DE3020431C2 - Vorrichtung zum Abstützen von über Senken im Meeresboden frei hängenden Rohren sowie Verfahren zum Setzen einer Abstützung - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen und durch die DE-OS 29 12 781 bekanntgewordenen Art.

Bei dieser bekannten Bauweise wird die Bedienungseinheit zusammen mit der angekuppelten Trageinheit vom Versorgungsschiff aus auf den Meeresboden abgesenkt, bis die Spitze des Standrohres sich nahe am Meeresboden befindet, wobei das Standrohr nahe an das zu tragende Rohr herangebracht werden muß. Der Rohrtragarm wird danach angehoben, bis das Rohr darauf festliegt, während die Bedienungseinheit weiter abgesenkt wird. Wenn die Sicht auf den Meeresboden schlecht ist, die Wasseroberfläche unruhig ist und auch eine starke Strömung herrscht, so wird es sehr schwierig, das Standrohr auf dem Meeresboden senkrecht und dicht neben oem anzuhebenden Rohr anzuordnen, weil die gesamte Vorrichtung den senkrechten und waagerechten Schwingbewegungen ausgesetzt ist. Das Standrohr kann dabei schräg eingesetzt werden, wobei es sich zusammen mit dem zu tragenden Rohr bei schlammigem Meeresboden neigen oder bei felsigem Meeresboden brechen kann.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin. Vorrichtungen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art insoweit zu verbessern, daß die Trageinheit unabhängig von Wasserbewegungen und geologischen Eigenschaften des Meeresgrundes absolut senkrecht in diesen eingesenkt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei der Erfindung die im Kennzeichen des Anspruchs I angegebenen Gestaltungsmerkinale vorgesehen, während im Verfahrensanspruch 2 als Unteranspruch ein Verfahren beansprucht wird, mit dem die Vorrichtung angewandt wird, wobei die Verfahrensmerkmale teilweise Merkmalsgleichheiten mit dem Stand eier Technik aufweisen.

Die Entwicklung des Gcstallungsprinzips bei der Erfindung, bestehend aus der noch /u lösenden, von d;m im Oberbegriff des Anspruchs I angegebenen und durch die DE-OS 29 12 781 bekanntgewordenen Stand der Technik ausgehenden und auf diesem Stand der Technik spezifizierten Aufgabe und dem im Kennzeichen des Anspruchs I angegebenen Lösungsmitteln war nicht ohne weiteres und ohne erfinderische Überlegungen möglich, weil zu dieser Entwicklung beim Stand der

Technik 'keine ausreichenden technischen Hinweise bekanntgeworden sind. Durch die Anordnung zum vertikalen Abstützen der an die Bedienungseinheit angekuppelten Trageinheit nach Aufsetzen auf dem Grund wird eine senkrechte Stellung des Standrohres und auch eine senkrechte Einsenkung in den Grund gewährleistet.

Die Merkmale der Erfindung und deren technische Vorteile ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung mit einem teilweisen Schnitt durch einen oberen und einen unteren Wagen in dem Augenblick, in dem die Vorrichtung an der Seite des zu tragenden Rohrs angeordnet ist, wobei sich der untere Wagen darunter befindet,

F i g. 2 eine der F i g. 1 ähnliche Seitenansicht, bei der jedoch der untere Wagen zusammen mit dem Rohrtragarm um den Betrag angehoben ist, der für das Rohr erforderlich ist,

Fig.3 eine Seitenansicht der Vorrichtung während des Bohrens,

F i g. 4 eine Vorderansicht des Unterteils der in F i g. 2 gezeigten Vorrichtung von der Seite des Rohrs,

Fig. 5 einen Schnitt A-A durch die Vorrichtung von Fig. 2,

Fig.6 einen Schnitt B-B durch die Vorrichtung von F i g. 3, und

F i g. 7 die im Meeresboden zurückgelassene Trageinheit.

Die in Fig. 1, 2 und 3 gezeigte Vorrichtung besteht aus einer Bedienungseinheit 2 und einer Trageinheit 3 zum Tragen eines Rohrs 4, das gegenüber dem Meeresboden 5 auch sehr stark geneigt sein kann.

Die Bedienungseinheit 2 ist oben durch eine gebohrte Platte 6, Bolzen 7 und einen Ring 8 mit einem speziellen Tragseil 9 verbunden, das auch zum Übertragen von Elektrizität und der Signale dient, die ausgehend von einem Versorgungsschiff Magnetventile in einer elektrohydraulischen Anlage steuern, die in den Bedienungsund Trageinheiten angeordnet und nicht dargestellt ist. Ein elektrisches Kabel 1 ist vom Tragseil 9 getrennt und über eine Steckdose 10 mit der Bedienungseinheit 2 verbunden. Auf derselben Seite wie das Rohr 4 ist die Bedienungseinheit 2 auch mit einem Träger 11 versehen, dessen freies Ende mit einem Seil 17 versehen ist. das von einem Schwimmer 13 getragen wird, der das Ergreifen des Trägers 11 durch einen gelenkigen Arm eines nicht dargestellten tauchfähigen Geräts erleichtert.

Der Hauptkörper der Bedienungseinheit 2 besteht aus einem Ständer 14 mit rechteckigem Querschnitt (Fig. 5), auf den zwei Längsglcitführungen 15 geschweißt sind, an denen Räder 16 eines oberen Wagens 17 und Räder 18 c'.ies unteren Wagens 19 angebracht sind. Zusätzlich sind drei waagerechte Stützarme 20 und 21 an das Unterteil des Ständers 14 geschweißt. An den Enden der Stützarme sind drei hydraulische Zylinder 22 befestigt, deren Kolben 23 in mit SKUzscheiben 24 versehenen Spitzen enden. Eine Pfahlfühning 25. die der Ständer 14 aufweist, wenn sich das Rohr in einer beträchtlichen Höhe über dem Meeresboden befindet (F i g. 3, ij), ist aus einem Kasten 26 gebildet, in den zwei Bolzen 27 geschweißt sind. Um die Bolzen 27 können sich Backen 28 drehen, die durch zwei am Kasten 2b angelenkte hydraulische Zylinder W gegen ein Standrohr 29 gedruckt werden können. Längs des Ständers 14 der BcdicnunEseinheii 2 ist zwischen den beiden Gleitführungen 25 eine Zahnstange 31 geschweißt, die mit einem nicht gezeigten Zahnrad eines Elektromotors 32 im Eingriff steht, damit sich der Wagen 17 längs d?s Ständers 14 verschieben kann, und die mit einem Zahnrad 33 eines Elektromotors 34 in Eingriff steht, um dem Wagen 19 ein Verschieben längs des Ständers 14 zu ermöglichen.

Der Wagen 17 nimmt den zum Betreiben seiner Elektromotoren und zum Lösen des Systems vom

ίο Standrohr 29 erforderliche Strom von einem von der Steckdose 10 abgezweigten Kabel 35 auf. Einer seiner Elektromotoren ist der Elektromotor 32, während der andere Elektromotor der in F i g. 1 gezeigte Elektromotor 36 ist, dessen Welle 37 sich mit ihrem oberen Ende in

is einem Drucklager 38 dreht, während dessen unteres Ende mittels eines Keils in eine Bohrung 39 in einer Bohrstange 40 eingesetzt ist, da dieser bei Antrieb durch den Elektromotor 36 sich innerhalb des Standrohrs 29 dreht, das ihn somit trägt und führt.

Der Wagen 19 nimmt Strom von einem von der Steckdose i0 abgezweigten Kabel 4* auf. Dieser Strom dient zum Betreiben des Elektromotc.s 34 und von Kupplungselementen 41 für einen Rohrtragarm 42 mit Auflagen 43, die zum Tragen des Rohrs erforderlich sind. Der das Standrohr 29 umgreifende ringförmige Teil d^s Tragarms 42 (Fig. 5, 7) ist mit zwei Vertiefungen 52 versehen, in die zwei hydraulische Kolben 45 der vom Versorgungsschiff aus gesteuerten Kupplungselemente 41 eingesetzt werden. Zusätzlich kann der durch die Kupplungselemente 41 mit dem Wagen 19 gekuppelte Tragarm 42 längs des Standrohrs 29 gleiten und in der gewünschten Höhe durch einen mit einer nicht gezeigten Feder versehenen Hakenzahn 46 festgelegt werden, der in eine der Nuten in einer Zahnstange 47 eingesetzt wird. Eine Stange 49 des Tragarms 42 (Fig.4) kann um einen zur Rohrachse senkrechten Boizen 48 schwenken, während die Auflagen 43, auf denen das Rohr ruht, um zur Rohrachse parallele Bolzen 50 schwenken können.

Die Schwenkbewegungen sind durch Anschläge auf einige 10° beschränkt.

L»ie Trageinheit 3 besieht aus dem mit den Auflagen 43 versehenen Tragarm 42 und aus dem Hauptkörper, nämlich dem mit der Zahnstange 47 versehenen

4". Standrohr 29. Dieses ist an seinem Oberteil mit dem Wagen 17 durch Kupplungselemente 51 verbunden, die vom Versorgungsschiff aus gesteuert werden können, den Kupplungselementen 41 ähnlich sind und aus zwei hydraulischen Kolben gebildet werden, die an der

Vp Unterseite des Wagens 17 angeordnet sind und in zwei Bohrungen 53 (F i g 7) am oberen Ende des Standrohrs 29 eingesetzt werden. Das Standrohr 29 (Fig. I) weiM am Oberteile eine kreisförmige Büchse 54 und am L'nte, teil eine kreisförmige Büchse 55 auf. die auch zum

">'. Verbinden der Bohrstange mit dem Standrohr dient und zwar über einen Kingraum 56 (Fig. 3 und 3A). in dem sich ein an der Bohrstange 40 befestigter Ring 57 drehen kann. Die Bohrstange 40 ist hohl für den Durchtritt von Wasser zum Entfernen von beim Bohren entstehendem

in Bohrschlamm 58 und wird durch einen nicht gezeigten und innerhalb des Wagens 17 angeordneten Hydraulikmotor angelrieben. Die Bohrstange ist an ihrem I 'nterleil mit einem Bohrkopf versehen.

Die Vorrichtung wird durch eine mit ■ konstanter

■". Spannung arbeitend und auf dem Versorgungsschiff angeordnete Winde abgesenkt, bis sich das untere Ende des Ständers 14 in unmittelbarer Nähe des Meeresbodens befindet. Die Vorrichtung mit Trageinheit und

Bedienungseinheit wird durch einen gelenkigen Arm eines tauchfähigen Geräts derart positioniert, daß der waagerechte Träger Il der Bedienungseinheit senkrecht zum zu tragenden Rohr liegt, wobei die Vorrichtung an das Rohr angenähert wird, bis das Standrohr von diesem nur noch wenig entfernt ist. Hierauf wird die Vorrichtung auf dem Meeresboden aufgesetzt, indem die hydraulischen Zylinder 22 betätigt werden Der untere Wagen 19 wird angehoben, bis das zu tragende Rohr auf den Auflagen 43 des Tragarms 42 aufliegt und eine vorherige übermäßige Krümmung des Rnhrs hcscitipt ist Das tauchfähige Gerät wird von·¹ Träger I I der Bedienungseinheit gelost, so d.ill die Vorrichtung mit ihrem gesamten Gewicht und dem des getragenen Rohrs auf dem Meeresboden aufliegt. Die Pumpe zum l.ntfernen des Bohrschlamms beim Betrieb des Bohrkopfcs 59 wird betätigt, wobei gleichzeitig der Antriebsmotor für den oberen Wagen 17 gestartet wird, so daß sich der obere Wagen längs des Ständers 14 nach unten zu bewegen beginnt, bis das Standrohr bis auf die vorgegebene Länge im Meeresboden eingesetzt ist. Damit der obere Wagen 17 nicht die Oberseite des unteren Wagens 19 berührt, ist eine Vorrichtung zum Unterbrechen der Absenkbewegung des oberen Wagens 17 vorgesehen, wobei gleichzeitig der Antrieb für den Bohrkopf abgeschaltet wird.

Nach dem Einsenken des Standrohrs in den Meeresboden wird die Verbindung zwischen oberem \V;'i7cn 17 und Standrohr sowie die Verbindung des linieren Wagens 19 mit den Tragarmen 42 gelöst, ebenso die Führung mittels der Backen 28. worauf die Bedienungseinheit mit Ständer 14 und den beiden Wagen vom Versorgungsschiff geborgen wird.

Hier zu .1 Watt Zcichnuir.^r'n

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Abstützen von über Senken im Meeresboden auch in großer Tiefe freihängenden Rohren, mit einer Trageinheit mit einem in den Meeresgrund eingesenkten Standrohr, entlang welchem ein Rohrtragarm in die erforderliche Stützhöhe verschiebbar und in dieser festlegbar ist, sowie mit einer wiedergewinnbaren, von einem Versorgungsschiff fernbedienbaren Bedienungseinheit, an welcher die Trageinheit an- und abkuppelbar ist, und welche Steuerungen und Antriebe für die Einrichtung zum Einsenken, An- und Abkuppeln des Standrohrs, Höhenverstellung eines Stützarmes usw. einschließt, wobei die Bedienungseinheit einen waagerechten Träger aufweist, an dessen freiem Ende ein Schwimmer angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedienungseinheit

(2) eine Anordnung (14, 20, 22) zum vertikalen Abstützen der an ihr anzukuppelnden Trageinheit

(3) nach Aufsetzen auf Grund (5) bis zur Beendigung des Einsenkens des Standrohrs und Abkuppeins der Trageinheit aufweist,

wobei die Vorrichtung zum vertikalen Abstützen einen an der Bedienungseinheit vorgesehenen Ständer (14) mit quadratischem Querschnitt einschließt, der an seinem oberen Ende den waagerechten Träger (11) aufweist,

wobei der Ständer (14) an seinem unteren Ende waagerechte Stützarme (20, 21) aufweist, an denen dreibeinartig Jrei hydraulische Zylinder (22) angeordnet sind, deren Kolben r'h gegen den Grund (5) abstützen und die von einem Senkrechtlage-Sensor in eine der senkrechten Stelling der Trageinheit (3) entsprechende Ausfahrlage steuerbar sind,
wobei ferner ein in Längsgleitführungen (15) am Ständer (14) verschiebbarer oberer Wagen (17) vorgesehen ist, an dem mittels fernsteuerbarer Kupplungselemcnte (51) das obere Ende des Standrohrs (29) ankuppelbar ist und der den fernsteuerbaren Antrieb, wie Elektromotor, zum Einsenken des Standrohrs (19) in den Grund (5) einschließt, wobei außerdem an dem auf den Grund zu gerichteten Ende des Standrohrs (29) ein Bohrkopf (59) angeordnet ist, der über eine durch das Standrohr (29) bis zu dessen oberem Ende verlaufende Bohrstange (40) antreibbar ist.
wobei zudem eine mittels Zahnstangentrieb (31) und mittels eines Elektromotors (34) entlang der Gleitführungen (15) ein am Ständer (14) verschiebbarer unterer Wegen (19) vorgesehen ist. an dem mittels fernbetätigbarer Kupplungselemente (41) der auf dem Standrohr (29) verschiebbare Rohrtragarm (42) ankuppelbar ist und in dem am oberen finde des Slander (14) vorgesehenen waagerechten Träger (11) eine hydraulische Anlage mit zugeordneten Magnetventilen zur Betätigung der Kupplungselemente (41, 51) angeordnet ist und über Stromzufuhr- und Steuerleitiingen enthaltende Kabel (1, 35, 44) mit dem Versorgtingsschiff verbunden ist,
wobei schließlich am unteren Ende des Ständers (14) als weitere Führung für das Standrohr (2S) ein dieses mit zwei fernbetätigbaren Hacken (28) umgreifender Kasten (26) angeordnet ist.

2. Verfahren zum Setzen einer Abstützung für über Senken im Meeresboden, auch in großen Tiefen, frei hängenden Rohren mittels einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Vorrichtung von einem Versorgungsschiff bis über den Meeresgrund im Bereich des abzustützenden Rohres abgesenkt, mit dem Rohrtragarm unter das Rohr ausgerichtet und dieser bis in Stützhöhe angehoben, das Standrohr bis zu der gewünschten Setztiefe in den Grund eingesenkt und dabei der Rohrtragarm am Standrohr angehoben und dann am Standrohr festgelegt und endlich die Trageinheit vm der

ίο Bedienungseinheit gelöst und die letztere auf das Versorgungsschiff zurückgeholt wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Absenken und Ausrichten der Vorrichtung mit dem Tragarm unter das Rohr der Ständer senkrecht ausgerichtet und während des Einsenkens des Standrohrs gehalten wird, der obere Wagen entlang dem Ständer entsprechend der Eindringtiefe des Standrohrs in den Boden abgesenkt und der mit dem Rohrtragarm gekuppelte untere Wagen in konstanter Höhe am

:o Tragarm gehalten wird.