DE3216685A1 - Selbstfahrende vorrichtung zum unterirdischen verlegen und aufgraben von unterseeleitungen - Google Patents

Selbstfahrende vorrichtung zum unterirdischen verlegen und aufgraben von unterseeleitungen

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DE3216685A1 DE19823216685 DE3216685A DE3216685A1 DE 3216685 A1 DE3216685 A1 DE 3216685A1 DE 19823216685 DE19823216685 DE 19823216685 DE 3216685 A DE3216685 A DE 3216685A DE 3216685 A1 DE3216685 A1 DE 3216685A1
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Description

Selbstfahrende Vorrichtung zum unterirdischen Verlegen und Aufgraben von Unterseeleitungen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Unterseeleitungen, die in großen Tiefen auf unzusammenhängenden Meeresböden verlegt sind, können einem gewissen Ausmaß der Verschüttung unterliegen, das mehr oder weniger ausgeprägt ist und häufig von der Schlammart des Bodens, aber auch von den Ablagerungen abhängt, die sich im Verlauf der Zeit aufgrund der veränderlichen Bedingungen der Wassermasse aufbauen.
Während der normalen Betriebslebensdauer ist das Ausmaß der Verschüttung eine offensichtliche Sicherheitsmaßnahme in Verbindung mit der Stabilität der Leitung und dem Schutz gegen zufällige Beschädigungen, etwa Stöße oder Kratzen durch Anker, Fischnetze und dergl., oder auch gegen natürliche Ereignisse, wie dem Schub von Untermeeresströmungen.
Aus diesen Gründen werden die Leitungen gelegentlich eingegraben und mit Aufschüttungen versehen.
Das Aufschüttungsmaterial hat eine ziemlich grobe Korngröße, wie sie in Steinbrüchen gemischt auftritt.
Vom Standpunkt einer möglichen Reparatur ist jedoch das Ausmaß der Aufschüttung eine ernste Schwierigkeit.
Die Schwierigkeiten liegen in der Ortung der Position der
Leitung und in deren Ausgraben aus dem Boden zur Ausführung der Reparatur.
In nicht außergewöhnlichen Tiefen können das Suchen und die Vorgänge durch Froschmänner ausgeführt werden. Bei erhöhter Tiefe kann jedocx. nur ein bemanntes und mit äußeren Werkzeugen versehenes Unterseegerät verwendet werden. Derartige Einrichtungen haben den Nachteil, daß ihr Betrieb sehr teuer ist, während ihr mögliches Wirkungsfeld etwas beschränkt ist.
Es gibt Fälle, in denen es ratsamer ist, den beschädigten Leitungsabschnitt aufzugeben und einen neuen unterirdisch zu verlegen.
Die Anwendung von Unterseeleitungen in großen Tiefen, insbesondere in tiefen Meeren, breitet sich immer weiter aus, wodurch das Problem der Einwirkung auf diese Leitungen immer dringender wird.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung, die das Bergen und Ausgraben einer Unterseeleitung derart ermöglicht, daß sie für jeden daran vorgenommenen Arbeitsvorgang unter den bestmöglichen Bedingungen dargeboten wird.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Vorrichtung nach der Erfindung zeichnet sich durch eine hohe Funktionsfähigkeit aus, ist unbemannt und in der
Praxis keinen Begrenzungen hinsichtlich der Tiefe unterworfen, bei der sie betrieben werden kann.
Die Vorrichtung nach der Erfindung besteht in ihren wesentlichen Merkmalen aus einer tragenden Konstruktion, auf der die Bestandteile untergebracht und befestigt sind, die für die verschiedenen Arbeitsvorgänge erforderlich sind,und aus den Arbeitsgliedern, Verschiebungsgliedern, der Lenkanordnung und den Betätigungsgliedern bestehen.
Die Tragkonstruktion besteht aus einem aus gewalzten Abschnitten zusammengesetzten Rahmen, einer Grundplatte und vorzugsweise zylindrischen Metallkästen, die das Absenk- und Auftriebssystem bilden.
Die Kästen können mit Hilfe von Druckluft mit Wasser gefüllt und/oder entleert werden. Hierdurch wird für die zusammengebaute Gesamtvorrichtung der erforderliche positive oder gegebenenfalls negative Auftrieb erzielt.
Die Druckluft wird den Kästen entweder unmittelbar vom Schiff oder durch Flaschen zugeführt, die mit Hochdruckluft gefüllt sind und von der Vorrichtung selbst getragen werden.
Die Entleerungs- und Füllvorgänge können alternativ durch Pumpen ausgeführt werden.
Die Auftriebszylinder sind mit der Struktur der Vorrichtung durch Anhebeansätze oder gleichartige Einrichtungen zur Schnellverbindung so verbunden, daß sie schnell befestigt und gelöst werden können. Die Vorrichtung kann mit Hilfe der Luftkästen oder ohne diese unter Ausnutzung des Gewichts abgesenkt werden, das über ein Zugseil wirkt, das mit der Vorrichtung verbunden ist und vom Wartungsboot abgegeben wird.
Die Anordnung der Arbeitsglieder kann in dem aus dem mittleren Körper überstehenden Vorderteil angeordnet werden und besteht aus einem Schöpfsystem und mit Hochdruckwasser gespeisten Auflockerungsdüsen.
Das Schöpfsystem Gesteht aus einem oder mehreren großen Rohren, die vorzugsweise paarweise und senkrecht angeordnet sind und einen ausfahrbaren Endabschnitt aufweisen.
Im Unterteil der Schöpfdüsen befinden sich die mit Wasserstrahlen arbeitenden Auflockerungsdüsen, die die aus Wasser und Ablagerungen bestehenden Suspensionen herstellen, die durch das Schöpfsystem abgesaugt werden.
Die ausfahrbare Anordnung ermöglicht eine individuelle Positionierung der Schöpfeinheiten in der gewünschten Höhe über dem Meeresboden. Hierdurch kann der Strömungsdurchsatz des Schlamms auf jeden gewünschten Wert eingestellt werden. Die Schöpfeinheiten können so aufgebaut sein, daß sie auf dem Saugprinzip beruhen und mit Hilfe der auflockernden Strahlen arbeiten. Ihr Betrieb ist in Fig. 1 gezeigt und beruht auf dem Venturieffekt eines Wasserstroms 1 durch einen Venturikonus 2 mit geeigneter Querschnittsfläche und Form. Aufgrund des Venturieffekts entsteht im Bereich 3 ein negativer Druck, der vom Meeresboden Schlamm 4 absaugt, der durch die Wirkung der Auflockerungsdüsen 5 auf 'den Meeresboden 6 erhalten wurde. Die Schöpfanordnung wird durch eine mit Niederdruck arbeitende Kreiselpumpe 11 mit hoher Förderleistung gespeist. Die Auflockerungsdüsen 5 werden von einer Hochdruckpumpe 10 gespeist. Der auf diese Weise erzielte Schlamm wird über ein Rohr 7 entleert. Die Schöpfanordnung wird über ein Rohr 8 mit Wasser gespeist. Der Abstand des Endes der Schöpfanordnung und der daran befestigten Auflockerungsdüsen vom Meeresboden kann durch ausfahrbare Vor-
richtungen 9 eingestellt werden.
Als Alternative zu diesem Prinzip kann die Maschine auch mit Saugeinheiten versehen sein, die mit der Saugseite einer Kreiselpumpe unmittelbar verbunden sind, deren Rotor in einer hinteren Stellung angeordnet sind. Diese Art der Pumpe verhindert die nachteiligen Wirkungen aufgrund des zwischen den Rotorschaufeln strömenden Materials. Die Verschiebungsglieder für die Maschine ermöglichen eine Bewegung auf dem Meeresboden und die Tauchnavigation.
Die Bewegungen auf dem Boden erfolgen durch ein Gleiskettensystem, das durch unmittelbar hiermit befestigte Hydraulikmotoren angetrieben wird. Die Maschine ist auch mit einem Vortriebssystem versehen, das aus mehreren Propellern besteht,, die eine Verschiebung der Maschine in beliebiger Richtung ermöglichen, wenn diese nicht auf dem Meeresgrund liegt. Dieser Vortrieb ist für die Navigation und für das Suchen der vergrabenen Leitungen sehr nützlich. Alle Motoren, die Instrumente und die Einrichtungen der Maschine sind elektrisch gesteuert. Die Lieferung der erforderlichen Energie erfolgt von der Meeresoberfläche aus durch ein elektrisches Speisekabel, das in einer biegsamen Rohrleitung der Coflexip-Bauart untergebracht ist oder unmittelbar im Wasser schwimmt.
Die Vorrichtung ist zusätzlich mit dem Mutterschiff auch durch ein Zugkabel verbunden, das dazu verwendet wird, die Leitungen zu Wasser zu lassen und sie an Bord zu ziehen.
Die Lenkung der Vorrichtung und die Steuerung der Vorgänge erfolgen durch geeignete Instrumente, die über elektrische Kabel mit der Oberfläche verbunden sind.
Die durch die Steuervorrichtung gelieferten Signale und auch die"durch die Fernsehkameras gelieferten Bilder erreichen die Fläche eines Steuerpults.
Die Lenkung der gesamten Maschine kann etwa von Hand, mechanisch oder beides erfolgen.
Das Fahrzeug wird durch Instrumente geführt, etwa durch eine Rohrbahn, ein Magnetometer, ein Leuchtfeuer, einen Tiefenmesser, ein Echolot, ein Sonar, eine akustische Positionierung mit Transpondern und Fernsehkameras.
Das Mutterschiff sollte vorzugsweise für die dynamische Positionierung ausgerüstet sein.
Die Betätigungsglieder der Vorrichtung sind vorzugsweise Elektromotoren, die sich im Ölbad befinden und somit durch die Meerestiefe beeinflußt sind.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des
Betriebs einer Schöpfanordnung;
Fig. 2 . eine Seitenansicht einer Vor
richtung nach der Erfindung;
Fig. 3 eine Vorderansicht der Vorrich
tung nach der Erfindung;
Fig. 4 eine Draufsicht der Vorrichtung
nach der Erfindung.
- ίο -
Fig. 2 zeigt eine Hochdruckpumpe 10, die Zerkleinerungs- oder Auflockerungsdüsen 5 speist. Eine Niederdruckpumpe 11 speist die Schöpfeinheiten. Eine schwimmende biegsame Leitung 12 verbindet das Mutterschiff mit der Maschine. Propeller 13 dienen der Navigation. Ferner sind Luftkästen 14 und Verbindungsketten 15 vorgesehen. Elektromotoren 16 betätigen die Pumpen. Hydraulische Bewegungseinrichtungen 17 betätigen Gleisketten 18.
Fig. 3 zeigt Führungsrollen 19 für die Grabvorgänge und eine Leitung 20. Ein Rahmen 21 trägt die Pumpen, Motoren und die anderen Bestandteile der Maschine.
Fig. 4 zeigt die Stellen 22 und 23, an denen sich Such- und Positioniersysteme befinden.
Die Maschine kann die Leitung ausgraben, die unter einer Decke aus Sandablagerungen oder einem anderen nicht zusammenhängenden Material liegt, und kann einen Graben ausheben, was rittlings auf der Leitung erfolgt, die auf dem Meeresgrund angeordnet ist und normalerweise auf einem Bett liegt, das aus Sand oder einem anderen nicht zusammenhängenden Material besteht.
Wenn die Maschine einmal die Leitung gefunden hat, wird sie für den Aufgrabvorgang rittlings auf der Leitung positioniert und beginnt mit dem Graben bei langsamem Vorschub mit einer Geschwindigkeit, die ihr ein Herabfallen und Auffinden der Leitung ermöglicht. Bei Beendigung dieses Anfangsschritts wird die Vorschubgeschwindigkeit auf einen Wert erhöht, der auf der Basis der Durchsatzmenge des Saugstroms es ermöglicht, daß die Maschine die Leitung über dem Meeresgrund hinter sich lassen kann, wobei die Leitung normalerweise auf dem Meeresgrund liegt und bereit zur Wartung und möglichen Arbeitsvorgängen daran ist.
32Ί6685
Die Einstellung der Höhe vom Boden der "beiden Schöpfeinheiten ermöglicht eine individuelle Einstellung des Saugstromdurchsatzes. Dies ermöglicht der Maschine eine Anpassung des Strömungsdurchsatzes an die unterschiedlichen morphologischen Bedingungen des Meeresgrunds und/oder an die unterschiedliche Materialart, die sich stromauf und stromab der Leitung befindet.
Die Maschine kann einen Graben unter einer Leitung graben, die auf dem Meeresboden und auf einem Bett verlegt ist, das aus Sand oder irgendeinem anderen losen Material besteht.
Die Maschine wird über der verlegten Leitung positioniert und saugt dann an jeder ihrer Seiten eine Materialmenge derart ab, daß ein Hohlraum gebildet wird, in dem die Leitung aufgrund ihres Eigengewichts verlegt wird.
Die Geschwindigkeit und der Abstand der Schöpfeinheiten vom Meeresboden regeln den Str'ömungsdurchsatz der abgesaugten Suspension und somit die Tiefe des Grabens. Durch Ausführen mehrerer Durchgänge kann die Grabtiefe nach Wunsch erhöht werden.
Die Maschine kann offensichtlich auch zum Wiederfüllen des Grabens verwendet werden durch Einführen des suspendierten Materials, das von verschiedenen Stellen des Meeresgrunds abgesaugt wurde.
Beispielsweise kann eine Maschine gemäß Fig. 2 bis 4 bei der Anwendung zum Bergen einer 20-Zoll-Leitung mit Kupplungen eine Fluidmasse ansaugen, in der sogar loses Material mit einer Korngröße von 10-20 cm suspendiert ist. Mit z.B. im Abstand von 150 mm vom Meeresboden angeordneten Schöpfeinheiten kann die Maschine mit einer Geschwindigkeit von etwa 60 m/h fahren,
wenn mit einer Tiefe von 30 cm gegraben wird.
Die Abmessungen der Maschine betragen etwa 4,40 m Länge, 2,60 m Breite und 3,30 m Höhe.
Die Maschine hat zwei Schöpfeinheiten mit einem Strömungsdurchsatz von etwa 6 nr/min und einer Leistung von 45 PS je Einheit. Der Innendurchmesser der Schöpfeinheiten beträgt 400 mm.
Die oben angegebene Leistung wird durch Elektromotore im ölbad geliefert, die die Hochdruckpumpe und die Niederdruckpumpe antreiben.
Die.Breite der Furche beträgt etwa 60 cm auf jeder Seite. Die Strömungsdurchsätze der Auflockerungsdüsen sind mäßig, während ihre Speisedrücke hoch sind. Es ist eine derartige Leistung installiert, daß verfestigte Meeresböden in mittlerem Ausmaß aufgelockert werden können. Die installierte Leistung der Maschine beträgt insgesamt etwa 200 PS.
Leerseite

Claims (12)

32 1 S6S5 Dr. F. Zumstein sen.-.Dr. E. A3STOiahn:-.Pr..:R. Koenigsberger Dip!.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun. PATENTANWÄLTE ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATEN TA M T REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE te/li Case 1383 SNAMPROGETTI S.p.A., Mailand, Italien · Selbstfahrende Vorrichtung zum unterirdischen Verlegen und Aufgraben von Unterseeleitungen Patentansprüche:
1.) Selbstfahrende Vorrichtung zum unterirdischen Verlegen und Aufgraben von Unterseeleitungen, die auf Meeresböden aus unzusammenhängendem Material verlegt sind, gekennzeichnet durch Hochdruckwasserstrahlen anwendende Auflockerungsglieder (5), die eine Suspension des Meeresbodenmaterials in Wasser herstellen,
aus Schöpfgliedern bestehende Grabglieder (11), die die Suspension ansaugen und einen Graben hinterlassen, und die Vorrichtung auf dem Meeresboden bewegende und aus Gleisketten (18) bestehende Verschiebungsglieder (17), die eine auf der Unterseeleitung rittlings erfolgende Bewegung der Vorrichtung erzeugen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflockerungsglieder (5) aus um die Schöpfglieder herum angeordneten Düsen bestehen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grabglieder (11) aus einem oder mehreren Paaren von durch Druckwasser betätigten Sauganordnungen bestehen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grabglieder (11) aus Sauggliedern bestehen, die unmittelbar durch Pumpen betätigt werden, deren Rotoren in einer hinteren Stellung angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach wenigstens einem der hervorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugglieder mit einem ausfahrbaren Endteil (9) versehen sind, das eine Einstellung des Abstands des Grabglieds (11) vom Meeresboden gestattet.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Luftkästen (14) den erforderlichen positiven oder negativen Auftrieb liefern, der für die Absenk- oder Bergungsvorgänge erforderlich ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftkästen (14) abnehmbar und mit Hilfe von Schnellverbindungen eingebaut sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllen und Entleeren der Luftkästen (14) durch Druckluft und/oder durch Pumpen erfolgt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß Navigationsglieder, die aus in unterschiedlichen •Schubrichtungen angeordneten Propellern bestehen, ein Bewegen der Vorrichtung in beliebigen Richtungen ermöglichen, wenn die Vorrichtung nicht auf dem Meeresgrund liegt.
10. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsglieder der Maschine durch Pumpen hydraulisch betätigt werden, die durch in ein Ölbad versenkte Elektromotoren angetrieben werden.
11. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden •Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Auffinden der Unterseeleitung Vorrichtungen, wie Radar, Magnetometer, Panoramasonar oder Fernsehkameras, vorgesehen sind.
12. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Positionierglieder, wie Radar, Tiefenmesser und Radiowellen-Akustik-Positioniervorrichtungen, vorgesehen sind.
13· Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung mit einem Motorschiff durch ein biegsames schwimmendes Kabel gebildet ist, das die elektrischen Versorgungskabel, die Steuer- und Antriebsverbindungen und die Rohrleitungen für eine eventuelle Luftzufuhr enthält.
DE19823216685 1981-05-04 1982-05-04 Selbstfahrende vorrichtung zum unterirdischen verlegen und aufgraben von unterseeleitungen Ceased DE3216685A1 (de)

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