DE2903309A1 - Vorrichtung zum unterwasserverlegen von laenglichen gegenstaenden - Google Patents

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Unterwasserverlegen von länglichen Gegenständen, beispielsweise Pipelines oder Kabeln, auf dem Meeres-, See- oder Flußboden.

Im folgenden werden Meeres-, See-, Wasserspeicher- oder Flußböden allgemein als "Unterwasserboden" bezeichnet. Unterwasserverlegte Rohrleitungen, Kabel oder andere längliche Gegenstände werden zweckmäßigerweise an den Stellen in den Unterwasserboden eingebettet, an denen die Gefahr von Beschädigungen aufgrund der Strömung oder aufgrund externer Einwirkung, beispielsweise durch Fischgerät oder durch Ankerketten besteht. In manchen Ländern dürfen im küstennahen Bereich Pipelines daher nicht offen verlegt werden, sondern sie müssen in den Unterwasserboden eingespült sein. Derartige Pipelines dienen nun nicht nur zur Förderung von Öl, sondern auch zum Transport von Gas, von Abwassern oder von anderen Fluiden. Die Erfindung betrifft aber nicht nur das Verlegen von Pipelines oder Kabeln im Unterwasserboden, sondern auch die Verlegung schwerer Verankerungsketten, die beispielsweise zur Absicherung großer Offshore-Konstruktionen dienen. Zur Herstellung des für die Verlegung erforderlichen Grabens werden Felsen oder harte Gegenstände zunächst weggesprengt, und anschließend wird der Graben unter Verwendung von Wasserstrahlen mit hoher Geschwindigkeit ausgespült. Derartige Gräben verwendet man für

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das Verlegen flexibler Gegenstände, beispielsweise von Kabeln, die vom Kabelleger im wesentlichen senkrecht nach unten verlaufen und beim Eingang in den Graben am Boden des Graben-Spülgeräts in einem starken Winkel abknicken können. Diese ausgespülten Kanäle sind somit sehr schnell befüllbar, und das Einbetten des verlegten Gegenstandes erfolgt durch Absinken oder Abrutschen des ausgespülten Materials. Dieses Zuspülen erfolgt auch durch die in der Nähe des ausgespülten Grabens ständig vorhandene Wasserturbulenz. Pipelines können in derart ausgespülte Gräben nicht verlegt werden, da sie zu schnell wieder zugespült sind. Beim Verlegen von starren Gegenständen, die lediglich einen geringen Biegungswinkel zulassen, traten daher in Zusammenhang mit dem Ausheben der Unterwassergräben Schwierigkeiten auf.

Zur Behebung dieser Schwierigkeiten war es bereits bekannt, eine Pipeline zunächst unter Wasser zu verlegen und anschließend von einem Grabenspülgerät überfahren zu lassen, das den Unterwasserboden unter der Pipeline wegspült und diese dadurch einsinken läßt. Zur Erzielung einer für ein vollständiges Einspülen der Pipeline erforderlichen Grnbentiefc mußte das Grabenspülgerät jedoch zahlreiche Male hin und her fahren, so daß der Vorgang äußerst zeitaufwendig war.

Zur Erzielung eines schnelleren Einbettens der verlegten Pipeline wurde daraufhin ein Grabenspülgerät geschaffen, das eine

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Anzahl flexibler Rohre nachzieht, aus denen Wasserstrahlen austreten und das aufgespülte Bodenmaterial aufgewirbelt halten. Dadurch wird der Einsinkvorgang der Pipeline in der Zwischenzeit zwischen Hin- und Herläufen des Grabenspülgeräts nicht unterbrochen, so daß dieses schneller einsank als bisher. Ein Nachteil dieser bekannten Vorrichtung besteht nun darin, daß die nachgezogenen Wasserstrahlenrohre leicht beschädigbar sind, so daß das bekannte Gerät äußerst störanfällig ist.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Einspülgeräte und -verfahren besteht darin, daß die verlegte Rohrleitung an Stellen festen Untergrundes aufliegen kann, während zwischen diesen Stellen ein Wegspülen des Unterwasserbodens erfolgt. Die verlegte Rohrleitung liegt dann wie ein Träger auf zwei Stützen auf, so daß eine nicht unbeträchtliche Biegebeanspruchung auftritt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mit der längliche Gegenstände leichter, besser und schneller als bisher unter Wasser verlegbar sind«

Zur Lösung dieser Aufgabe dient eine Vorrichtung gemäß Hauptanspruch mit einem länglichen Rahmen, der mindestens zwei

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parallel zueinander verlaufende und einen Querabstand aufweisende Rahmenteile aufweist, zwischen die ein zu verlegendes Rohr paßt, und wobei eine Anzahl von Stützrahmenteilen vorgesehen ist, die die Rahmenteile in dem gewünschten Abstand halten. An jedem Ende des länglichen Rahmens ist ein Kopfstück vorgesehen, das an der Seite Kufen trägt. Das hintere oder weiter entfernt zum Kabelleger liegende Kopfstück besitzt Kufen, die einen größeren vertikalen Abstand zu den Rahmenteilen als das kabellegernahe oder vordere Kopfstück aufweisen. Die Rahmenteile weisen in ihrer axialen Richtung entlang des Umfangs verteilte Öffnungen auf, durch die Wasser unter Druck gegen die aufliegende Rohrleitung gefördert wird. Der gesamte Rahmen ist zudem über einen Unterwasserboden bewegbar.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die Kufen zumindest am hinteren Kopfstück an einer Turmkonstruktion in der Höhe verstellbar. In einer weiteren Ausführung der Erfindung sind auch die Kufen am vorderen Kopfstück an einem Turm in ihrer Höhe verstellbar, wobei dieser Turm kleiner als der Turm des hinteren Kopfstücks ist. Der Rahmen besteht entweder aus einer Anzahl von Unterrahmen, von denen jeder zwei parallele Rahmenteile aufweist, wobei die Unterrahmen um horizontale Achsen mit einander schwenkbar verbunden sind. In einer anderen Ausführung sind die Rahmenteile einstückig geformt, bestehen jedoch aus in gewissem Maße flexiblen, parallelen Rahmen teilen, r-ie länglichen Rahmenteile bestehen vorzugsweise

aus zwei übereinanderliegenden, zusammenhängenden Rohren, von denen das untere Wasserstrahlöffnungen aufweist und das obere in Abständen entlang der Länge der Rahmenteile befestigt ist und wobei die Teile der zwei Rohre mittels geeigneter Verbindungsöffnungen miteinander verbunden sind, deren Abstand und/ oder Querschnitt im Inneren des die Wasserstrahlöffnungen
ausweisenden unteren Rohrs einen im wesentlichen konstanten
Druck gewährleisten. Jedes der Rohre jedes länglichen Rahmenteils weist an einem Ende ein Anschlußstück für eine Druckwasserquelle sowie ein Absperrventil für die die Wasserstrahlöffnungen versorgende Zuführleitung auf.

Die Rahmenlänge ist unterschiedlich wählbar, sie läßt sich jedoch vorteilhafterweise gemäß der nachstehenden Formel berechnen:

L V D /^
^L > ^DV DS

worin L die Mindestlänge des Rahmens, D der Außendurchmesser
der zu verlegenden Rohrleitung, Y die zur Verlegung der Rohrleitung erforderliche Tiefe, E der Young'sehe Modul der Rohrleitung und Ξ die zulässige Dehnung (stress) des Rohrleitungs-Werkstoffes sind.

Vorteilhafterweise weist jedes Kopfstück nach oben ragende
und im allgemeinen parallel zueinander stehende Rohre auf,
die mit Hilfe von Querstegen oder Armen derart im Abstand
zueinander gehalten sind, daß sie in der Draufsicht die Eck-

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punkte eines Quadrates oder eines Reckteckes bilden. Vorzugsweise sind die den Turm des Kopfstücks bildenden Rohre in Querrichtung in gleich großem Abstand zueinander wie die beiden länglichen Hauptrahmenteile angeordnet, wobei diese Rohre insbesondere für die Aufnahme der Zufuhrleitungen für die in den länglichen Rahmenteilen vorgesehenen Wasserstrahlöffnungen dienen.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die Kufen torpedoförmig, so daß sie beim Gleiten über einen Unterwasserboden ohne .Schwierigkeiten über vorhandene Hindernisse bewegbar sind. Vorzugsweise weist zumindest das hintere Kopfstück Schwimmkörper auf, so daß das tatsächliche Gewicht des hinteren Kopfstücks in gewünschter Weise veränderbar ist. Die Kopfstücke und vorzugsweise auch die im Abstand zueinander liegenden Querträger sind mit Gleitkufen, Walzen oder anderen Lagereinrichtungen versehen, welche eine unter Wasser zu verlegende Rohrleitung nach unten führen. Zur Energiesparung sind die Querabstände der länglichen Rahmenteile vorzugsweise so gewählt, daß die dazwischen liegende und zu verlegende Rohrleitung nur ein geringes Spiel hat. Die Wasserstrahlöffnungen sind vorzugsweise derart angeordnet, daß Wasserstrahlen nach unten und quer zum gegenüberliegenden Rahmenteil geleitet werden, so daß durch die Verwendung der Wasserstrahlen ein gut gespülter Kanal vorliegt. Am vorderen Kopfstück können die Wasserstrahlen außerdem nach vorn gerichtet sein, um die Bildung des Kanalvorderendes zu unterstützen.

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Die nach vorne gerichteten Wasserstrahlen können je nach Art des Unterwassergrabens oder -bettes mit dem gleichen Druckwasser gespeist werden, das aus den Wasserstrahlöffnungen der länglichen Rahmenteile austritt. Ist der Unterwasserboden jedoch schwer aufspülbar, beispielsweise indem er aus Ton, aus einem zähen Schlamm oder aus einem anderen, schwerer als Meeressand aufspülbaren Material besteht, dann sind die nach vorn gerichteten Wasserstrahlen von einer unter höherem Wasserdruck stehenden Quelle zuführbar, so daß das Ausspülen des Grabens wie ein Schneidevorgang erfolgt.

Vorzugsweise werden die Versorgungsleitungen für alle Wasserstrahlöffnungen von beiden Seiten der Vorrichtung her gespeist, um von der Druckwasserquelle einen geschlossenen Kreislauf zu erhalten. An einem Ende jedes die Wasserstrahlöffnungen versorgenden Rohres ist in einer bevorzugten Ausführung jeweils ein Auslaß vorgesehen, um Sand oder Schmutz ausblasen zu können, der sich bei Nichtgebrauch der Vorrichtung in den Rohren ablagert. Das Ausblasen dieses Sandes oder der Verschmutzungen erfolgt durch Einblasen von Druckwasser vom anderen Ende des Rohres.

Zum lösbaren oder andauernden Befestigen van Schwimmkörpern sind an den Querträgern Verankerungselemente vorgesehen, so daß ein anfänglichen Instellungbringen der Vorrichtung an einer

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unter Wasser verlegten Pipeline erleichtert ist und wodurch die tatsächliche Masse des auf die zu verlegende Pipeline wirkenden Rahmengewichtes verändert werden kann. Für steife Pipelines von relativ geringer Masse müssen beim Verlegen gegebenenfalls auf die länglichen Rahmenteile wirkende Gewichte hinzugefügt werden. Dies ist zur Verbiegung der zu verlegenden Pipeline in eine schwach gekrümmte S-Form erforderlich. Die länglichen, einstückigen Rahmenteile sind dazu gegebenenfalls zu steif, so daß eine Anzahl einzelner Rahmen mit Gelenkverbindung verwendet werden müssen.

üblicherweise erfolgt die Zufuhr von Druckwasser zu den Wasserstrahlöffnungen durch flexible Leitungen von einer Schute, einem Schiff oder einem ähnlichen an der Wasseroberfläche vorhandenen Gerätes. Bei Tiefwasserverlegung werden hingegen vorzugsweise ins Wasser abgesenkte Pumpen verwendet, die Wasser aus der Umgebung der Vorrichtung ansaugen. Sie benötigen lediglich ein zum Schiff, der Schute oder dem Schwimmkörper führendes Stromversorgungskabel.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert; es zeigen:

Figur 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum Unterwasserverlegen von beispielsweise Rohrleitungen oder Kabeln;

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Figur 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Figur 1;

Figur 3 eine Seitenansicht eines vorderen Kopfstücks, einen kleinen Teil von länglichen Rahraenteilen sowie einen Querträger;

Figur 4 eine ähnliche Ansicht wie Figur 3 von einem hinteren Kopfstück der Vorrichtung;

Figur 5 eine Vorderansicht des in Figur 4 dargestellten Kopfstücks;

Figur 6 eine Draufsicht auf das in Figur 4 dargestellte Kopfstück;

Figur 7 einen Schnitt durch die länglichen Rahmenteile unter Darstellung einer Ausführungsform von Querträgern;

Figur 8 einen Grundrißschnitt entlang der Linie VIII-VIII in Figur 7; und

Figur 9 einen Schnitt durch eine der unteren Rahmenrohre unter Darstellung von Wasserstrahlöffnungen.

Figur 1 zeigt eine Ausführung der erfindungsgemäßen Unterwasserverlegungsvorrichtung mit einem länglichen Rahmen, der im wesentlichen aus zwei im Abstand zueinander liegenden, parallel

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verlaufenden Rahmenteilen 1 mit an den Enden vorgesehenen Kopfstücken 2 und 3 aufgebaut ist. Die Kopfstücke können identisch ausgeführt sein, in der vorliegenden Ausführung sind sie jedoch nur zur-Bewegung in eine Richtung gedacht. Somit ist das Kopfstück 2 das vordere Kopfstück, während das Kopfstück 3 am hinteren Ende der Rahmenteile vorgesehen ist. Das Kopfstück 2 ist somit das vordere Kopfstück, während das Kopfstück 3 das hintere Kopfstück ist. Die nachfolgende Beschreibung verdeutlicht die Unterschiede zwischen den beiden Kopfstücken.

Die länglichen Rahmenteile 1 sind aus zusammenhängenden Rohrleitungsstücken zusammengesetzt, wobei ein oberes Rohrleitungsstück 4 über einem unteren Rohrleitungsstück 5 liegt. Die beiden Rohrleitungsstücke 4 und 5 sind entlang ihrer Längserstreckung in Abständen miteinander befestigt, um diese Abstandslage beizubehalten.

Die parallelen Rahmenteile sind durch eine Anzahl von Streben 6 in Querabstand zueinander gehalten, die entlang der Länge der länglichen Rahmenteile verteilt sind. Jede der Streben 6 ragt von den länglichen Rahmenteilen 1 nach oben und besitzt eine Brückenform, unter die ein zu verlegendes Rohr bzw. Pipelinestück 7 einlegbar ist. Die Streben umfassen ein Paar nach oben verlaufender Beine 8, die durch Querstreben 9 und Winkelstreben 10 miteinander verbunden sind. Jede der Streben besitzt ferner Fender 11, die derart angeordnet sind, daß sie die Ober-

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Seite des eingelegten Rohrleitungsstückes 7 berühren. Sie sind so hoch angebracht, daß der unterste Punkt des zu verlegenden Rohrleitungsstückes 7 etwas höher als der unterste Punkt der länglichen Rahmenteile 1 liegt„

Jede Strebe 6 weist eine Befestigungsstelle 12 für einen Schwimmkörper auf, der daran entweder unlösbar oder auch lösbar verankert ist.

Die zum Aufbau der Rahmenteile verwendeten Rohrstücke sind an den Enden der Rahmenteile in einem Winkel von 90° nach oben gezogen, so daß sie den Grundrahmen für die Kopfstücke bilden. Diese Rohrstücke sind derart angeordnet, daß ihre senkrecht stehenden Teile 13 an den Ecken eines Quadrates liegen,, das in Draufsicht auf das Kopfstück erkennbar ist,, Die hochstehenden Teile sind durch geeignete Querträger miteinander verbunden, so daß das 'Kopfstück 2 einen starren Turm aufweist. Die oberen Enden der Rohrstücke sind durch ein Verzweigungsstück 15 mit zwei Einlassen zusammengefaßt, wobei jeder der Einlasse an ein zweites Verzweigungsstück 16 angeschlossen ist, um einen einzigen Einlaß für das Kopfstück zu ergeben. Zwischen den oberen Enden der ersten Verzweigungsstücke 15 und des zweiten Verzweigungsstück 16 sind Absperrventile 17 vorgesehen, die in Figur 5 deutlich erkennbar sind. In einer Ausführung sind im oberen Teil der hochstehenden Rohrstücke 13 Verzwei-

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gungen 18 angebracht, die ebenfalls in einem Ventil 19 enden. Das Ventil 19 ist zum Ausblasen von am anderen Ende der Vorrichtung von durch Wasserstrahlöffnungen eingetretenem Sand oder Schmutz zu reinigen. Die Ventile 17 und 19 sind entweder durch Taucher von Hand verstellbar oder durch Verstelleinrichtungen mit Fernbedienung.

Jedes Kopfstück weist einen in der Höhe vertikal verstellbaren Querrahmen 20 auf, der an seinen Enden torpedoförmige Kufen 21 trägt. Die Kufen 21 sind in derartigem Abstand zu den länglichen Rahmenteilen 1 angeordnet, daß jedes von der Vorrichtung auf die Kufen 21 ausgeübte Gewicht von dem aufgespülten Graben oder Bett getragen wird, ohne daß das aus dem Graben ausgespülte Material beim Verlegen wieder in den Graben zurückfällt. Die Achsen der torpedoförmigen Kufen 21 verlaufen parallel zur Längsrichtung der länglichen Rahmenteile 1. Der die Kufen 21 tragende Querrahmen 20 ist an dem aus den Rohrstücken 13 gebildeten Turm in der Höhe verstellbar, wozu zwei entsprechende Rohrstücke 13 mit Ausnehmungsstangen 22 versehen sind, in deren Ausnehmungen der Querrahmen 20 einsetzbar und darin befestigbar ist.

Von den Kopfstücken ist zumindest das vordere Kopfstück 2 mit einer Zugseilhalterung 23 versehen, über die die Vorrichtung über den Unterwasserboden geschleppt werden kann. Vorzugsweise

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weist auch das hintere Kopfstück 3 ein Zugseilhalterung auf, um die Vorrichtung beispielsweise beim Beginn des Verlegens oder gegebenenfalls während des Verlegungsvorganges zurückzuziehen.

Mindestens das hintere Kopfstück 3 weist einen Schwimmtank auf, so daß das auf ein zu verlegendes Rohr- oder Pipelinestück ausgeübte Gewicht in gewünschtem Maße einstellbar ist. Die Verlegung erfolgt dabei mittels Fendern 51 gemäß Figur 5, die den Fendern 11 der Strebe 6 entsprechen. Die Einstellbarkeit ist erforderlich, damit sichergestellt wird, daß keine andauernde Verformung der verlegten Rohrleitung aufgrund übermäßiger Druckbelastung bestehen bleibt. Das vordere Kopfstück 2 weist ebenfalls ähnliche Fender auf, die auf der zu verlegenden Rohrleitung aufliegen, und das auf die Rohrleitung ausgeübte Gewicht ist wiederum durch Schwimmtanks einstellbar. Die vorderen senkrechten Rohrstücke 13a sind ferner mit nach vorne gerichteten Wasserstrahlöffnungen 52 versehen, um einen Graben im Unterwasserboden auszuspülen.

Es ist wichtig, daß die unteren Rohre'5 der länglichen Rahmenteile 1 über ihre gesamte Länge mit einem gleichen Wasserdruck gespeist werden. Das untere Rohr 5 jedes Rahmenteils 1 ist mit zwei Gruppen von Wasserstrahlöffnungen versehen, die einen Durchgang zum Rohrinneren darstellen. Eine erste Gruppe 25

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der Wasserstrahlöffnungen ist gemäß Figur 5 senkrecht nach unten gerichtet, während die zweite Gruppe 26 in Richtung auf das gegenüberliegende längliche Rahmenteil zeigt, und damit eine im wesentlichen horizontale Mittellinie aufweist. Die Wasserstrahlöffnungen leiten daher Wasserstrahlen derart nach außen, daß mit aus den ersten Wasserstrahlöffnungen 25 austretenden Wasserstrahlen ein Graben sozusagen geschnitten oder ausgespült und das dabei aufgewirbelte Material von den zweiten Wasserstrahlöffnungen 26 in Schwebe gehalten wird. In Wirklichkeit wird der Graben nicht vollständig von dem ausgehobenen Material befreit, sondern dieses ist derart aufgewirbelt, daß die zu verlegende Rohrleitung unter dem Einfluß der Schwerkraft in den dafür bestimmten Graben sinken kann.

Der Abstand der Wasserstrahlöffnungen entlang der länglichen Rahmenteile ist derart gewählt, daß eine Anpassung an die umgebenden Unterbodenverhältnisse besteht. Um sicherzustellen, daß im unteren Rohr 5 jedes Rahmenteils"ein konstanter Druck vorhanden ist, sind die jeweils oberen Rohre 4 über entlang der Rahmenteile verteilte Öffnung 27 mit den unteren Rohren 5 verbunden. Der Durchtrittsquerschnitt dieser Öffnungen 27 verändert sich entlang der Längserstreckung der Rahmenteile der Weise, daß die Öffnungen mit größtem Durchtrittsquerschnitt in der Mitte liegen und sich die Durchtrittsquerschnitte zu den beiden Enden hin verkleinern. Durch sorgfältige Abstimmung der Öffnungsdurchmesser und der Rohrdurchmesser in bezug

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auf die Anzahl, den Abstand und die Größe der Wasserstrahlöffnungen läßt sich über die gesamte Länge der unteren Rohre 5 der Rahmenteile 1 ein konstanter Druck aufrecht erhalten.

Die Zufuhr von Druckwasser zu den die länglichen Rahmenteile 1 bildenden Rohren 4 und 5 erfolgt in dem dargestellten Äusführungsbeispiel von einer Schute, einem Schiff oder einem ähnlichen Schwimmkörper, welcher die erforderlichen Förderpumpen trägt. Wie zuvor erwähnt, weist jedes Kopfstück einen einzigen Einlaß auf, der mittels eines flexiblen Schlauches 28 an die auf der Schute befindliche Förderpumpe angeschlossen ist. Da die Enden miteinander verbunden sind, tritt Wasser von etwa gleichem Druck an beiden Enden der Vorrichtung ein und wird durch die miteinander verbundenen Rohre 4 und 5 über die die Rohre verbindenden Öffnungen 27 zu den Wasserstrahlöffnungen 25 und 26 geleitet. In einer anderen Ausführung der Erfindung erfolgt die Wasserzufuhr durch Unterwasserpumpen, wobei dann die an den Kopfstücken vorhandenen Einlasse für die Rohre einfach an eine oder mehrere Unterwasserpumpen angeschlossen sind, die über ein wasserdichtes Anschlußkabel von der Schute oder dem Schiff angetrieben und gesteuert werden.

Falls erforderlich, sind die länglichen Rahmenteile wie beim Ausführungsbeispiel mit horizontalen Querstreben 53 versehen, die an den Streben 6 angeordnet sind und seitlich nach außen

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vorstehen. An ihre Enden sind gemäß Fiur 2 Kabel 54 angeschlossen, wobei die Querstrebennocken an den Kopfstücken 2 bzw. 3 über Kabel 55 mit den Kufen 21 verbunden sind. Dadurch wird die Vorrichtung in der Draufsicht gerade gehalten, so daß also keine Verziehung bezüglich einer zwischen den länglichen Rahmenteilen 1 liegenden Mittellinie erfolgt.

Um die Vorrichtung über eine bereits eingespült verlegte Pipeline zu bringen, sind an den Streben 6 eine Anzahl von Schwimmkörpern vorgesehen, so daß die gesamte Vorrichtung für die Aufnahme der eingespülten Rohrleitung zwischen die länglichen Rahmenteile anhebbar ist. Die Vorrichtung muß zu diesem Zweck über die Rohrleitung gehoben und darauf abgesetzt werden.

Ist die Vorrichtung über eine einzuspülende Rohrleitung in Stellung gebracht, dann wird sie beispielsweise über ein Kabel und eine Winch von einem Schlepper, einem Schiff oder einem ähnlichen Fahrzeug gezogen. Dabei bewegt sich die Vorrichtung auf den Kufen, die in großem Maße die Tiefe angeben, bis zu der die Rahmenteile im Betrieb absinken und damit die Verlegungstiefe der Pipeline bestimmen. Gemäß Figur 1 sitzen die Kufen 21 am vorderen Kopfstück 2 nur geringfügig höher als die länglichen Rahmenteile 1, während sie am hinteren Kopfstück 3 deutlich höher als die Rahmenteile 1 sitzen. Durch den am hinteren Kopfstück 3 eingestellten Abstand zwischen Kufen 21 und länglichen Rahmenteilen 1 wird die Grabentiefe bestimmt, in die die Pipeline ver-

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legt wird. Dadurch nehmen die länglichen Rahmenteile 1 einen schräg nach unten gerichteten Verlauf ein.

Für die Verlegung einer verhältnismäßig starren Rohrleitung müssen die länglichen Rahmenteile 1 natürlich flexibler als die Rohrleitung selbst sein. Es ist klar, daß auf dem Verlegungspfad angetroffene feste Hindernisse, beispielsweise Steine oder Metallkörper, vor der Ausspülung des Grabens wegzusprengen sind. Dadurch läßt sich der Graben beim Schleppen der erfindungsgemäßen Vorrichtung über den Unterwasserboden ohne Schwierigkeiten ausspülen, und es hat sich gezeigt, daß mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine verhältnismäßig große Grabentiefe in einem einzigen Schleppvorgang erzielbar ist.

Versuchsweise wurde eine Rohrleitung mit einem etwas größeren Außendurchmesser als 50 cm verlegt, deren Innenwand aus Polyethylen bestand, während die Außenwand ein Baustahl war. Der Zwischenraum zwischen Innen- und Außenwand war mit Beton ausgefüllt. Zur Erzielung einer schwachen S-Form bei der Verlegung ohne Überbeanspruchung der Rohrleitung und damit Dauerbeschädigung war eine etwa 50 m lange erfindungsgemäße Verlegungsvorrichtung erforderlich. Beim Einspülen der Rohrleitung konnte der von der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf die Rohrleitung ausgeübte Druck durch geeignete Schwimmkörper beliebig verändert werden. Im Versuch wurde die Rohrleitung

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in einem einzigen Schleppvorgang in einer mittleren Tiefe von 2,5 m unter dem Unterwasserboden verlegt. In dem Versuchsaufbau waren die Wasserstrahlöffnungen lediglich in das untere Rohr 5 gebohrte Löcher, die im Betrieb stark verschleißten. Zweckmäßigerweise verwendet man daher die in Figur 9 dargestellten^hoch verschleißfesten Wasserstrahlöffnungsdüsen 29, die durch aufgeschweißte Baustahlkappen zu befestigen sind. Die Baustahlkappen 30 sind deswegen erforderlich, weil sich die hoch verschleißfesten Düsen 29 sehr schlecht mit dem Baustahl der Rohrleitung 5 verschweißen lassen.

Es ist dem Fachmann klar, daß die Wassermenge und der erforderliche Wasserdruck für die Wasserstrahlöffnungen sowie der Rohrdurchmesser und der Durchmesser der Wasserstrahldüsen vom Unterwasserboden und von der Größe des auszuspülenden Grabens, vom spezifischen Gewicht der aufzuspülenden Bodenteilchen, vom spezifischen Gewicht und der Viskosität des Wassers, von der Porosität des Grabenmaterials, von der Schleppgeschwindigkeit der Vorrichtung und von der beabsichtigten Grabentiefe abhängen. Der Fachmann weiß jedoch, wie er die jeweils zweckmäßigsten Parameter zu ermitteln hat.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind aber auch Rohrleitungen aus leichterem Material als Wasser verlegbar, da mit einem Schleppvorgang eine große Grabentiefe erzielbar ist, aus der die leichte Rohrleitung nicht wieder aufzuschwimmen vermag.

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Ein einfacher Polyethylen-,. Polyurethan- oder anderer Kunststoffschlauch ist auf diese Weise ohne beschwerende Betonschicht im Unterwasserboden verlegbar. Während des Verlegens kann die Beschwerung der leichten Rohrleitung mit einer schweren Kette, einem schweren Draht- oder Stahlseil oder einem anderen in die Rohrleitung gelegten, segmentierten Gegenstand erfolgen, der nach dem Verlegen herausziehbar ist. Dabei braucht das freie Ende der Kette lediglich bis zum hinteren Kopfstück der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu reichen. Die Verwendung einer flexiblen Pipeline ist auch insofern von größtem Vorteil, als Sprengarbeiten weitgehend vermieden werden können, indem man nämlich die Pipeline um die nicht wegspülbaren Hindernisse, beispielsweise Felsen oder Metallgegenstände, verlegt.

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Claims (18)

UEXKÜLL & S1OL9HR« EiESELERSTF .-. ;SE 4 2OOO HAMBi -IiG 52 DR. J.-D. FRHR. von UEXKÜLL DR. ULRICH GRAF STOLBERG s <fl» /ä /a DIPL.-ING. JÜRGEN SUCHANTKE CONCOR CONSTRUCTION (Prio: 2. Februar 1978 und (PROPRIETARY) LIMITED 25. August 1978 ZA 78/0631 - 15501) Church Street Extension, Crown Industria, Johannesburg Südafrika Hamburg, 26. Januar 1979 Vorrichtung zum Unterwasserverlegen von länglichen Gegenständen Ansprüche

1. Vorrichtung zum Unterwasserverlegen von länglichen Gegenständen, insbesondere Rohrleitungen oder Kabel im Unterwasserboden, gekennzeichnet durch eine längliche Rahmenkonstruktion mit mindestens zwei im Querabstand zueinander liegenden, parallel verlaufenden Rahmenteilen (1) für die Aufnahme einer zu verlegenden bzw. einzuspülenden Pipeline; durch eine Anzahl von die Rahmenteile (1) in gewünschtem Abstand haltende Streben (6); durch je ein an den Enden der Rahmenkonstruktion vorgesehenes Kopfstück (2, 3) mit in bezug auf die Rahmenteile (1) seitlich an-

gebrachten Kufen (21), die an einem, beim Verlegen hinterem Kopfstück (3) einen größeren Vertikalabstand zu den Rahmenteilen (1) als die Kufen (21) am vorderen Kopfstück (2) aufweisen; durch entlang der Länge der Rahmenteile (1) verteilte und zum Ausspülen eines Grabens angeordnete Wasserstrahlöffnungen (25, 26); durch eine Zufuhreinrichtung für die Zufuhr von Druckwasser zu den Wasserstrahlöffnungen (25, 26); und durch eine Schleppeinrichtung für das Schleppen des länglichen Rahmens über den Unterwasserboden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die am hinteren Kopfstück (3) vorgesehenen Kufen (21) an einem einen Teil des hinteren Kopfstücks (3) bildenden Turm in der Höhe verstellbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die am vorderen Kopfstück (2) vorgesehenen Kufen (21) an einem einen Teil des vorderen Kopfstücks (2) bildenden Turm in der Höhe verstellbar sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmenkonstruktion eine Anzahl von miteinander gelenkig verbundene Unterrahmen umfaßt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmenkonstruktion ein Paar einstückiger, länglicher Rahmenteile (1) umfaßt, die sich zwischen den Kopfstücken (2, 3) erstrecken.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die länglichen Rahmenteile (1) aus zwei zusammenhängenden Rohren (4 bzw. 5) bestehen, von denen mindestens ein Rohr (5) mit Wasserstrahlöffnungen (25, 26) versehen ist, und daß die beiden Rohre (4, 5) in in Längsrichtung verteilten Abständen miteinander verbunden sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (4, 5) jedes Paares von Rohren über Durchgangsöffnungen (27) miteinander in Verbindung stehen, die entlang der Rohre im Abstand zueinander angeordnet sind und deren Abstände und/oder Größen zur Aufrechterhaltung eines im wesentlichen konstanten Drucks im Inneren jedes die Wasserstrahlöffnungen (25, 26) aufweisenden Rohres (5) aufeinander abgestimmt sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die paarweise angeordneten Rohre (4, 5) übereinander liegen, wobei das untere Rohr (5) mit den Wasserstrahlöffnungen (25, 26) versehen ist.

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9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Rohre (4, 5) jedes länglichen Rahmenteils (1) mindestens im Endbereich jedes Rohres (4, 5) einen Anschluß für eine Druckwasserquelle aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopfstücke (2, 3) nach oben ragende Rahmenteile in Form von Rohrstücken (13) aufweisen, die eine von oben erfolgende Wasserzufuhr zu den Wasserstrahlöffnungen (25, 26) bilden.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Kopfstück (2) nach vorn gerichtete Wasserstrahlöffnungen aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die nach vorn gerichteten Wasserstrahlöffnungen an eine getrennte Druckwasserquelle von höherem Druck als die die Rahmenteile (1) versorgende Druckwasserquelle anschließbar sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß erste Wasserstrahlöffnungen (25) von den unteren Rohren (5) nach unten und zweite Wasserstrahlöffnungen (26) an den unteren Rohren (5) gegeneinander gerichtet sind.

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14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß jede Hauptwasserversorgungsleitung für die Wasserstrahlöffnungen (25, 26) mit einem Absperrventil (17) versehen ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß jede Versorgungsleitung für die Wasserstrahlöffnungen (25, 26) an einem Ende mit einem Auslaß mit aufgesetztem Absperrventil und einem am gegenüberliegenden Ende vorgesehenen Einlaß versehen ist, um gegebenenfalls ein Durchblasen zum Zwecke der Reinigung vornehmen zu können.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß Schwimmtanks (24) und/oder Schwimmkörper zur Steuerung des tatsächlichen Gewichtes der Vorrichtung- vorgesehen sind.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die länglichen Rahmenteile (1) zur Aufnahme einer zu verlegenden Rohrleitung (7) im Abstand zueinander angeordnet sind, und daß die Streben (6) zum Abstützen der zu verlegenden Rohrleitung (7) Fender (11; 53), Walzen oder andere Lagereinrichtungen aufweisen.

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18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Rahmenkonstruktion (L)

/YE
der Formel (D*/-=-^) entspricht, wobei die Parameter D, Y, E und S gemäß Beschreibung definiert sind.

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