DE2540835C3 - Verfahren zum Verlegen einer Rohrleitung - Google Patents
Verfahren zum Verlegen einer RohrleitungInfo
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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
Ig uicscr
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. 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-
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