DE2802111C3 - Vorrichtung zum Abstützen einer in einer großen Tiefe auf dem Meeresboden verlegten Pipeline - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abstützen einer in einer großen Tiefe auf dem Meeresboden verlegten Pipeline, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben und beispielsweise aus der älteren DE-Patentanmeldung P 2747063.9-12 bekannt ist.

Bisher war die Verlegung von Pipelines im wesentlichen auf untiefes Wasser beschränkt, und man konnte Schwierigkeiten infolge natürlicher Hindernisse auf dem Meeresgrund durch eine entsprechend veränderte Verlegung der Pipeline umgehen. Bei dem ständig wachsenden Bedarf von zu verlegenden Pipelines in großen Meerestiefen ist es nicht mehr immer möglich, derartige Hindernisse zu umgehen, so daß eine Pipeline selbst über ein tiefes und breites Tal unter Wasser hängend verlegt werden muß. In der DE-Patentanmeldung P 2 747 063.9 wird eine Vorrichtung zum Abstützen einer Pipeline vorgeschlagen, die auf dem tiefen Meeresgrund über ein Tal hängend verlegt ist. Diese Vorrichtung umfaßt im wesentlichen eine Wartungseinheit, die wieder verwendet werden kann und die von einem Wartungsschiff auf die hängend anzuordnende Pipeline unter Wasser abgesenkt wird. Diese Baueinheit kann längs zwei parallelen Führungsteilen gleitend bewegt werden, die zwischen einem Schiff und der Pipeline gespannt gehalten sind. Ferner umfaßt die Vorrichtung eine Trageinheit, die unterhalb der Wartungseinhcit lösbar mit dieser vcrbunden werden kann und oberhalb der Pipeline festgespannt wird. Die Trageinheit weist seitliche Stützenbeine zur Abstützung und zum Tragen auf, die in den Meeresgrund eingetrieben werden können. Diese Vorrichtung macht neben dem an sich komplizierten Aufbau ein äußerst aufwo^-üges und umfangreiches Vorgehen zur Installierung erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute und billige Vorrichtung zu schaffen, die auf eine schnelle und zuverlässige Art und Weise eine Abstützung einer hängend über einem Tal verlegten Pipeline in großen Meerestiefen und zusätzlich eine absichtliche Veränderung der geometrischen Außenkontur des hängend angeordneten Pipelineabschnitts gestattet.

Diese Aufgabe wild erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Der Aufbau der Vorrichtung wird durch die angegebenen Merkmale einfach, wie auch die Positionierung dadurch vereinfacht wird, daß die Vorrichtung nicht auf der in großer Meerestiefe verlegten Pipeline geführt werden muß, sondern lediglich von einem Wartungsschiff auf den Meeresgrund abgesenkt werden kann, worauf dann die Vorrichtung mittels des Unterwasserfahrzeugs unter die abzustützende Pipeline geschoben wird. Durch die Drückeinrichtungen, die von unten an der Pipeline angreifen, kann diese in eine optimale geometrische Form gebracht werden, so daß Knickstellen und ungünstige Biegungen verhindert werden können.

Die Ausführungsform nach Anspruch 2 mit den Ausführungsabwandlungen nach den Ansprüchen 3 und 4 ist vor allem dann geeignet, wenn der Meeresgrund, unabhängig von einer schlammigen, sandigen oder felsigen Beschaffenheit, ausreichend gleichmäßig ist, so daß die breite Grundplatte der Vorrichtung sicher aufsitzen kann. Insbesondere ist diese Bauweise dann von Vorteil, wenn die Pipeline an einer bestimmten Stelle unterstützt werden muß und der Abstand zwischen Meeresgrund und der hängenden Pipeline nicht die durch die geneigte Seite mit den Zahnstangen der Vorrichtung erreichbare Höhe überschreitet.

Die Ausführungsform nach Anspruch 5 ist vor allem dann günstig, wenn der Abstand vom Meeresgrund zu der zu unterstützenden, hängend angeordneten Pipeline ziemlich groß ist und eine dreieckförmige Konstruktion zu sperrig und zu schwer werden würde. Wenn der Meeresgrund ziemlich uneben und felsig ist, kann nach der Weiterbildung nach Anspruch 6 die Auflageeinrichtung an Stelle einer großen Grundplatte von vier beinförmigen Stützen gebildet weiden, die sich dem Gelände besser anpassen können.

Wenn andererseits der Meeresgrund ziemlich uneben, jedoch schlammig und sandig ist, ist eine Ausführungsform nach Anspruch 7 von Vorteil. Hierbei bilden die vier Grundplatten eine einzige gelenkige Basisfläche, die sich an die Unebenheiten des Meeresgrundes anpassen kann.

Eine hinsichtlich zuverlässiger Betriebsweise zweckmäßige Ausgestaltung ist in Anspruch 8 wiedergegeben.

Beispielsweise Ausführungsformen nach der Erfindungwerden nachfolgend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Vorderansicht einer Vorrichtung,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine schemttische Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform, und

Fig. 4 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 3.

Nach den Fig. 1 und 2 ist mit 1 die starre Konstruktion bezeichnet, die die Gestalt eines Dreiecks besitzt und einen Teil der Vorrichtung zum Abstützen und Andrücken einer Pipeline 2 bildet, die hängend über einem Tal auf dem Meeresgrund bei großen Wasserliefen angeordnet ist. Die Konstruktion umfaßt im wesentlichen zwei dreieckförmige Rahmen, die jeweils einen geneigten Träger oder eine geneigte

Seite 3, eine Grundseite oder einen Grundträger 4, einen Abstützträger oder eine Abstützseite 5 und Versteifungsstreben 6 aufweisen, die parallel miteinander über Verbindungsstreben 7 verbunden sind (in Fig. 1 ist ein einziger Rahmen gezeigt und der andere liegt dazu koplanar). An den gegenüberliegenden Flächen der geneigten Seiten 3 der Konstruktion ist eine Längsführung 8 für zwei seitliche Ansätze 9 einer keilförmigen Backe 10 ausgebildet, und es sind zwei Zahnstangen 11 vorgesehen, die mit zwei nicht umkehrbaren Klauen 12 zusammenarbeiten, die an der keilförmigen Backe 10 angelenkt und durch Federn 13 vorbelastet sind, so daß sich die keilförmige Backe nur längs der geneigten Seiten 3 nach oben bewegen und nicht rückwärts nach unten rutschen kann. Die keilförmige Backe wird unter Führung durch die geneigten Seiten 3 über eine in der Zeichnung nicht dargestellte Zugeinrichtung nach oben gedrückt, die an derselben Konstruktion oder an einem Unterwasserfahrzeug angebracht ist. Diese wirkt über ein Seil 14. das an einem Ende an der keilförmigen Backe befestigt ist, um eine erste leerlaufende Seilscheibe 15 läuft, die auf einer Achse 16 angebracht ist, die von den oberen Enden der geneigten Seiten 3 der Konstruktion getragen wird, und dann um eine zweite leerlaufende Seilscheibe 17 läuft, die um eine Achse 18 angebracht ist, die von den unteren Enden der geneigten Seiten 3 getragen wird. In Fig. 1 ist ebenfalls ein Ring 19 gezeigt, der mit dem anderen End? des Seiles 14 fest verbunden ist, um eine Verbindung mit dem Zugmechanismus eines Unterwasserfahrzeuges zu erleichtern. Unterhalb der Basisseite 4 der dreieckförmigen Konstruktion ist eien breite Grundplatte 20 befestigt, die Ränder 21 besitzt, die ein Schleppen und Ziehen der Konstruktion unter die hängend angeordnete Pipeline unter Zuhilfenahme eines Unterwasserfahrzeugs erleichtern, die abgestützt werden soll.

Die Installation und die Funktionsweise der zuvor beschriebenen Vorrichtung wird im folgenden näher erläutert, wobei das Gewicht der Vorrichtung im Wasser mit Hilfe von wieder verwendbaren oder überflutbaren Schwimmeinrichtungen nahezu auf Null reduziert wird. Die wieder verwendbaren oder überflutbaren Schwimmeinrichtungen sind in der Zeichnung nicht gezeigt.

Wenn ein Unterwasserfahrzeug die Anordnung und Gestalt der über ein Tal unter Wasser hängenden Pipeline ermittelt hat, werden die Beanspruchungen so durchkalkuliert, daß man die Stelle für das Abstützelement und die Größe der auf die Pipeline auszuübenden, nach eben gerichteten Bewegung ermitteln kann, so daß man der Pipeline eine optimale geometrische Gestalt geben kann. Dann wird die dreieckförmige Konstruktion von einem Wartungsschiff auf den Meeresgrund in der Nähe der hängend angeordneten Pipeline abgesenkt und mit Hilfe eines Unterwasserfahrzeug in Richtung auf die Pipeline bewegt, bis die geneigten Seiten der Konstruktion in Berührung mit der Pipeline kommen. Dann wird die Zugeinrichtung betätigt, die über das Seil und die Seilscheiben auf die keilförmige Backe eine Druckkraft nach oben ausüben, die gleich der ermittelten Beanspruchung ist.

Die möglicherweise unter dem Gewicht der zu Testzwecken mit Wasser gefüllten Pipeline auf dem Meeresgrund erzeugten Auswirkungen, bei denen sich möglicherweise die Pipeline von dem Abstützelement nach der Durchführung der Prüfung trennen kann, lassen sich nun auf einfache Art und Weise mit Hilfe derselben Vorrichtung ausgleichen, indem man die keilförmige Backe weiter nach oben anhebt. In den Fig. 3 und 4 ist eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung zum Abstützen und Andrücken einer Pipeline 2 gezeigt, die über einem Tal auf dem Meeresgrund in großen Wassertiefen hängend angeordnet ist, wobei das Tal verhältnismäßig tief ist.

Diese Vorrichtung umfaßt eine starre Konstruktion 22 mit einer kastenähnlichen Gestalt, in der eine vertikal angeordnete hydraulische und pneumatische Kolbenstange 23 untergebracht ist. Der Kolben 24 der Kolbenstange trägt an seinem freien Ende einen Auflagerblock 25, der bei Blickrichtung von vorne einen V-iörmigen Querschnitt und in Längsrichtung ein bogenförmig gekrümmtes Profil besitzt, so daß er unterhalb der Pipelines auch bei verschiedenen Durchmessern derselben zur Anlage kommen kann. An den gegenüberliegenden Flächen des Kolbens 24 sind Zahnstangen 26 vorgesehen, die mit nicht umkehrbaren Klauen 27 zusammenarbeiten, die durch Federn vorbelastet unter der Konstruktion 22 schwenkbar angebracht sind, so daß der Kolben sich nur nach oben und nicht in Umkehrrichtung nach unten bewegen kann. Zwei lange Begrenzungsstäbe 28, die nach oben gerichtet sind, sind über Bolzen 29 an Tragbügeln 30 angelenkt, die ein Stück mit den beiden Stirnseiten der kastenförmigen Konstruktion 22 bilden und die über Ausgleichsfedern 31 mit der Betätigungseinrichtung der Kolbenstange 23 verbunden sind. Dieser schematisch in der Zeichnung in gebrochenen Linien 32 eingetragene Mechanismus arbeitet im wesentlichen über zwei Einlaßventile für die Kolbenstange 22, über die unter Druck stehendes Fluid eintritt, das in dem Vorratsbehälter 33 enthalten ist, der an der kastenähnlichen Konstruktion 22 angebracht ist.

Die Ventile werden durch die Begrenzungsstäbe 28 geöffnet, wenn beide Begrenzungsstäbe auf der hängend angeordneten Pipeline anliegen, wenn diese ihre Bolzen 29 bei einer weitergehenden Schleppbewegung der Vorrichtung durch eine Unterwasserfahrzeug verdreht werden.. In Fig. 3 sind ebenfalls die Ringe 34 gezeigt, die zur Verbindung der Vorrichtung ^5 mit einem Unterwasserfahrzeug dienen, die die Vorrichtung ziehen muß.

Eine in der Zeichnung mit gebrochenen Linien dargestellte breite Grundplatte 35 ist an dem Boden 36 der kastenähnlichen Konstruktion 22 befestigt. Alterso nativ hierzu kann mit der Bodenwandung 36 auch eine Platte 37 fest verbunden sein, an der über Bolzen 38 vier teleskonartig verstellbare beinförmige Stützen angehängt sind, deren Höhe veränderlich ist. Jede beinförmige Stütze (in der Zeichnung sind nur zwei davon gezeigt, da die anderen beiden coplanar dazu liegen) wird von einem stabförmigen Teil 39 mit Bohrungen 40 gebildet, das bei 38 an der Platte 37 angelenkt ist und das in einen Hohlkörper 41 eingeführt ist, in dem es in seiner Lage durch einen durchgesteckten Stift 42 blockiert ist, der in eine der Bohrungen 40 des stabförmigen Teils eingesteckt ist. Die freien unteren Enden der Hohlkörper 41 sind dann gegenseitig paarweise über verstellbare Haken 43, die in Fig. 3 schematisch mit gebrochenen Linien eingetragen sind, verbunden. Alternativ hierzu können sie auch über Bolzen 44 jeweils an einem Tragbügel 45 angelenkt sein, der in der Mitte an einer Grundplatte, die z. B. bei 46,47,48 und 49 angeschweißt ist, ange-

bracht ist. Vier Grundplatten 46 bis 49 sind wechselweise längs zwei ihrer Seiten gelenkig verbunden, so daß sie im wesentlichen eine einzige gelenkige Grundplatte bilden. Insbesondere ist die Grundplatte 47 mit der angrenzenden Platte 46 über einen Bolzen 50 (siehe Fig. 3) gelenkig verbunden, der längs der Achse der Pipeline 2 ausgerichtet ist, und ist ebenfalls mit der angrenzenden gleichen Platte 49 über einen Bolzen 51 gelenkig verbunden, der senkrecht zu dieser Achse ausgerichtet ist.

Bei 52 ist in der Zeichnung ein Schwimmer gezeigt, dessen Aufgabe darin besteht, das Restgewicht der Vorrichtung im Wasser nahezu auf Null herabzudrükken, um das Vertäuen mit dem Unterwasserfahrzeug zu erleichtern. Der Schwimmer bzw. die Schwimmereinrichtung ist so ausgebildet, daß sie wieder abge-

nommen oder mit Wasser durchspült werden kann, wenn die Vorrichtung ihre Position unter der zu stützenden Pipeline erreicht hat.

Hinsichtlich Installation und Funktion ist die Vorrichtung im wesentlichen der zuvor beschriebenen Vorrichtung ähnlich. Bei der zuletzt genannten Vorrichtung jedoch kann durch die Betätigung der Kolbenstange 23 über den Kolben eine solche Druckkraft auf die hängend angeordnete Pipeline aufgebracht

ic werden, daß die Druckkraft gleich der ermittelten Beanspruchung ist, wobei man hierzu den Druck, den man in den beiden Kammern vorbestimmt hat, ausnutzen kann, so daß diese Betätigung automatisch über dieselbe Positioniereinrichtung erfolgen kann,

d. h. durch dieselben Begrenzun.gsstäbe 28, ohne daß man Steuereinrichtungen von außen benötigt.

Hierzu 3 Blall Zeichnungen

Claims (8)

28 02 Hl 10 15 20 Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Abstützen einer in einer großen Tiefe auf dem Meeresboden verlegten Pipeline, wobei

a) diese

al) über einen auf dem Meeresboden liegendes

Teil hängend angeordnet und
a2) dort abgestützt ist, und

b) zur Abstützung der Pipeline eine von einem Schiff auf dem Meeresgrund absenkbare starre Konstruktion dient, die

bl) eine bewegliche Trageinrichtung,

b2) eine diese in der Endposition verriegelnde Blockiereinrichtung, und

b3) eine Auflageeinrichtung zur Abstüfzung der Konstruktion auf dem Meeresgrund aufweist,

dadurch gekennzeichnet, daß

c) Schwimmeinrichtungen vorgesehen sind, die

el) das Restgewicht der starren Konstruktion im abgesenkten Zustand nahezu auf Null reduziert,

c2) und

c2.1) entweder wieder verwendbar

c2.2) oder von Wasser durchströmbar sind,

d) die stane Konstruktion

dl) von einem Unterwasserfahrzeug unter die Jo über dem Tal hängende Rohrleitung geschleppt wird,

d2) eine Positioniereinrichtung, die dann in der Mitte unterhalb der hängenden Pipeline liegt,

d3) zusätzlich zu den Trag- noch bewegliche Drückeinrichtungen zur gemeinsamen Beaufschlagung der Pipeline von unten und

d4) Blockiereinrichtungtn zum Festlegen sowohl der beweglichen Trag- als auch der ίο beweglichen Drückeinrichtungen aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die einzige starre Konstruktion (1) eine dreieckförmige Kontur hat,

b) die Positioniereinrichtung von einer geneigten Seite (3) der dreieckförmigen Konstruktion gebildet ist, die

bl) von einem Unterwasserfahrzeug soweit schleppbar ist, bis sie in Berührung mit der hängend angeordneten Pipeline (2) kommt, und

b2) die an den inneren Seitenkanten zwei Zahnstangen (11) aufweist,

c) die bewegliche Einrichtung zum Abstützen π und Andrücken von einer keilförmigen Backe (10) gebildet ist, die

el) längs der geneigten Seite (3) mit den Zahnstangen (11) der Konstruktion (1) mit dreieckförmiger Gestalt mit Hilfe eines Zugmechanismus über ein Seil (14),

el.I) das ein Stück mit der keilförmigen Backe (10) bildet und

c1.2) um zwei leerlaufende Seilscheiben (16, 17) läuft, gleitend geführt ist, die an den Enden der geneigten Seite (3) angelenkt sind,

d) die Sperre von zwei nicht umkehrbaren Klauen (12) gebildet ist, die

dl) an der Seite angebracht sind und

d2) mit den Zahnstangen (11) der geneigten Seite (3) der dreieckförmigen Konstruktion (1) zusammenwirken, und

e) die Auflageeinrichtung eine große Grundplatte (20) umfaßt, die

el) an der Basisseite (4) der dreieckförmigen Konstruktion (1) befestigt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die keilförmige Backe (10) längs der geneigten Seite (3) mit den Zahnstangen (11) der dreieckförmigen Konstruktion (1) über einen verstellbaren Federmechanismus gleitend geführt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die keilförmige Backe (10) längs der geneigten Seite (3) mit den Zahnstangen (11) der dreieckförmigen Konstruktion (1) über einen hydraulisch und pneumatisch betätigbaren Mechanismus gleitend geführt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die einzige starre Konstruktion von einer kastenähnlichen Konstruktion (22) gebildet wird,

al) in der eine hydraulisch und pneumatisch betätigte re Kolbenstange (23) vertikal angeordnet ist,

bj die Positioniereinrichtung von zwei langen Begrenzungsstäben (28) gebildet wird, die

bl) nach oben ausgerichtet sind,

b2) an zwei Seiten der kastenförmigen Konstruktion (22) angelenkt

b3) und miteinander über Ausgleichsfedern (31) mit einem Betätigungsmechanismus der hydraulisch und pneumatisch betätigbaren Kolbenstange (23) verbunden sind,

c) die Kolbenstange (23) nur dann betätigt wird, wenn infolge der Schleppbewegung der Konstruktion durch ein Unterwasserfahrzeug beide Stangen (28) in Berührung mit der hängend angeordneten Pipeline (2) kommen,

d) die bewegliche Abstütz- und Andrückeinrichtung von demselben Kolben (24) der hydraulisch und pneumatisch betätigbaren Kolbenstange (23) gebildet wird, der

dl) nach oben beweglich ist,

d2) mit Zahnstangen (26) versehen ist,

d2.1) die an gegenüberliegenden Flächen des

Kolbens (24) angeordnet sind, und
d3) an der Oberseite in einen Auflageblock (25)

übergeht,
d3.1) der die hängend angeordnete Pipeline (2) von unten abstützt,

e) die Sperre von nicht umkehrbaren Klauen (27) gebildet wird, die

el) von der kastenförmigen Konstruktion (22)

getragen werden und
e2) mit den Zahnstangen (26) an dem Kolben

(24) zusammenarbeiten, und

f) die Auflageeinrichtung von einer großen Grundplatte (47) gebildet wird,

f 1) die an der Bodenwandung (36) der kastenförmigen Konstruktion (22) befestigt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflageeinrichtung (4) beinförmige Stützen (41) umfaßt, die teleskopar-

tig in ihrer Höhe verstellbar und an der Bodenwandung (36) der kastenförmigen Konstruktion (22) angelenkt sind, und daß das freie Ende der beinförmigen Stützen (41) miteinander paarweise über zwei verstellbare Haken (43) verbunden ist

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflageeinrichtung (4) teleskopartig verstellbare beinförmige Stützen umfaßt, die jeweils an einem Ende an der Bodenwandung (36) der kastenähnlichen KonstruLiion (22) angelenkt und an dem anderen Ende mit einer Grundplatte (27) verbunden sind, und daß die vier Grundplatten (46 bis 49) ihrerseits miteinander längs zweier ihrer Längsseiten gelenkig verbunden sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (24) durch eine verstellbare Federeinrichtung nach oben gedrückt wird, um die hängend angeordnete Pipeline (2) abzustützen und mit einer Kraft zu beaufschlagen.