DE1181505B

DE1181505B - Procedure for laying pipes at great depths under water

Info

Publication number: DE1181505B
Application number: DEE20717A
Authority: DE
Inventors: Jacques Delaruelle; Michel Banal
Original assignee: Electricite de France SA; Gaz de France SA
Current assignee: Electricite de France SA; Engie SA
Priority date: 1960-04-09
Filing date: 1961-03-09
Publication date: 1964-11-12

Description

Verfahren zum Verlegen von Leitungen in große Tiefen unter Wasser Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verlegen von Leitungen in große Tiefen unter Wasser, bei dem eine auf den Grund des Gewässers zu verlegende Rohrleitung oder ein Kabel aus einzelnen Schüssen zusammengesetzt wird. Der bereits verlegten Leitung werden Leitungsteile zugefügt, die in Kielräumen von Schiffen oder schwimmend herangebracht werden. Es kann sich hierbei um Leitungsteile von mehreren Kilometern Länge handeln. Die Schwierigkeit beim Anschließen anzufügender Leitungsteile liegt darin, daß das Ende der verlegten Leitung an der Wasseroberfläche in eine horizontale Lage gebracht werden muß, um es mit dem anzufügenden, horizontal herangebrachten Leitungsteil verbinden zu können. Das Ende der verlegten Leitung ist infolge der Steife und des Gewichts bestrebt, zur Wasseroberfläche eine sehr steil geneigte, fast senkrechte Lage einzunehmen. In dieser Lage lassen sich jedoch keine Anschlüsse herstellen.Method of laying pipes at great depths underwater The invention relates to a method for laying cables at great depths under water, in which a pipeline to be laid at the bottom of the body of water or a cable is assembled from individual shots. The one already relocated Pipeline parts are added to the bilges of ships or floating be brought up. This can involve pipe sections of several kilometers Act length. The difficulty in connecting the line parts to be attached lies in that the end of the laid pipe on the water surface in a horizontal Position must be brought to it with the to be attached, brought horizontally To be able to connect line part. The end of the laid line is due to the Stiffness and the weight endeavors to create a very steep incline to the water surface, to assume an almost vertical position. In this position, however, no connections can be made produce.

Um diese Schwierigkeit zu überwinden, muß das vom Grund heraufragende Ende der bereits verlegten Leitung in einer nicht zu scharfen Krümmung an der Wasseroberfläche horizontal ausgerichtet werden.In order to overcome this difficulty, that which emerges from the bottom must be End of the already laid pipeline in a not too sharp bend on the water surface aligned horizontally.

Es ist bereits bekannt, die gewünschte Krümmung dadurch zu erhalten, daß Oberflächenschwimmer verwendet werden, wobei jeder Schwimmer mit der Leitung durch ein System von belasteten Aufhängern mit regelbarer Länge verbunden ist. Durch diese Methode wird zwar eine S-förrnige Krümmung des Leitungsendes erreicht, sobald die am Leitungsende wirkende Horizontalkraft mit der Schwerkraft der Leitung und den Auftriebskräften der Schwimmer ein bestimmtes Verhältnis einnimmt, es treten aber immer noch erhebliche Nachteile auf. Im Verlauf der Verlegung müssen jedesmal beim Lösen desjenigen Schwimmers von der Leitung, dessen Aufhängung am tiefsten an der Leitung angreift, die Tiefenlagen aller übrigen Aufhängungen einzeln neu eingestellt werden. Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, daß bei dem Manöver des Loshakens und Nachregulierens auch die am Leitungsende wirkende Zugkraft so angepaßt werden muß, daß der horizontal verlaufende Teil des Leitungsendes an der Wasseroberfläche verbleibt.It is already known that the desired curvature can be obtained by that surface swimmers are used, each swimmer with the lead connected by a system of loaded hangers with adjustable length. By this method will achieve an S-shaped curve at the end of the line as soon as the horizontal force acting at the end of the line with the gravity of the line and the buoyancy of the swimmer assumes a certain ratio, kick it but still have significant disadvantages. In the course of the installation you have to do it every time when loosening the float from the line whose suspension is lowest attacks on the line, the depths of all other suspensions individually new can be set. Another difficulty is that the maneuver of unhooking and readjusting the tensile force acting at the end of the line must be adapted that the horizontally extending part of the line end to the Water surface remains.

Gemäß der Erfindung werden alle diese Nachteile und Schwierigkeiten vermieden. Auch hierbei handelt es sich um ein Verfahren, bei welchem dem zur Wasseroberfläche hochgebogenen Endabschnitt des bereits verlegten Leitungsteils mit Hilfe von Schwimmern eine S-förmige Krümmung verliehen wird, die das Anschließen weiterer Leitungsstücke an das freie Leitungsende in horizontaler Lage ermöglicht. Es zeichnet sich dadurch aus, daß die Schwimmer beim Absenken mit der Leitung untertauchen und in einer vorbestimmten Tiefe etwa am Wendepunkt des S-förmig gekrümmten Leitungsabschnittes nacheinander von der Leitung gelöst werden oder z. B. durch Zusammendrücken ihre Schwimmfähigkeit verlieren.According to the invention, all of these disadvantages and difficulties become apparent avoided. Here, too, it is a question of a method in which the water surface Bent end section of the already laid pipe section with the help of floats an S-shaped curvature is given, which allows the connection of further pieces of pipe at the free end of the line in a horizontal position. It is characterized by it from that the swimmers submerge when lowering with the line and in a predetermined Depth approximately at the turning point of the S-shaped curved line section one after the other be released from the line or z. B. by squeezing their buoyancy lose.

Nach der Erfindung ist die Aufrechterhaltung der gewünschten Krümmung automatisch und kontinuierlich mit dem wandernden Verlegungsort mitlaufend sichergestellt. Es, ist nicht nötig, die einzelnen Aufhängungen ständig nachzuregulieren. An jeder Stelle des Bereichs der gewünschten Krümmung, an der ein Schwimmer an der Leitung angeschlossen ist, wird vom Schwimmer eine nach oben gerichtete Kraft ausgeübt, die unabhängig von anderen Einflüssen die Lage der Leitung an dieser Stelle bestimmt. Es lassen sich so Leitungen in große Tiefen verlegen.According to the invention is the maintenance of the desired curvature automatically and continuously ensured with the moving installation site. It is not necessary to readjust the individual suspensions constantly. At every Location of the area of desired curvature where a float is on the line is connected, an upward force is exerted by the swimmer, which determines the position of the line at this point regardless of other influences. In this way, cables can be laid at great depths.

In dem Fall, daß die Schwimmer im Wendepunkt der S-förmigen Leitungskrümmung gelöst werden, lassen sich die gelösten Schwimmer am horizontalen Ende der Leitung wieder nacheinander befestigen.In the event that the float is at the turning point of the S-shaped pipe bend loosened, the loosened float can be found at the horizontal end of the line fasten again one after the other.

Wenn das Lösen der Schwimmer von der Leitung bzw. der Verlust ihrer Schwimmfähigkeit in der vorbestimmten Tiefe selbsttätig erfolgt, geht das Absenken der Leitung automatisch vor sich. Zum etwaigen Unterbrechen des Verlegevorganges ist es dann aber notwendig, am freien Ende der Leitung zusätzliche Anhalteschwimmer anzubringen, die das weitere selbsttätige Absinken der Leitung verhindern.If the float is loosened from the line or lost Buoyancy occurs automatically at the predetermined depth, the lowering is possible the line automatically in front of you. To the any interruption of the Laying process, however, it is then necessary to add additional ones at the free end of the line To attach stop floats, which further automatic lowering of the line impede.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung in schematischer Darstellung wiedergegeben. Es zeigt F i g. 1 die Leitung mit den Schwimmern in der gewünschten Krümmung und F i g. 2 die Leitung in verschiedenen Zuständen bei der Verwendung von Anhalteschwimmern.In the drawing, exemplary embodiments of the invention are shown schematically Representation reproduced. It shows F i g. 1 the line with the floats in the desired curvature and F i g. 2 the line in different states at the Use of stop floats.

In F i g. 1 ist in doppelter strichpunktierter Linie angegeben, wie die natürliche Krümmung des zur Wasseroberfläche gebogenen Endes einer auf dem Boden eines Gewässers verlegten Leitung 10 aussieht. Das an der Wasseroberfläche gehaltene Leitungsende durchstößt die Wasseroberfläche in steiler, fast senkrechter Richtung. Gegenüber dieser Krümmung soll der Leitung 10 jedoch ein sanft S-förmiger Verlauf gegeben werden. Das freie Leitungsende 11 wird hierbei horizontal ausgerichtet. Zu diesem Zweck werden oberhalb einer Tiefe H1 eine Reihe von Schwimmern Fi, F,, F3 ... F" mit der Leitung verbunden. Die Schwimmer greifen an gleichmäßig auf der Leitung verteilten Punkten P1, P,, P3 ... P" an. Im Bereich des horizontalen Leitungsendes 11 befinden sich die Schwimmer an der Wasseroberfläche. Die übrigen Schwimmer tauchen unter und verleihen infolge ihres Auftriebes der Leitung bis zur Tiefe H1 eine Krümmung mit dem Radius R. In der darunterliegenden Tiefe H2 stellt sich eine umgekehrte Krümmung ein, da unterhalb des tiefsten Punktes P1, an dem noch die Auftriebskraft des Schwimmers F1 wirksam ist, die Leitung ihre durch das Eigengewicht bedingte natürliche Krümmung annehmen kann. Deshalb fallen unterhalb des Punktes P1 der effektive und der doppelt strichpunktiert gezeichnete Verlauf der Leitung etwa zusammen. In der Tiefe H erreicht die Leitung den Grund des Gewässers und paßt sich dessen Verlauf an.In Fig. 1 it is indicated in a double dot-dash line what the natural curvature of the end of a line 10 laid on the bottom of a body of water, bent towards the water surface, looks like. The end of the line held on the water surface penetrates the water surface in a steep, almost vertical direction. In relation to this curvature, however, the line 10 should be given a gently S-shaped course. The free end of the line 11 is aligned horizontally. For this purpose, a number of floats Fi, F ,, F3 ... F "are connected to the line above a depth H1. The swimmers attack points P1, P ,, P3 ... P" evenly distributed on the line . In the area of the horizontal line end 11, the swimmers are on the surface of the water. The other swimmers submerge and, as a result of their buoyancy, give the line a curvature with the radius R up to depth H1. In the depth H2 below, a reverse curvature occurs, since below the lowest point P1, where the buoyancy of the swimmer F1 is still is effective, the line can assume its natural curvature caused by its own weight. Therefore, below the point P1, the effective and double-dot-dash lines of the line roughly coincide. At depth H, the line reaches the bottom of the water and adapts to its course.

Während der fortschreitenden Verlegung der Leitung 10 wird jeweils in der Tiefe H1 die Auftriebswirkung des am Punkt P1 angeschlossenen Schwimmers F1 beseitigt. Dies geschieht entweder dadurch, daß jeder Schwimmer im Punkt P1 von der Leitung losgelöst wird bzw. sich automatisch von der Leitung trennt, oder dadurch, daß der Schwimmer F1 im Punkt P1 zwar mit der Leitung verbunden bleibt, aber seine Schwimmfähigkeit verliert. Im ersten Fall steigt z. B. der Schwimmer F1 an die Wasseroberfläche und wird als Schwimmer F" i jenseits des letzten Schwimmers F" im Punkt P" i an dem horizontalen Leitungsende 11 angeschlossen. Im zweiten Fall bestehen die Schwimmer aus einem zusammendrückbaren Material, oder sie sind mit einem Gas gefüllt, und ihr Innenraum steht mit der Umgebung über ein Ventil in Verbindung. Die Einstellung ist so vorgenommen, daß der wachsende Außendruck über eine Druckhöhe, die der Tiefe H1 entspricht, dem Schwimmer unterhalb vom Punkt P1 die Schwimmfähigkeit nimmt.During the progressive laying of the line 10 is in each case at depth H1 the buoyancy effect of the swimmer connected to point P1 F1 eliminated. This is done either by having each swimmer in point P1 of is detached from the line or automatically disconnects from the line, or thereby, that the float F1 in point P1 remains connected to the line, but his Loses swimming ability. In the first case z. B. the swimmer F1 to the water surface and is indicated as swimmer F "i beyond the last swimmer F" at point P "i connected to the horizontal line end 11. In the second case, the swimmers pass made of a compressible material, or they are filled with a gas, and its interior is in communication with the environment via a valve. The setting is made in such a way that the increasing external pressure is above a pressure level that of the depth H1 corresponds, the swimmer below point P1 loses the ability to swim.

Durch Umhängen des Schwimmers F1 von P1 nach P, i tritt eine Versetzung der gekrümmten Leitung 10 in F i g. 1. nach rechts ein, da am Leitungsende stets eine horizontale Zugkraft A wirkt. Nachdem der Schwimmer F1 abgehakt worden ist oder seine Schwimmfähigkeit eingebüßt hat, wandert der Punkt P1 in die Lage Pp der Punkt Pin die Lage P, USW. Insgesamt nimmt die Leitung die strichpunktierte Lage T6 ein.By moving the float F1 from P1 to P, i, the curved line 10 is displaced in FIG. 1. to the right, as a horizontal tensile force A always acts at the end of the line. After the swimmer F1 has been ticked off or has lost his ability to swim, point P1 moves to position Pp, point Pin moves to position P, etc. Overall, the line takes the dot-dash position T6.

Wenn man die scheinbaren Gewichte der Leitung unter Wasser unter Berücksichtigung der vorhandenen Schwimmer mit P und die nach oben gerichtete Kraft der Schwimmer mit q (h) bezeichnet, so lautet die Gleichgewichtsbedingung: Erstes Ausführungsbeispiel Angenommen, die Schwimmer werden in der Tiefe Hl losgehakt, dann gilt: Man muß q und infolgedessen Hl wählen, indem man folgende zwei Bedingungen berücksichtigt: 1. Die Tiefe Hl darf nicht zu groß sein (und infolgedessen q nicht zu klein), damit die Schwimmer keinen zu hohen Drücken ausgesetzt sind, wodurch ihre Verwirklichung schwierig und kostspielig würde.If one denotes the apparent weights of the pipe under water, taking into account the existing swimmers, with P and the upward force of the swimmers with q (h) , then the equilibrium condition is: First exemplary embodiment Assuming the swimmers are unhooked in the depth Hl, then the following applies: One must choose q and consequently Hl, taking into account the following two conditions: 1. The depth Hl must not be too great (and consequently q not too small) so that the swimmers are not subjected to excessive pressures, which makes it difficult and expensive to achieve would.

2. Der Krümmungsradius der Leitung 10 darf nicht zu klein sein, damit keine zu große horizontale Zugkraft A ausgeübt zu werden braucht. Der Minimalwert von R ist durch das Verhältnis festgelegt. Diese zweite Bedingung setzt eine Grenze für die nach oben gerichtete Kraft q.2. The radius of curvature of the line 10 must not be too small, so that too great a horizontal tensile force A does not have to be exerted. The minimum value of R is by the ratio set. This second condition sets a limit for the upward force q.

Eine vollständigere Berechnung kann unter Berücksichtigung der unsteten Verteilung der Schwimmer mit Auftrieb durchgeführt werden. Nachfolgend wird ein praktisches Anwendungsbeispiel der Erfindung auf Grund der Ergebnisse einer derartigen Berechnung beschrieben, und zwar für den Fall einer zur Durchquerung des Mittelmeers bestimmten Leitung und für folgende Bedingungen: Scheinbares Gewicht der Leitung (p). . 2 kg/m Tiefe der Verlegung (H) . . . . . . . . . . . . 1200 m Nach oben gerichtete mittlere Kraft des Auftriebs (q) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 kg/m Nach oben gerichtete Kraft je Schwimmer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1500 kg Zwischenraum zwischen den Schwimmern............................ 75 m.A more complete calculation can be made taking into account the unsteady Distribution of floats can be done with buoyancy. The following is a practical application of the invention based on the results of such Calculation described for the case of one to cross the Mediterranean specific line and for the following conditions: Apparent weight of the line (p). . 2 kg / m depth of installation (H). . . . . . . . . . . . 1200 m upwards mean force of lift (q). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 kg / m Upward force per swimmer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1500 kg space between the floats ............................ 75 m.

Tiefe des Aushakens der Schwimmer (Hl) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . etwa 100 m Der Vollständigkeit halber muß festgestellt werden, daß das obige scheinbare Gewicht der Leitung von 2 kg/m durch eigenen Auftrieb der Leitung entsteht, der durch bestimmte, hier nicht näher interessierende Mittel erreicht wird. Ohne diesen eigenen Auftrieb würde das tatsächliche Gewicht der Leitung ir. der Größenordnung von 20 kg/m liegen.Depth of unhooking of the swimmers (St.). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . about 100 m For the sake of completeness, it must be stated that the above apparent weight of the line of 2 kg / m is caused by the line's own buoyancy, which is achieved by certain means which are not of further interest here. Without this own buoyancy, the actual weight of the line would be around 20 kg / m.

Die Tiefe des Loshakens erfordert, daß die Schwimmer ihre nach oben gerichtete Kraft von 1500 kg unter einem äußeren Druck von etwa 10 kg'cm= bewahren. Man kann sie aus Stahl herstellen (eine Kugel von etwa 1,6 m Durchmesser) oder aus einem plastischen Material oder schließlich in Form einer Hülle, die mit einer. leichten Flüssigkeit (z. B. Benzin) gefüllt ist. Beim Verlegen soll das Loshaken der Schwimmer in einer Tiefe von etwa 100 m vor sich gehen. Das Loshaken kann automatisch oder gesteuert erfolgen. Man kann auch ein gemischtes Loshaken ins Auge fassen, wobei einige Schwimmer gesteuert losgehakt werden, während bei den anderen das Loshaken automatisch erfolgt.The depth of the unhooking requires the swimmers to put their upside down directed force of 1500 kg under an external pressure of about 10 kg'cm = preserve. It can be made of steel (a ball about 1.6 m in diameter) or of a plastic material or finally in the form of a shell that is covered with a. light liquid (e.g. gasoline) is filled. When laying should unhooking the swimmers at a depth of about 100 m. The unhooking can be automatic or controlled. You can also do a mixed unhooking Keep an eye out, with some swimmers being controlled unhooked while at the other the unhooking takes place automatically.

Wenn man ein gesteuertes Loshaken annimmt, besitzt jeder Schwimmer z. B. einen Ring an seinem oberen Teil und einen sich öffnenden Haken an seinem unteren Teil, wobei der Haken so eingerichtet ist, daß er sich unter Wirkung einer Zugkraft öffnet. Wenn der obere Ring mit einem Kabel verbunden ist, das an der Oberfläche von einem Schiff gehandhabt wird, das für den entsprechenden Schwimmer bestimmt ist, führt das Personal des Schiffes das Loshaken des Schwimmers durch, indem es auf das Kabel eine Zugkraft ausübt. Der an der Oberfläche gezogene Schwimmer wird dann aufgenommen und wieder an der Leitung angehakt.If one assumes a controlled unhooking, every swimmer owns z. B. a ring on its upper part and an opening hook on his lower part, wherein the hook is arranged so that he is under the action of a Pulling force opens. When the top ring is connected to a cable that is on the surface is handled by a ship intended for the corresponding swimmer the ship's personnel unhook the float by exerts a tensile force on the cable. The float pulled on the surface will then picked up and ticked back on the line.

Zweites Ausführungsbeispiel Bei dieser anderen Ausführung der Erfindung besteht ein Teil der Schwimmer aus Behältern, die mit Luft unter einem Druck d1 gefüllt sind und die mit Ventilen versehen sind, welche das Wasser eindringen lassen, wenn der äußere Druck den inneren Druck um d2 übersteigt.Second Embodiment In this other embodiment of the invention Part of the float consists of containers filled with air at a pressure d1 are filled and provided with valves that allow the water to penetrate, when the external pressure exceeds the internal pressure by d2.

Bei Anwendung des Gesetzes von Mariotte und unter Berücksichtigung der zu erfüllenden Bedingung und wobei die inneren Drücke und die äußeren Druckhöhen hin jeder Tiefenlage annähernd gleichgesetzt werden können, findet man wobei p das scheinbare Gewicht der Leitung unter Berücksichtigung aller unveränderlichen senkrechten Kräfte (insbesondere des Gewichtes des mit Luft gefüllten Behälters) und V das Volumen der Behälter je Meter der Leitung ist. Q ist die Dichte des Wassers und g die Erdbeschleunigung.When applying Mariotte's law and taking into account the condition to be met and where the internal pressures and the external pressure heights can be approximately equated towards each depth position, one finds where p is the apparent weight of the pipe taking into account all invariable vertical forces (especially the weight of the container filled with air) and V is the volume of the container per meter of the pipe. Q is the density of water and g is the acceleration due to gravity.

Wenn die beiden Seiten der obigen Gleichung gleich sind, ist Gleichgewicht vorhanden.When the two sides of the above equation are equal, there is equilibrium available.

Wenn der linke Teil der Gleichung um einen gewissen Wert e kleiner als p ist, entsteht eine Bewegung nach oben. Ist der linke Teil um e größer, entsteht eine Sinkbewegung. Die geometrische Form der Leitung ist deshalb vom Zusammenwirken des Wertes e mit der horizontalen Zugkraft abhängig.If the left part of the equation is smaller by a certain value e as p there is an upward movement. If the left part is larger by e, the result is a sinking movement. The geometric shape of the line is therefore of interaction of the value e depends on the horizontal tensile force.

Da im allgemeinen die ganze Leitung nicht ohne Unterbrechung verlegt werden kann, muß man die Bewegung anhalten können.Since in general the whole line is not laid without interruption one must be able to stop the movement.

Hierfür genügt es, die Leitung mit zusätzlichen Anhalteschwimmern F, gemäß F i g. 2 zu versehen, welche das Anhalten der Verlegebewegungen bewirken, wenn der Augenblick gekommen ist, daß dieser Teil der Leitung eintaucht.For this it is sufficient to equip the line with additional stop floats F, according to FIG. 2, which stop the laying movements when the moment has come for this part of the line to be immersed.

Nach dem Loshaken dieser Anhalteschwimmer durch ein Verfahren, das dem vorher angegebenen entspricht, wird die Verlegung in die Wege geleitet, bis neue Anhalteschwimmer eintauchen.After unhooking this stop float through a process that corresponds to the one previously specified, the laying will be initiated until immerse new stop floats.

Man kann somit die Länge der verlegten Leitungsstücke ohne Unterbrechung begrenzen.You can thus the length of the laid pipe sections without interruption limit.

Die F i g. 2 gibt für dieses Beispiel die folgenden Verfahrensstufen wieder: Bei I wird das Loshaken der Anhalteschwimmer Fa im Bereich A1 vorgenommen, bei 1I entsteht die Verlegebewegung mit konstanter Geschwindigkeit, bei III wird die Verlegebewegung infolge des Eintauchens neuer Anhalteschwimmer F" im Bereich A2 angehalten.The F i g. 2 gives the following procedural steps for this example again: At I, the stop float Fa is unhooked in area A1, at 1I the laying movement occurs at a constant speed, at III it becomes the laying movement as a result of the immersion of new stop floats F "in the area A2 stopped.

Claims

Claims: 1. Method for laying cables in large Underwater depths, at which the end section bent up to the surface of the water With the help of floats, an 'S-shaped bend of the already laid pipe section is awarded, which enables the connection of further pieces of pipe to the free end of the pipe in a horizontal position enables that the float (F) submerge when lowering with the line and in a predetermined Depth (H1) at about the turning point of the S-shaped curved line section one after the other be detached from the line or, for. B. by squeezing their buoyancy lose: 2. The method according to claim 1, characterized in that the at the turning point The float detached from the line is reattached to the horizontal end of the line will. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the releasing the swimmer (F) from the line or the loss of their ability to swim in the predetermined depth takes place automatically. 4. The method according to claim 3, characterized in that that to interrupt the laying process at the free end (11) of the line additional Stop floats prevent the line from sinking. Considered publications: U.S. Patent Nos. 2,602,300, 2,770,950, 2,783,027, 2,910,835.