DE2848920A1

DE2848920A1 - Steigerohrvorrichtung

Info

Publication number: DE2848920A1
Application number: DE19782848920
Authority: DE
Inventors: Reidar Nyboe
Original assignee: Akers Mek Verksted AS
Current assignee: Akers Mek Verksted AS
Priority date: 1977-11-30
Filing date: 1978-11-10
Publication date: 1979-05-31
Also published as: NO774098L; NO141840B; GB2009093B; NO141840C; US4265567A; GB2009093A

Description

PATENTANWÄLTE
R. SPLANEMANN dr. B. REITZNER J.RICHTER F. WER D ER MAN N

DIPL.-ING. DIPL.-CHEM. DIPL.-JNG. DIPL.-INS.

ZUQEL. VERTRETER BEIM EPA · PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE EPO ■ MANDATAIRES AGREES PRES L'OEB MÖNCHEN Ci HAMBURG

A/S Akers Mek. Verksted

Oslo 2 Norwegen

aOOO MÜNCHEN 2 -JQ^

TiQl 13

Telefon (089 J 22 62077 220209 Telegramme Jnventius München Telex: 528418 intus d

Unsere AUo: 1 1 1 3_I_ 1 0 . 482

Ihr Zeichen:

Patentanmeldung

"Steigerohrvorrichtung"

9098??/Π Κ 80

Konten. Deutsche Bank AG, München, Konto-Nr.2014009 - Postscheck: München 60060-807

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steigerohrvorrichtung als Vorläufer von einer Installation unter Wasser, die sich zu einem an der Wasserfläche vorliegenden Aufbau erstreckt und mindestens drei starre, längliche Abschnitte umfasst, die jeweils mindestens eine fluidumführende Leitung aufweisen und gelenkig miteinander verbunden sind und deren Gesamtlänge den Abstand zwischen der Installation und dem Aufbau übersteigt.

Bei der Überführung von Flüssigkeit oder Gas aus einer unterirdischen Rohrleitung oder einer anderen Installation auf grosser Meerestiefe zu einem schwimmenden Aufbau sind die Steigerohrvorrichtungen durch Meeresströmungen, Wellen oder Bewegungen des Aufbaus grossen Beanspruchungen ausgesetzt. Dazu kommt, dass ein zum Teil starker inwendiger Verschleiss infolge des strömenden Mediums und Korrosion auf der Aussenseite zur Verkürzerung der Lebensdauer von Steigerohrvorrichtungen beitragen.

In der norwegischen PS No. 136 243 ist eine gelenkige Vorrichtung beschrieben, die aus fluidumführenden Leitungen besteht, die starr mit einem Teil verbunden sind, welcher mittels Universalgelenken mit ähnlichen Teilen verbunden ist. Eone derartige Steigerohrvorrichtung ist eine nicht sehr stabile Struktur, auf die sogar von verhältnismässig geringen Kräften grosse waagerechte und lotrechte Bewegungen übertragen werden. Die Vorrichtung wird somit Schwankungen ausgesetzt, welche die Gefahr nachträglicher Ermüdung und Rissbildung in den Konstruktionsabschnitten mitsichführt.

Der inwendige Verschleiss durch das überführte Medium und die aussenseitige Korrosion haben sich in der letzteren Zeit als mehr umfassend als vorausgesetzt erwiesen, und die Forderungen an Instandhaltung nehmen somit ständig zu. Die bisher bekannten

909822/0580

SteigerOhrvorrichtungen müssen daher relativ oft ausgewechselt werden, was hohe Kosten bedeutet, nicht zuletzt weil die zeitraubende Auswechslungsarbeit grosse Produktionsverluste mitsichführt.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Steigerohrvorrichtung der eingangs erwähnten Art, welche die obenerwähnten Nachteile und Mängel eliminiert oder weitgehend herabsetzt. Dies wird erfindungsgemäss wie im Hauptanspruch angegeben erzielt. Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. Zur Erläuterung der Erfindung wird diese anhand der schematisch in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemässe Steigerohrvorrichtung in Seitenansicht.

Die Figuren 2 und 3 veranschaulichen einige der eine Vorrichtung laut Fig. 1 in zwei unterschiedlichen Stellungen beeinflussenden Kräfte.

Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht einer alternativen Ausführung der Erfindung für grössere Tiefen.

Fig. 5 zeigt den Aufbau der Einzelabschnitte der Steigerohrvorrichtung in grösserem Masstab.

Die Steigerohrvorrichtung, unten Steigerohr 1 genannt, ist derart angebracht, dass die unterschiedlichen Abschnitte 4-5-6, wie in Fig. 1 dargestellt, eine ausgeprägte Zickzackform aufweisen. Der obere Abschnitt ist im oberen Endbereich mittels eines Universalgelenges 9 und einer vorzugsweise ferngesteuerten hydraulischen Kupplung 11 beweglich mit einem schwimmenden Aufbau 7 verbunden, während der untere Abschnitt 6 im unteren Bereich in der gleichen Weise mittels eines Universalgelenkes 10 und einer vorzugsweise hydraulischen Kupplung 12 mit einer unterirdischen Rohrleitung 13

909822/0580

oder dergl. am Meeresgrund 8 verbunden ist. Der mittlere oder dritte Abschnitt 5 des Systems verbindet die beiden Abschnitte 4 und 6 mittels Universalgelenken 14 und 15.

Zur Herabsetzung der Schwenkamplituden, die infolge schwankender äusserer Kräfte im Steigerohr auftreten können, ist das oben beschriebene Steigerohr 1 selbststabilisierend gemacht, indem der obere Abschnitt 4 im unteren Bereich mit einem Gewicht 2 versehen ist, welches dem System im wesentlichen in dem Bereich wo 4 und 5 miteinander verbunden sind eine abwärts gerichtete Kraftbeaufschlagung erteilt. Ferner ist der untere Abschnitt 6 im oberen Bereich mit einem Behälter 3 versehen, welcher mittels einer kontrollierten Füllung, beispielsweise von Luft, dem System im wesentlichen in dem Bereich wo 5 und 6 miteinander verbunden sind eine aufwärtsgerichtete Kraftbeaufschlagung erteilt.

Der obere Abschnitt 4 des Steigerohres wirkt wie ein am schwimmenden Aufbau 7 aufgehängter hängender Pendel. Der untere Abschnitt 6 wirkt wie ein stehender Pendel, der im Meeresgrund verankert ist und durch die Einwirkung des Auftriebskörpers in aufrechter Lage gehalten wird. Der mittlere Abschnitt 5 wirkt wie eine Druckstrebe, welche die beiden Pendel 4 und 6 aus ihren Gleichgewichtslagen verschiebt. Wie bekannt wirkt ein aus seiner Gleichgewichtslage gebrachter Pendel mit einer Kraft auf diese zurück. Dieses Prinzip ist hier zur Stabilisierung des Steigerohres ausgenützt.

Die abwärts gerichtete Einwirkung des Gewichts 2 kann auch über die Länge des Abschnittes 4 verteilt sein und z.B. einen Teil der Struktur bilden. In der gleichen Weise kann die aufwärts gerichtete Einwirkung des Behälters 3 mittels mehrerer am Abschnitt 6 vorgesehener Auftriebskörper erzielt werden. Zur Erzielung des erwünschten Zusammenspiels zwischen den hängenden und stehenden Pendel muss das Steigerohr 1 aus mindestens drei Abschnitten 4-5-6

909822/0580

„Q 28A8920

bestehen, und dies ist somit eine vorgezogene Ausführungsform.

ine vorgez

Das Stabilisierungsprinzip ist durch ein Beispiel in Fig. 2 veranschaulicht. Hier ist das Steigerohr 1 als ein hängender Pendel 4, ein stehender Pendel 6 und eine diese Pendel aus ihren Gleichgewichtslagen G und H verschiebende Strebe 5. In diesem Beispiel ist vorausgesetzt, dass die Abschnitte 4,5,6 ein ihrem Auftrieb entsprechendes Gewicht haben. Das Gewicht 2 ist durch die abwärtsgerichtete Kraft P und der Auftrieb 3 ist durch die aufwärtsgerichtete Kraft B veranschaulicht. Die Abschnitte 4 und 6 sind der Einfachkeit halber mit gleicher Länge dargestellt. Die Kraft P Die Kraft P lässt sich in eine in der Längsrichtung des Abschnittes 4 wirkende Kraft Q und eine in der Längsrichtung des Abschnittes 5 wirkende Kraft R aufteilen. Die Kraft 5 lässt sich in eine in der Längsrichtung des Abschnittes 6 wirkende Kraft C und eine in der Längsrichtung des Abschnittes 5 wirkende Kraft D aufteilen. Die Kraftkomponenten Q und C wirken stents winkelrecht auf die Pendelbahnen und haben keinen Einfluss auf die Bewegung. Die beiden übrigen Komponenten R und D versuchen den Pendeln eine Beschleunigung im Sinne der Gleichgewichtslagen G und H zu erteilen. Die Bedingung für Gleichgewicht wenn andere Kräfte nicht wirksam sind ist, dass R und D gleich gross und entgegengesetzt sind. Die Fig. 2 zeigt das System in Gleichgewicht.

Falls dem System eine Verschiebung erteilt" wird, ändert sich das Verhältnis zwischen den Komponenten, jedoch stets in dem Sinn, dass eine resultierende Kraft zur Gleichgewichtslage des Systems hin wirkt. Dies ist durch ein Beispiel in Fig. 3 veran-. schaulicht, wo das System einer äusseren Kraft S ausgesetzt ist, die eine Verschiebung nach rechts in eine neue Gleichgewichtslage G herbeiführt, während sich der stehende Pendel aus seiner Gleichgewichtslage H entfernt. Die Kraftkomponenten R und D ändern sich zu R^ und D^ derart, dass R-, geringer als D-, wird, und die

909822/0580

Resultierende wirkt entlang der Strebe 5 gegen die äussere Kraft S und sucht, das System in die natürliche Gleichgewichtslage zuzückzuführen. Je mehr das System aus seiner natürlichen Gleichgewichtslage gebracht wird, desto grosser wird die Resultierende. Wenn der Abschnitt 4 über den Punkt G hinaus geführt wird, wirken R, und D, in der gleichen Richtung.

Falls P und B beispielsweise zu P₉ und B₉, wie in den Figuren 2 und 3 dargestellt, erhöht wird, werden die Komponenten R und D und deren Resultierende im gleichen Verhältnis zunehmen. Bei einer Ausnützung dieses Prinzips für das Steigerohr 1, bedeutet dies, dass das System abhängig von der Grosse von P und B mehr oder weniger starr gemacht werden kann, damit eine grössere bzw. kleinere Kraft erforderlich ist, um das System einen gegebenen Abstand aus seiner natürlichen Gleichgewichtslage zu bringen.

Die Länge der Abschnitte des Steigerohrs sind für die Wassertiefe bestimmend auf welcher sie eingesetzt und die erwünschte Stabilisierungswirkung aufrechterhalten können.

Für grössere Tiefen kann das Steigerohr mittels Einsatz mehrerer Abschnitte, wie in Fig. 4 dargestellt, verlängert werden. Nach demselben Grundsatz werden hier abwechselnd hängende und stehende Pendel mit starren Streben dazwischen eingesetzt.

Bei dem Einsatz eines Steigerohres wie in Fig. 4 dargestellt mit mehr als drei Abschnitten ist deren Gesamtlänge der infragekommenden Meerestiefe derart anzupassen, dass die obenerwähnte Zickzackform aufrechterhalten bleibt. Die Abschnitte 4 und 5 erhalten eine unveränderte Gestaltung, während Abschnitt 6 im untersten Endbereich zur Aufrechterhaltung der stabilisierenden Wirkung mit einem Gewicht 19 versehen wird. Abschnitt 20 wird wie Abschnitt 5 gestaltet, während Abschnitt 21 im oberen Bereich einen Auftriebsbehälter 3a aufweist.

909822/0580

In ähnlicher Weise können mehrere Abschnitte zur Verlängerung des Steigerohres 1 dazugeschaltet werden.

Das Steigerohr 1 kann von der Befestigung 12 am Meeresgrund gelöst und mittels eines Kranes oder dergl. durch den in Fig. 1 dargestellten Schacht 22 in den schwimmenden Aufbau 7 hinaufgezogen werden.

Damit dies mit einem in drei Abschnitte aufgeteilten Steigerohr laut der Erfindung leicht erfolgen kann, sind die beiden unteren Steigerohrabschnitte 5 und 6 abzusenken, beispielsweise durch Herabsetzen des Auftriebes des Behälters 3. Dadurch erhält der obere Abschnitt 4 eine im grossen ganzen lotrechte Lage und kann in den-Schacht 22 gezogen werden. Wenn der oberste Abschnitt hinaufgezogen ist, muss auch der mittlere Abschnitt 5 lotrecht stehen um in den Schacht 22 gezogen werden zu können. Dies kann derart sichergestellt werden, dass die Länge der beiden untersten Steigerohrabschnitte 5 und 6 insgesamt dem Abstand zwischen dem Grund und dem schwimmenden Aufbau entspricht oder geringer ist. Alternativ kann der Aufbau 7 so weit angehoben werden, dass das Steigerohr 1 zum Hinaufziehen eine lotrechte Lage erhalten kann.

Im Schacht können die Steiegerohrabschnitte voneinander gelöst und neue Abschnitte rasch eingesetzt werden. Dies wird durch das Aufteilen des Steigerohres in Sektionen 23, die wie in Fig. 5 dargestellt mittels Schnellkupplungen 24 und 25 zusammengekuppelt werden können, erzielt. Das Flüssigkeitsrohr 16 wird mittels der Kupplung 25 angeschlossen und die Verstärkungsstreben 17 werden mittels der Kupplungen 24 angeschlossen.

909822/0580

, 3

Leerseite

Claims

Patentansprüche

1.J Steigerohrvorrichtung/ die sich ab einer Installation (13) unter Wasser bis zu einem Aufbau (7) an der Wasserfläche erstreckt und mindestens drei starre, längliche Abschnitte (4,5,6,20,21) umfasst, die jeweils mindestens eine fluidumführende Leitung (16) aufweisen und gelenkig miteinander verbunden sind und deren Gesamtlänge den Abstand zwischen der Installation (13) und dem Aufbau l7) übersteigt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens jeder zweite Abschnitt (4,6,21) ein hängender oder stehender Pendel ist.

2. ■ Steigerohrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne der Pendel (4,6,21) Gewichte (2,19) und/oder Auftriebskörper (3,3a) aufweisen.

3. Steigerohrvorrichtung · nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichne t_y dass die Grosse der Gewichte (2,19) und/oder der Auftrieb der Auftriebskörper (3,3a) von dem Aufbau (7) aus regelbar sind.

4. Steigerohrvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Abschnitte (4,5,6,20,21) ungleich ist.

5. Steigerohrvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtlänge der Abschnitte (4,5,6,20,21) abgesehen von der Länge des obersten Abschnittes (4) dem Abstand zwischen der Installation (13) und dem Aufbau entspricht oder geringer ist.