DE2540835C3 - Verfahren zum Verlegen einer Rohrleitung - Google Patents

Description

Standskräfte gedämpft, die durch das Wasser, die Luft usw. erzeugt werden. Sie ist proportional zu dem Abstand des Punktes der maximalen Auslenkung des Rohrlegers von der Stelle des statischen Gleichgewichtes, d. h. von derjenigen Stelle, wo die relative Gleitbewegung zwischen der Rohrleitung und dem Rohrleger abgeschlossen ist In diesem Zeitpunkt hat die Länge der verlegten Rohrleitung um ein Stück zugenommen, welches gleich der Länge des durch Schweißen zugefügten Rohrstückes isi. Sie ist daher um so größer, je gvößer die Tiefe des Wassers ist, .in welchem der Rohrleger verankert ist Dies führt zu dem Ergebnis, daß der verankerte Rohrleger eine gedämpfte Schwingungsbewegung um den Punkt seines statischen Gleichgewichtes ausgesetzt ist, deren Amplitude der Tiefe des Wassers proportional ist in welcher der Rohrleger arbeitet '

Aus den obigen Ausführungen ist ersichtlich, daß während einer Verlegung in flachem Wasser die in dem verankerten Fahrzeug hervorgerufene Schwingungsbewegung keine praktischen Nachteile erzeugt und zwar wegen ihrer geringen Amplitude, daß diese Schwingungsbewegung jedoch bei einer Verlegung in tiefem Wasser zu einem großen Hindernis wird.

Es ist daher erforderlich, die Schwingungsbewegung zu beseitigen oder zumindest auf ein Minimum zu bringen. In dieser Beziehung stellt die große Amplitude der hervorgerufenen Schwingung neben der Tatsache, daß sie dem langen Abschnitt der Rohrleitung, die sich von dem Rohrleger aus bis zum Meeresboden erstreckt eine Konfiguration erteilt, die das Auftreten einer Biegung und das Auftreten von Flattererscheinungen begünstigt auch ein Hindernis gegen eine exakte Verschweißung der Rohre mit der zu verlegenden Rohrleitung dar.

Ferner ist es bekannt (Zeitschrift »The Oil and Gas Journal« vom 15.7.1974, S. 57 bis 60), bei Einrichtungen zum Verlegen von Rohrleitungen eine automatische Windensteuerung vorzusehen, mit deren Hilfe durch Soll-Ist-Vergleiche der Position der Einrichtung, der Zugspannung der Ankerketten und deren Ablaufwinkel eine Bewegungskorrektur vorgenommen wird. Da jedoch diese automatische Steuerung auf die Winden und damit auf die Bewegung der Ankerketten einwirkt werden die im Zusammenhang mit der US-PS 37 15 890 erläuterten Nachteile nicht grundsätzlich vermieden. Dies bedeutet daß beim Verlegen von Rohrleitungen in tiefem Wasser der Ablaufwinkel der Ankerketten an dem Rohrleger gegenüber der Horizontalen sehr groß ist und annähernd bei 90° liegt, so daß die durch die Windenkraft auf die Ankerketten ausgeübten Kräfte nur zu einer sehr kleinen Horizontalkomponente führen. Nur diese Horizontalkomponente ist praktisch ausschließlich für die fragliche Kompensation relevant, da sich der Rohrleger beim Ablauf eines Rohrstücks horizontal bewegt und somit die zu dämpfende Schwingungsbewegung ebenfalls horizontal gerichtet ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Art zu schaffen, mit dem der Rohrleger bei einer minimalen Schwingung im statischen Gleichgewicht gehalten werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, bei der die Azimutantriebe auf dem unteren, eingetauchten Teil des vor Anker liegenden Rohrlegers angeordnet sind, ist vorgesehen, daß der Schub der Azimutantriebe durch Änderung der Stellung ihrer Blätter veränderbar ist und daß der Verlauf, die Richtung und die Stärke der Schübe, die durch die Antriebe ausgeübt werden, sofort durch eine elektronische Rechnereinrichtung bestimmt werden, die auf dem Rohrleger angeordnet ist.

Als besonders vorteilhaft ist anzusehen, daß insbesondere beim Verlegen einer Rohrleitung in sehr tiefem Wasser praktisch jegliche durch eine Schwingung hervorgerufene Biegebelastung der Rohrleitung verhindert wird. Solche Biegebelastungen können nämlich selbst bei sehr kleinen Amplituden einer Schwingung zu erheblichen Spannungen in der Rohrleitung führen. Diese Spannungen können von bei verhältnismäßig geringen Amplituden zu Rissen oder sonstigen Beschädigungen führen. Es ist daher von erheblicher praktischer Bedeutung und ist als außerordentlich großer Vorteil anzusehen, daß gemäß der Erfindung selbst verhältnismäßig kleine Schwingungsamplituden zuverlässig verhindert werden können.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist im Anspruch 3 gekennzeichnet

In einer abgewandelten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann aiv-h vorgesehen sein, daß der Vorgang gegenphasig zu eier Resultierenden abläuft, wenn es erforderlich ist auch den beispielsweise durch die äußeren Kräfte und Unterwasserströmungen erzeugten Schüben entgegenzuwirken.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

F i g. 1 eine schematische Seitenansicht der Verlegungseinrichtung, welche mit Winden, Seilen, Meßinstrumenten und Azimutantrieben ausgestattet ist welche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren angewandtwerden,

Fig.2 ein Blockdiagramm der Datenverarbeitung zur Einstellung der Richtung und Stärke der Kräfte, welche durch die Azimutantriebe und die Winden ausgeübt werden, um das Schwingungsphänomen auszuschalten oder zu vermindern, welches während des Verlegens einer bestimmten Länge einer Rohrleitung auftritt welche gleich der Länge eines geschweißten Rohres ist

In der F i g. 1 ist die Schwimmeinrichtung, welche dazu verwendet wird, die Verlegung durchzuführen, allgemein mit 1 bezeichnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Schwimmeinrichtung aus einem Katamaran, welcher mit einer Verlegungsrampe 2 zur Unterstützung der zu verlegenden Rohrleitung 5 ausgestattet ist, wie es in der DE-OS 24 34 945 beschrieben ist. Der Katamaran 1, welcher auf dem Wasser 4 schwimmt, ist am Grund 5 mit einem System von Seilen oder Ketten 6 und 7 verankert (in der Zeichnung sind nur zwei Seile dargestellt), welche am Grund mit einem System von Ankern oder anderen Befestigungseinrichtungen gehalten sind und auf dem Deck des Katamarans auf Tröpfeln von Achterwinden 8 und Bugwinden 9 aufgerollt sind, und durch Betätigung dieser Seile kann der Katamaran in Längsrichtung, d. h. in der Verlegungsrichtung, in der Weise bewegt werden, wie es durch den Pfeil 10 angedeutet ist, und zwar um einen Abstand, welcher gleich der Länge eines Rohrstückes 11 ist, welches anschließenu an die Rohrleitung 3 angeschweißt wird, um die Verlegungsoperation durchzuführen.

Die Katamaranbewegung hat in der kürzest möglichen Zeit stattzufinden und wenn gemäß den obigen Ausführungen die Verlegungsoperation in tiefem Wasser ausgeführt wird, erzeugt dies unerwünschte Schwindungsbewegungen großer Amplitude im Katamaran, welche die Verlegungsoperation stören, und deshalb wird gemäß der Erfindung der Katamaran mit einstell-

baren oder veränderbaren Schubazimutantriebseinrichtungen 12 ausgestattet, die an der Unterseite des Katamarans angebracht sind. Außerdem sind Hydrophone 13 auf der Unterseite des Katamarans angebracht, und zwar in zwei zueinander senkrechten Richtungen, um die Signale aufzunehmen, welche von einem Uitraschallsender ausgesandt werden, der auf der auf dem Meeresgrund liegenden Leitung angebracht ist, um die Position des Katamarans zu bestimmen, wobei ein Kreiselkompaß dazu dient, die Richtung der Katamaranbewegung zu bestimmen, wobei weiterhin Instrumente vorgesehen sind, um die Momentangeschwindigkeit und die -beschleunigung des Katamarans während seiner Bewegung zu bestimmen, wenn die Rohrleitung verlegt wird, um weiterhin die Unterwasserströmungen zu bestimmen, um weiterhin die äußeren Kräfte zu bestimmen, welche auf den Katamaran wirken (Winde, Windstöße, Wellenbewegungen und Oberflächenwasserströmungen), um weiterhin die auf die Seile 6 und 7 ausgeübten : uiiu ucii TTiiiKCiuci

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mit dem Katamaran zu bestimmen, um weiterhin die Position zu bestimmen, welche von der Verlegungsrampe oder dem Verlegungsstachel und von der Rohrleitung jeweils eingenommen wird, um weiterhin die Spannung zwischen der Rohrleitung und dem Katamaran zu bestimmen, um weiterhin den Betriebszustand der Maschinen zu bestimmen, um weiterhin die Position der Blätter und die Richtung der Intensität der Schübe zu bestimmen, welche durch die Winden 8 und 9 ausgeübt werden und schließlich ist ein elektronischer Rechner bzw. eine elektronische Datenverarbeitungsanlage in der Steuerkabine 15 angeordnet.

Alle von diesen Meßeinrichtungen gelieferten Daten werden der elektronischen Datenverarbeitungsanlage zugeführt, weiche sie in der Weise verarbeitet, daß von einem Moment zum nächsten jeweils der Schub und die Richtung der Azimutantriebe und die Kräfte verändert werden, welche durch die Winden «"!"en^hasi" zu der zentralen elastischen Kraft ausgeübt werden, welche die unerwünschte Schwingungsbewegung hervorruft, um die Amplitude der erzeugten Schwingung zu beseitigen oder zumindest beträchtlich und rasch zu dämpfen.

Die F i g. 2 zeigt als Beispiel ein Blockdiagramm der Verarbeitung durch die elektronische Datenverarbeitungsanlage, in welcher die von den verschiedenen Meßinstrumenten gelieferten Daten verarbeitet werden, um von einem Moment zum anderen den Verlauf, die Richtung und die Stärke des Schubes zu bestimmen, welcher von den Azimutantrieben 'auszuüben ist, und um weiterhin die Kräfte zu bestimmen, weiche von den Winden ausgeübt werden sollen, um die Schwingungsbewegungen zu elift.mieren oder zu dämpfen, welche während der Bewegung der vor Anker liegenden Einrichtung beim Verlegen eines Abschnittes einer Rohrleitung auftritt, welcher der Länge des an die Rohrleitung angeschweißten Stückes entspricht In dem Biockdiagramm ist mit 16 das System bezeichnet, welches aus dem Ultraschallsender 14 und den Hydrophonen 13 gebildet wird, und mit 17 ist ein Kreiselkompaß bezeichnet, welcher die Richtung des Katamarans angibt, der auf einem Schirm 18 dargestellt ist Die von diesen Instrumenten ausgesandten Signale werden über einen Signalwandler 19 einer Recheneinheit 20 zugeführt, welche sie verarbeitet und ein Signal liefert, welches die Position des Katamarans angibt Dieses Signal, welches auch auf dem Schirm 21 dargestellt wird, wird über den Signalwandler 22 der Rechnereinrichtung 23 zugeführt und weiterhin dem Eingang der Einheiten 24 bzw. 25, welche Ausgangssignale liefern, die zu der Momentangeschwindigkeit und der -beschleunigung des Katamarans während seiner Bewegung zum Verlegen der Rohrleitung jeweils proportional sind, wobei diese Signale auch der Rechnereinrichtung 23 über den Wandler 22 zugeführt werden, und zwar ebenso wie das Signal, welches vom Kreiselkompaß 17 ausgesandt wird. Das Be-• zugszeichen 26 bezeichnet eine Meßeinrichtung für Unlerwasserströmungen, wobei dieses auf dem Schirm 27 dargestellte Signal der Rechnereinrichtung 23 über die Wandler 19 und 22 zugeführt wird, und in derselben Weise empfängt die Rechnereinrichtung 23 auch die Werte der Zugkräfte, welche durch die Seile erzeugt werden, weiterhin auch die Winkel, welche durch diese Seile mit ihrer Verbindung zum Katamaran gebildet werden, wobei die Messung durch die Instrumente 28 erfolgt und die Meßwerte auf dem Schirm 29 dargestellt werden. Die Werte der äußeren Kräfte, welche durch das Instrument 30 gemessen und der Rechnereinrich-

Ai iung 23 zugeführt werden, beziehen sich auf den Verlauf, die Richtung und die Geschwindigkeit der Winde, wobei diese Daten auch auf dem Schirm 31 dargestellt werden, während der Verlauf, die Richtung und die Geschwindigkeit der Windstöße oder Böen auf dem Schirm 32 dargestellt werden, außerdem die Horizontalkomponente der Wellenbewegung und der Intensität, der Richtung und des Verlaufs der Oberflächenwasserströmungen. Die Rechnereinrichtung 23 empfängt auch die Signale., welche die Stellung der Laderampe oder des Stachels sowie der in der Verlegung begriffenen Rohrleitung angeben und außerdem die Spannung zwischen der Rohrleitung und dem Katamaran, welche durch die Instrumente 33 gemessen wird und auf den Schirmen 34 dargestellt wird.

Die Bezugszahlen 35 und 36 bezeichnen die Azimutantriebseinrichtung 12 und jeweils die Windenanordnung 8 und 9, von welchen der Zustand der Maschinen ^Anzsh' Geschwindigkeit usw.^ dis Stsilun⁰ der Blätter oder die Drehgeschwindigkeit und die Schubrichtung jeder Antriebseinrichtung sowie die durch die Winden jeweils ausgeübten Kräfte der Rechnereinrichtung 23 über die Wandler 37 und 38 zugeführt werden.

Alle der Rechnereinrichtung 23 zugeführten Daten werden nach einem Programm bearbeitet, welches bei 39 eingegeben wird, und der Rechner liefert automatisch Signale, welche das Ergebnis der Verarbeitung angeben, an die Einheiten 35 und 36 über die Wandler 37 und 38, wobei diese Signale in geeigneter Weise von einem Augenblick zum nächsten den Wert, die Richtung

so und den Verlauf des Schubes einstellen, welcher durch die Antriebseinrichtungen ausgeübt wird, und weiterhin die Werte der Kräfte, weiche durch die Winden jeweils ausgeübt werden, und zwar in der Weise, daß ihre kombinierte Wirkung die Schwingungsbewegung in beträchtlichem Umfange dämpft oder völlig eliminiert welche im Katamaran erzeugt wird. Die Rechnereinrichtung 23 ist auch mit einer Steuerung 40 ausgestattet, weiche dazu dient, um manuell den jeweiligen Schub einer Antriebseinrichtung und die Kräfte der Winden einstellen zu können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 der Verlegungseinrichtung (I) induzieren. Patentansprüche: . 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die

1. Verfahren zum raschen Verlegen einer Rohrlei- Meßinstrumente (wie 13) gemessenen Werte in der tung in tiefem Wasser mit Hilfe eines schwimmen- 5 elektronischen Rechnereinrichtung (20) in der Weise den Rohrlegers, der mit einer Verlegungsrampe verarbeitet werden, daß die Stärke, die Richtung und oder einem Ablaufstachel und mit Azimutantrieben der Verlauf der Schübe der Azimutantriebe (12) sot versehen und mittels auf Winden aufrollbarer Seile wie die durch die Winden (8, 9) ausgeübten Kräfte oder Ketten am Meeresgrund verankert ist, und dem sofort in Abhängigkeit von vorgegebenen Einstelieine rasche Bewegung in Verlegungslängsrichtung io kriterien gegenphasig zu der Resultierenden der über eine Strecke erteilt wird, die gleich der Länge Kräfte verändert werden, welche die Schwingungsdes mittels .Schweißung an das freie Ende der zu bewegungen bei der Verlegungseinrichtung (1) herverlegenden Rohrleitung angesetzten Rohrstückes vorrufen.

ist, wobei die Rohrleitung um ein gleiches Stück ein-

getauchtwird, dadurch gekennzeichnet, is

daß die Bewegung des Rohrlegers (1) in Verlegungslängsrichtung durch die durch die Winden (8,9) ausgeübten Kräfte erfolgt und vor dem Abschluß der Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verlegen raschen Bewegung auf den Rohrleger durch die Azi- einer Rohrleitung in tiefem Wasser nach dem Oberbemu tan triebe eine Kompensationskraft ausgeübt 20 griff des Anspruchs 1.

wird, und Aus der US-PS 37 15 890 ist es bekannt, den Rohrle-

daß der Veriauf, die Richtung und die Stärke aer ger fortschreitend in seiner Längsrichtung um eine

Kompensationskraft der Azimutantriebe (12) in Ver- Strecke zu bewegen, die gleich der Länge des zusätzli-

bindung mit den Windenkräften derart gewählt ist, chen Rohrstückes ist, das an die zu verlegende Rohrlei-

daß sofort der zentralen elastischen Kraft entgegen- 25 tung angeschweißt wird, so daß die Rohrleitung jeweils

gewirkt wird, die eine gedämpfte Schwingungsbe- um ein gleiches Stück weiter eingetaucht wird. Die

wegung des Rohrlegers (1) hervorruft, wobei die Steuerung des bekannten Rohrlegers in Längs- und

Amplitude der hervorgerufenen Schwingung rasch Querrichtung erfolgt dabei durch Ankerwinden und

beseitigt oder drastisch gedämpft wird. Propellerantriebe. Ferner ist eine am zu verlegenden

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Azi- 30 Rohrstrang angreifende Bremse vorgesehen, die im Zumutantriebe auf dem unteren, eingetauchten Teil des sammenwirken mit den Propellerantrieben die Vorvor Anker liegenden Rohrlegers angeordnet sind, wälzbewegung des Rohrlegers bei ablaufendem Rohrdadurch gekennzeichnet daß der Schub der Azimut- strang begrenzt

antriebe (12) durch Änderung der Stellung ihrer Die Bewegung eines vorne und hinten verankerten

Blätter veränderbar ist und daß der Verlauf, die 35 Rohrlegers kann durch eine besondere Betätigung der

Richtung und die Stärke der Schübe, die durch die vorderen und der rückwärtigen Winde erfolgen. Wenn

Antriebe (12) ausgeübt werden, sofort durch eine die vorderen Seile auf die Trommeln der Bugwinden

elektronische Rechnereinrichtung (20) bestimmt aufgewickelt werfen, wird nämlich die ursprüngliche

werden, die auf dem Rohrleger(l) angeordnet ist Kettenlinie der Seile in einer engeren Kurve geführt

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden An- 40 Dadurch wird der Zug der Seil?, auf ein Rohrleger verspräche, dadurch gekennzeichnet daß Meßinstru- größen, während gleichzeitig die rückwärtigen Kabel mente (wie 13) verwendet werfen, die dazu dienen, von den Achterwinden abgewickelt werfen. Dadurch die Position der Verlegungseinrichtung (1), die Rieh- entsteht eine flachere Kurve, und es wirf der Zug auf tung des Buges, die Winkel und die Pegel, die in den den Rohrleger somit vermindert Der Unterschied in der verschiedenen Stellungen durch die Ablauframpe 45 Zugkraft, welche jeweils durch die vorderen und die oder den Ablaufstachel (2) und durch die zu verle- rückwärtigen Seile auf den Rohrleger ausgeübt wird, gende Rohrleitung (3) eingenommen werfen, die erzeugt die Kraft für die erforderliche Längsbewegung, Spannungen in den Ankerseilen (6, 7) sowie den während die durch die Rohrleitung ausgeübte Zugkraft Winkel der Verbindung jedes Seiles (6, 7) mit der konstant bleibt.

Verlegungseinrichtung (1), die Momentangeschwin- 50 Wenn die notwendige Bewegung ausgeführt ist, sollte

digkeit und -beschleunigung der Verlegungseinrich- der Rohrleger möglichst sofort an der Stelle des neuen

tung (1) während der raschen Bewegung, die Stärke, statischen Gleichgewichtes anhalten. Dort wird die

den Verlauf und die Richtung der äußeren Kräfte duroh die Bugseile ausgeübte, resultierende Zugkraft

und der Unterwasserströmungen, die Anzahl und die durch die Summe der durch die Achterseile ausgeübten,

Anzeige der Maschinen bei der Bewegung für jeden 55 resultierenden Zugkraft plus der durch die Rohrleitung

Antrieb und dessen Geschwindigkeit, den Schub der und die Propellerantriebe ausgeübten Kraft kompen-

Azimutantriebe (12) in Veriauf, Stärke und Richtung siert. Da jedoch die Bewegungen in der kürzest mögli-

sowie die durch die Seile (6,7) ausgeübten Kräfte zu chen Zeit ausgeführt werfen soll, sind die Trägheit des

messen, wobei die von diesen Meßinstrumenten ge- Rohrlegers und die durch die Bugseile ausgeübte resul-

messenen Werte der elektronischen Recheneinrich- 60 tierende Zugkraft größer als die Summe der anderen

tung (20) zugeführt werfen, die sie in der Weise Zugkräfte. Dies bedeutet, daß der Rohrleger über die

verarbeitet, daß die Schübe der Azimutantriebe (12) Stelle des statischen Gleichgewichtes hinausgeht. Da-

in ihrem Veriauf, ihrer Richtung und ihrer Stärke durch ist sie einer elastischen Rückführkraft ausgesetzt,

sowie die durch die Winden (8,9) auf die Seile (6, 7) welche sich aus dem Unterschied zwischen der Resultie-

ausgeübten Kräfte sofort in Abhängigkeit von vor- 65 renden der durch die von den Achterseilen und der

gegebenen Einstellkriterien gegenphasig zu der Rohrleitung ausgeübten Zugkraft und der Resultieren-

Längskomponente der Resultierenden der Kräfte den der durch die Bugseile ausgeübten Zugkräfte ergibt,

verändert werfen, die die Schwingungsbewegung in Diese elastische Kraft wird allmählich durch die Wider-