstruktion selbsttätig in Ausrichtung auf das Rohr, um die Biegung im Rohr auf ein Minimum herabzusetzen. Wenn sich das Rohr biegt, ist es bestrebt, die Stachelkonstruktion zu bewegen, und diese Bewegung kann festgestellt werden. Beispielsweise kann eine Bewegungsoder Verlagerungsführvorrichtung verwendet werden, um eine Bewegung der Stachelkonstruktion festzustellen. Wird eine .' starre Stachelkonstruktion verwendet, so kann die Bewegung oder die 'Spannung zwischen dem Rohr und dem Stachel gemessen werden.

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Dieses kann unter Verwendung von Spannungsmessern erfolgen, die die seitliche Kraft zwischen dem Rohr und dem Stachel messen. Auf die gemessene Kraft kann in beiden Beispielen wie auf die Rohrbiegekraft Bezug genommen werden. Wie gezeigt, entsprechen die Vektoren a_Q„ und a_ dem Vektor A, der einen Winkel ^_n mit der Verlegebahnrichtung D einschliesst. Dieser Vektor A kann auch in Komponenten a_ow und a_,_r aufgelöst werden, die sich in

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Richtung der Längsachse oder des Steuerkurses A des Schiffes bzw. recntwinklig dazu erstrecken, rfy ist der Winkel, unter dem der Vektor A zur Schiffsrichtung H verläuft, Fig. 9 zeigt, dass der Winkel ü zwischen der Schiffsrichtung H und der Bahnrichtung D bestimmt werden kann, wenn die Kompassrichtungen φ_Η und φ_Β des Schiffs und der Verlegebahn bekannt sind, und dass bei gegebenen Λ und flf_fi der Winkel &γ bestimmt werden kann. J^d ist aus a„_ und a bestimmt, wie Fig. 8 zeigt.

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In Fig. 10 ist in einem Blockdiagramm eine Lageeinstellungseinrichtung gezeigt, die zur Verwertung der Signale der Steuerkurskontrolle, der Spannungskontrolle und der Bahnkontrolle beim Berechnen der Schubgrösse und Richtung für jede der Antriebsoder Ankereinheiten auf dem Rohrverlegeschiff geeignet ist. Die gezeigte Einrichtung ist insbesondere zur Verwendung auf einem Rohrverlegeschiff geeignet, das eine übliche Hauptanstrieb'seinrichtung sowie am Bug und am Heck angeordnete in Querrichtung wirksame Schubkrafterzeuger aufweist. Wie gezeigt wird, kann das System jedoch auch zur Verwendung bei einem Schiff mit einem oder mehreren steuerbaren Schubkrafterzeugerantrieben, die an seinem Bug und an seinem Heck angeordnet sind, angepasst werden·

I./

Das Signal a__ der Spannungsüberwachungseinrlchtung und das sr

Signal a der Bahnuberwachungseinrichtung werden als elektrisehe Signale über Leitungen 121 und 122 einem Synchro»uflöser 120 zugeführt, ^ort werden im Inneren die Signale konblni*rt, um ein wechselndes Magnetfeld zu erzeugen, dessen Orötc· d·« Vektor A proportional ist und dessen Winkellage in Beziehung zu ff_ß steht. Ein Synchrogeber 125, der entsprechend den Mfn«tischen oder Kreiselkompass-steuerkurs des Schiffet eingestellt

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ist, erzeugt synchroelektrische Signale mit dem elektrischen Winkel φ^. Diese Signale werden ihrerseits in einen Synchrodifferenzumformer 126 eingespeist, dessen Welle von Hand durch den Steuermann über einen Steuerknopf 127 entsprechend dem Verlegungsbahnkompasskurs d>_R eingestellt wird. Das Ausgangs synchrosignal in der Leitung 129 weist einen elektrischen Winkel auf, "der dem Winkel Π entspricht. Dieses Signal wird in einen Synchrosteuerumformer 130 eingespeist, der auf einer gemeinsamen Welle mit einem Servomotor 131 und dem Synchroauflöser 120 gekoppelt ist. Der SynchroSteuerumformer 130 erzeugt ein Signal in der Leitung 132, dessen Amplitude der Differenz tischen dem elektrischen Winkel 12. in Leitung 129 und dem mechanischen Winkkel der Kopplungswelle 134 proportional ist. Dieses Signal wird über einen Verstärker 133 verstärkt und über eine Leitung 135 dem Servomotor 131 zugeführt, der die Welle 134 dreht, Bie dessen mechanischer Winkel dem Winkel Sl entspricht. Die Winkeldifferenz zwischen der Welle 134· des Auflösers 120 und dem inneren magnetischen Feld, dessen Grosse gleich A und dessen Winkel gleich fzf_R ist, entspricht daher tf„_t Daher induziert das magnetische Feld in den Windungen des Rotors des Auflösers Signale, die proportional zu a und a sind. Diese Signale werden auf Leitungen 136 und 137 aufgebracht und den Eingängen dreifachwirkender Regler 138 bzw. 139 zugeführt. Das Signal Q der Steuerkursüberwachung wird als elektrisches Signal über eine Leitung l40 einem dritten dreifachwirksamen Regler l4l zugeführt.

Die drei Regler 138, 139 und l4l sind im wesentlichen bekannte Prozessregler mit einstellbarer Geschwindigkeit und Rückstellung oder integrierender Wirkung wie auch einer einstellbaren proportionalen Steuerung, Ein bedeutendes Merkmal dieser Erfindung besteht in der Anordnung dieser Regler und ihrer Einbaulage in der Einrichtung dort, wo jeder Regler ein Signal zur Steuerung einer Bewegung des Schiffes in einer von seinen unabhängigen Grundrichtungen, nämlich seitliche Translationsbeviegung, Translationsbewegung in Längsrichtung und Drehung um seine Gierachse. Die einstellbaren proportionalen Band-, Geschwindigkeits- und Rückstellzeitkonstanten dieser Regler errnöyl i.chtri

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eine Anpassung der Eigenschaften der Steuereinrichtungen der geschlossenen Kreise an die dynamischen Eigenschaften des" Schiffes und seiner Lageeinstellungseinric'htung in jeder dieser drei Grundrichtungen, wodurch ein Schwingen verhindert, eine Fehleinstellung auf ein Minimum herabgesetzt und eine Verbesserung der Ansprechzeit erreicht wird. ·

Das Ausgangssignal des Reglers 139 ist mit X bezeichnet und,wird auf einen Leiter 1^2 gegeben, das Ausgangssignal I38 ist mit Y bezeichnet und. wird auf einen Leiter 1*1-3 gegeben und das Ausgangssignal des-Reglers 1*4-1 ist mit R bezeichnet und wird auf einen Leiter 1*44 gegeben. Mit den Bezugszeichen k . l4"5 und 1*1-6 sind Summiereinrichtungen wie Betriebsverstärker bezeichnet, die eine algebraische Addition zweier Signale, ermöglichen,, In der .Summiereinrichtung 1*1-5 werden die Signale X und R zu dem in eine Leitung 1*4-7 eingegebenen Signal X+R ,kombiniert, und der Summiereinrichtung 1*4-6 werden die gleichen zwei Signale im entgegengesetzten Sinne zu einem in eine Leitung 1*4-8 eingegegebenen Signal X-R kombiniert.·

Erfolgt die Lageeinstellung des Rohrverlegeschiffs durch ein übliches Antriebssystem, das einen Schub nach vorne oder nach hinten erzeugt,sowie durch einen umsteuerbaren Querschiffsschubkraft er zeuger am Bug und einen anderen umsteuerbaren Querschiffsschubkrafterzeuger am Heck und wird das Signal X+R der Drossel oder dem Schubregler des am Bug angeordneten Schubkrafterzeügers und das Signal X-R dem Schübregler des am Heck angeordneten Schubkrafterzeugers unddas Signal Y dem Sehubregler des Hauptanfcriebs zugeführt, so ergibt, sich folgendes: Ein dem Signal Y proportionaler Längsschub wird*von der Hauptantriebseinheit er zeugt "und ein dem Signal X proportionaler Seitenschub wird von den Querschiffschubkrafterzeugern entwickelt. Die zusaramengefasste Wirkung dieser beiden Schubvektoren entspricht einem A proportionalen Schubvektor in Richtung φ^ gegenüber dem Schiffssteuerkurs 8 und in Richtung izi_R gegenüber dem Verlegebahnkurs; D, und dieses ist der Vektor, auf den die Signale a und a der Spanriurigsüberwachungseinrichtung und der Bahn-

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überwachungseinrichtung gerichtet sind. Gleichzeitig und unabhängig hat das Signal Q der Steuerkursüberwachungseinrichtung das Signal R ausgelöst, das in gleicher Grosse aber in entgegengesetzter Richtung den Querschiffsschubkrafterzeugern am Bug und Heck zugeführt wird, so dass auf das Schiff ein Drehmoment aufgebracht wird, das sowohl in Richtung und Grosse dem Signal Q entspricht. Daher bewegen die Schubkrafterzeuger das Schiff in einer Weise, wodurch die Abweichungen im Steuerkurs in der Spannung und in der Quereinstellung zur Verlegebahn verringert werden, die anfangs die Signale Q bzw. a bzw. a verursacht haben. '

Bei der praktischen Durchführung sind die Signale X, Y und R nicht nur den Signalen a , a und Q proportional, sondern sie enthalten auch Komponenten, die der Geschwindigkeit der Änderung oder einer Ableitung davon und der Dauer oder dem Integral der Eingangssignale proportional sind. Diese Komponenten sind der Geschwindigkeit und den Rückstellmerkmalen der dreifach wirksamen Regler zuzuschreiben. Wie bereits erwähnt, passen diese Signalkomponenten die Steuereinrichtung an die dynamischen Eigenschaften des Schiffes und seiner Lageeinstellungseinrichtung an, so dass die Ansprechzeit verbessert, Kompensationsfehler auf ein Mindestmass zurückgeführt und Schwingungen ausgeschaltet werden.

*Wenn das Schiff anstelle von ortsfest angeordneten umsteuerbaren Schubkrafterzeugern, die wie im vorstehenden Falle unter rechten Winkeln zueinander betrieben werden, mit einem oder mehreren steuerbaren Schubkrafterzeugern am Bug und einem oder mehreren Schubkrafterzeugern am Heck ausgerüstet ist, müssen die wechselseitig rechtwinklig zueinander verlaufenden Schubsteuerbefehle gemäss Fig. 10 in polafce Schubsteuerbefehle umgewandelt werden, die für jeden Schubkraft erzeuger-die Cfrösse und den Winkel des Schubes angeben. Ein Blockdiagramm einer entsprechenden Anordnung ist in Fig. 11 gezeigt. Die in Fig. gezeigte Einrichtung 1st zur Verwendung bei einer Lageeinstellungseinrichtung geeignet _r die vier steuerbare Schubkrafterzeuger aufweist, die jeweils an einer der vier Ecken des Schiffes

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angeordnet sind. Bei dieser speziellen Anordnung werden den beiden am Bug angeordneten Schubkrafterzeugern dieselben Schub- und Richtungssteuerbefehle gegeben, und entsprechendes gilt für die beiden am Heck angeordneten Schubkrafterzeuger.

Gemäss Fig. 11 werden die Signale X+R und Y einem Bugsynchroauflöser 149 über Leitungen 1Λ7 bzw. IkJ und die Signale X-R und Y einem Hecksynchroauflöser 150 über Geltungen 1^8 bzw. 1^3 zugeführt. In den Auflösern werden die Eingangssignale zu einem wechselnden Magnetfeld kombiniert, dessen Amplitude der Vektorsumme und dessen Winkellage dem Winkel der Vektorsumme proportional ist. Der Rotor des Auflösers trägt zwei rechtwinklig zueinander angeordnete Windungen, so dass dann, wenn die eine windung auf das innere Magnetfeld des Auflösers ausgerichtet ist, die andere Windung rechtwinklig zu ihm angeordnet ist. Unter diesen Bedingungen ist das in der ausgerichteten Windung induzierte Signal proportional der Amplitude der Vektorsumme, und das in der anderen Windung induzierte Signal ist Null. Dann ist der Wellenwinkel des Rotors dem Vektorwinkel gleich. Eine solche Ausrichtung kann automatisch vorgenommen und aufrechterhalten werden, indem das Signal der nicht ausgerichteten Rotorwindung dazu benutzt wird, die Rotorwellenstellung über einen Servoverstärker und einen Servomotor zu steuern, die das Signal in der nicht ausgerichteten Windung stets auf Null bringen.

Werden die Signale X+R und Y in die Statorwindungen des Bugauflösers 1^9 eingespeist, so drehen der Servoverstärker 151 und der Servomotor 152 die Auflöserwelle 153 in einen Winkel ^g, und dieser Winkel ist der Winkel ihrer Vektorsumme sowie der Winkel, unter dem die Bugschubkraft-erzeuger einen Schub bewirken sollen. Unter diesem Winkel wird das Signal T„ in der ausgerichteten Rotorwindung induziert und · in die Leitung 153' eingebracht. Die Amplitude des Signals Tg ist der Amplitude der Vektorsumme aus X+R und Y im Masse der für jeden Bugschubkrafterzeuger unter dem Winkel j^_B erforderlichen Schubkraft proportional.

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In gleicher Weise werden die Signale X-R und Y dem Stator des Heckauflösers 150 zugeführt, dessen Rotorwelle 15^ durch den Servoverstärker 155 und den Servomotor 156 unter dem Winkel {ig eingestellt ist. Das Signal T_g wird in der ausgerichteten Rotorwindung induziert und in eine Leitung 157 eingebracht.

Das Signal T_ß in Leitung 153' wird einer Drosselbetätigungseinrichtung 158 des linken Bugschubkrafterzeugers und der Drosselbetätigungseinrichtung 159 des rechten Bugschubkrafterzeugers zugeführt, so dass diese Schubkrafterzeuger eine Schubkraft proportional zu T_ß entwickeln. Gleichzeitig sind die beiden Synchrosteuerumformer l60 und l6l, die über die Welle 153 mit dem Bugsynchroauflöser 1^9 und dem Servomotor 152 gekoppelt sind, mit ihren Rotoren unter dem Winkel ?L. eingestellt. Jeder Bugschubkrafterzeuger ist mit einem Synchrogeber l62 und l6k ausgerüstet, dessen Rotor mit der Steuerwelle des Schubkrafterzeugers synchronisiert ist, so dass sie den Schubwinkel des zugeordneten Schubkrafterzeugers als elektrischen Winkel über- ■ tragen. Das Synchrowinkelsignal des Gebers l62 wird über eine Leitung 163 dem Steuerumformer 16O zugeführt, der ein Ausgangssignal erzeugt und in eine Leitung 166 einbringt, das der Differenz zwischen dem Winkel des Synchrogebers des Schubkrafterzeugers und dem Wellenwinkel φ~ proportional ist. Dieses Signal wird auf die Steuerwelle 168 des Schubkrafterzeugers aufgebracht, so dass der Schubkrafterzeuger gedreht wird, bis der Schubkrafterzeugerwinkel dem Winkel φ^ gleich ist, und dann wird der Schubkrafterzeugerwinkel in dieser Stellung gehalten, und es erfolgt eine automatische Korrektur jeder Abweichung dadurch, dass sich ^₁₃ in'Abhängigkeit von einer Änderung von a_ . a. und R ändert. In entsprechender Wöise halten der Steuerumformer 161, der Geber 16^ und der Steuerraotor 169, die über leitungen 165 bzw. 167 miteinander verbunden sind, den rechten Bugschubkrafterzeuger jeweils in einer Stellung, dassdie Schubkraft in Richtung $_B wirkt. Ebenfalls werden in entsprechender Weise die Sehubkraftgrösse und Schubkraftrichtung der beiden Heckschubkraft er zeuger durch die Signale T_g und den Wellenwinkel j?L gesteuert, die die im Hecksynchroauflöser 150 gebildete J^ektorsumjne der Eingangesignale, nämlieh X-R und X, darstellen«,

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Eine Anpassung an eine andere Auswahl und Anordnung von Schubkrafterzeugern oder Antriebseinheiten oder gar Verankerungseinheiten kann durch entsprechende Anordnungen von Vektorumformungselementen und Steuerkomponenten erreicht werden.

-Ansprüche-

§0^810/048

Claims (12)

P a te ntansprüche

1. Verfahren zum Verlegen einer Bohrleitung längs einer vor-.bestimmten Bahn auf dem Boden eines Gewässers von einem Rohrverlegungsschiff aus, das eine in seitlicher Richtung steife Röhrstützkonstruktion aufweist, die sich ausser Bord des Schiffes erstreckt, um die Rohrleitung in das Wasser zu führen, in dem die Rohrleitung quergerichteten Wasserkräften ausgesetzt ist, die auf die Rohrleitung wirkende seitliche Schleppkräfte erzeugen, dadurch gekennzeichnet , dass die von der Rohrleitung auf die Rohrstützkonstruktion aufgebrachten Belastungen automatisch abgefühl't werden, dass der Schiffssteuerkurs in Abhängigkeit von den abgefühlten Belastungen automatisch in Richtung auf die in Querrichtung wirksamen Wasserkräfte gedreht wird, um die durch die Rohrleitung auf die Rohr-Gtützkonstruktion aufgebrachten Belastungen herabzusetzen und so gleichzeitig die durch die auf die Rohrleitung wirkenden Schleppkräfte in der Konstruktion erzeugten Biegespannungen zu verringern, und dass das Schiff wenigstens schrittweise längs der vorbestimmten Bahn bewegt wird, während der Schiffs-Bteuerkurs in der gewünschten gedrehten Stellung oder Gierstellung beibehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Rohrleitung auf die Rohrstützkonstruktion nahe des äusseren Ende aufgebrachten seitlichen Kräfte abgefühlt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die von der Rohrleitung auf die Rohrstützkonstruktion nahe des äusseren Ende aufgebrachten Biegemomente abgefühlt vi erden.

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4. , Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge k e η η ζ e i c h η e t , dass zusätzlich das Biegemoment im Bereich des bordseitigen Endes der Bohrstützkonstruktion abgefühlt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ ei ο h · net, dass die von der Bohrleitung auf die Bohrstützkonstruktion nahe dessen äusserem Ende aufgebrachten seitlichen Kräfte und Biegemomente abgefühlt werden.

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6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekenn zeich·

net, dass zusätzlich daß Biegemoment nahe dem bordseitigen Ende der Bohrstützkonstruktion abgefühlt wird,

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i c h net, ,dass der Steuerkurs des Schiffes in einem solchen Masse gedreht wird, dass im wesentlichen die von den auf die Bohrleitung wirkendem Schleppkräften in der Eohrstützkonstruk-* tion erzeugten Spannungen ausgeschaltet sind.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η ze i c h net, dass der Schiffssteuerkurs um ein ausreichendes Mass weitergedreht wird, um das Biegemoment in der Bohrle.itung am freien Ende der Bohrstützkonstruktion in seiner Bichtung umzukehren und dadurch der Bohrleitung das Aufbringen eines Moments auf die Bohrstützkonstruktion zu ermöglichen, durch das die von den auf die Bohrleitung und auf die Bohrstützkonstruktion wirkenden Schleppkr,ä-fte in der Bohrstützkonstruktion erzeugte Biegemoment verringert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k enn ze i c h^· net, dass beim Fehlen von quergerichteten Wasserströmungen das Verfahren dazu benutzt wird, die Ausrichtung des Schiffes und der Bohrstützkonstruktion auf den bereits auf dem Boden νer: legten Bohrleitungsabschnitt sicherzustellen.

10. Verfahren zum Verlegen einer Bohrleitung längs einer vorbestimmten Bahn auf dem Boden eines Gewässers von einem „·

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ORIGINAL INSPECTED

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Rohrverlegeschiff aus» das eine scharnierartige, aus Segmenten bestehende seitlich flexible Rohrstützkonstruktion aufweist, die sich ausser Bord des Schiffes erstreckt, um die Bohrleitung in das Wasser zu führen, in dem die Rohrleitung quergerichteten Wasserkräften ausgesetzt ist, die auf die Rohrleitung und die Rohrstützkonstruktion wirkende seitliche Schleppkräfte hervorrufen» dadurch gekennzeichnet _s dass das Biegemoment in der Rohrstfitzkonstruktion am Verbindungspunkt der Rohrstützkonstruktion mit dem Heck des Rohrverlegesehiffs abgefüELt wird, dass der Schiffssteuerkurs in Abhängigkeit von den abgefühlten Biegemomenten in Richtung auf die quergerichteten Hasserkräfte gedreht wird, um das gemessene Biegemoment am Verbindungspunkt der Rohrstützkonstruktion mit dem Heck des Schiffes wesentlich herabzusetzen, und dass das Schiff wenigstens schrittweise längs der vorbestimmten Bahn bewegt wird, während der Schiffssteuerkurs in der ge- *wünschten gedrehten Stellung oder Gierstellung gehalten wird.

11« Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet ,. dass bei Fehlen quergerichteter Wasserströmungen das Verfahren dazu benutzt wird, die Ausrichtung des Schiffes und der Rohrstützkonstruktion auf äext bereits auf dem Boden verlegten Rohrleitungsabschnitt sicherzustellen.

12. Verfahren zum Steuern der Bewegung und des Kurses eines Rohrverlegeschiffes mit einer Kehrzahl von Antriebseinrichtungen für die Portbewegung des Schiffes unter gleichzeitigem Verlegen einer Rohrleitung längs einer vorbestimmten Bahn auf dem Boden eines Gewässers und unter gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer vorbestimmten Spannung, die auf das bordseitige Ende der Rohrleitung aufgebracht viird, wobei ein Schiffskurs eingehalten wird, der eine vorbestimmte sichere Spannungsverteilung in der Rohrstützkonstruktion oder dem Stachel am Ende des Schiffes und in der Rohrleitung im Scheitel dar Rohrstützkonstruktion gewährleistet, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrbiegekraft gemessen und ein Steuerkurs-

* *--, * -, χ , , **.*. zwischen fehlersignal erzeugt wird, das der Differenz/der gemessenen

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Kraft und der gewünschten Bohrbiegekraft propotional ist, dass die Spannimg gemessen wird, die in der Rohrleitung an seinem bordseitigen i&ide, an dem die Rohrleitung gegenüber dem Schiff festgehalten oder mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit atisgefahren oder eingeholt wird," vorhanden ist» und ein Spannungsfehlersignal erzeugt wird, das der Differenz zwischen der gemessenen Spannung im der gewünschten Spannung proportional ist, dass die Abweichung des Schiffs von der gewünschten ¥erlegungsbahn in einer Richtung quer zu dieser Yerlegungsbahn gemssen und ein Bahnfehlersignal erzeugt wird, das dieser Abweichung proportional ist, dass das Steuerkursfehlersignal in einer solchen Weise auf die Schiffslageeinstelleinriehtung aufgebracht wird, dass die Lageeinstelleinrichtung eine Drehkraft erzeugt, die auf die Herstellung eines Schiffssteuerkurses gerichtet ist, der die gemessene Biegekraft im Rohr auf den gewünschten Viert zurückführt und daher das Steuerkursfehlersignal zu Null macht, dass das Spannungsfehlersignal auf die Sehiffslageeinstelleinrichtung so aufgebracht wird, dass die Lageein— stelleinrichtung eine Kraft erzeugt, die das Schiff unbeschadet seines tatsächlichen Steuerkurses längs der Yerlegebahn £n einer Richtung bewegt, so dass die Spannung in der Rohrleitung an ihrem bordseitigen Bade auf den gewünschten Wert zurückgeführt wird und daher das Spannungsfehlersignal zu Hull wird, dass das Bahnfehlersignal auf die Schiffslageeinstelleinrichtung so aufgebracht wird, dass die Lageeinstelleinrichtung eine Kraft erzeugt, die das Schiff unbeschadet seines tatsächlichen Steuerkurses quer zur ¥erlegebahn in einer Bichtung bewegt, so dass das Schiff in*.die gewünschte Stellung gegenüber der Mittellinie der Yerie'gungsbahn zurückgeführt wird und daher das Bahnfehlersignal zu Null wird, und dass die Zeltsteuerung und die Geschwindigkeit der Seniffsfort bewegten g längs der Bahn durch die Zeitsteuerung und die Geschwindigkeit geregelt wird, mit der die Rohrleitung ausgefahren oder eingeholt wird«,

13, Verfahren nach Anspruch 12» dadurch gekennzeichnet,-dass das Spannungsfehlers ignal, das auf eine Einstellkraf t längs der Yerlegebahn gerichtet ist, waä. das Bahnf ehler-

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signal, das auf eine Einstellkraft quer zur Verlegebahn gerichtet ist, in entsprechende Fehlersignale aufgelöst werden, die eine Kraft in Richtung der Längsachse des Schiffes und eine Kraft in Richtung der Querachse des Schiffes hervorrufen, und dass diese Fehlersignale über dreifach wirksame Regler auf die Lageeinstellungseinrichtung aufgebracht werden, damit die Lageeinstellungseinrichtung Kräfte in Richtung der entsprechenden Schiffsachsen erzeugt, und dass das Steuerkursfehlersignal über einen ähnlichen Regler auf die Lageeinsteileinrichtung aufgebracht wird, so dass die Verstärkungs- und Zeitkonstanten der Steuereinrichtung entsprechend den dynamischen Eigenschaften des Schiffes und der Lageeinstelleinrichtung des Schiffes mit den drei natürlichen Viirkrichtungen eingestellt werden kann, nämlich eine vorwärts bzw. rückwärts gerichtete Translationsbewegung, eine seitliche Tränslätionsbewegung und eine Drehung um die vertikale Achse bzw. Gierachse.

1^-. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichn e t , dass das auf eine Kraft in Vorwärtsrichtüng oder in Rückwärtsrichtung gerichtete Signal auf eine erste Lageeinstelleinrichtung aufgebracht wird, die in einer festen Stellung angeordnet ist, um eine in der Richtung umsteuerbare Kraft ,nur in Richtung der Längsachse des Schiffes aufzubringen, und dass das auf eine Kraft in Querrichtung gerichtete Signal auf eine zweite Lageeinstellungseinrichtung aufgebracht wird, die in einer festen Stellung angeordnet ist, um eine in der Richtung umsteuerbare Kraft nur längs der Querachse oder Stampfachse des Schiffes aufzubringen, und dass das auf eine Drehkraft um die Gierachse gerichtete Signal in gleicher aber entgegengesetzt gerichteter Grosse auf dritte Lageeinstelleinrichtungen aufgebracht vjird, die in paralleler Stellung und durch einen bedeutenden Horizontalabstand voneinander getrennt angeordnet sind, um eine umsteuerbare Drehkraft um die Gierachse aufzubringen, wobei eine der dritten Lageeinstelleinrichtungen am ßug des Schiffes und eine der dritten Lageeinstelleinrichtungen am Heck des Schiffes angeordnet ist.

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. 15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das auf eine Kraft in Vorwärts- bzw. Bückwärtsrichtung gerichtete Signal vektoriell mit; dem auf eine Kraft in seitlicher Richtung gerichteten Signal zu einem einzigen Kraftsignal zusammengefasst wird, das eine entsprechende vektorielle Grosse und einen entsprechenden Richtungswinkel aufweist und zur Steuerung der Schubkraft und der Schubrichtung von steuerbaren Schubkrafterzeugern geeignet ist und dann auf wenigstens zwei solcher steuerbaren Schubkrafterzeuger aufgebracht wird, die durch einen bedeutenden Horizontalabstand voneinander getrennt sind, so dass das auf eine Drehkraft gerichtete Signal differenzbildend in vektorieller Weise dem W Längskraftsignal und dem Seitenkraftsignal zugefügt werden kann, um die Schubleistung und die Schubrichtung der beiden Schubkraft erzeuger derart abzuändern, dass die erforderliche Drehkraft erzeugt wird, wobei diese Anordnung für jede geeignete Zahl von steuerbaren Schubkrafterzeugern ausführbar ist, die' in der wirksamsten oder bequemsten Weise angeordnet sind.

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