DE2726781A1

DE2726781A1 - PROCEDURE AND EQUIPMENT FOR MONITORING THE LAYING OF A PIPE STRING AT SEA

Info

Publication number: DE2726781A1
Application number: DE19772726781
Authority: DE
Inventors: Finn Christian Michelsen; Willem Jan Timmermans
Original assignee: Viking Jersey Equipment Ltd
Current assignee: Viking Jersey Equipment Ltd
Priority date: 1976-06-15
Filing date: 1977-06-14
Publication date: 1977-12-29
Also published as: ES459752A1; GB1583552A; FR2355231A1; IT1115767B; JPS5326088A; AU2607177A; BR7703854A; ES470232A1; DK263177A; NO772084L; ZA773569B; SE7706857L; NL7706553A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Patent attorneys Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dipl.-Ing. FAWeickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

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8 MÜNCHEN 86, DEN 10.6.19778 MUNICH 86, June 10th, 1977

POSTFACH 860 820PO Box 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22MÖHLSTRASSE 22, CALL NUMBER 98 3921/22

VIKING JERSEY EQUIPMENT LIMITED
St. Helier, Jersey, Channel IslandsVIKING JERSEY EQUIPMENT LIMITED
St. Helier, Jersey, Channel Islands

FINN CHRISTIAN MICHELSENFINN CHRISTIAN MICHELSEN

63, rue de Moulin, La Hulpe, Belgien63, rue de Moulin, La Hulpe, Belgium

WILLEM JAN TIMMERMANSWILLEM JAN TIMMERMANS

1011 Caspian Lane, Houston, Texas 77090, V.St.A.1011 Caspian Lane, Houston, Texas 77090, V.St.A.

Verfahren und Einrichtung zum überwachen des Verlegens eines Rohrstranges auf SeeMethod and device for monitoring the laying of a Pipe string at sea

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zum überwachen des Verlegens eines Rohrstranges auf See von einem Verlegeschiff aus.The invention relates to a method and a device for monitoring the laying of a pipe string at sea a laying ship.

Beim Verlegen von Rohrsträngen werden üblicherweise Abschnitte von Rohren auf dem Verlegeschiff zusammengeschweißt, wonach der zusammengeschweißte Rohrstrang über das Heck des Verlegeschiffes in die See abgelassen wird, während sich das Verlegeschiff vorwärts bewegt. Der Rohrstrang sinkt durch sein eigenes Gewicht gegen den Seeboden und nimmt in dem Teil zwischen dem Verlegeschiff und dem Auftreffpunkt auf dem Seeboden eine typische "S"-Form an.When laying pipe strings, sections of pipes are usually welded together on the pipe-laying vessel, after which the The welded pipe string is lowered into the sea via the stern of the pipe-laying vessel while the pipe-laying vessel is moving forward emotional. The pipe string sinks by its own weight against the seabed and takes in the part between the laying vessel and the point of impact on the seabed has a typical "S" shape.

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Die obere Biegung dieser "S-Konfiguration" wird üblicherweise unterstützt, um in dem Rohrstrang an dieser Biegung zu starke Spannungen in Folge von zu starken Durchbiegungen zu vermeiden. Vorrichtungen zum Vorschub und Unterstützen des Rohrstranges zu diesem Zweck sind aus dem Stand der Technik bekannt. Unterhalb der oberen Biegung wird der Rohrstrang jedoch nicht unterstützt; die Größe der Durchbiegung am unteren Ende der "S-Konfiguration" des Rohrstranges, das heißt an der unteren Biegung, wird dadurch geregelt, daß der Rohrstrang unter einer gewissen Spannung gehalten wird.The top bend of this "S-configuration" is commonly supported in order to avoid excessive stresses in the pipe string at this bend as a result of excessive deflections. Devices for advancing and supporting the pipe string for this purpose are known from the prior art. Below however, the upper bend does not support the pipe string; the amount of deflection at the bottom of the "S configuration" of the pipe string, that is to say at the lower bend, is regulated in that the pipe string is under a certain Tension is maintained.

Bei anderen Verfahren wird das Ende des Rohrstranges auf dem Verlegeschiff nahezu vertikal oder unter einem steilen Winkel gehalten so daß der Rohrstrang in diesem Falle keine obere Biegung aufweist, vielmehr die Form eines "J" einnimmt und nur eine untere Biegung aufweist.In other methods, the end of the pipe string on the pipe-laying vessel is almost vertical or at a steep angle held so that the pipe string in this case has no upper bend, but rather takes the shape of a "J" and only one has lower bend.

Bei beiden geschilderten Fällen wird bei erhöhter Spannung im Rohrstrang dessen freie Länge vergrößert, so daß ein größerer Anteil des Rohrstranges vom Seeboden abgehoben und dessen Durchbiegung an der unteren Biegung reduziert ist. Wenn allerdings die Spannung im Rohrstrang zu sehr reduziert wird, wird die Durchbiegung an der unteren Biegung zu stark und übersteigt eventuell die Spannungswerte des Rohrstranges, so daß in diesem entweder ein Knick entsteht oder der Rohrstrang gar bricht.In both cases described, if the tension in the pipe string is increased, its free length is increased, so that a greater one Part of the pipe string lifted from the seabed and its deflection at the lower bend is reduced. If, however If the tension in the pipe string is reduced too much, the deflection at the lower bend becomes too great and exceeds it possibly the tension values of the pipe string, so that either a kink occurs in it or the pipe string even breaks.

Mit der Erfindung soll der Zweck erfüllt werden, gewisse kritische Parameter des Rohrstranges über seine freie Länge zu überwachen, um dadurch das Risiko der Beschädigung des Stranges während des Verlegens zu verringern. Die zur überwachung geeigneten Parameter können allgemein als Spannungsparameter bezeichnet werden, da die Kenntnis der Spannung in dem Rohrstrang bzw. an dessen Wänden notwendig ist, um das Risiko einer Beschädigung des Rohrstranges zu vermindern. Diese Spannungswerte können etwa erreicht werden durch Messung der Werte der Durchbiegung des Rohr-The invention is intended to achieve the purpose, certain critical ones Monitor parameters of the pipe string over its free length, thereby reducing the risk of damage to the string reduce during laying. The ones suitable for monitoring Parameters can generally be referred to as stress parameters, as knowledge of the stress in the pipe string or on the walls is necessary to reduce the risk of damage to the pipe string. These voltage values can be approximately can be achieved by measuring the deflection values of the pipe

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Stranges,des Biegemomentes und/oder der Scher- und axial wirkenden Kräfte in dem Rohrstrang. Wenn demnach im folgenden von Spannungsparametern des Rohrstranges über seine freie Länge gesprochen wird, wird hierunter ein Parameter oder eine Kombination von Parametern betreffend die Durchbiegung des Rohrstranges, das Biegemoment, die Scherkraft oder die axiale Spannungskraft verstanden.Strand, the bending moment and / or the shear and axial forces acting in the pipe string. If, therefore, in the following of the tension parameters of the pipe string over its free length is spoken, this is a parameter or a combination of parameters relating to the deflection of the pipe string, the bending moment, the shear force or the axial tension force Understood.

Zur überwachung der Konfiguration der freien Länge des Rohrstranges während des Verlegens ist bereits ein Verfahren- vorgeschlagen worden; vgl. den Artikel "Air-Space Systems Aid Subsea Laying" in der Ausgabe vom 14. Oktober 1974 der Zeitschrift "The Oil and Gas Journal". In diesem Artikel ist vorgeschlagen worden, einen Rechner zu verwenden, um die Konfiguration der freien Länge des Rohrstranges, ferner den Ablaßwinkel des Rohrstranges vom Heck des Verlegeschiffes, Momente in dem Rohrstrang und Kräfte und Spannungen entlang des Rohrstranges zwischen dessen Auftreffpunkt auf dem Seeboden und dem Verlegeschiff zu bestimmen. Der Artikel geht nur lediglich kurz darauf ein, daß während des Verlegens Informationen über die Wassertiefe, die Spannung im Rohrstrang und die Wasserströmungen zur Durchführung des Verfahrens notwendig sind.For monitoring the configuration of the free length of the pipe string a procedure has already been proposed during the laying; see the article "Air-Space Systems Aid Subsea Laying" in the October 14, 1974 issue of The Oil and Gas Journal. This article has suggested one Calculator to use to configure the free length of the Pipe string, also the discharge angle of the pipe string from the stern of the laying vessel, moments in the pipe string and forces and Tensions along the pipe string between its point of impact to be determined on the seabed and the laying vessel. The article only briefly mentions that while it was being published Information about the water depth, the tension in the pipe string and the water currents are necessary to carry out the procedure are.

Um die erwähnten Spannungsparameter in dem freien Rohrstrang zu berechnen, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, ein mathematisches Modell des freien Rohrstranges aufzustellen, das gelöst werden kann, wenn gewisse Grenzbedingungen vorgegeben sind. Diese Grenzbedingungen legen fest, welche Informationen, die den Zustand des freien Rohrstranges beschreiben, notwendig sind, damit die entsprechenden Berechnungen zur überwachung der Spannung im Rohrstrang ausgeführt werden können.In order to calculate the mentioned stress parameters in the free pipe string, it has been found to be advantageous to use a mathematical one To set up a model of the free pipe string that solved if certain boundary conditions are given. These boundary conditions determine what information is used in the state of the free pipe string are necessary so that the corresponding calculations for monitoring the tension in the pipe string can be executed.

Aus dem oben erwähnten Artikel kann entnommen werden, daß eine Kenntnis der Wassertiefe und der Spannung des Rohrstranges zur Berechnung der Spannung in dem freien Rohrstrang notwendig ist.From the above-mentioned article it can be seen that a knowledge of the water depth and the tension of the pipe string is necessary in order to calculate the tension in the free pipe string.

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In diesem Artikel wird angenommen, daß der Seeboden im Bereich der Verlegungsregion flach ist, so daß eine Kenntnis der Wassertiefe in dieser Region ausreicht. In this article it is assumed that the seabed is shallow in the area of the laying region, so that a knowledge of the water depth in this region is sufficient.

In der Praxis trifft eine solche Annahme bei typischen Verlegungssituationen nicht zu. Die Position des Verlegeschiffes ist nämlich in horizontaler Richtung von dem Auftreffpunkt des Rohrstranges auf den Seeboden beträchtlich entfernt. Die Wassertiefe an dem Auftreffpunkt kann daher auch signifikant unterschiedlich sein von derjenigen unterhalb des Ver? erzschiff es. Hinzu kommt, daß der Seeboden an dem Auftreffpunkt gemeinhinnicht flach ist. Gerade der Neigungswinkel des Seebodens an dem Auftreffpunkt des Rohrstranges ist jedoch wichtig, da dieser den Winkel gegenüber der Horizontalen bestimmt, unter dem der verlegte Rohrstrang auf dem Seeboden aufliegt und von dem der freie Rohrstrang in die untere Biegung übergeht. Die dieser Rechnung zugrunde liegende Annahme, daß der Seeboden am Auftreffpunkt flach, das heißt, nicht geneigt ist, kann für die Bestimmung der Grenzbedingungen für die Spannung in dem freien Rohrstrang nicht verwendet werden.In practice, such an assumption does not apply in typical installation situations. The position of the laying vessel is namely in the horizontal direction from the point of impact of the pipe string considerably removed on the lake floor. The water depth at the point of impact can therefore also differ significantly be of the one below the ver? ship it. Come in addition, that the seabed is generally not flat at the point of impact. Just the angle of inclination of the seabed at the point of impact of the Pipe string is important, however, as this determines the angle to the horizontal at which the laid pipe string is at rests on the bottom of the lake and from which the free pipe run merges into the lower bend. The one on which this calculation is based Assumption that the seabed is flat at the point of impact, that is, not is inclined cannot be used to determine the limit conditions for the stress in the free pipe string.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für ein Verfahren und eine Einrichtung zum überwachen des Verlegens eines Rohrstranges auf See Parameter anzugeben, die zur überwachung des Verlegens auch bei üblichem variierbaren Seebodenprofil geeignet sind.The invention is therefore based on the object of a method and a device for monitoring the laying of a pipe string specify parameters at sea that are suitable for monitoring the laying, even with the usual variable seabed profile are.

Diese Aufaabe wird für ein Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß zumindest einer der Spannungsparameter des abgelassenen Rohrstranges, wie Biegung, Biegemoment, Scherkraft und axiale Dehnungskraft überwacht werden aufgrund der gemessenen Werte für die Wassertiefe unterhalb des Verlegeschiffes, die Spannung des Rohrstranges auf dem Verlegeschiff und die zurückgelegte Strecke des Verlegeschiffes entlang seines Kurses, wobei die Wassertiefe und damit das Seebodenprofil und der Kurs des Verlegeschiffes entsprechend früheren Positionen des Verlegeschiffes gespeichert werden,und daß aus diesen Kurswerten und denThis task is used for a method of the type mentioned at the beginning solved in that at least one of the tension parameters of the drained pipe string, such as bending, bending moment, shear force and axial elongation force are monitored on the basis of the measured values for the water depth below the laying vessel, which Tension of the pipe string on the pipe-laying vessel and the one covered Route of the laying vessel along its course, whereby the water depth and thus the seabed profile and the course of the Laying vessel corresponding to earlier positions of the laying vessel are stored, and that from these course values and the

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errechneten Spannungswerten die jeweiligen Spannungsparameter berechnet und zur Überwachung des Verlegens des Rohrstranges angezeigt werden.Calculated stress values, the respective stress parameters are calculated and used to monitor the laying of the pipe string are displayed.

Durch die Speicherung der Werte für die Wassertiefe und die entsprechenden Kurswerte des Schiffes über dem. Seeboden wird auch das Seebodenprofil hinter dem Verlegeschiff aufgezeichnet. Die Aufzeichnung dieser Werte kann dazu verwendet werden, in Verbindung mit Daten für die Spannung des Rohrstranges Grenzbedingungen für ein mathematisches Modell des freien Rohrstranges aufzustellen. Aufgrund dieses Modelies können dann die erforderlichen Spannungsparameter berechnet werden.By storing the values for the water depth and the corresponding course values of the ship over the. Seeboden becomes also recorded the seabed profile behind the laying vessel. The recording of these values can be used in connection with data for the tension of the pipe string boundary conditions for a mathematical model of the free pipe string. Based on this model, the necessary Stress parameters are calculated.

Für die Berechnung der Spannungsparameter kann eine Iterationsmethode verwendet werden. Dabei wird zunächst die Entfernung des Auftreffpunktes des Rohrstranges auf den Seeboden hinter dem Verlegeschiff geschätzt. Die Wassertiefe an diesem geschätzten Auftreffpunkt kann dann aus den gespeicherten Daten entnommen werden, und der Neigungswinkel des Seebodens an diesem Punkt in Richtung des Rohrstranges kann berechnet werden aus den Werten für die Wassertiefe nahe diesem geschätzten Auftreffpunkt· Die Werte für die Wassertiefe und den Neigungswinkel am Seeboden werden dazu verwendet, die Grenzbedingungen in dem mathematischen Modell für den freien Rohrstrang festzusetzen; das mathematische Modell wird weiter errechnet, um neben anderen Ergebnissen eine genauere Position des Auftreffpunkges zu erhalten. Dieser Rechenvorgang kann in iterativen Schritten wiederholt werden, um jeweils genauere Berechnungen des Auftreffpunktes zu erhalten. Es hat sich herausgestellt, daß bei einer genügend guten ersten Schätzung dieses Auftreffpunktes weitere wiederholte Rechenvorgänge nicht notwendig sind.An iteration method can be used to calculate the stress parameters. First, the distance the point of impact of the pipe string on the seabed behind appreciated by the laying ship. The water depth at this estimated The point of impact can then be taken from the stored data and the angle of inclination of the sea bed at this point in the direction of the pipe string can be calculated from the values for the water depth near this estimated point of impact The values for the water depth and the angle of inclination at the bottom of the lake are used to define the boundary conditions in the mathematical Set model for the free pipe string; the mathematical model is further calculated to produce one among other results to get a more precise position of the point of impact. This arithmetic process can be repeated in iterative steps in order to obtain more precise calculations of the point of impact. It It has been found that with a sufficiently good first estimate of this point of impact, further repeated calculations are not necessary.

Die Spannungsparameter, die für das beschriebene Verfahren zu berechnen sind, können der Radius der Durchbiegung des freien Ronrstranges in einer gewählten Entfernung vom Verlegeschiff sein. Es ist jedoch vorteilhaft, die Durchbiegung des RohrstrangesThe stress parameters necessary for the described procedure too can calculate the radius of the deflection of the free Ronrstrange at a selected distance from the pipe-laying vessel be. However, it is advantageous to reduce the deflection of the pipe string

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an mehreren Punkten entlang der freien Länge zu berechnen, um so einen Gesamtzustand der Konfiguration des Rohrstranges zu erhalten. Die Durchbiegung des Rohrstranges in seiner freien Länge ist abhängig von Spannungen im Rohrstrang; die Kenntnis der Durchbiegung kann zur Bestimmung verwendet werden, ob der Rohrstrang einer Gefährdung ausgesetzt ist. Die Werte für die tatsächlichen Spannungen in dem Rohrstrang über seine freie Länge können berechnet werden, vorausgesetzt, daß dessen Eigenschaften, z.B. der Durchmesser, die Wandstärke usw. bekannt sind.at several points along the free length in order to obtain an overall state of the configuration of the pipe string. The deflection of the pipe string in its free length is dependent on stresses in the pipe string; knowledge of the deflection can be used to determine whether the pipe string is exposed to a hazard. The values for the actual Stresses in the pipe string along its free length can be calculated provided that its properties, e.g. Diameter, wall thickness, etc. are known.

Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist eine Einrichtung vorgesehen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß auf dem Verlegeschiff Einrichtungen zum Messen und Überwachen zumindest eines Spannungsparameters des freien Rohrstranges während des Verlegens,wie Durchbiegung, Biegemoment, Scherkraft und axiale Dehnungskraft, ferner Einrichtungen zum Messen der Wassertiefe an der Position des Verlegeschiffes, Einrichtungen zur Bestimmung der Spannung im Rohrstrang auf dem Verlegeschiff, Einrichtungen zur Bestimmung des vom Verlegeschiff zurückgelegten Kurses, Einrichtungen zum Messen und Speichern der Werte der Wassertiefen entlang des Kurses des Verlegeschiffes und dessen Kurses zum Bestimmen des Seebodenprofils, Einrichtungen zum Berechnen der Spannungsparameter des abgelassenen Rohrstranges aufgrund der Kurswerte des Verlegeschiffes und der Werte für das Seebodenprofil und die Spannung im Rohrstrang, und schließlich Einrichtungen zum Anzeigen der für die Überwachung des Verlegens des Rohrstranges geeigneten Parameter vorgesehen sind.There is a device for carrying out the method according to the invention provided, which is characterized in that on the laying vessel devices for measuring and monitoring at least a stress parameter of the free pipe string during laying, such as deflection, bending moment, shear force and axial expansion force, furthermore devices for measuring the water depth at the position of the laying vessel, devices for determining the Tension in the pipe string on the pipe-laying vessel, facilities for Determination of the course covered by the laying vessel, facilities for measuring and storing the values of the water depths along the course of the laying vessel and its course for determining the Seabed profile, equipment for calculating stress parameters of the drained pipe string based on the course values of the laying vessel and the values for the seabed profile and the tension in the pipe string, and finally means for displaying the parameters suitable for monitoring the laying of the pipe string are provided.

Das beschriebene Verfahren und die Einrichtung gemäß der Erfindung werden üblicherweise nur zur Berechnung der Spannungsparameter des Rohrstranges in einer, und zwar der senkrechten Ebene verwendet, in der der Kurs des Verlegeschiffes enthalten ist. Wenn das Verlegeschiff auf einer Geraden geführt wird, um den Rohrstrang ebenfalls entlang einer Geraden zu verlegen, und wenn beim Verlegen die Wasserströmung in der Querrichtung vernachlässigtThe described method and the device according to the invention are usually only used to calculate the stress parameters of the pipe string in one, namely the vertical plane is used, in which the course of the laying vessel is included. When the laying vessel is guided in a straight line around the Pipe string should also be laid along a straight line, and if the water flow in the transverse direction is neglected during laying

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werden kann, dann kann angenommen werden, daß die seitliche Ausbiegung des freien Rohrstranges zwischen dem Verlegeschiff und den Seeboden vernachlässigbar klein ist. Wenn jedoch der Rohrstrang vom Verlegeschiff entlang eines gekrümmten Pfades verlegt wird oder wenn signifikante Querströmungen vorhanden sind, die den freien Rohrstrang beeinflussen können, kann selbstverständlich die Konfiguration des Rohrstranges auch in der horizontalen Ebene bestimmt werden. Auch können Situationen auftreten, in denen das Verlegeschiff gegen den bereits verlegten Rohrstrang unter einem kleinen Winkel angelegt ist, auch wenn der Rohrstrang noch auf einer Geraden verlegt wird. Hierbei wird der freie Rohrstrang zwischen dem Verlegeschiff und dem Seeboden auch in einer horizontalen Ebene ausgebogen, so daß hierdurch horizontale Spannungskomponenten in dem Rohrstrang entstehen.can then be assumed that the lateral deflection of the free pipe run between the pipe-laying vessel and the seabed is negligibly small. However, if the pipe string laid by the laying vessel along a curved path or when there are significant cross currents, which can influence the free pipe string, the configuration of the pipe string can of course also in the horizontal Level to be determined. Situations can also arise in which the pipe-laying vessel is against the pipe string that has already been laid is laid out at a small angle, even if the pipe string is still being laid in a straight line. This is the free pipe string between the laying vessel and the seabed also curved in a horizontal plane, so that this horizontal Stress components arise in the pipe string.

Aus diesem Grunde sieht das Verfahren gemäß der Erfindung vor, die Position des Verlegeschiffes in bezug zu dem bereits auf den Seeboden verlegten Rohrstrang und ferner die Differenz zwischen dem Kurswinkel des Verlegeschiffes und dem Verlauf des bereits verlegten Rohrstranges zu bestimmen. Wenn in der See signifikante Querströmungen nicht vorhanden sind, kann aufgrund der durch die vorherigen Rechenschritte gelieferten Daten ein mathematisches Modell des freien Rohrstranges in drei Dimensionen gelöst werden. Die Komponenten der Durchbiegung des Biegemoments und der Scherkräfte in der horizontalen Ebene können damit berechnet werden.For this reason, the method according to the invention provides the position of the laying vessel in relation to the already on the pipeline laid on the seabed and also the difference between the course angle of the laying vessel and the course of the already laid To determine the pipe string. If there are no significant cross currents in the sea, it may be due to the through the In the previous calculation steps, a mathematical model of the free pipe string can be solved in three dimensions. The components of the deflection of the bending moment and the shear forces in the horizontal plane can thus be calculated.

Bei dem geschilderten Verfahren können ferner Werte der Wasserströmung senkrecht zu dem Kurs des Verlegeschiffes und parallel zu dem Kurs des Schiffes berücksichtigt werden. Da dadurch der Driftkoeffizient an dem gerade verlegten Rohrstrang bekannt ist, kann auch die Seitenkraft auf den Rohrstrang durch die Wasserströmung zur Lösung des mathematischen Modells des freien Rohrstranges herangezogen werden.In the method described, values of the water flow can also be used perpendicular to the course of the lay vessel and parallel to the course of the vessel. Since this makes the The drift coefficient is known on the pipe string that has just been laid, can also use the side force on the pipe string due to the water flow to solve the mathematical model of the free pipe string can be used.

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Aus diesem Grunde weist das Verlegeschiff gemäß der Erfindung Einrichtungen zum Bestimmen der Position des Verlegeschiffes relativ zu der Lage des bereits auf dem Seeboden verlegten Rohrstranges und ferner Einrichtungen zum Bestimmen der Differenz des Kurswinkels des Verlegeschiffes und des Winkels des bereits verlegten Rohrstranges auf. Die Einrichtungen zum Speichern und Berechnen dieser Werte können ferner dazu verwendet werden, um das mathematische Modell des freien Rohrstranges in drei Dimensionen zu lösen.For this reason, the laying vessel according to the invention Means for determining the position of the laying vessel relative on the position of the pipe string already laid on the seabed and also devices for determining the difference the course angle of the pipe laying vessel and the angle of the pipe string that has already been laid. The facilities for storing and Calculating these values can also be used to build the mathematical model of the free pipe string in three dimensions to solve.

Ferner sind Einrichtungen vorgesehen, um die Werte für die Wasserströmung zumindest quer zum Kurswinkel des Verlegeschiffes und vorzugsweise auch parallel zu dem Kurswinkel des Verlegeschiffes zu bestimmen.Furthermore, devices are provided to measure the values for the water flow at least transversely to the heading angle of the laying vessel and preferably also to be determined parallel to the course angle of the laying vessel.

Beim Verfahren gemäß der Erfindung wird ferner davon Gebrauch gemacht, daß die Bewegung des Verlegeschiffes im Hinblick auf die Wellenbewegung berücksichtigt wird,und daß das dynamische Verhalten des abgelassenen Rohrstranges unter Berücksichtigung dieses Verhaltens des Verlegeschiffes berechnet wird. Das Verhalten des Verlegeschiffes im Hinblick auf die Wellenbewegung kann aufgrund einer Bestimmung des Wellenspektrums in der Umgebung des Verlegeschiffes bestimmt werden, wobei die Amplituden mehrerer regulärer Wellen verschiedener Frequenzen, die ein Abbild der äquivalenten Energie des Wellenspektrums geben, berechnet und die entsprechenden Bewegungen des Verlegeschiffes in Abhängigkeit der verschiedenen Wellenfrequenzen bestimmt werden.The method according to the invention also makes use of the fact that the movement of the laying vessel with respect to the wave movement is taken into account, and that the dynamic behavior of the drained pipe string is taken into account this behavior of the laying vessel is calculated. Behaviour of the laying vessel with regard to the wave movement can be based on a determination of the wave spectrum in the area of the laying vessel can be determined, with the amplitudes of several regular waves of different frequencies that form an image the equivalent energy of the wave spectrum, calculated and the corresponding movements of the laying vessel as a function of of the various wave frequencies can be determined.

So kann die entsprechende Bewegung des Verlegeschiffes bestimmt werden aus dem vermessenen Wellenspektrum der Umgebung und der diesem entgegenwirkenden Einrichtungen des Verlegeschiffes. Aus dem Bewegungsspektrum des Verlegeschiffes berechnet ein Rechner das entsprechende zeitabhängige Spektrum der Spannung in dem abgelassenen Rohrstrang. Indem eine Prognose für die Wellenbewegung gestellt wird, kann somit auch eine Prognose für das Verhalten des abgelassenen Rohrstranges erstellt werden.In this way, the corresponding movement of the pipe-laying vessel can be determined are derived from the measured wave spectrum of the environment and the counteracting facilities of the laying vessel. the end A computer calculates the corresponding time-dependent spectrum of the tension in the drained vessel based on the movement spectrum of the laying vessel Pipe string. By making a prognosis for the wave movement, a prognosis for the behavior can also be made of the drained pipe string.

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Wenn das Verlegen des Rohrstranges eingestellt wird, entweder am Ende des Rohrstranges oder zeitweilig bei widrigen Wetterbedingungen, ist es üblich, den bisher zusammengesetzten Rohrstrang an ein Kabel am Heck des Schiffes anzuhängen und auf den Seeboden abzulassen. Bei einem normalen Verlegungsvorgang ist es selbstverständlich wichtig, daß in dem abgelassenen Rohrstrang zwischen dem Auftreffpunkt und der Verbindung mit dem Kabel eine genügend große Spannung aufrecht erhalten wird, um eine zu starke Durchbiegung des Rohrstranges zu verhindern. Das Verfahren gemäß der Erfindung kann während dieses Ablassens des Rohrstranges dazu verwendet werden, den jeweiligen Zustand des abgelassenen Abschnittes des Rohrstranges zu überwachen. Ferner ist es möglich, das Verfahren gemäß der Erfindung auch dann anzuwenden, wenn der abgelassene Rohrstrang wieder eingeholt wird, damit das Verlegen fortgeführt werden kann. If the laying of the pipe string is stopped, either at the end of the pipe string or temporarily in adverse weather conditions, it is common to attach the previously assembled pipe string to a cable at the stern of the ship and lower it to the seabed. In a normal laying operation it is of course important that a sufficient tension is maintained in the drained pipe string between the point of impact and the connection with the cable to prevent excessive bending of the pipe string. The method according to the invention can be used during this lowering of the pipe string to monitor the respective condition of the drained section of the pipe string. Furthermore, it is possible to use the method according to the invention even when the drained pipe string is retrieved again so that the laying can be continued.

Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert; hierin stellen dar:The invention is illustrated in one embodiment with reference to the drawing explained in more detail; here represent:

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und Fig.1B: Eine schematische Darstellung eines Verlegeschiffes in Verbindung mit einem Flußdiagramm für eine überwachungseinrichtung zur Überwachung der Verlegung eines Rohrstranges auf See;and FIG. 1B: a schematic representation of a laying ship in connection with a flow chart for a monitoring device for monitoring the laying of a pipe string at sea;

Fig. 2: Ein Blockdiagramm der Überwachungseinrichtung gemäß der Erfindung.FIG. 2: A block diagram of the monitoring device according to FIG the invention.

In der Figur 1 ist eine Aufsicht 10 und in der Figur 1B eine Seitenansicht 20 eines Verlegeschiffes gezeigt, das mit einer Vorrichtung zur überwachung der Verlegung eines Rohrstranges auf See ausgerüstet ist. Das Verlegeschiff ist eine halbgetauchte Barge mit einem Hauptdeck 21, das von Säulen 23 auf einem Paar Schwimmern 22, von denen in Figur 1B nur einer gezeigt ist, abgestützt ist. Während der Verlegung wird der Auftrieb des Ver-In the figure 1 is a plan view 10 and in the figure 1B a side view 20 of a laying ship is shown, which with a Device for monitoring the laying of a pipe string at sea is equipped. The laying vessel is a half-submerged one Barge having a main deck 21 supported by columns 23 on a pair of floats 22, only one of which is shown in Figure 1B is. During the laying, the buoyancy of the

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legeschiffes so geregelt, daß die Seeoberfläche mindestens oberhalb der halben Länge der Säulen 23 liegt. Auf diese Weise befindet sich die größte Masse des Verlegeschiffes unterhalb einer Region von Wellenturbulenzen in der See, so daß das Verlegeschiff auf Wellenbewegungen annähernd nicht anspricht. Selbstverständlich ist es für die Verlegung eines Rohrstranges wichtig, daß das Verlegeschiff eine stabile Plattform bildet, auf der Abschnitte des Rohrstranges zusammengeschweißt und danach über das Heck des Verlegeschiffes abgelassen werden können. Auf dem Verlegeschiff gemäß der Figur 1 werden die Abschnitte des Rohrstranges entlang einer Mittellinie 11 des Schiffes zusammengeschweißt. Wenn jeweils ein neuer Abschnitt an dem bestehenden Rohrstrang angeschweißt ist, wird das Verlegeschiff eine entsprechende Strecke vorwärts bewegt, und der Rohrstrang wird um die entsprechende Länge des zugefügten Abschnittes am Heck des Schiffes abgelassen. Um den Rohrstrang zwischen dem Verlegeschiff und dem Seeboden nicht zu beschädigen, wird der Rohrstrang durch Spannvorrichtungen 12 unter Spannung gehalten. Das Verlegeschiff selbst wird jeweils in Ruheposition durch eine Serie von Ankern gehalten.Laying ship regulated so that the sea surface is at least above half the length of the columns 23. In this way, most of the mass of the laying vessel is below one Region of wave turbulence in the sea, so that the laying vessel almost does not respond to wave movements. Of course It is important for the laying of a pipe string that the pipe-laying vessel forms a stable platform on which sections of the Pipe string can be welded together and then drained via the stern of the pipe-laying vessel. According to the laying vessel In FIG. 1, the sections of the pipe string are welded together along a center line 11 of the ship. If each a the new section is welded to the existing pipe string, the pipe-laying vessel is moved forward a corresponding distance, and the pipe string is lowered the corresponding length of the added section at the stern of the ship. Around the pipe string between the laying vessel and the seabed not to be damaged, the pipe string is held under tension by tensioning devices 12. The laying vessel itself is held in the rest position by a series of anchors.

Derartige Verholsysteme für Verlegeschiffe sind aus dem Stande der Technik bekannt. Die Spannvorrichtungen 12 sind so ausgebildet, daß sie entweder den Rohrstrang frei über das Heck des Schiffes ablassen oder den Rohrstrang beim Verlegen vom Heck des Verlegeschiffes abdrücken, um so die Spannung im Rohrstrang zwischen den oben erwähnten Grenzen zu halten. Wenn die Spannung im Rohrstrang gegen die obere Grenze anwächst, wird der Rohrstrang durch die Spannvorrichtungen frei gegeben und so lange abwärts gelassen, bis die Spannung wiederum einen annehmbaren Wert erreicht. Wenn andererseits die Spannung im Rohrstrang sich gegen die untere Grenze bewegt, wird der Rohrstrang mit den Spannvorrichtungen 12 wieder soweit auf das Verlegeschiff zurückgezogen, bis die Spannung im zulässigen Bereich liegt.Such mooring systems for laying vessels are out of the question known in the art. The clamping devices 12 are designed so that they either drain the pipe string freely over the stern of the ship or the pipe string when laying from the stern of the Press the laying vessel to relieve the tension in the pipe string to keep between the above mentioned limits. When the tension in the pipe string increases towards the upper limit, the pipe string will released by the tensioning devices and left down until the tension again reaches an acceptable level. On the other hand, if the tension in the pipe string moves towards the lower limit, the pipe string is tightened with the jigs 12 is pulled back onto the pipe-laying vessel until the tension is within the permissible range.

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Das Verlegeschiff weist am Heck eine rückwärts gerichtete Rampe auf, die so fest ausgebildet ist, daß der Rohrstrang beim Ablassen von dem Schiff in seiner oberen Biegung unterstützt wird. Konstruktionen für derartige Rampen sind ebenfalls aus dem Stande der Technik bekannt. Nach dem Ablassen des Rohrstranges von der Rampe 13 hängt der Rohrstrang frei in dem Wasser, bis er den Seeboden berührt. Zwischen dem Verlegeschiff und dem Seeboden nimmt der Rohrstrang eine "S"-Form an, wobei die obere Biegung des "S"-förmigen Rohrstranges von der Rampe 13 unterstützt wird, während die untere Biegung erst dann unterstützt wird, wenn der Rohrstrang den Seeboden berührt. Wie bereits oben erwähnt, sollen während der Verlegung des Rohrstranges dessen Eigenschaften hinsichtlich der Spannung über seine freie Länge überwacht werden. Durch diese überwachung während der Verlegung können hierbei Korrekturen vorgenommen werden, die die Spannung im Rohrstrang über dessen freie Länge so regulieren, daß Beschädigungen des Rohrstranges vermieden werden.The laying vessel has a rear ramp at the stern on, which is designed so firmly that the pipe string is supported in its upper bend when lowering from the ship. Constructions for such ramps are also known from the prior art. After draining the pipe string from the Ramp 13, the pipe string hangs freely in the water until it touches the bottom of the lake. Between the laying ship and the seabed the pipe string assumes an "S" shape, the upper bend of the "S" -shaped pipe string being supported by the ramp 13, while the lower bend is not supported until the pipe string hits the seabed. As mentioned above, should During the laying of the pipe string, the properties of the tension are monitored over its free length. Through this monitoring during the laying, corrections can be made that reduce the tension in the pipe string Regulate its free length so that damage to the pipe string is avoided.

Hierzu werden jeweils der Kurs des Verlegeschiffes mit der jeweiligen Wassertiefe unterhalb dem Schiff und ferner die Spannung im Rohrstrang gemessen. Die Werte für die jeweilige Wassertiefe werden gemeinsam mit den Werten für die zurückgelegte Entfernung des Verlegeschiffes gespeichert, so daß hierdurch eine Aufzeichnung der Wassertiefe bei den jeweiligen Positionen des Schiffes erhalten wird. Die Aufzeichnung der Wassertiefe auch hinter dem Verlegeschiff ermöglicht hierbei eine größere Genauigkeit der Spannungsparameter des Rohrstranges über dessen freie Länge. Speziell bei großen Wassertiefen.kann der Berührungspunkt des Rohrstranges auf dem Boden beträchtlich hinter dem Verlegeschiff liegen. Auch wenn der Seeboden in der Gegend des Berührungspunktes als flach angenommen wird, kann die Wassertiefe an diesem Punkt erheblich von der Wassertiefe unterhalb dem Verlegeschiff differieren. Die Aufzeichnung der Wassertiefen hinter dem Verlegeschiff gestattet daher eine wesentlich bessere Schätzung der Wassertiefe an dem Berührungspunkt. Zudem kann hier auch derFor this purpose, the course of the laying vessel is compared with the respective The water depth below the ship and the tension in the pipe string were also measured. The values for the respective water depth are stored together with the values for the distance covered by the laying vessel, so that a record is made the water depth at the respective positions of the ship is obtained. The record of the water depth also behind the The laying vessel enables a greater accuracy of the tension parameters of the pipe string over its free length. Especially with great water depths, the point of contact between the pipe string and the ground can be considerably behind the pipe-laying vessel lie. Even if the sea floor in the area of the point of contact is assumed to be shallow, the water depth at this Point differ significantly from the water depth below the laying vessel. The recording of the water depth behind the laying vessel therefore allows a much better estimate of the water depth at the point of contact. In addition, the

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Winkel gegenüber der Horizontalen, unter dem der Rohrstrang auf dem Seeboden anliegt, berücksichtigt werden, so daß hierdurch ebenfalls die Spannungsparameter des Rohrstranges über seine freie Länge wesentlich genauer bestimmbar sind. Aus der Aufzeichnung der jeweiligen Wassertiefen kann auch der Neigungswinkel des Rohrstranges an dem Berührungspunkt berechnet werden, so daß hierdurch eine Anzeige des Neigungswinkels des Rohrstranges ermöglicht wird, wenn dieser auf dem Seeboden aufliegt.Angle with respect to the horizontal, at which the pipe string rests on the sea bed, must be taken into account, so that as a result the tension parameters of the pipe string can also be determined much more precisely over its free length. From the recording The angle of inclination of the pipe string at the point of contact can also be calculated for the respective water depths, so that this enables the angle of inclination of the pipe string to be displayed when it rests on the seabed.

Jeweils auf der rechten Seite der Figuren 1A und 1B ist ein Logik-Flußdiagramm für die Verarbeitung von Daten dargestellt, das zur Erklärung des Ausführungsbeispieles jeweils herangezogen wird. In der ersten Säule der Blöcke in der Zeichnung, die mit dem Pfeil 30 bezeichnet sind, sind die verschiedenen Datenquellen aufgelistet, die zur Berechnung der Spannungsparameter des Rohrstranges herangezogen werden.A logic flow diagram for the processing of data is shown on the right-hand side of each of FIGS. 1A and 1B. which is used to explain the exemplary embodiment. In the first column of the blocks in the drawing, those with the arrow 30, the various data sources are listed that are used to calculate the tension parameters of the pipe string can be used.

Das Verlegeschiff weist hierbei eine Navigationsanlage 31 auf, mit der die Position des Verlegeschiffes bestimmt und aufgezeichnet wird. Die Navigationsanlage 31 liefert demnach Daten für die geographische Länge und Breite des Verlegeschiffes, was durch Blöcke 61 und 62 dargestellt ist. Von der Navigationsanlage 31 werden ferner Daten für die Werte der Wassertiefe unterhalb dem Verlegeschiff geliefert. Hierzu ist ein Echolot vorgesehen, das Informationen an die Navigationsanlage 31 abgibt, von denen die Daten über die Wassertiefe in einen Block 63 übertragen wird.The laying ship here has a navigation system 31, with which the position of the laying vessel is determined and recorded will. The navigation system 31 accordingly supplies data for the geographical longitude and latitude of the laying vessel, what represented by blocks 61 and 62. The navigation system 31 also receives data for the values of the water depth below delivered to the laying ship. For this purpose, an echo sounder is provided which transmits information to the navigation system 31 from which the data on the water depth is transmitted to a block 63.

Die Werte für die Wassertiefe werden jeweils gespeichert. Dies geschieht so, daß die Wassertiefe jeweils dann gespeichert wird, wenn das Verlegeschiff eine bestimmte Strecke zurückgelegt hat. Im Block 63 können etwa 50 verschiedene Werte für die Wasser- tiefen göäpdicher,t werden. Wenn demnach entlang des Kurses des * ' ■ Verleg€*fch±¥res'Älle 24- Meter die Wassertiefe gespeichert wird, j_ kann diese für eine,Strecke von 1200 m hinter dem VerlegeschiffThe values for the water depth are saved in each case. This is done in such a way that the water depth is saved each time the laying vessel has covered a certain distance. About 50 different values for the water depths can be göäpdicher, t in block 63. Thus, when € * f ch ± ¥ res'Älle 24 meters water depth is stored along the course of the * '■ Verleg, j_ it can m for one track of 1200 behind the laying vessel

709852/0903 ORIGINAL INSPECTED -13- 709852/0903 ORIGINAL INSPECTED -13-

aufgezeichnet und gespeichert werden. Aufgrund dieser Aufzeichnung der Wassertiefe wird diejenige Wassertiefe an Auftreffpunkt des Rohrstranges am Seeboden bestimmt, wie dieses später beschrieben wird. Ebenso kann der Neigungswinkel des Rohrstranges am Auftreffpunkt bestimmt werden. Die Wassertiefe am Auftreffpunkt und der dortige Neigungswinkel des Rohrstranges werden in Blöcken 64 bzw. 65 gespeichert, die, wie weiter unten erklärt wird, für die Berechnung der Spannungsparameter des Rohrstranges verwendet werden.recorded and saved. Because of this record the water depth is that water depth at the point of impact of the pipe string on the lake floor, as this is determined later is described. The angle of inclination of the pipe string at the point of impact can also be determined. The water depth at The point of impact and the angle of inclination of the pipe string there are stored in blocks 64 and 65, which, as will be explained below, are used to calculate the tension parameters of the pipe string be used.

Von der Navigationsanlage 31 werden noch mehrere Daten geliefert, z.B. die Länge jedes angeschweißten Abschnittes des Rohrstranges, das heißt die durch den Block 66 dargestellte Schweißlänge, die im Block 67 dargestellte Gesamtlänge des verlegten Rohrstranges, die Anzahl der miteinander bereits verbundenen Abschnitte des Rohrstranges (Block 68) und der Kurswinkel des Verlegeschiffes (Block 69). Diese Daten werden dazu gebraucht, um die Spannungsparameter des Rohrstranges genauer berechnen bzw. das Verlegen besser beobachten zu können.The navigation system 31 delivers several more data, e.g. the length of each welded section of the pipe string, that is, the weld length represented by block 66, the total length of the laid pipe string represented in block 67, the number of sections of the pipe string already connected to one another (block 68) and the heading angle of the pipe-laying vessel (Block 69). These data are used to calculate the tension parameters of the pipe string more precisely or the laying to be able to observe better.

Aufgrund anderer Daten werden noch weitere Werte des Verlegeschiffes abgeleitet: So von einem Kreiselkompaß 32 erneut der Kurswinkel (Block 70), die Spannung des Rohrstranges über eine Meßdose 33 an den Spannvorrichtungen 12 (Block 71), die Länge des von einem Zähler 34 an den Spannvorrichtungen gemessenen abgelassenen Rohrstranges (Block 72), Strömungsverhältnisse an allen vier Ecken des Verlegeschiffes über Druckmesser 35 (Block 73), die Wasserströmung relativ zu dem Verlegeschiff in zwei Richtungen unter rechtem Winkel (Blöcke 74 und 75) über einen festen Strömungsmesser 36 und 25 neben dem Verlegeschiff, die von einer Uhr 37 gelieferte Uhrzeit und das Datum (Block 76), die horizontal und radial wirkenden Kräfte bei dem Rohrstrang an der Rampe unterstützenden Auflager (Blöcke 77 und 78), die durch Meßdosen 38 und 26 bestimmt werden, und schließlich die mittlere Wellenperiode (Block 79) und die signifikante Wellenhöhe (Block 80), die mittels einer Boje 39 bestimmt werden.Due to other data, further values of the pipe-laying vessel are provided derived: So from a gyro compass 32 again the course angle (block 70), the tension of the pipe string over a Load cell 33 on jigs 12 (block 71), the length of the drain measured by counter 34 on the jigs Pipe string (block 72), flow conditions at all four corners of the laying vessel via pressure gauge 35 (block 73), the water flow relative to the lay vessel in two directions at right angles (blocks 74 and 75) over a fixed flow meter 36 and 25 next to the laying vessel, which is from a Clock 37 supplied the time and date (block 76), the horizontal and radial forces in the pipe string on the ramp supporting supports (blocks 77 and 78), which are carried out by load cells 38 and 26 are determined, and finally the mean wave period (block 79) and the significant wave height (block 80), which are determined by means of a buoy 39.

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* _den 709852/0903 ,. * _The 709852/0903.

Zur überwachung der Spannungsparameter des Rohrstranges beim Auflegen und Abheben vom Seeboden werden noch folgende Werte vorgesehen. Die Spannung am Kabel der den Rohrstrang beim Aufliegen bzw. Abheben auf den Seeboden haltenden Winde wird durch eine Meßdose (40) an der Winde gemessen (Block 81), wobei die von der Kabeltrommel abgelaufene Länge über einen Zähler 41 an der Winde bestimmt wird.For monitoring the tension parameters of the pipe string at The following values are also provided for laying on and taking off from the bottom of the lake. The tension on the cable of the pipe string when The winch holding up or taking off on the seabed is measured by a load cell (40) on the winch (block 81), with the length of the cable drum that has elapsed is determined by a counter 41 on the winch.

Ferner werden noch Daten aufgezeichnet über die Nick-Gier-Bewegungen (Blöcke 83 und 84) des Verlegeschiffes aufgrund der Wellen, wobei diese Werte über Beschleunigungsgeber 42 und 43 erhalten werden. Die im Block 73 vorhandenen Werte der Strömungsverhältnisse werden ebenso wie die Werte des bei der Berechnung der Spannungsparameter des Rohrstranges berücksichtigten Tiefganges (Block 86) zur Berechnung des Trimmwinkels (Block 85) des Verlegeschiffes verwendet, das heißt zur Berechnung,inwieweit das Heck oder der Bug ües Verlegeschiffes jeweils eingetaucht ist.In addition, data is recorded on the pitch-yaw movements (Blocks 83 and 84) of the laying vessel on the basis of the waves, these values being via acceleration sensors 42 and 43 can be obtained. The values of the flow conditions present in block 73, like the values of the, are used in the calculation the tension parameters of the pipe string taken into account (block 86) for calculating the trim angle (block 85) used by the laying vessel, i.e. to calculate to what extent the stern or the bow of the laying vessel is each submerged is.

Die in den Blöcken 66 bis 85 eingegebenen Daten werden jeweils durch Meßinstrumente an Bord des Verlegeschiffes erzeugt, wobei diese Daten jeweils zeitabhängig je nach der Bewegung des Verlegeschiffes aufgezeichnet werden. Um die Berechnung der Spannungsparameter des Rohrstranges vollständig zu machen, sind zusätzliche Werte erforderlich. Diese Werte werden durch einen Block 90 dargestellt, in dem Werte für die Abmessungen des Rohrstranges, den Elastizitätsmodul des Stranges und das spezifische Gewicht des Strangmaterials und etwaiger Ummantelungen eingespeichert ist. Ebenso werden bestimmte Parameter (Block 91) des Verlegeschiffes eingespeichert, ferner Steuerparameter (Block 92), durch die ausgedrückt wird, wie die jeweiligen Spannungsparameter des Rohrstranges berechnet und dargestellt werden.The data entered in blocks 66 to 85 are each generated by measuring instruments on board the laying vessel, wherein these data are recorded as a function of time depending on the movement of the laying vessel. To calculate the To make the pipe string tension parameters complete, additional values are required. These values are represented by a Block 90 shown in the values for the dimensions of the pipe string, the elastic modulus of the string and the specific Weight of the strand material and any sheathing is stored. Certain parameters (block 91) of the Laying vessel stored, furthermore control parameters (block 92), which expresses how the respective stress parameters of the pipe string are calculated and displayed.

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70 9 352/090370 9 352/0903

Es können noch weitere Werte zur Verfügung gestellt werden, wenn diese Werte nur gelegentlich während des Verlegens des Rohrstranges geändert werden sollen. Derartige Werte können manuell verändert werden und stellen veränderbare Funktionen dar (Block 93), z.B. die Wellenrichtung (Block 94), das heißt der Winkel zwischen dem Kurs des Verlegeschiffes und der Wellenrichtung, ferner die Qualitätsnummer eines neuen Abschnittes des Rohrstranges (Block 95), das heißt die Verbindungsnummer zwischen zwei Strangabschnitten unterschiedlicher Art, der später zu erläuternde Biegungsverlauf (Block 96) des Rohrstranges, das Strömungsprofil 97, das heißt der Verlauf der Wasserströmung in Abhängigkeit der Tiefe, was mit einem unter das Verlegeschiff von Hand abgelassenen Strömungsmesser festgestellt werden kann, und schließlich die jeweils letzte Nummer des gerade abgelassenen Stranges (Block 98), mit der die Spannungsparameter während des Ablassens bzw. Einholens des Rohrstranges berücksichtigt werden.Further values can be made available if these values are only used occasionally while the pipe string is being laid should be changed. Such values can be changed manually and represent changeable functions (block 93), e.g. the wave direction (block 94), i.e. the angle between the course of the laying vessel and the wave direction, furthermore the Quality number of a new section of the pipe string (block 95), that is, the connection number between two string sections of different types, the curve course (block 96) of the pipe string to be explained later, the flow profile 97, that is to say the course of the water flow as a function of the depth, which can be done with a flow meter that was manually lowered under the laying vessel can be determined, and finally the last number of the just drained strand (block 98) with which the Tension parameters during lowering or retrieving the pipe string must be taken into account.

Die erwähnten Daten werden allesamt einem in Figur 1 mit 50 bezeichneten Block zugeführt, in dem diese verarbeitet werden. Die Daten werden in einem Eingangsspeicher 101 gespeichert und von diesem zu einem Rechner 102 geleitet, in dem einem statische Analyse des abgelassenen Rohrstranges ohne Rücksicht auf dynamische, etwa von Bewegungen des Verlegeschiffes bzw. der Wellenbewegung herrührenden Effekte erfolgt. Unter anderem werden hier die geographischen Koordinaten der Auftreffpunkte des Rohrstranges auf den Seeboden aufgrund des im Eingangsspeicher 101 gespeicherten Seebodenprofils (Block 103) berechnet. Die bei der statischen Analyse erzielten Ergebnisse werden mehreren Anzeigevorrichtungen zugeführt, so einem Drucker 104, einem Schreiber 105 und einem Kopierer 106. Anstatt die Ergebnisse der statischen Analyse direkt aufzuzeichnen, können diese Ergebnisse dazu verwendet werden, eine weitere Analyse, die sogenannte dynamische Analyse (Block 107), durchzuführen, bei der die Bewegungen des Verlegeschiffes, die durch die Wellenbewegung verursacht ist, auf den herabgelassenen Rohrstrang ,berücksichtigt ist. Diese Ergebnisse werden danach aufgezeichnet. Anstelle der statischen Analyse kann beim AblassenThe data mentioned are all fed to a block designated by 50 in FIG. 1, in which they are processed. The data are stored in an input memory 101 and passed from this to a computer 102, in which a static analysis of the drained pipe string is carried out without regard to dynamic effects, for example caused by movements of the laying vessel or the wave movement. Among other things, the geographic coordinates of the points of impact of the pipe string on the seabed are calculated here on the basis of the seabed profile (block 103) stored in the input memory 101. The results obtained from the static analysis are fed to several display devices, such as a printer 104, a writer 105 and a copier 106.Instead of recording the results of the static analysis directly, these results can be used to carry out a further analysis, the so-called dynamic analysis ( Block 107), taking into account the movements of the pipe-laying vessel, which is caused by the wave movement , on the lowered pipe string. These results are then recorded. Instead of static analysis, it can be used when draining

709852/0903 " ¹⁶ "709852/0903 " ¹⁶ "

* und Aufholen eines Rohrstranges vom Seeboden erfolgen (Block 108) um hierbei die Lage des an den hinteren Winden hängenden Rohrstranges zu bestimmen. In diesem Fall werden diese Ergebnisse aufgezeichnet.* and pulling up a string of pipes from the lake floor (block 108) in order to determine the position of the pipe string hanging on the rear winches. In this case these results will recorded.

Sämtliche Daten im Eingangsspeicher können aufgezeichnet werden (Block 109). Diese aufgezeichneten Daten können später verwendet werden, um Grenzwerte für bereits errechnete Situationen bei der Verlegung zu berechnen.All data in the input memory can be recorded (Block 109). This recorded data can later be used to set limit values for situations that have already been calculated to be calculated when laying.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die Spannungsparameter des Rohrstranges durch einen Digital-Rechner ausgeführt, in dem ebenfalls die Werte für die Wassertiefe und andere Größen, die bei der Berechnung benötigt werden, gespeichert werden. Der Rechner arbeitet in "Echtzeit", das heißt er nimmt die von den verschiedenen Meßinstrumenten gelieferten Daten jeweils bei derem Anfall auf. Die vollständige Berechnung des Zustandes des abgelassenen Rohrstranges nimmt zwar eine bestimmte Zeitspanne in Anspruch, jedoch ist es möglich, diese Rechnung innerhalb von 10 Minuten zu erhalten, so daß alle 10 Minuten die gewünschten Spannungsparameter des Rohrstranges beim Verlegen bestimmt werden.In the embodiment described, the tension parameters of the pipe string are carried out by a digital computer, in which the values for the water depth and other quantities that are required for the calculation are also saved. The computer works in "real time", which means that it takes the data supplied by the various measuring instruments when they have an attack. The complete calculation of the condition of the drained pipe string takes a certain period of time to claim, however, it is possible to receive this bill within 10 minutes, leaving the desired one every 10 minutes Tension parameters of the pipe string can be determined during laying.

In Figur 2 ist ein Blockdiagramm zur Durchführung der oben erwähnten Rechnungen dargestellt. Hierzu sind zwei Rechner 201 und 202 vorgesehen, wobei der Rechner 202 als Tochter-Rechner des Rechners 201, das heißt von diesem abhängig arbeitet. Sämtliche Daten von den Meßinstrumenten auf dem Verlegeschiff und von der Navigationsanlage 31 werden dem Rechner 201 zugeführt. Dieser tastet die Eingangswerte regelmäßig ab, skaliert und filtert diese wenn notwendig und bereitet diese Werte in geeigneter Weise auf, um die Lage und den Zustand des abgemessenen Rohrstranges zu berechnen. Die aufbereiteten Daten werden im Rechner 201 aufgezeichnet. Das Aufbereiten der Daten für dieseReferring to Figure 2, there is a block diagram for performing the above Bills shown. Two computers 201 and 202 are provided for this purpose, with computer 202 as a daughter computer of the computer 201, that is, works dependent on it. All data from the measuring instruments on the laying vessel and from the navigation system 31 are fed to the computer 201. This scans the input values regularly, scales and filters these if necessary and prepares these values in a suitable manner to identify the position and condition of the measured Calculate pipe string. The processed data are recorded in the computer 201. The preparation of the data for this

* eine Berechnung* a calculation

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7 0 9852/09037 0 9852/0903

Berechnung schließt auch die Berechnung der Wassertiefe am Auftreffpunkt des Rohrstranges aufgrund der gespeicherten Werte für das Seebodenprofil ein. Ebenso wird hierbei die Entfernung zwischen dem Verlegeschiff und dem Auftreffpunkt berechnet. Dies geschieht dadurch, daß im Rechner 201 die Entfernung hinter dem Schiff berechnet wird, in der eine Tangente an der Spitze der Rampe 13 eine horizontale Ebene in der Wassertiefe unterhalb des Verlegeschiffes schneidet,und daß zu dieser Entfernung ein bestimmter Wert hinzugerechnet wird. Dieser zuzurechnende Wert hängt von verschiedenen mittleren Bedingungen während der Verlegung und von den Parametern des abgelassenen Rohrstranges ab. Diese erste angenäherte Berechnung des Auftreffpunkges des Rohrstranges hinter dem Verlegeschiff wird dazu verwendet, um die Wassertiefe an dem Auftreffpunkt zu bestimmen, und zwar aus der Speicherung des Seebodenprofils an früheren Positionen des Verlegeschiffes. Ebense werden die Werte der Wassertiefe an dem berechneten Auftreffpunkt dazu verwendet, den Neigungswinkel des Rohrstranges an dem geschätzten Auftreffpunkt zu bestimmen. Die Werte für die Wassertiefe und den Neigungswinkel werden ferner dazu verwendet, die Lage und Form des Rohrstranges zu berechnen. Es ist dann möglich, diese neue Position des Auftreffpunktes dazu verwenden, eine genauere Bestimmung der Wassertiefe und des Neigungswinkels am Auftreffpunkt zu erhalten; dieser Rechenvorgang wird zur Erhöhung der Genauigkeit mehrmals wiederholt. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß der erste berechnete Schätzwert des Auftreffpunktes bereits so genau ist, daß eine mehrfache Wiederholung des genannten Rechenganges in der Praxis nicht notwendig ist.The calculation also includes the calculation of the water depth at the point of impact of the pipe string based on the stored values for the seabed profile. Likewise here is the distance calculated between the laying vessel and the point of impact. This is done in that the distance behind the ship is calculated in the computer 201, in which a tangent to the The top of the ramp 13 intersects a horizontal plane in the depth of the water below the laying vessel, and that at this distance a certain value is added. This attributable value depends on various mean conditions during installation and on the parameters of the drained pipe string. This first approximate calculation of the point of impact of the pipe string behind the pipe-laying vessel is used to determine the water depth at the point of impact, namely from the storage of the seabed profile at previous positions of the laying vessel. The values of the Water depth at the calculated point of impact is used to determine the Angle of inclination of the pipe string at the estimated point of impact to determine. The values for the water depth and the angle of inclination are also used to determine the position and shape of the pipe string to calculate. It is then possible to use this new position of the point of impact for a more precise determination of the Obtain the water depth and the angle of inclination at the point of impact; this calculation process is repeated several times to increase the accuracy. However, it turned out that the first calculated The estimated value of the point of impact is already so precise that that a multiple repetition of the above calculation is not necessary in practice.

Wie aus Figur 2 weiter hervorgeht, werden die im Rechner 2Ο1 aufbereiteten Daten in den Rechner 2Ο2 überführt, in dem die Grenzbedingungen des Rechenprogrammes bestimmt werden. Hierzu wird ein mathematisches Modell des abgelassenen Rohrstranqes aufgestellt. Die freie Länge des Rohrstranges wird für die Rech-As can also be seen from FIG. 2, the data processed in the computer 2Ο1 are transferred to the computer 2Ο2, in which the Boundary conditions of the computer program can be determined. For this purpose, a mathematical model of the drained pipe strand is used set up. The free length of the pipe string is used for the right

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7 ο J S 5 2 I 0 ^l) 0 37 ο J S 5 2 I 0 ^l ) 0 3

2*2 *

nung als steife Kette betrachtet. Für diese Berechnung hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die Konfiguration des abgelassenen Rohrstranges durch eine Anzahl von kleinen begrenzten Elementen, die miteinander an Knoten verbunden sind, zu ersetzen. Es wird dannein iterativer Rechenvorgang benutzt, um die Konfiguration des abgelassenen Rohrstranges aus den gemessenen Daten zu bestimmen.considered as a stiff chain. For this calculation it has been found to be advantageous to adjust the configuration of the drained Replace the string of tubing with a number of small confined elements connected together at nodes. An iterative calculation is then used to derive the configuration of the drained tubing from the measured Data to determine.

Um mit dem mathematischen Modell die Konfiguration des Rohrstranges berechnen zu können, sind die Werte für die Spannung des Rohrstranges, die Wassertiefe an dem geschätzten Auftreffpunkt und die sonstigen Parameter des Rohrstranges besonders wichtig. Jedoch sind auch die anderen in Verbindung mit der Figur 1 beschriebenen Werte zur Erhöhung der Genauigkeit der Rechnung heranziehbar. So können etwa die Werte für den Trimmwinkel und die Drift des Verlegeschiffes dafür verwendet werden, die Bedingungen am oberen Ende des abgelassenen Rohrstranges bestimmen. Ebenso kann berechnet werden, inwieweit die mit der Wassertiefe veränderbare Strömung die Konfiguration des abgelassenen Rohrstranges beeinflußt.In order to use the mathematical model to determine the configuration of the pipe string To be able to calculate are the values for the tension of the pipe string, the water depth at the estimated point of impact and the other parameters of the pipe string are particularly important. However, the others are also related to the Figure 1 can be used to increase the accuracy of the calculation. For example, the values for the trim angle and the drift of the pipe laying vessel can be used to determine the conditions at the top of the drained pipe string. It can also be calculated to what extent the flow, which can be changed with the depth of the water, changes the configuration of the drained Pipeline affected.

In erster Näherung kann die Konfiguration des abgelassenen Rohrstranges in einer senkrechten Ebene berechnet werden. Speziell dann, wenn der Rohrstrang entlang einer Geraden verlegt werden soll, kann mit dieser zweidimensionalen Rechnung genügende Genauigkeit erreicht werden. Wenn jedoch der Rohrstrang entlang einer Kurve verlegt wird,und wenn zusätzlich noch signifikante, den abgelassenen Rohrscrang beeinflussende Wasserströmungen vorhanden sind, ist es erwünscht, die Konfiguration des abgelassenen Rohrstranges in drei Dimensionen zu berechnen, wobei zusätzlich noch ein Maß für die seitliche Abweichung des Rohrstranges von der vertikalen berechnet wird. Um eine derartige Rechnung durchführen zu können, ist es notwendig, daß eine Aufzeichnung derAs a first approximation, the configuration of the drained pipe string can be calculated in a vertical plane. Especially when the pipe string is laid along a straight line should, with this two-dimensional calculation, sufficient accuracy can be achieved can be achieved. However, if the pipe string is laid along a curve, and if additional significant, there are water currents influencing the drained pipe string it is desirable to calculate the configuration of the drained tubing string in three dimensions, in addition a measure for the lateral deviation of the pipe string from the vertical one is calculated. To perform such a calculation To be able to do so, it is necessary to have a record of the

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7 L: uj7 L: uj

rf 272R781rf 272R781

bisherigen berechneten Auftreffpunkte des Rohrstranges auf dem Seeboden vorhanden ist. Diese Punkte sind, wie bereits früher erwähnt, bereits gespeichert. Aus diesen gespeicherten Werten kann die Lage des Rohrstranges auf dem Seeboden hinsichtlich des Neigungswinkels und der Position berechnet werden. Durch Heranziehen der Daten für den Kurswinkel des Verlegeschiffes und die Wasserströmungsrichtung in Bezug zu dem Schiff· kann eine Berechnung der Konfiguration des Rohrstranges in drei Dimensionen vorgenommen werden.previously calculated points of impact of the pipe string the lake floor is present. As mentioned earlier, these points are already saved. From these saved Values can be used to calculate the position of the pipe string on the sea floor with regard to the angle of inclination and the position. By using the data for the course angle of the laying vessel and the direction of water flow in relation to the ship · can be a calculation of the configuration of the tubing string in three Dimensions are made.

Wie in Figur 2 gezeigt, sind neben den bereits beschriebenen Elementen noch mehrere Peripheriegeräte vorgesehen, so zum Beispiel ein Lochstreifenloser 203, ein Locher 204 für Lochstreifen und ein Kopierer 205, die mit den Rechnern 201 bzw. 202 entsprechend der Anwahl auf einem Eingabepanel 206. Für jeden Rechner ist ein Plattenspeicher 208 bzw. 207 vorgesehen. Mit dem Rechner 201 sind ferner ein Sichtgerät 2O9 und ein daran angeschlossener Kopierer 210 sowie zur Eingabe eine Handtastatur verbunden. Auf dem Sichtgerät kann graphisch die Konfiguration des abgelassenen Teiles des Rohrstranges sowohl in einer vertikalen als auch horizontalen Ebene dargestellt werden; ebenso sind graphisch darstellbar das Biegemoment, die Scherkraft und die axiale Spannungskraft bzw. äquivalente Spannung längs des abgelassenen Rohrstranges. Die äquivalente Spannung entspricht der Gesamtspannung über die Länge des Rohrstranges an einem Punkt, die aus allen Belastungen des Stranges resultiert. Auf dem Sichtgerät können weitere Funktionen dargestellt und entsprechend über eine Tastatur angewählt werden. Mit dem Kopierer 210 können, wenn erforderlich, die graphischen Darstellungen auf dem Sichtgerät gedruckt werden. Die Handtastatur 211 dient hauptsächlich dazu, daß von einer Bedienungsperson die Tätigkeit der Rechner und verschiedenen damit zusammenhängenden Geräte kontrolliert und geregelt werden können.As shown in FIG. 2, in addition to the elements already described, several peripheral devices are also provided, for example a punched tape-less 203, a punch 204 for punched tape and a copier 205, which is connected to the computers 201 and 202, respectively, according to the selection on an input panel 206. For each Computer, a disk storage 208 or 207 is provided. With the computer 201 are also a display device 2O9 and one on it connected copier 210 as well as a manual keyboard connected for input. The configuration can be graphically displayed on the display device the drained portion of the pipe string are shown in both vertical and horizontal planes; as well the bending moment, the shear force and the axial tension force or equivalent tension along the discharged can be displayed graphically Pipe string. The equivalent stress corresponds to the total stress over the length of the pipe string at a point, which results from all loads on the line. Further functions can be displayed on the display device and correspondingly via a keyboard can be selected. With the copier 210, if necessary, the graphic representations on the display device to be printed. The manual keyboard 211 is mainly used to allow the operation of the computer and various by an operator related devices can be controlled and regulated.

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* verbunden werden* get connected

7 0 9352/09037 0 9352/0903

Wenn im Rechner 202 aufgrund eines vollen Satzes von Werten, die die neuesten Grenzbedingungen für den abgelassenen Rohrstrang definieren, ausgeführt ist, kann eine weitere Berechnung durchgeführt werden, um die Beeinflussungen des Rohrstranges aufgrund der Bewegungen des Verlegeschiffes durch die Wellen zu berücksichtigen. Am Ende der Berechnung der statischen Analyse werden die Ergebnisse, die die Konfiguration und die Spannungsparameter des Rohrstranges definieren, vom Rechner 202 wiederum zum Rechner 201 übertragen. Danach wird der Rechner 202 zur Berechnung der dynamischen Analyse vorbereitet, bei der auch Effekte durch die Wellenbewegung berücksichtigt werden, indem in den Speicher des Rechners das Programm für die dynamische Analyse aus dem Plattenspeicher 207 eingeschrieben wird. Der Rechner 202 führt dann eine erneute Analyse durch, indem er die Ergebnisse der ersten statischen Berechnung und ferner die Werte für die mittlere Wellenperiode und die signifikante Wellenhöhe der umgebenden See verwendet. Bei der Berechnung werden diese Wellendaten dazu verwendet, theoretische Konfigurationen des Verlegeschiffes unter Zuhilfenahme von Operatoren zu berechnen, die in Modelltests des Verlegeschiffes entwickelt worden sind. Aus den berechneten Bewegungen des Verlegeschiffes werden die Wirkungen auf dem abgelassenen Rohrstrang sowie die Werte der signifikanten Spannung und des Biegemoments in dem Rohrstrang aufgrund der Wellenbewegung berechnet. Diese berechneten Ergebnisse der dynamischen Analyse können wiederum graphisch auf dem Sichtgerät 209 dargestellt werden.When in computer 202, based on a full set of values representing the most recent boundary conditions for the drained pipe string Define, a further calculation can be carried out in order to determine the influences on the pipe string due to the movements of the laying vessel through the waves. At the end of the calculation of the static Analysis, the results that define the configuration and stress parameters of the pipe string are dated Computer 202 in turn transmitted to computer 201. Then the computer 202 is prepared for the calculation of the dynamic analysis, in which effects caused by the wave movement are taken into account by adding the program to the memory of the computer is written from disk storage 207 for dynamic analysis. The computer 202 then performs a new one Analysis by taking the results of the first static calculation and also the values for the mean wave period and the significant wave height of the surrounding sea used. In the calculation, this wave data is used to theoretical configurations of the laying vessel with the aid of operators to be calculated in model tests of the laying vessel have been developed. The effects on the drained pipe string and the values of significant stress and bending moment in the pipe string due to the Wave motion calculated. These calculated results of the dynamic analysis can in turn be graphically displayed on the display device 209 can be shown.

Es sei darauf hingewiesen, daß mit dem erwähnten Programm für die dynamische Analyse keine direkten Werte für das Nicken und Gieren des Verlegeschiffes benötigt werden, um die entsprechenden dynamischen Werte für die Konfiguration des Rohrstranges zu erhalten. Entsprechende Signale für das Nicken und Gieren des Verlegeschiffes werden, wie in Figur 1, durchIt should be noted that the dynamic analysis program mentioned does not provide any direct values for the pitch and yaw of the lay vessel needed to make the appropriate to obtain dynamic values for the configuration of the pipe string. Corresponding signals for the nod and yaw of the laying vessel are, as in Figure 1, through

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* eine erste Berechnung* a first calculation

die Blöcke 83 und 84 angedeutet.zwar erzeugt, jedoch sind diese lediglich zur Aufzeichnung vorgesehen. Die tatsächlichen Werte für die Nick- und Gierbewegungen des Verlegeschiffes können mit den theoretisch erwarteten Werten verglichen und dazu verwendet werden, die Eigenschaften des Verlegeschiffes entsprechend zu verbessern.blocks 83 and 84 are indicated this is only intended for recording. The actual values for the pitch and yaw movements of the laying vessel can be compared with the theoretically expected values and used to determine the properties of the pipe-laying vessel to improve accordingly.

Neben der Berechnung der Spannungsparameter entlang der freien Länge des Rohrstranges zwischen dem Ablaßpunkt am Heck des Verlegeschiffes und dem Auftreffpunkt auf den Seeboden werden in der oben beschriebenen Analyse auch die Konfiguration und die Spannungsparameter des Rohrstranges in seiner oberen Biegungszone im Bereich der Unterstützung durch die Heckrampe auf dem Deck des Verlegeschiffes und für eine bestimmte Strecke hinter dem jeweiligen Auftreffpunkt des Rohrstranges auf den Seeboden berechnet. Die Berechnung für die obere Biegung erfolgt unter der Annahme, daß die Rollen, auf denen der Rohrstrang entlang der Heckrampe ruht,jeweils feste Positionen einnehmen. Die Werte für die Belastung der Rollen auf der Heckrampe werden ebenfalls berechnet und können graphisch dargestellt werden. Die tatsächliche Belastung der Rollen an der Heckrampe wird von den Meßdosen 26 (Figur 1) gemessen und danach als Eingangssignal den Rechnern zugeführt. So können die erwarteten Werte der Belastung und die tatsächlich gemessen Werte verglichen und deren Differenz berechnet und graphisch dargestellt werden. Es ist denkbar, daß in dem Falle, wenn eine oder mehrere der Rollen an der Heckrampe geringfügig außer Position sind, die Belastung dieser Rolle von dem Erwartungswert verschieden ist. Wenn demnach die Differenz zwischen dem gemessenen und erwarteten Wert eine Anzeige dafür gibt, daß eine Rolle an der Heckrampe in falscher Position ist, kann diese Rolle in ihrer Position korrigiert werden, bevor der Rohrstrang oder das Lager der Rolle Schaden nimmt.In addition to calculating the stress parameters along the free length of the pipe string between the discharge point at the stern of the Laying vessel and the point of impact on the seabed in the analysis described above also the configuration and stress parameters of the pipe string in its upper bend zone in the area of support by the stern ramp on the deck of the laying vessel and for a certain distance behind the respective point of impact of the pipe string on the Lake bottom calculated. The calculation for the upper bend is made assuming that the rollers on which the pipe string rests along the stern ramp, take fixed positions in each case. The values for the load on the rollers on the stern ramp are also calculated and can be displayed graphically. The actual load on the rollers on the stern ramp will be measured by the load cells 26 (Figure 1) and then fed as an input signal to the computers. So can the expected values the load and the actually measured values are compared and their difference is calculated and graphically displayed. It it is conceivable that in the event that one or more of the rollers on the stern ramp are slightly out of position, the load this role is different from the expected value. If accordingly the difference between the measured and expected value If there is an indication that a roller on the stern ramp is in the wrong position, this roller can be corrected in its position before the pipe string or the bearing of the reel is damaged.

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709852/0903709852/0903

Beim beschriebenen Verfahren wird entsprechend der gemessenen Spannungsparameter des Rohrstranges dieser abgelassen bzw. eingeholt. Hierzu ist eine Winde vorgesehen, mit der das den Seeboden zugewandte freie Ende des Rohrstranges zum Seeboden über ein Kabel abgelassen wird, wobei gleichzeitig eine genügend hohe Spannung in der freien Länge des Rohrstranges aufrecht erhalten wird, um den Rohrstrang vor Beschädigungen zu bewahren. Während des Ablassens oder Einholensdes Rohrstranges werden dessen Spannungsparameter über die freie Länge dadurch überwacht, daß in dem Rechner 202 ein weiteres in dem Plattenspeicher 207 vorhandenes Programm eingegeben wird, das speziell auf die Berechnung der Konfiguration des Rohrstranges und des Kabels der Winde zwischen dem Verlegeschiff und dem Seeboden abgestimmt ist. Abgesehen von den Daten der Programme für die bereits erwähnte statische sowie dynamische Analyse werden für das Programm zum Ablassen und Einholen des Rohrstranges zwei der folgenden drei Variablen verwendet: Die Länge des von der Winde abgespulten Kabels, die Relativbewegungen des Verlegeschiffes über dem Seeboden und die Spannung in dem Rohrstrang selbst. Aus zwei dieser drei Variablen wird mit einer Iterativmethode die Konfiguration des abgelassenen Rohrstranges und des Kabels berechnet, wobei die Länge der Verbindung zwischen dem Rohrstrang und dem Kabel und ferner Momente, Spannung, Biege- und Scherkräfte über die freie Länge des abgelassenen Rohrstranges berücksichtigt werden. Die Spannung entlang des Kabels wird ebenfalls berechnet.In the method described, the pipe string is lowered or retrieved in accordance with the measured tension parameters. For this purpose, a winch is provided with which the free end of the pipe string facing the seabed over to the seabed a cable is lowered while maintaining a sufficiently high tension in the free length of the pipe string to protect the pipe string from damage. During the lowering or retrieving of the tubing string, its Tension parameters over the free length are monitored by the fact that another one in the disk storage 207 is present in the computer 202 Program is entered that is specifically designed to calculate the configuration of the pipe string and the cable of the winch coordinated between the laying vessel and the seabed. Apart from that of the data from the programs for the aforementioned static and dynamic analysis are used for the program The lowering and retrieval of the tubing string uses two of the following three variables: The length of the unwound from the winch Cable, the relative movements of the laying vessel above the seabed and the tension in the pipe string itself. Two of these three variables are iterated into the configuration of the drained tubing string and the cable are calculated, the length of the connection between the tubing string and the cable and moments, stress, bending and shear forces over the free length of the drained pipe string are also taken into account. The tension along the cable is also calculated.

Claims

709852/0903709852/0903

Claims

2776781

Claims

₁ J method for monitoring the laying of a pipe string at sea from a pipe-laying vessel, characterized in that at least one of the tension parameters of the drained pipe string, such as bending, bending moment, shear force and axial expansion force, are monitored on the basis of the measured values for the water depth below the pipe-laying vessel , the tension of the pipe string on the pipe-laying vessel and the distance covered by the pipe-laying vessel along its course, whereby the water depth and thus the seabed profile and the course of the pipe-laying vessel are stored in accordance with previous positions of the pipe-laying vessel, and that the respective stress parameters are derived from these course values and the calculated stress values calculated and displayed for monitoring the laying of the pipe string.

2. The method according to claim 1, characterized in that that a mathematical model for the configuration of the drained Pipe string is set up, in which the values for the measured seabed profile and the calculated stress parameters used to form limit values for the mathematical model and to calculate the permissible stress parameters can be used.

3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the computing process for the respective Tension parameters of the pipe string is made iteratively by first making an initial estimate of the point of impact of the pipe string on the seabed behind the pipe-laying vessel the water depth at this estimated point of impact is taken from the stored seabed profile, that from the stored values for the seabed profile in the Proximity of the estimated point of impact of the angle of inclination of the sea

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7 0 3 8 5 2/0903

ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

soil is calculated in the direction of the pipe string, with the values for the water depth and the angle of inclination at the estimated Point of impact together with the tension parameters of the pipe string used for defining the boundary conditions of the mathematical model, so as to obtain a more precise position to solve the point of impact in further calculations.

4. The method according to claim 3, characterized in that only the first estimate for the point of impact is carried out without the following iterative calculations.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that with a laying ship a rigid ramp to support the pipe string in its upper bend made the first estimate of the point of impact is calculated by calculating the distance to a point behind the ship where there is a tangent to the top of the ramp intersects a horizontal plane which is assumed to be at a depth equal to the depth of the water under the laying vessel and that a certain value is added to this calculated distance.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the curvature of the pipe string is calculated at several points along the free length of the pipe string.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the position of the ship in a horizontal plane in relation to the course of the pipe string already laid on the seabed and the difference be determined between the course angle of the laying vessel and the course of the laid pipe string, and that this Information is used to perform the calculations in three dimensions.

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8. The method according to claim 7, characterized in that additionally the component of the water flow perpendicular to the course of the pipe-laying vessel and used to modify the calculation, the The drift coefficient of the installed pipe string is known.

9. The method according to claim 1, characterized in that that in addition the component of the water flow along the course of the laying vessel is determined and this value is also used to modify the calculation steps.

10. The method according to any one of claims 8 or 9, characterized in that the water flow as a function the depth is determined and used to modify the calculation processes.

11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the movements of the laying vessel due to the wave movement and thus the state of the free length of the pipe string as a function of the movement of the laying vessel.

12. The method according to claim 11, characterized in that that the movement ^: of the laying vessel due to the Wave movement is determined in that the spectrum of the wave frequency in the vicinity of the ship is determined, furthermore the amplitudes of a combination of different regular waves with different wave frequencies are calculated and from this the equivalent total energy of the wave spectrum can be calculated, from which the movements of the laying vessel can be determined for each discrete frequency of the regular waves.

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13. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the pipe string at the end or at the beginning of the laying operation from the laying ship thereby drained or caught up on this that a cable is provided between the laying vessel and the end of the pipe string with which the end of the pipe string is either lowered or lifted from the seabed, with the cable is kept under tension to prevent damage to the pipe string along its free length.

14. The method according to claim 13, characterized in that that two of the following parameters are determined for lowering or retrieving the pipe string, namely

a) the tension in the cable,

b) the displacement of the laying vessel relative to the seabed and

c) the length of the unwound cable,

and that from the respective two parameters together with the stored values for the seabed profile the respective Stress parameters of the pipe string are calculated.

15. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the pipe string on a fixed ramp at the stern of the laying vessel is supported by means of rollers over a length in the upper bend, and that the limit conditions from the calculated stress parameters for the section of the pipe string in the upper bend can be calculated for the ideal positions of the rollers.

16. The method according to claim 15, characterized in that that the determined ideal positions of the rollers correspond to the positions of least stress on the rollers correspond to the pipe string.

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17. The method according to claim 16, characterized in that that when calculating the stress parameters for the part of the pipe string in the upper bend the expected The load on the rollers in their ideal position is calculated, and that the actual load on the rollers is also measured in order to compare this load with the expected load and thus determine an incorrect position of the rollers.

18. Device for performing the method according to one of the preceding claims, characterized in that that on the laying vessel (10, 20) devices for measuring and monitoring at least one tension parameter of the free pipe string during laying, such as deflection (96), bending moment, shear force and axial expansion force (90), further devices (63) for measuring the water depth at the position of the laying vessel, devices (33, 71) for determining the tension in the pipe string on the pipe-laying vessel, devices (30) for determining the tension in the pipe-laying vessel covered course, facilities (30,103) for measuring and storing the values of the water depths along the Course of the laying vessel and its course for determining the seabed profile, devices (50) for calculating the Tension parameters of the drained pipe string based on the course values of the laying vessel and the values for the seabed profile and the tension in the pipe string and finally means (209,210,211,205) for indicating the for the Monitoring of the laying of the pipe string suitable parameters are provided.

19. Device according to claim 18, characterized in that that the devices for storing and calculating are a digital computer (201, 202) with digital memories (208, 207), the computer working in real time while the pipe string is being laid and with the facilities

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in which the respective values for the water depth, the distance covered by the pipe-laying vessel and the Tension of the pipe string are determined, and that in the computer at least the water depth and that covered by the laying vessel Distance can be saved.

20. Device according to claim 19, characterized in that that the computer has a program for a mathematical model of the drained pipe string, and that in this model shows the values for the recorded water depths at previous ship positions and the respective adjacent ones Values for the stress in the pipe string can be introduced as boundary conditions in order to use the model to calculate the desired stress parameters.

21. Device according to one of claims 18 to 20, characterized in that the computer (2O1, 202) with the corresponding memory (208,207) for calculating the tension parameters of the pipe string at several points of its free length is designed.

22. Device according to claim 21, characterized in that that the devices for displaying the respective calculated parameters have a display device (209) on which the course of the respective parameter over the horizontal distance from the laying vessel graphically represented as the abscissa is.

23. Device according to one of the preceding claims 18 to

22, characterized in that on the

lay ship facilities (30,61,62) c'.er geographical Position and means (31,69) for determining the course angle of the laying vessel are present, and that the computer is designed to calculate the geographical position of the point of impact of the pipe string on the seabed on one another following intervals and to save the calculated

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* to determine

Positions of the points of impact, that the computer also calculates the difference between the course angle of the ship and the course of the pipe string already laid on the seabed, and that these values for the angle difference together with values for
the relative positions of the pipe-laying vessel and the point of impact can be used to calculate the respective stress parameters of the pipe string in three dimensions.

24.Einrichtung according to claim 23, characterized in that additional devices (36,75) for determination
at least the component of the cross flow relative to the course
of the ship are provided, the computer being modified to carry out the calculation in three dimensions taking into account this cross flow.

25.Einrichtung according to any one of the preceding claims 18 to 24, characterized in that additional devices (39,79,80) are provided for determining data with regard to the wave movement in the vicinity of the laying vessel, the computer being modified to use these Data of
Wave motion to calculate the corresponding movement data of the pipe-laying vessel and finally the dynamic state of the free pipe string based on the movements of the pipe-laying vessel,

26.Einrichtung according to any one of the preceding claims 18 to 25, characterized in that a fixed ramp (13) with rollers to support the stern on the laying ship
Pipe string is provided in its upper bend, the rollers on the pipe string are adjustable opposite, and that the computer is modified so that the tension parameters of the pipe string in the section in the upper bend and from this to calculate the limit values for certain ideal positions of the rollers, the are assumed to be ideal positions for the least load on the rollers.

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27. Device according to claim 26, characterized in that on the ramp (13) measuring cells (38) are provided for determining at least the vertical load on the rollers on the ramp (13), the Calculator for calculating the expected vertical load on the rollers in their ideal position and the facilities (2O9) to display the parameters to display the calculated theoretical load and the actually measured load are trained.

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