DE1943148A1

DE1943148A1 - Method for laying a pipeline along a predetermined path on the bottom of a body of water

Info

Publication number: DE1943148A1
Application number: DE19691943148
Authority: DE
Inventors: Broussard Douglas Eugene; Kolb Robert Herrick; Nordgren Ronald Paul; Barry Donald Wilson
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1968-08-26
Filing date: 1969-08-25
Publication date: 1970-03-05
Also published as: FR2016390A1; NO135265B; JPS4940180B1; NO135265C; GB1250068A; NL6912916A

Description

Verfahren zum Verlegen einer Rohrleitung längs einer vorbestimmten Bahn auf dem Boden eines Gewässers. Method for laying a pipeline along a predetermined path on the bottom of a body of water.

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.The invention relates to a method for laying a Pipeline along a predetermined path on the bottom of a Waters from a pipelay ship and concerns in particular a method of regulating the ship's heading so that it is substantially in alignment with the drooping Span of the laid pipeline is maintained, especially in cases when the ship and the pipe are lateral Are exposed to water forces, such as those caused by currents and wave effects.

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 vonIn conventional pipelaying operations far away from the arts, a pipeline is kept under tension and released or allowed to drain at the stern of a pipelay ship or a barge, where it is guided along a pipe support structure or a "spike" connected to the barge and applied to the bottom of the water. The pipe may be composed of individual pipe sections on board the vessel are assembled, or it may already from the outset be arranged on a roller which is rotatably supported by the pipe-laying barge. Often these are the pipe-laying vessel, the pipe support structure and the unsupported section of the pipeline that extends from

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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.the pipe support structure extends to the bottom of the body of water, Exposed to water currents or a wave effect in the transverse direction. These water forces act on the unsupported section of the pipeline and generate transverse drag forces that un-. create desired shear loads and bending moments at the point where the pipeline leaves its support structure. These loads not only act in the sense of bending the pipeline, they also create together with the directly on the In the pipe support structure, drag forces have a large bending moment in the pipe support structure. These forces can be so great will cause damage to either or both of the pipe support structure or the pipeline. Because of this exists for the. If the laying device is exposed to transverse water forces, need for a Rohi? - laying method that the bending moments generated in the pipeline and in the pipe support structure as a result of these forces belittles. Even in the absence of lateral currents it is essential the alignment between the ship and the about to maintain the stern hanging pipeline in order to avoid excessive bending moments in the pipeline or in the pipe— Avoid supporting structure.

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.For a given combination of pipe size, the pipe support structure and the connection strength a specific relationship between elastic deflections or displacements and the existing causative forces and moments. Therefore applies generally to the description of this Invention that the / measuring or control of any Forces or moments synonymous with measuring or controlling the associated linear or angular elastic Deflection or displacement and vice versa.

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-According to the invention, the heading "of the pipe-laying ship or the barge" is rotated in order to achieve an optimal alignment on the supported pipe span. In the presence from side currents, this means turning the bow of the ship slightly in the direction of the lateral water

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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«.currents; The extent of the desired change in heading is dependent on a number of variables such as the flow velocity, the water depth and the rigidity of the pipe and is measured by means of a measuring or built into the pipe support structure Sensing devices intended for force or displacement » Once the desired heading has been set, the pipe-laying ship is moved in the direction of the pipeline path, rotated during the ship's heading in the desired Position or yaw position is held «.

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.The pipe support structure arranged at the stern of the pipe-laying ship is equipped with a suitable sensing device to determine the size and direction of the forces applied through the pipe to the pipe support structure or with a sensing device to determine the size and direction of the bending moment in the pipe support structure at its attachment point to the ship or both may be provided sensing means, so that an appropriate change in the vessel heading performed ₀ the invention can with advantage both in a laterally · .: fixed tube supporting structure as in a resiliently flexible hinge-like tube support structure advertising ■ the used.

• 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.• The invention is based on the task of the heading of a pipe-laying ship with a pipe support structure adjust so that the pipeline is in such a direction is led into the water that the harmful effects of water queuers and a lack of alignment on the hanging Pipe chips are reduced.

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»Another task is when stepping sideways Currents set the heading: the ship .turning in the direction of the waterside forces to reduce the bending moments in the pipeline and reduce it in the pipe support structure »

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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. · . ..-.-;■-■. Another object is to lay a pipeline along a predetermined path on the seabed while maintaining the ship's heading in a direction different from the pipe laying path and opposite to the lateral forces of the water. ·. ..-.-; ■ - ■.

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.According to a further feature of the invention is a device associated with the pipe support structure for sensing the size the forces and moments and / or the distractions provided ^ öLie due to lack of alignment and lateral water currents caused '.

Die Erfindung sowie vorteilhafte Einzelheiten""der Erfindung werden nachfolgend an Hand scheraatiseher Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention and advantageous details "" of the invention are illustrated below with reference to schematic drawings several exemplary embodiments explained in more detail.

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. 1 shows a side view of a pipe laying * ship that using a pipe support structure bent in the vertical direction, which is fixed in the lateral direction or can be flexible, a pipeline on the bottom of one Shifted waters; '.

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. 2 shows the ship in plan view and illustrates the. Effect of lateral water currents on the pipeline and the pipe support structure in the case of a laterally fixed laying spike in the case of an alignment of the ship on the pipe laying track; , '

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; . ■ .:3 likewise shows the pipe-laying ship in plan, with the ship's bow turned in the direction of the transverse water flow in order to reduce its adverse effect on the pipeline and the pipe support structure which is fixed in the lateral direction; . ■.:

Fig. ^- zeigt das Schiff in Draufsicht und veranschaulicht Fig. ^ - shows the ship in plan view and illustrates

die Wirkungen der an der.Rohrleitung und der Rohrstützkonstrükt ion angreifenden Wasserquer strömungen bei einer elastisch;: flexiblen gelenkigen Rohrstützkonstruktion im Falle einerthe effects of the an der.Rohrleitung and the Rohrstützkonstrükt ion attacking water cross-currents in an elastic ;: flexible articulated pipe support structure in the case of a

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Ausrichtung des Schiffes auf die Rohrverlegungsbahn;Alignment of the ship with the pipe-laying track;

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. 5 shows the ship according to FIG. 4 in plan view, wherein the bow of the ship is turned towards the water cross-currents to avoid their adverse effects on the pipeline and lower on the flexible pipe support structure;

Fig» 6 zeigt in "einer Seitenansicht die Rohrstützkonstruktion mit Belastungszellen oder Kraftübertragern;Fig. 6 shows a side view of the pipe support structure with load cells or power transmitters;

Fig» 7 zeigt in einer Seitenansicht die Rohrstützkonstruktion mit Belastungszellen oder Kraftübertragern zur Messung der Kräfte zwischen dem Schiff und der Rohrstützkonstruktion;7 shows the pipe support structure in a side view with load cells or power transmitters to measure the Forces between the ship and the pipe support structure;

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;8 shows a schematic plan view of a pipe-laying ship and illustrates the various sectors and angles used by Be. are clear;

Fig. 9 ist ein Azimutdiagramm und zeigt die verschiedenen für die erfindungsgemässe Steuereinrichtung bedeutsamen Winkel in Beziehung entweder zum magnetischen oder zum geographischen Nordpol;9 is an azimuth diagram and shows the various angles that are important for the control device according to the invention in relation to either the magnetic or the geographical North Pole;

Fig. 10 ist ein Blockdiagramm einer erfindungsgemässen Steuereinrichtung zur Verwendung bei ortsfesten Schubkrafterzeugern; ,.-Fig. 10 is a block diagram of one according to the invention Control device for use in stationary thrust generators; , .-

Fig· 11 ist ein Blockdiagramm einer Erweiterung zu der Einrichtung nach Fig. 10, die bei steuerbaren Schubkrafterzeugern Verwendung findet.Fig. 11 is a block diagram of an extension to the facility according to Fig. 10, the controllable thrust generators Is used.

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 AblaufenlassenFig. 1 illustrates a pipe laying process below Use of a pipe laying ship 10 with a pipe support structure or a so-called "spike" 11, which is connected to the stern of the ship, for dispensing or draining

'00.8-810/04 8 4 ■ ■ ■ ■''00 .8-810 / 04 8 4 ■ ■ ■ ■ '

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.a pipe 12 to the bottom 13 of a body of water, 1 ^. That Rphrlelegungsschiff 10 can be of known type, wherein the pipeline is made either on board the ship IQ and is then drained via the pipe support structure 11 or is already arranged in a prefabricated form on a roll, which is rotatably mounted on the deck of the ship 10. Furthermore can the ship 10 is a surface buoyant or half submerged ship as shown be. The pipe support structure 11 can be in a vertical Be curved or straight, as is currently the case more often.

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.Fe In operation, the pipe-laying ship 10 is moved along a predetermined pipe path or direction of movement D, while the pipe 12 is drained over the stern of the ship 10 along the Rohrstutζbaus 11 and then applied to the bottom 13 of the body of water Ik . The ship 10 is provided with a dynamic attitude adjustment device for controlling the ship's movement which comprises rotatable thrust generators 15 which are arranged fore and aft of the ship 10 in order to control the heading, the lateral attitude and the forward movement along the path of the ship 10. Alternatively, the ship's movement can be controlled by other combinations of thrust generators, both stationary and controllable, or by a plurality of anchors, not shown, which are arranged around the ship, a controllable winch being connected to each anchor chain, so that the anchor chains can be selected or extended in order to bring about certain movements of the ship 10 along a predetermined path and with a predetermined heading or a predetermined bow direction.

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 The pipe support structure can test in a lateral direction be or comprise resiliently flexible connections. Fig. ' 2 and 3 relate to a laterally fixed pipe support structure, • while Fig, ^ and 5 relate to a laterally flexible drilling support structure

BAD ORIGINALBATH 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".According to FIG. 2, the transverse currents or waves C, which act on the unsupported span of the pipeline 12 between the pipe support structure 11, which is fixed in the lateral direction, and the body of water 13, lead to transverse drag forces which create an undesirable load in the form of shear stresses S and Lead bending moments M ₂ at the point at which the pipeline 12 leaves the pipe support structure II. These loads act not only in the sense of a bend in the pipeline 12, as shown in Fig. 2, but they also lead to large bending moments M ₁ in the pipe support structure 11 in the connection vertex to the stern of the ship 10 or at the so-called "stitch".

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» „8-3 shows the ship 10 in a position rotated by a certain angle <f> with respect to the direction of movement D, in which the bow of the ship 10 is partially directed in the opposite direction to the cross currents C. This heading H leads to a reduction in both the moment M ″ in the pipeline 12 at the top of the pipe support structure 11 and the bending moment M in the pipe support structure 11 at its transition point to the ship 10 contained pipe it is possible to change the ship's heading H until the moment M «at the tip of the pipe support structure 11 is essentially zero Bending moment M. in the pipe support structure 11 can still be very important. For / a stiff and / or highly stressed pipe'12, it is also possible to _{further reduce the bending moment M 1} in the pipe support structure 11 by turning the boat 10 in the direction of the cross flow C. However _, during this additional turning the The direction of the torque M 2 shown in FIG. ₂ in the pipe 12 at the tip of the pipe support structure 11, and the moment M "can possibly become excessively large at a larger angle. With a laterally fixed pipe support structure 11, the optimal ship heading H lies between these two directions mentioned above »„ 8-

00 9810/048400 9810/0484

BAD OBIQINAIi.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 befindlichenThe two simplest measurements that can be monitored and used to determine the optimal ship's heading for a laterally fixed pipe support structure 11 are firstly the reaction force S between the pipe 12 and the pipe support structure 11 at the tip of the pipe support structure 11 and, secondly, the bending moment M, in the Pipe support structure 11 at its connection point with the ship 10. The first measurement indicates an imminent damage to the pipe 12, while the last measurement indicates an imminent damage to the pipe support structure 11. Another third measurement, which can be used in conjunction with or instead of the first measurement, is directed to the bending moment M i applied by the pipe support structure 11 to the pipe 12 at the tip of the pipe support structure 11. The cutting 1 can be done by equipping the last set of the pipe support rollers at the top of the pipe support structure 11 with load cells or force transmitters 16 as shown in FIG show at this point. A suitable indicator 19 on the deck of the boat 10 can be used to indicate the signals generated by the load cells 16. The indicator 19 and the load cells 16 are connected to one another by wires 20 or hoses, depending on whether the load cells 16 operate electrically or hydraulically. The measurement of three of the bending moment Μ «applied to the pipe 12 at the top of the pipe support structure 11 requires that the second ^1st set of pipe support rollers, as seen from the top of the pipe support structure 11, likewise in a similar manner with load cells or force transmitters 17, which are connected to the indicator 19 via wires 21 or hoses. The measurement of two of the bending moment M. in the pipe support structure 11 at the connection point or at the stub can be carried out in that one or more force transmitters 18 are arranged as shown in FIG Pipe support structure 11 to measure with the ship 10. The power transmitters 18 are located with an on board

'009810/0484 ' "*"'009810/0484' "*"

• .ο- 1943U8• .ο- 1943U8

■ Anzeiger 22 über Drähte 23 oder Schläuche verbunden, um das von den Kraftübertragern 18 erzeugte Signal anzuzeigen.■ Indicator 22 connected by wires 23 or hoses to the display generated by the power transmitters 18 signal.

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.This attitude adjustment system for a ship equipped with a laterally fixed tubular support structure can be used in the . Commonly used long straight lift tube support structures as can be used with the newer shorter curved pipe support structures shown. When using in shallow water, the extreme length of the straight pipe support structure and the relatively short span of the does not supported pipe that a small deviation in the alignment of the pipe with respect to the laying ship leads to very large shear loads and bending moments in the pipeline and the pipe support structure leads even in the absence of cross flows. If this misalignment is not corrected, it can lead to ejection or uncontrolled drainage of the pipeline out of the pipe support structure and thus to damage both to the pipeline and to the laying spike itself.

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 ScharnierA tubular support structure, which consists of different identical segments, which are arranged one behind the other and connected to one another by elastic flexible joints, can be bent laterally to a much greater extent and requires somewhat different equipment and ship course control than the above-described laterally fixed or rigid tubular support structure. According to FIG. · H, the water currents C. steer the pipe 12 and the flexible pipe support structure 25 downstream of the laying ship in 10 .. 'flow direction. This corresponds to the behavior of the pipe in the case of the rigid pipe support structure according to FIG. 2, but the flexible pipe support structure 25 can better adapt to the curvature assumed by the pipe 12. Accordingly, the moment in the pipe 12 at the tip or free end of the pipe support structure 25 is greatly reduced, and the shear load is transferred to the pipe support structure 25 at a point which is much closer to the connection point of the pipe support structure 25 with the ship 10, whereby the Moment in the pipe support structure 25 is decreased at this point. This moment directs the elastic hinge

00981070484 ~¹⁰~00981070484 ~ ¹⁰ ~

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.at the connection point or at the stitch, namely at the angle * shown in Fig. k and thereby a bending moment M- is generated in the pipe 12 at the connection point.

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 .einzustellenIf the ship's heading is turned in the direction of the transverse flow C until the ship 10 is aligned with the end of the pipe support structure 25 near the ship, as shown in FIG. 5, the angle OG becomes zero and the bending moments in the pipe 12 and in the pipe support structure 25 at the stitch are turned off. In the arrangement shown in Fig. 5, the pipeline 12 acts like a semi-flexible tendon in which the dragging forces are absorbed by the tension T applied to the pipe 12 at its end near the ship, and the shear force is applied directly to the ship in the Transfer area of stitch. Under these conditions, the bending stresses in the pipe 12 and in the pipe support structure near the stitch are minimal. However, there may be a considerable bending moment M ^, in the pipe 12 at the free end of the pipe support structure 25, which is due to the water flow drag forces acting on the pipe support structure 25 and transmitted to the curved pipe 12 within the pipe support structure 25 and due to the forces that are required to the resiliently flexible pipe support structure 25 in the in Fig; 5, if this bending moment M ^ becomes unusually large under certain operating conditions, it can be reduced somewhat that certain bending forces at the connection point of the pipe support structure 25 with the ship 10 are accepted. An analysis shows that for a given ship's heading between the course directions shown in FIGS. H and 5, before the angle CG is completely reduced to zero, the angle Q between the center line of the ship 10 and. the center line of the last or rearmost pipe support structure section passes through zero. An almost optimal compromise between the bending moments at the sting and the bending moments at the end of the laying spike 25 can be achieved within the angular apex area of this point

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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·and maintain that either £ 0 goes to zero or £ 0 goes to zero depends on the properties of the pipe support structure. 25th as well as the size and weight of the pipe to be laid

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.A load cell or force transmitter used to measure the Direction and the magnitude of the force between the pipe and the Located at the end of the spine can provide valuable additional information, and under certain conditions is one Use as a controlled size conceivable by the helmsman or the automatic controller is maintained at a predetermined fourth.

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.The operation of the device shown in FIGS. 4 and 5 is similar to that described with reference to FIGS. If the ship's heading H is correct, the angle φ is maintained and the ship 10 is moved along the laying path or direction of movement D, as shown in FIGS. 2 to 5.

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.An automatic attitude control device for · Controlling the movement of the pipe-laying vessel described above is explained below with reference to FIGS. 8 to 11. The invention is in particular aimed at the dynamic adjustment of the position of a pipe-laying ship with a drive that at least comprises two or more drive units in which both the size of the thrust and the thrust direction can be changed. Naturally The invention can also be adapted, by modifications, to pipe-lay vessels with other attitude adjustment devices to steer, for example a ship, its attitude adjustment takes place by a plurality of anchors and is moved by hauling in or running off anchor chains. A Another example is a ship with transverse thrust generators arranged at the bow and at the stern, which is a common propulsion device add to.

Die Lageeinstellungseinrichtung umfasst Mittel zum vektoriellen Kombinieren von drei Signalen, die erstens die gewünschte Bewegung des Schiffes in eine Richtung quer zur Rohrverlege-The position adjustment device comprises means for vectorially combining three signals, firstly the desired Movement of the ship in a direction transverse to the pipe laying

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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.path, second, the desired change in the ship's heading, and third, the desired movement of the ship along the path Show. The combined signals are used to control the actuation of the various thrust generators or anchor chains used, including the attitude adjustment device on the pipe-laying vessel.

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.8 shows a pipe-laying ship 110 which is laying a pipe 111 along a path 112. The cross-water flow is indicated by the vector C and the arrow N indicates the north direction. The composite pipeline 111 is lowered as shown from the end of the ship or from the end of a spike not shown at an angle Xl onto the desired path. This angle is controlled in order to maintain the desired stress conditions in the pipeline and in the laying stinger.

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 dasA tension force T is at the onboard end of the pipeline 111 maintained in order to regulate the bending stresses in the pipe span, which from the ship 110 to the bottom of the water hangs down. This force is applied by a pipe tensioner which is a measurement of the force applied to the pipe as well as the generation of a proportional signal. The tension can be measured in a number of ways, for example by having the pipe tensioning device so on the ship 110 is arranged so that it can initially move freely towards the ship 110 and then restrained by a device that is a load cell or similar force measuring device includes. At reasonable water depths and with a reasonably flexible pipe, the tensioning device operated so that either during the assembly periods the pipe is held against the ship 110 or the pipe is at a controlled speed during the travel periods is drained. In certain cases, the institution can also can be used to haul in a pipe at a controlled speed. While the pipe was held across from the ship the voltage T can be regulated by the

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• -.13- 1943U8• -.13- 1943U8

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 aufShip is moved backwards or forwards along the path. To when lowering or when pulling in an additional piece of pipe 111 to maintain an almost constant tension, the ' Ship 110 forwards or backwards at a speed corresponding to the running or retrieving speed or moved backwards and stopped after a distance of movement corresponding to the extent of the lowered or retrieved rock piece. Becomes a pipeline manufacturing system is used, which allows the pipeline 111 to be dispensed at a slow but constant rate, so must the speed of movement of the ship110 along the track controlled so that it is equal to the drainage speed when the voltage applied to the pipeline ill should be kept at their desired value. An almost constant voltage can be maintained in all of these cases, that the respective tension force is measured directly and compared with the desired value and that a signal is generated that is proportional to the difference between the two values is. This difference or deviation signal can then be used to either manually or automatically increase the thrust or to regulate the force generated by the position setting device is applied to the ship 110 in the direction of the web. When laying large stiff pipes in relatively shallow waters The hanging pipe span cannot handle the movements of the boat caused by waves without excessive Record voltage fluctuations, and a clamping device that either holds the pipe against the boat or it with a Gaining or catching up a fixed speed is inexpedient. Under these conditions, the clamping device has to apply an almost constant force to the pipe and, at the same time, either a swing of the pipe about a fixed position or a Allow its speed to swing around a stable run-off or recovery speed. Such an operation must the mean position or mean speed of a point on the pipeline with respect to a point on the ship of Hand or automatically monitored, compared with the desired position or speed and that on

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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. .use certain difference or deviation signals in this way; can be used to control the thrust or force applied to the ship in the direction of the trajectory by the ship attitude adjuster is applied. .

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 desThe time control and the speed of the ship's movement can be controlled by the operator of the clamping device controlled and synchronized with the manufacturing process. The device is set so that during welding or other manufacturing work a point or the middle Location of a point on the pipe in relation to the ship is held or that the pipe with at a suitable speed. The voltage control device operates the attitude adjustment device to accelerate and decelerate the ship as it moves and adjust its position along the track at any time, to keep the voltage at or near the desired value. To initiate locomotion or forward movement of the

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.The operator for the clamping device only has this on the ship begin to deflate the pipe causing the tension to decrease and causing the controller to stop the The thrust generator or the position adjustment device is actuated, to move the ship forward along the path and bring the tension back to the set value. To stop of the ship, the operator only has to let the Finish pipe.

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, soWhile the ship's heading was under the correct one Angle with respect to the web is kept, around the bend in the ,, .. Check the pipeline and the supporting structure, and while maintaining proper tension in the tube both while the ship is stationary and moving, must also be ensured by the control device for the ship's attitude adjustment that a locomotion, if they takes place along the direction of the laying path and that the position of the ship in the transverse direction relative to the center line of the orbit is maintained sufficiently close to this, 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.that the pipeline is laid essentially along the desired path This can be achieved in accordance with the invention in that the known compass course of the path φ _β and a signal proportional to the transverse deviation of the ship from the center line of the path at any time in the attitude control device be fed in. This control signal can be provided by a helmsman by steering in direct relation to a set of pre-positioned anchored buoys or similar nayigation aids used to mark the path, or it can be automatic control via a sound navigation system based on sound marking beacons pre-positioned on the ground or answering stations, or via a radio direction finder system.

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.According to Fig. 8, the signal from the voltage control device is proportional to the deviation of the voltage from the set value by the vector a _{& r} , which shows the direction of the laying path D, and the signal from the path control device is proportional * to the deviation of the ship's position represented by the vector a running perpendicular to the path D. In the same way, a signal Q i is necessary from the course control device proportional to the deviation from course which is necessary to achieve the desired bending condition in the pipe and in the spike construction. The signal Q 1 can be obtained in various ways, for example the spike construction can be arranged in such a way that it can be deflected with respect to the laying vessel. Therefore, the spike construction automatically aligns itself with the pipe in order to reduce the bending in the pipe to a minimum. When the tube bends, the spike structure tends to move and that movement can be detected. For example, a movement or displacement guide device can be used to detect movement of the spike structure. Will be one. ' Rigid stinger construction is used, the movement or tension between the tube and the stinger can be measured.

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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 inThis can be done using tension meters that measure the lateral force between the tube and the stinger. In both examples, reference can be made to the measured force in the same way as to the pipe bending force. As shown, the vectors a _Q ″ and a_ correspond to the vector A, _{which includes an angle ^ n} with the laying path direction D. This vector A can also be _{resolved into components a ow} and a_, _r , which are in

c*V CVc * V CV

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.Direction of the longitudinal axis or the heading A of the ship or at right angles to it, rfy is the angle at which the vector A runs to the ship direction H, Fig. 9 shows that the angle u between the ship direction H and the orbit direction D can be determined , if the compass directions φ _Η and φ _{Β of} the ship and the laying track are known, and that given Λ and flf _fi the angle & γ can be determined. J ^ d is determined from a "_ and a, as FIG. 8 shows.

π ar er * ■ .π ar er * ■.

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·In Fig. 10, there is a position adjuster in a block diagram shown, the processing of the signals of the heading control, the tension control and the path control when calculating the magnitude and direction of thrust for each of the propulsion or anchor units on the pipe-laying vessel. the The device shown is particularly suitable for use on a pipe-laying ship, which is a conventional main propulsion device as well as having transverse thrust generators arranged at the bow and at the stern. As shown, it can However, system also for use on a ship with one or more controllable thrust generator drives that are connected to are arranged on its bow and stern.

I./I. /

Das Signal a__ der Spannungsüberwachungseinrlchtung und das srThe signal a__ of the voltage monitoring device and the 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 eingestelltSignals from the web monitoring device are fed as electrical signals via lines 121 and 122 to a synchro resolver 120, the signals are combined inside to generate an alternating magnetic field whose orotc d vector A is proportional and whose Angular position is related to ff _ß . A synchro transmitter 125 which is set according to the ship's steering or gyrocompass heading

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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.is, generates synchroelectric signals with the electrical angle φ ^. These signals are in turn fed into a synchro-difference converter 126, the shaft of which is set manually by the helmsman using a control button 127 in accordance with the path of the compass being laid d> _R. The output synchro signal in the line 129 has an electrical angle which corresponds to the angle Π. This signal is fed into a synchro control converter 130 which is coupled on a common shaft with a servo motor 131 and the synchro resolver 120 Signal in line 132, the amplitude of which is proportional to the difference between the electrical angle 12 in line 129 and the mechanical angle of the coupling shaft 134. This signal is amplified via an amplifier 133 and fed via a line 135 to the servomotor 131, to which the shaft 134 rotates, Bie the mechanical angle of which corresponds to the angle S1 . The angular difference between the shaft 134 · of the resolver 120 and the internal magnetic field, the size of which _{is equal to A and the angle of which is equal to fzf R} , therefore corresponds to tf " _t Therefore induces the magnetic field in the windings of the rotor of the resolver signals that are proportional to a and a. These Signals are applied to lines 136 and 137 and fed to the inputs of triple-acting controllers 138 and 139, respectively. The signal Q of the heading monitoring is fed as an electrical signal via a line l40 to a third triple-acting controller l4l.

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.chtriThe three regulators 138, 139 and 14l are essentially known Process controller with adjustable speed and reset or integrating effect as well as an adjustable proportional Control, An important feature of this invention is the arrangement of these controllers and their mounting position in the facility where each controller sends a signal to control a movement of the ship in one of its independent Basic directions, namely lateral translational bending, translational movement in the longitudinal direction and rotation about its Yaw axis. The adjustable proportional band, speed and reset time constants of these controllers errnöyl i.chtri

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• - IB -• - IB -

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. ·an adaptation of the properties of the control devices of the closed circles to the dynamic properties of the " Ship and its attitude adjustment device in each of these three basic directions, which prevents swinging Misadjustment reduced to a minimum and an improvement the response time is reached. ·

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.·The output signal of the controller 139 is denoted by X and is given on a conductor 1 ^ 2, the output signal I38 is denoted by Y and. is put on a wire 1 * 1-3 and the output signal of the controller 1 * 4-1 is denoted by R and is put on a wire 1 * 44. With the reference symbol k. 14 "5 and 1 * 1-6 are summing devices such as operational amplifiers, which allow an algebraic addition of two signals, In the. Summing device 1 * 1-5, the signals X and R to the in a line 1 * 4-7 input signal X + R, combined, and the summing device 1 * 4-6, the same two signals are combined in the opposite sense to form a signal XR input to a line 1 * 4-8.

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-If the position of the pipe-laying vessel is adjusted by a conventional drive system that generates a thrust forwards or backwards, as well as a reversible transverse thrust generator at the bow and another reversible transverse thrust generator at the stern, and the X + R signal of the throttle or the throttle of the am The thrust generator located at the bow and the XR signal to the thrust controller of the thrust generator located at the stern and the Y signal fed to the main drive's stroke controller, the following results: A longitudinal thrust proportional to the Y signal is generated by the main drive unit "and a lateral thrust proportional to the X signal The combined effect of these two thrust vectors corresponds to a thrust vector proportional to A in the direction φ ^ compared to the ship's heading 8 and in the direction izi _R compared to the laying track course; D, and this is the vector to which the signals a and a the span monitoring device and the railway

el J/ Cr ■ - ■el J / Cr ■ - ■

. - 19- · · 1943H8 .. - 19- 1943H8.

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. 'monitoring device are directed. Simultaneously and independently the signal Q of the heading monitoring device has triggered the signal R, which is of the same magnitude but in the opposite direction Direction of the transversal thrust generators at the bow and stern is supplied, so that a torque is applied to the ship is applied, both in the direction and size of the signal Q corresponds to. Therefore, the thrusters move the ship in a way that eliminates the deviations in the heading in the Voltage and in the transverse adjustment to the laying path, which initially causes the signals Q or a or a, can be reduced to have. '

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.In practice, the signals X, Y and R are not only proportional to the signals a, a and Q, but they also contain components that determine the rate of change or a derivative thereof and the duration or the integral the input signals are proportional. These components are the speed and the reset characteristics of the triple effective regulator. As already mentioned, these signal components adapt the control device to the dynamic ones Characteristics of the ship and its attitude adjustment device, so that the response time improves, compensation errors reduced to a minimum and vibrations eliminated.

*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* If the ship is equipped with one or more controllable thrust generators at the bow and one or more thrust generators at the stern instead of fixedly arranged reversible thrust generators, which are operated at right angles to one another as in the above case, the thrust control commands running mutually at right angles to one another according to Fig 10 can be converted into polafce thrust control commands, which specify the size and angle of the thrust for each thrust generator. A block diagram of a corresponding arrangement is shown in FIG. The device shown in Fig. 1st for use in position alignment means suitable _r controllable four thrust generators, each having at one of the four corners of the vessel

00961 0/04 8Λ -20-00961 0/04 8Λ -20-

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.are arranged. With this special arrangement, the two thrust generators located at the bow are given the same thrust and direction control commands are given, and the same applies to the two thrust generators arranged at the rear.

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. According to FIG. 11, the signals X + R and Y are fed to a bow synchro resolver 149 via lines 1Λ7 and IkJ and the signals XR and Y are fed to a stern synchro resolver 150 via ranges 1 ^ 8 and 1 ^ 3, respectively. In the resolvers, the input signals are combined to form an alternating magnetic field, the amplitude of which is proportional to the vector sum and the angular position of which is proportional to the angle of the vector sum. The resolver rotor carries two turns arranged at right angles to one another, so that when one turn is aligned with the internal magnetic field of the resolver, the other turn is arranged at right angles to it. Under these conditions, the signal induced in the aligned turn is proportional to the amplitude of the vector sum and the signal induced in the other turn is zero. Then the shaft angle of the rotor is equal to the vector angle. Such an alignment can be made and maintained automatically by using the signal from the misaligned rotor winding to control the rotor shaft position via a servo amplifier and servo motor which always bring the signal in the misaligned winding to zero.

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.If the signals X + R and Y are fed into the stator windings of the bow resolver 1 ^ 9, the servo amplifier 151 and the servo motor 152 rotate the resolver shaft 153 to an angle ^ g, and this angle is the angle of their vector sum and the angle at which the bow thrust generator should produce a thrust. At this angle, the signal T ″ is induced in the aligned rotor winding and introduced into the line 153 ′. The amplitude of the signal Tg is proportional to the amplitude of the vector sum of X + R and Y in the mass of the _{thrust required for each nose thrust generator at the angle j ^ B.}

'.■■■'. ■■■ ,_■■■ -2i- , _ ■■■ -2i-

009810/0484009810/0484

19A3U819A3U8

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.In the same way, the signals XR and Y are fed to the stator of the rear resolver 150, the rotor shaft 15 ^ of which is set by the servo amplifier 155 and the servo motor 156 at the angle {ig. The signal T _g is induced in the aligned rotor winding and introduced into a line 157.

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«,The signal T _ß in line 153 'is fed to a throttle actuator 158 of the left nose thrust generator and the throttle actuator 159 of the right nose thrust generator, so that these thrust generators develop a thrust force proportional to T _ß . At the same time, the two synchro control converters l60 and l6l, which are coupled to the bow synchro resolver 1 ^ 9 and the servomotor 152 via the shaft 153, have their rotors at the angle? L. set. Each nose thrust generator is equipped with a synchronizer l62 and l6k , the rotor of which is synchronized with the control shaft of the thrust generator, so that they transmit the thrust angle of the associated thrust generator as an electrical angle. The synchro-angle signal of the encoder 162 is fed via a line 163 to the control converter 16O, which generates an output signal and introduces it into a line 166 which is proportional to the difference between the angle of the synchronizer of the thrust generator and the shaft angle φ ~. This signal is applied to the thrust generator control shaft 168 so that the thrust generator is rotated until the thrust generator angle equals the angle φ ^ , and then the thrust generator angle is held in this position and any deviation is automatically corrected by turning ^ ₁₃ depending on a change in a_. a. and R changes. In a corresponding manner, the control converter 161, the transmitter 16 ^ and the control rotor 169, which are connected to one another via lines 165 and 167, each hold the right nose thrust generator in a position that the thrust acts _{in direction $ B.} Likewise, the magnitude and direction of the thrust of the two tail thrust generators are controlled in a corresponding manner by the signals T _g and the shaft angle j? L, which represent the j ^ ector sum of the input signals formed in the tail synchro resolver 150, namely XR and X «,

Ö08S10/04S4 -22-Ö08S10 / 04S4 -22-

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.An adaptation to a different selection and arrangement of Thrust generators or drive units or even anchoring units can be achieved by appropriate arrangements of vector conversion elements and control components.

-Ansprüche--Expectations-

§0^810/048§0 ^ 810/048

Claims

P a te n claims

1. Method for laying a drilling pipe along a predetermined one Path on the bottom of a body of water from a pipe-laying ship, one of which is stiff in a lateral direction Having tubular support structure extending outboard of the ship to guide the pipeline into the water, in to which the pipeline is exposed to transverse water forces, the lateral drag forces acting on the pipeline produce, characterized in that the applied by the pipeline to the pipe support structure Loads are automatically sensed that the ship's heading is automatically sensed as a function of the sensed loads is rotated in the direction of the water forces acting in the transverse direction in order to pass through the pipeline onto the pipe support structure to reduce the loads applied and thus at the same time the loads acting on the pipeline Towing forces in the structure generated bending stresses and that the ship is moved at least gradually along the predetermined path during the ship's heading is maintained in the desired rotated position or yaw position.

2. The method according to claim 1, characterized in that the from the pipeline to the pipe support structure lateral forces applied near the outer end be sensed.

3. The method according to claim 1, characterized in that that the bending moments applied by the pipeline to the pipe support structure near the outer end are sensed vi ground.

003810/0484003810/0484

4., The method according to claim 2 or 3, characterized ge k e η η ζ e i c h η e t that additionally the bending moment in the area of the onboard end of the drilling support structure is sensed.

5. The method according to claim 1, characterized in that g e k e η η ζ ei ο h net that from the drilling line to the drilling support structure near its outer end applied lateral Forces and bending moments can be sensed.

*> ■■ -'- ■■

6. The method according to claim 5 »marked thereby ·

net that, in addition, that bending moment is close to the on-board The end of the drilling support structure is sensed,

7. The method according to claim 1, characterized in that g e k e η η ζ e i c h net, that the heading of the ship is turned to such an extent that essentially that of the upon the Drilling line acting dragging forces in the Eohrstütz Konstruk- * tion generated voltages are switched off.

8. The method according to claim 7, characterized in that g e k e η η ze i c h net, that the ship's heading is sufficiently high is turned further in order to reduce the bending moment in the drilling line reverse free end of the drill support structure in its direction and thereby allowing the drilling conduit to apply a moment to the drilling support structure by which the generated by the drag forces acting on the drilling line and on the drilling support structure in the drilling support structure Bending moment is reduced.

9. The method according to claim 1, characterized in that g e k enn ze i c h ^ · net that in the absence of transverse water currents the procedure used is the orientation of the ship and the drilling support structure on the already on the ground νer: to ensure that the drill pipe section has been laid.

10. A method of laying a drilling pipe along a predetermined one Railway on the bottom of a body of water from a "·

0Q9810/CU840Q9810 / CU84

ORIGINAL INSPECTED

1343148

Pipe-laying ship consisting of »which has a hinge-like, laterally flexible pipe support structure consisting of segments, which extends outside the ship to lead the drilling line into the water in which the pipeline is exposed to transverse water forces, the lateral ones acting on the pipe line and the pipe support structure drag forces cause »characterized _s that the bending moment in the Rohrstfitzkonstruktion at the junction of the pipe support structure is abgefüELt with the rear of the Rohrverlegesehiffs that is rotated the vessel heading as a function of the sensed bending moments in the direction of the transverse hater forces to the measured bending moment at the junction of the pipe support structure with the stern of the ship, and that the ship is moved at least step by step along the predetermined path while the ship's heading is in the desired turned position or yaw position will hold.

11 «Method according to claim 10, characterized in that. that in the absence of transverse water currents, the procedure is used to ensure the alignment of the ship and the pipe support structure on the pipe section already laid on the ground.

12. Method of controlling the movement and course of a Pipe-laying ship with an inverted number of propulsion devices for the port movement of the ship with simultaneous laying a pipeline along a predetermined path on the bottom of a body of water and while maintaining it a predetermined voltage applied to the onboard end of the pipeline, with a ship's course is adhered to, the predetermined safe stress distribution in the pipe support structure or the sting at the end of the ship and in the pipeline at the apex of the pipe support structure, characterized in that that the pipe bending force is measured and a heading

* * -, * -, χ,, **. *. between error signal is generated, that of the difference / the measured

008810/0484

1943H8

Force and the desired drilling bending force is proportional to that the tension is measured, which is in the pipeline at his onboard i & ide where the pipeline is opposite the ship held or driven or caught at a predetermined speed, "is present" and a voltage error signal is generated that is proportional to the difference between the measured voltage in the desired voltage is that the deviation of the ship from the desired laying path in a direction transverse to this laying path and a path error signal is generated that this deviation is proportional to the heading error signal being applied to the ship attitude adjuster in such a manner is that the attitude adjuster generates a torque which is directed to the establishment of a ship's heading which returns the measured bending force in the pipe to the desired fourth and therefore the heading error signal that makes the voltage error signal zero on the ship attitude adjuster is applied in such a way that the position adjustment device generates a force which the ship is undamaged his actual heading along the Yerlebahn £ n moves in one direction so that the tension in the pipeline is returned to the desired value at its onboard bath and therefore the voltage error signal becomes Hull, that the orbit error signal on the ship attitude adjuster is applied so that the attitude adjustment device generates a force that the ship without prejudice to its actual The heading is moved across the track in one direction, so that the ship is in the desired position in relation to the center line the Yerie'gungsbahn is returned and therefore the orbit error signal becomes zero, and that the tent controls and the speed of the Seniffs continued to move g along the path through the time control and the speed at which the pipeline is extended or retracted is regulated «,

13, method according to claim 12 »characterized in that the voltage error signal, which is directed to an adjustment force along the Yerlebahn, waä. the railway fault

009810/0^84009810/0 ^ 84

1943U8

signal that is directed to a setting force across the laying track is to be resolved into corresponding error signals, which have a force in the direction of the longitudinal axis of the ship and a Induce force in the direction of the transverse axis of the ship, and that these error signals are transmitted to the Position adjustment device are applied so that the position adjustment device Forces generated in the direction of the corresponding ship axes, and that the heading error signal is about a similar regulator is applied to the position setting device so that the gain and time constants of the control device according to the dynamic properties of the ship and the attitude adjustment device of the ship the three natural four directions can be set, namely a forward or backward translational movement, a lateral translational movement and a rotation around the vertical axis or yaw axis.

1 ^ -. Method according to claim 13, characterized e t that the signal directed to a force in the forwards direction or in the backwards direction is sent to a first position setting device is applied, which is arranged in a fixed position to a direction reversible force, only to be applied in the direction of the longitudinal axis of the ship, and that the signal directed to a transverse force is applied to a second position adjuster, shown in a fixed position is arranged to a reversible in the direction force only along the transverse axis or ramming axis of the ship, and that on a turning force Signal directed around the yaw axis in the same but oppositely directed magnitude to third position setting devices applied vjird, in a parallel position and by a significant horizontal distance from each other arranged separately are to apply a reversible torque around the yaw axis, one of the third attitude setting devices at the bow of the ship and one of the third attitude setting devices is arranged at the stern of the ship.

0098 1 0/04840098 1 0/0484

. 15. The method according to claim 13, characterized in that the signal directed to a force in the forward or backward direction vectorially with; the signal directed to a force in the lateral direction is combined into a single force signal which has a corresponding vector magnitude and a corresponding direction angle and is suitable for controlling the thrust and the direction of thrust of controllable thrust generators and is then applied to at least two such controllable thrust generators, which are separated from one another by a significant horizontal distance, so that the signal directed at a torque can be added to the W longitudinal force signal and the lateral force signal in a vectorial manner in order to modify the thrust power and the thrust direction of the two thrust generators in such a way that the required torque is generated this arrangement being feasible for any suitable number of controllable thrust generators arranged in the most efficient or convenient manner.

0098 10/04840098 10/0484

-Ql--Ql-

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