DE69109853T2

DE69109853T2 - Lösbare hydraulische und/oder elektrische verbindung für unterwassereinrichtung.

Info

Publication number: DE69109853T2
Application number: DE69109853T
Authority: DE
Inventors: Frank Mohn
Original assignee: Framo Developments UK Ltd
Current assignee: Framo Developments UK Ltd
Priority date: 1990-02-20
Filing date: 1991-02-19
Publication date: 1995-10-26
Anticipated expiration: 2011-02-20
Also published as: US5295848A; ES2038574T3; EP0515513B1; ES2038574T1; BR9106233A; DE69109853D1; DE515513T1; GB9003790D0; ATE122755T1; NO923218L; AU653511B2; CA2076008A1; EP0515513A1; AU7332091A; WO1991013233A1; GR930300135T1; DK0515513T3; NO923218D0

Description

Die Erfindung betrifft Anordnungen zum Herstellen von elektrischen und/oder hydraulischen Verbindungen unter Wasser.
Die Erfindung betrifft insbesondere Anordnungen zum Herstellen derartiger Verbindungen zwischen einer unter Wasser befindlichen Anlage und einer Vorrichtung, die von der Oberfläche zu dieser abgesenkt worden ist, beispielsweise zwischen einer Unterwasserpumpvorrichtung und einer Baueinheit, die zu der Vorrichtung abgesenkt worden ist, um für die Energieversorgung und die hydraulische Fluidversorgung und die Nachrichtenverbindung zwischen ihr und der an der Oberfläche befindlichen Ausrüstung zu sorgen. Es können ernste Probleme bei der Herstellung der gewünschten Verbindungen unter diesen Umständen in Folge einer Fehlausrichtung der zu verbindenden Bauteile und der Notwendigkeit entstehen, daß eine Unversehrtheit der Verbindungen sichergestellt sein muß, wenn sie einmal hergestellt sind.
Aus der GB-A-2 196 081 ist eine Anordnung zum Herstellen einer elektrischen und/oder hydraulischen Verbindung zwischen zwei Unterwasserbaueinheiten bekannt, welche Anordnung eine Verbindungsvorrichtung an einer der Baueinheiten, welche Verbindungsvorrichtung Vorsteheinrichtungen zur von der Vorrichtung vorstehenden Anordnung einer Verbindungseinrichtung aufweist, einen Aufnehmer an der anderen Baueinheit, um darin die vorstehende Verbindungseinrichtung aufzunehmen, zusammenarbeitende Verbindungselemente an der Verbindungseinrichtung und im Aufnehmer jeweils umfaßt, die die elektrische und/oder hyraulische Verbindung herstelien, wenn die Verbindungseinrichtung im Aufnehmer aufgenommen wird, wobei die Verbindungsvorrichtung ein inneres und ein äußeres Element umfaßt, die konzentrisch sind (in Form eines Zylinders und eines Schaftes), zwischen denen die Verbindungseinrichtung gleitend verschiebbar aufgenommen ist.
Die Erfindung liefert somit eine Anordnung dieser Art, bei der das innere Element hohl ist und darin wenigstens eine Versorgungsleitung aufnimmt, die mit dem Verbindungselement an der Verbindungseinrichtung verbunden ist.
Aus der US-A-4 188 050 ist gleichfalls ein fernsteuerbares Verbindungsteil für Ölquellenströmungsleitungen bekannt, bei dem ein Kupplungselement durch eine Fluidbetätigung in eine Ineingriffnahme mit einem anderen Element ausgefahren wird. Fehlausrichtungsproblemen wird durch ein Kugelgelenk an einem oder mehreren Kupplungselementen und komplementäre kegelstumpfförmige Elemente begegnet.
Die Erfindung kann für eine Selbstausrichtung des Elementes und des Aufnehmers während des Einschiebens des Elementes in den Aufnehmer und für eine flexible Anordnung der Baueinheit und des Aufnehmers sorgen, um eine Nachstellung aufzufangen, die zur Korrektur einer Fehlausrichtung notwendig ist. Die Anbringung sowohl der Verbindungseinheit als auch des Aufnehmers an den jeweiligen elektrisch und/oder hydraulisch zu verbindenden Vorrichtungen kann somit über Gelenke, die eine Universalbewegung erlauben, beispielsweise Kugelgelenke oder Universalkupplungen bewirkt werden. Die gewünschte Verbindung oder die gewünschten Verbindungen werden somit ohne die Verwendung von äußeren Werkzeugen hergestellt, wobei die Ausrichtung der Verbindungseinheit und des Aufnehmers automatisch während des Vorschubs des Verbindungselementes in den Aufnehmer bewirkt und ausgeführt wird.
Um die Ausrichtung der Verbindungseinheit und des Aufnehmers zu erleichtern, die für eine zufriedenstellende Verbindung notwendig ist, kann das Einschieben des Verbindungselementes in eine erste Phase, während der das Element und der Aufnehmer so in Eingriff kommend daß ihre Ausrichtung erzielt wird, und eine zweite Phase unterteilt werden, während der die tatsächlichen elektrischen und/oder hydraulischen Verbindungen hergestellt werden. Das Verbindungselement kann dann zwei Teile umfassen, die eine relative Bewegung während des Einschiebens ausführen können, wobei ein äußerer Teil Führungsflächen aufweist, die auf damit zusammenarbeitende Führungsgflächen des Aufnehmers so einwirken, daß die Ausrichtung bewirkt wird, und ein innerer Teil eines oder mehrerer Verbindungselemente trägt, die über den äußeren Teil hinaus vorgeschoben werden, um die Verbindung herzustellen, nachdem die Ausrichtung erzielt ist.
Mehrere Verbindungselemente, die alle elektrische Verbindungselemente und/oder alle hydraulische Verbindungselemente oder eine Mischung von beiden umfassen, was eher üblich ist, sind gemeinsam an dem Verbindungselement angebracht, wobei passende, damit zusammenarbeitende Verbindungselemente im Aufnehmer aufgenommen sind. Die Bewegung des Elementes in seine Endposition im Aufnehmer bewirkt gleichzeitig die Herstellung einer Vielzahl von Verbindungen. Die Verbindungselemente können Standardverbindungselemente sein, die quer über das Element und den Boden des Aufnehmers beabstandet sind, in welchem Fall eine Winkelorientierungseinrichtung beispielsweise ein Keil, der in einer Keilnut aufgenommen werden kann, dazu vorgesehen ist, eine fehlerfreie Positionierung des Elementes und des Aufnehmers um die gemeinsame Achse sicherzustellen. Stattdessen können elektrische Verbindungen über eines oder mehrere Kontaktelemente hergestellt werden, die wenigstens teilweise um das Element herum verlaufen und mit damit zusammenarbeitenden Kontaktelementen in Eingriff kommen, die in der Seitenwand des Aufnehmers vorgesehen sind.
Die Verbindungselemente sind jedoch so ausgebildet, daß dafür gesorgt ist, daß das Meerwasser vom Aufnehmer herausgespült und anschließend der Bereich, der von den angeschlossenen Kontaktelementen eingenommen wird, mit Schutzöl gefüllt wird.
Die Erfindung kann insbesondere bei einer Energieversorgungs/Steuerbaugruppe oder einer Energieversorgungs/Steuerbaueinheit verwirklicht werden, die zu einer Unterwasseranlage abgesenkt werden kann, um zu der Anlage und zu einer elektrisch betriebenen Pumpeneinheit, die von dieser gehalten ist, eine Verbindung für elektrische Versorgungen, Fluidversorgungen herzustellen und die Nachrichtenverbindungskanäle zwischen der Anlage und der Pumpeneinheit und der Ausrüstung an der Oberfläche zu bilden. Die Baueinheit kann elektronische Ausrüstungen zum Steuern der elektrischen Energie enthalten, die den Elektromotoren der Pumpeneinheit geliefert wird, um die Arbeit der Pumpe zu steuern und zu überwachen und der Ausrüstung an der Oberfläche eine Information über den Pumpenbetrieb zu liefern.
Die Position der hin und her gehenden Kolben in der Pumpe kann über ein Überwachungssystem mit geschlossener Schleife überwacht werden und ein Sperrfluid kann von der Oberfläche über eine hydraulische Leitung im Energieversorgungskabel zugeführt oder zirkuliert werden. Steuersignale zum Anschalten und Abschalten der Pumpe können über die Baueinheit der Pumpeneinheit geliefert werden.
Die verwirklichte Erfindung sorgt für den Zusammenbau von zwei Bauteilen, die Verbindungselemente tragen, in einer einfachen und bequemen Weise, obwohl diese Bauteile am Anfang nicht längs der Achse zueinander ausgerichtet waren, längs der sie relativ zueinander bewegt werden, und/oder verschiedene Winkelausrichtungen haben. Die Verbindung und gleichfalls die anschließende Trennung machen nicht die Verwendung von zusätzlichen Werkzeugen erforderlich und die Trennung kann einfach dadurch bewirkt werden, daß die beiden Bauteile auseinandergezogen werden, ohne daß eine Entriegelung notwendig ist. Eine Verbindungsbaueinheit, die zu einer Anlage unter Wasser abgesenkt worden ist, kann im schlimmsten Fall somit einfach davon abgezogen werden, ohne eine Beschädigung zu bewirken.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Beispiels unter Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen näher beschrieben, in denen
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Energieversorgungs/Steuerbaugruppe oder einer Energieversorgungs/Steuerbaueinheit mit Verbindungsanordnungen gemäß der Erfindung zeigt,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Baugruppe von Fig. 1 zeigt,
Fig. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht längs der Linie D-D eines Teils der Baueinheit von Fig. 1 zeigt,
Fig. 4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer der Verbindungsanordnungen mit einer Verbindungssteckeinheit zeigt, die von der Baueinheit in Fig. 1 getragen ist, und zwar in der Position zum Einstecken in einen Aufnehmer einer Pumpenbaueinheit, die an einer Unterwasseranlage gehalten ist,
Fig. 5 eine Fig. 4 ähnliche Ansicht nach dem Einstecken zeigt,
Fig. 6 und 7 Stirnansichten der gegenüberliegenden Enden jeweils der Verbindungseinheit und des Aufnehmers von Fig. 4 und 5 zeigen,
Fig. 8 und 9 in Fig. 4 und 5 ähnlichen Ansichten eine zweite Verbindungsanordnung zeigen, die eine zweite Verbindungssteckeinheit, die an der Baueinheit von Fig. 1 gehalten ist, und einen Aufnehmer umfaßt, der an der Unterwasseranlage gehalten ist,
Fig. 10 und 11 Stirnansichten der gegenüberliegenden Enden der Verbindungseinheit und des Aufnehmers von Fig. 8 und 9 zeigen,
Fig. 12 eine seitliche Schnittansicht einer alternativen Verbindungsanordnung zeigt, die eine der Anordnungen der Fig. 4 bis 7 und der Fig. 5 bis 11 ersetzen kann und eine Verbindungssteckeinheit und einen Aufnehmer umfaßt, die im oberen Teil in der Anfangsposition vor dem Einstecken und im unteren Teil nach dem Abschluß der Herstellung der Verbindung dargestellt sind,
Fig. 13 eine Teilschnittansicht von Kontaktelementen in der Anordnung in Fig. 12 zeigt,
Fig. 14 eine Seitenansicht einer Baugruppe und einer Baueinheit der Fig. 1 bis 3 an ihrer Stelle in einer Unterwasseranlage zeigt und
Fig. 15 und 16 in Fig. 14 ähnlichen Ansichten die aufeinanderfolgenden Phasen einer Nottrennung der Baugruppe oder der Baueinheit von der Unterwasseranordnung zeigen.
Die Energieversorgungs/Steuerbaugruppe oder -baueinheit 1, die in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellt ist, umfaßt ein aufrecht stehendes, zylindrisches Gehäuse 2 mit einer mittleren axialen Bohrung 4. An der Oberseite des Gehäuses 2 ist ein Laufwerkzeugpasstück 5 mit einer Verbindungsplatte mit Passtiftaufnehmern 7 und Anschlüssen 9 für hydraulische Versorgungen vorgesehen, wobei die hydraulischen Rohrleitungen nicht dargestellt sind. Lokalisierungspasstifte 11 verlaufen vom unteren Ende des Gehäuses 2 nach unten, was auch für Stoßfänger 12 gilt, die außen angebracht sind. Ein Druckverbindungsstück 15 kann über ein fernbetätigtes Fahrzeug (ROV) über eine Verlängerung durch die zentrale Bohrung 4 betätigt werden, wobei ein mechanischer Entriegelungsring 16 über dem Laufwerkzeugpasstück verläuft. Das Gehäuse 2 ist so ausgelegt, daß es ein Inertgas mit einem Druck von beispielsweise 1 Atmosphäre enthält, um die darin befindliche elektronische Ausrüstung zu schützen.
Ein erstes rohrförmiges Element 20 verläuft von der Gehäuseseitenwand nach außen, um eine erste zylindrische Verbindungseinheit 21 zu halten, die unter rechten Winkeln zur Gehäuseachse verläuft. Ein zweites rohrförmiges Halteelement 25 verläuft von der Gehäuseseitenwand gleichfalls nach außen zu einer zweiten zylindrischen Verbindungseinheit 26, die jedoch parallel zur Gehäuseachse nach unten verläuft.
Von der Gehäuseseitenwand geht an einer Position diametral dem Element 20 gegenüber gleichfalls ein Führungsschacht 27 aus.
Die Baueinheit 1 ist zum Anschluß elektrischer und hydraulischer Versorgungen und für eine elektrische Verbindung zu einer elektrisch angetriebenen Pumpeneinheit ausgebildet, die einen Teil einer Unterwasseranlage 10 bildet, die in den Fig. 14 bis 16 dargestellt ist. Die Baueinheit 1 stellt die Verbindung zu der elektrisch angetriebenen Pumpenbaueinheit über die Verbindungseinheit 21 und mit einem Nabelendkopf der Unterwasseranlage über die Verbindungseinheit 26 her.
Wie es in den Fig. 4 bis 7 dargestellt ist, umfaßt die Verbindungseinheit 21 eine mit einer zentralen Öffnung versehene Kopfplatte 30, von der beabstandete konzentrische innere und äußere Halterohre 31 und 32 mit kreisförmigem Querschnitt ausgehen. Im Zwischenraum zwischen den Halterohren sind beabstandete konzentrische innere und äußere Steckrohre 34 und 35 wiederum mit kreisförmigem Querschnitt aufgenommen. Das innere Steckrohr 34 kann einen Preßsitz mit dem inneren Halterohr 31 bilden und ist kurz vor seinem äußeren Ende durch eine Verbindungsplatte 37 geschlossen, durch die ein elektrisches Dreiphasenverbindungselement 39, ein hydraulisches Anschlußelement 40 und zwei elektrische Signalverbindungselemente 41 hindurch gehen. Ein Spülauslaß 42 ist gleichfalls in der Platte 37 vorgesehen.
Die Kopfplatte 30 ist mit einem hohlen Passtück 45, das vom Element 20 gehalten ist, über einen mit einem Kugelgelenk versehenen Endabschnitt 46 des Passtückes verbunden, der in der Öffnung der Kopfplatte aufgenommen ist, die dementsprechend geformt ist. An der Kopfplatte 30 ist ein Dichtungsring 47 angebracht, der das Kugelgelenk abdichtet.
Ein Stift 49, der vom Passtück 45 radial nach außen verläuft, ist zwischen zwei Streben 50 aufgenommen, die axial von der Kopfplatte 30 ausgehen, um die Winkelbeziehung der Kopfplatte und des Passtückes um ihre gemeinsame Achse beizubehalten. Verbindungskabel, wie beispielsweise das dargestellte Kabel 51, verlaufen durch das Passtück 45, durch das Gehäuse 2 und vom Element 20 zu den Verbindungselementen an der Verbindungsplatte 37 und eine Spülleitung 52 verläuft zum Auslauf 42 von einer Rohrleitung in der Kopfplatte 30, die zu einer Spülfluidversorgung führt.
Das innere Steckrohr weist axial beabstandete äußere Leisten 55, 56 auf, die um das Rohr verlaufen und durch die dieses dicht mit dem äußeren Steckrohr 35 verbunden ist. Äußere Leisten 59, 60 um das äußere Steckrohr 35 an dessen innerern Ende und etwa in der Mitte seiner axialen Länge bewirken Abdichtungen zum äußeren Halterohr 32 und eine nach innen verlaufende Leiste 61 des äußeren Halterohrs sorgt für eine Abdichtung zum äußeren Steckrohr etwa am mittleren Teil jedoch innen von der Leiste 60. Der Leiste 60 gegenüber dichtet eine weitere Leiste 62, die vom äußeren Steckrohr 35 nach innen verläuft, gegenüber dem inneren Steckrohr 34 ab.
Die Verbindungssteckeinheit 21 arbeitet mit einem Verbindungsaufnehmer 70 zusammen, der an der Pumpenbaueinheit angebracht ist und eine Bodenplatte 71 umfaßt, die vom Rahmen 72 der Pumpenbaueinheit über ein Universalgelenk 74 getragen ist. Elektrische Verbindungselemente und Fluidverbindungselemente, die allgemein mit dem Bezugszeichen 75 bezeichnet sind und in ihrer Anzahl und Position den Verbindungselementen entsprechen, verlaufen durch die Bodenplatte 71, was auch für ein Abflußloch 77 gilt. Von der Bodenplatte 71 weg verläuft ein Innenhülsenteil 80 des Aufnehmers, von dem ein Teil 81 mit größerem Innendurchmesser ausgeht, so daß eine nach außen gewandte Ringstufe 82 zwischen diesen Teilen gebildet ist. Der Teil 81 weist einen nach außen konisch erweiterten Trichterteil 84 an seinem äußeren Ende auf. Eine Keilnut 85 ist längs des Teiles zur Zusammenarbeit mit einem Keil 86 vorgesehen, der außen vom inneren Steckrohr 34 an dessen äußerem Ende gehalten ist.
Der Einsteckvorgang beginnt, wenn die Baueinheit 1 auf der Unterwasseranlage so gelandet ist, daß die Verbindungseinheit 21 annähernd neben dem Aufnehmer 70 liegt, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Die Einheit und der Aufnehmer können nur sehr annähernd axial ausgerichtet und um etwa 100 mm voneinander entfernt sein. Ein hydraulischer Druck in der Größenordnung von 1,03 x 10² bar (1500 psi) wird an den Zwischenraum zwischen der Kopfplatte 30 und den inneren Enden der Steckrohre 34 und 35 über eine Fluiddrucköffnung (nicht dargestellt) gelegt, um die Steckrohre zum Aufnehmer vorzubewegen. Das Druckfluid neigt dazu, das innere Steckrohr und das innere Halterohr zu trennen, um diese Bewegung zu ermöglichen. Das äußere Ende des äußeren Steckrohrs 35 ist nach innen konisch ausgebildet, so daß dann, wenn die Einheit 21 und der Aufnehmer 70 axial nicht zueinander ausgerichtet sind, die Ausrichtung bewirkt wird, während das Steckrohr vorbewegt wird und zwar durch die Ineingriffnahme seines äußeren Endes mit dem konischen Teil 84 des Aufnehmers. Die erste Phase des Einsteckvorganges endet, wenn das äußere Steckrohrende in Eingriff mit der Ringstufe 82 kommt und die Leisten 59, 61 in Kontakt miteinander stehen. Die Einheit 21 und der Aufnehmer 70 sind nun axial zueinander ausgerichtet, wobei jede notwendige Regulierung von der Kugelgelenkverbindung zwischen dem Passtück 46 und der Platte 30 und der Universalkupplung 74 aufgefangen wird.
Am Ende dieser ersten Bewegungsstrecke von vielleicht etwa 300 mm ist die relative Position des inneren und des äußeren Steckrohres 34, 35 derart, daß hydraulische Fluiddrucköffnungen (nicht dargestellt) freiliegen, so daß der hydraulische Druck das innere Steckrohr relativ zum äußeren Steckrohr vorschieben kann. Der Keil 86 und die Keilnut 85 arbeiten so zusammen, daß sie eine richtige Winkelausrichtung sicherstellen. Während der nächsten und letzten Phase der Einschubbewegung werden die Verbindungselemente 39 bis 41 in eine Funktionsineingriffnahme mit den Verbindungselementen 75 gebracht, wie es in Fig. 5 dargestellt ist und zwar über einen Hub von etwa 270 mm. Das innere Steckrohr 34 erstreckt sich über die Platte 37 hinaus, die dementsprechend von der Bodenplatte 71 beabstandet ist.
Meerwasser wird aus dem Aufnehmer 70 durch das Abflußloch 77 gedrückt, während sich die Verbindungsplatte 37 in den Aufnehmer 70 bewegt und jedes restliche Meerwasser wird dadurch entfernt, daß mit Methanol oder einem anderen geeigneten Reinigungsfluid gereinigt wird. Der Zwischenraum zwischen den Platten 37 und 71 sowie das Innere der Verbindungseinheit 21 können mit einem dielektrischen Öl gefüllt werden, um die Kabel und die Anschlüsse zu schützen. Das Innere der Einheit 21 ist durch eine Presspassung zwischen den Rohren 31 und 34 abgedichtet.
Die Verbindungsanordnung der Fig. 8 bis 11 dient dazu, eine Verbindung mit einem Nabelendkopf der Unterwasseranlage 10 herzustellen und weist einen Aufnehmer 100 auf, der am Kopf 101 angebracht ist. Da die Einschubbewegung im wesentlichen in vertikaler Richtung bewirkt wird, hat die Steckverbindungseinheit 26 einen weniger komplizierten Aufbau als die Einheit 21. Bauteile der Verbindungsanordnung der Fig. 8 bis 11, die identisch mit denen der Anordnung der Fig. 4 bis 7 sind oder funktionell dazu equivalent sind, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht weiter beschrieben.
Die Steckeinheit 26 hat zwischen den konzentrischen inneren und äußeren Halterohren 31 und 32, die von der Kopfplatte 30 ausgehen, nur ein einziges Steckrohr 90, das gleitend mit dem inneren Halterohr in Eingriff steht. Das Rohr 90 verläuft axial etwas über eine Verbindungsplatte 37 hinaus, die deren äußeres Ende schließt und drei Verbindungselemente 39 bis 41 trägt sowie mit dem Abfluß oder Spülauslaß 77 versehen ist. Das Rohr ist zum äußeren Halterohr 32 durch äußere Leisten 91 und 92 am inneren Ende und längs in der Mitte jeweils abgedichtet. Eine interne Leiste 94 des Rohres 32 schließt dicht zum Steckrohr 90 an einer mittleren Position jedoch innen von der Leiste 92 ab.
Der Aufnehmer 100 weist eine Bodenplatte 71 auf, an der Verbindungselemente 75 zur zusammenarbeitenden Ineingriffnahme durch die Verbindungselemente 39 bis 41 angebracht sind, die von der Platte 37 gehalten sind. Ein rohrförmiger Wandteil 102 verläuft von der Platte 71 zu einem axial kurzen nach außen konisch erweiterten Endteil 104 und trägt eine Keilnut 85 zur Aufnahme eines Keils 86 am Steckrohr 90.
In der Anfangsposition anschließend an das Landen der Baueinheit 1 an der Unterwasseranlage 10, wie es in Fig. 8 dargestellt ist, steht die Verbindungseinheit 26 wenigstens annähernd in axialer Ausrichtung zum Aufnehmer, sie kann davon einen Abstand von etwa 50 mm haben. Das Einstecken ist dabei ein einphasiger Arbeitsvorgang, der wiederum durch das Anlegen eines hydraulischen Druckes an das innere Ende des Steckrohres 90 bewirkt wird, um dieses von einer Position zwischen den Halterohren 31, 32 nach außen zu bewegen. Jede leichte Fehlausrichtung zwischen den Achsen der Einheit 26 und dem Aufnehmer 100 wird durch die Ineingriffnahme des konisch erweiterten Steckrohrendes mit dem nach außen konisch erweiterten Aufnehmerteil 104 korrigiert, wobei die Nachstellung wiederum durch die Kugelgelenkverbindung der Einheit 26 und die Universalkupplung 74 aufgefangen wird. Meerwasser wird aus dem Aufnehmer 100 durch das Abflußloch 77 herausgedrückt und der Raum zwischen den Platten 37 und 71 wird erneut mit einem geeigneten Spülfluid gespült, das durch Öl zum Schutz der Kabel und der Anschlüsse ersetzt wird. In der in Fig. 9 dargestellten Endposition hat das äußere Ende des Steckrohres 90 die Bodenplatte 71 erfaßt, liegen die Leisten 91 und 94 aneinander, wobei die Winkelorientierung um die nun gemeinsame Achse der Einheit und des Aufnehnmers durch den Keil 86 und die Keilnut 85 sichergestellt ist. Die Verbindungselemente 39 bis 41 sind in eine wirksame Paßineingriffnahme mit den Elementen 75 bewegt worden.
Wenn die Baueinheit 1 nach unten auf der Anlage 10 durch den Verbindungsteil 15 verriegelt sind und die Verbindungseinheiten 21 und 26 ausgefahren sind, um die Verbindungen herzustellen, wie es oben beschrieben wurde, dann ergibt sich die in Fig. 14 dargestellte Position und kann die Unterwasseranlage in Betrieb gesetzt werden.
Die Anordnung der Fig. 12 und 13 umfaßt eine Verbindungssteckeinheit 110 und einen Aufnehmer 120, die wiederum Merkmale haben, die sie mit den Verbindungsanordnungen der Fig. 4 und 7 gemeinsam haben, so daß identische oder von der Funktion her äquivalente Bauteile wiederum die gleichen Bezugszeichen tragen und nicht nochmals alle weiter beschrieben werden.
Die Steckeinheit 110 ist bewegbar an der Baueinheit 1 über ein rohrförmiges Element 111 angebracht, das von der Gehäuseseitenwand der Baueinheit ausgeht und in einer mit einer zentralen Öffnung versehenen Anschlußplatte 112 endet. Die Baueinheit umfaßt ein äußeres Halterohr 114, dessen inneres Ende durch eine mit einer Öffnung versehene Endplatte 115 geschlossen und so ausgebildet ist, daß es mit der Fläche der Öffnung in der Platte 112 zusammenarbeitet, so daß es als Kugelgelenk arbeitet. Ein O-Ring 116, der in einer Nut in der Anschlußplatte aufgenommen ist, bewirkt eine Abdichtung zum Halterohr 114 und ein Abstreifring 117, der zwischen dem Rohr und der Anschlußplatte 112 wirkt, ist durch einen Außenring 119 festgehalten, der einen Teil der äußeren Kugelgelenkfläche liefert.
Von der Endplatte 115 geht konzentrisch im Halterohr 114 ein kreiszylindrisches Kernelement 121 aus, das kurz vor dem Ende des Halterohres endet. Ein hohler Verbindungskolben 112 mit einer geschlossenen äußeren Endwand 124 umgibt das Kernelement 121 und ist an diesem entlang nach außen bewegbar. Das innere Ende des Kolbens bildet dann eine Preßpassung mit dem äußeren Ende des Kernelementes. Zwischen dem Verbindungskolben 122 und dem Halterohr 114 ist ein Steckrohr 124 aufgenommen, das gleitend vom Halterohr beabstandet, jedoch demgegenüber durch eine äußere ringförmige Leiste 126 an seinem inneren Ende und durch eine zweite äußere Leiste 127 etwa am axialen Mittelpunkt des Steckrohres abgedichtet ist. Eine innen verlaufende ringförmige Leiste 129 des Halterohres sorgt für eine Abdichtung zum Steckrohr axial innen von der Leiste 127. Der Verbindungskolben 122 weist einen inneren Teil mit verringertem Durchmesser auf, der von der Position der Leiste 127 nach innen verläuft, und eine innere ringförmige Leiste 130 des Steckrohres 125 dichtet zum inneren Teil des Verbindungskolben ab, der eine äußere ringförmige Leiste 133 näher an seinem inneren Ende aufweist, die eine Abdichtung zum Steckrohr bildet.
Schläuche 135 liefern ein hydraulisches Druckfluid durch die Öffnungen im Halterohr 114 zu den Zwischenräumen zwischen dem Steckrohr und dem Halterohr und zwischen dem Steckrohr und dem Verbindungskolben, die von den verschiedenen Dichtungsleisten begrenzt sind.
Der Aufnehmer 120 umfaßt eine Bodenplatte 140, die an der Unterwasseranlage mittels eines Universalgelenkes (nicht dargestellt) angebracht ist, und eine Buchse 141 verläuft von der Bodenplatte zu einem konisch erweiterten äußeren Ende 142 nach außen. Die Buchse 141 weist einen äußeren Teil mit größerem Durchmesser als dem des verbleibenden inneren Teils auf, so daß eine Ringstufe 144 zwischen diesen beiden Teilen gebildet ist.
Der Einsteckvorgang ähnelt dem der Anordnung der Fig. 4 bis 7 insofern, als auf eine erste Anordnungs- oder Ausrichtungsphase eine zweite Phase folgt, in der die Verbindungen hergestellt werden. Fluiddruck wird angelegt, um das Steckrohr 125 und den Verbindungskolben 122 in den Aufnehmer 120 vorzubewegen, wobei die Ausrichtung durch das nach außen sich konisch erweiternde äußere Ende des Steckrohres und den konisch erweiterten Endabschnitt 142 der Buchse des Aufnehmers bewirkt wird. Diese Phase endet, wenn das freie Ende des Steckrohres die Ringstufe 144 erfaßt. Diese Bewegung des Steckrohres hat die Druckfluidöffnungen freigelegt, über die der Fluiddruck auf den Verbindungskolben 122 wirkt, um diesen weiter in eine Ineingriffnahme mit der Bodenplatte 140 des Aufnehmers vorzubewegen.
Die Anordnung der Fig. 12 und 13 unterscheidet sich von den im vorhergehenden beschriebenen Anordnungen dadurch, daß die Kolbenendwand 124 und die Aufnehmerbodenplatte 140 keine Verbindungselemente tragen. Stattdessen verlaufen Kontakteinrichtungen normalerweise in Form von mehreren axial beabstandeten Kontaktelementen 150 teilweise oder vollständig um das Kernelement 121 an einer Stelle in der Nähe des freien Endes der Baueinheit herum. Die Kontaktelemente 150 sind an einem Isolierring 151 angebracht und mit einer geeigneten Anzahl von konzentrischen Rohrleitern 152 für die Energieversorgung verbunden. Die Leiter sind durch Buchsen aus einem isolierenden Material um diese herum in diesen und zwischen diesen isoliert und verlaufen von den Kontaktelementen 150 zu Anschlüssen 154, die im rohrförmigen Element 111 angeordnet sind. Zusätzliche Leiter, die Informationskanäle liefern, sind im innersten der rohrförmigen Leiter 152 angeordnet und verlaufen zwischen den Kontaktelementen 150 und weiteren Anschlüssen im rohrförmigen Element 111.
Ein Isolierring 160 in einer Aussparung in der Aufnehmerbuchse 141 hält eine entsprechende Gruppe von axial beabstandeten Kontaktelementen 161, von dem Leiter (nicht dargestellt) in die Unterwasseranlage verlaufen.
Die Verbindung zwischen den Kontaktelementen 150 der Verbindungseinheit und den Kontaktelementen 161 des Aufnehmers wird durch die zweite Stufe des Steckvorganges mittels einer dritten Gruppe von Kontaktelementen 162 hergestellt, die außen an dem Verbindungskolben zu seinem äußeren Ende freiliegen und durch Leiter (nicht dargestellt), die durch den Kolben verlaufen, mit einer vierten Gruppe von Kontaktelementen 164 verbunden sind, die an der Innenfläche des Verbindungskolbens in der Nähe seines inneren Endes freiliegen. Die Gruppen von Verbindungselementen 162 und 164 sind wiederum in Ringe aus einem isolierendem Material eingesetzt. Um einen guten elektrischen Kontakt zwischen den verschiedenen Kontaktelementen sicherzustellen, sind diese vorzugsweise so ausgebildet, wie es in Fig. 12C dargestellt ist, wo sie einen segmentförmigen Querschnitt mit einer Bogenfläche nach außen zur gleitenden Bewegung während des Einsteckvorganges und wirksamen eventuellen Ineingriffnahme mit einem zusammenarbeiten Kontaktelement haben.
Der Teileintritt des Verbindungskolbens 12 in den Aufnehmer 120 während der ersten Phase des Einsteckvorganges treibt etwas Meerwasser aus dem Aufnehmer heraus, und es wird ein Spülen vor der zweiten Phase des Einsteckvorganges bewirkt, um das Meerwasser vollständig herauszudrücken. Ein geeignetes Spülfluid wird für diesen Zweck über eine Leitung 165 zugeführt, die längs der Achse des Kernelementes 121 verläuft. Wenn der Einsteckvorgang abgeschlossen ist, werden die Kontakte durch ein Fluid gespült, das längs einer Leitung 66 befördert wird, die am Kernelement entlang verläuft.
Die Trennung der Baueinheit 1 von der Anlage 10 wird normalerweise nach dem Zurückziehen der Steckrohre 34, 35 und 90 in die Baueinheiten 21 und 26 bewirkt. Wenn bei einer Betriebsstörung das Rohr 90 nicht zurückgezogen werden kann, kann die Trennung ohne eine Schwierigkeit aufgrund der Vertikalbewegung der Baueinheit bewirkt werden, wobei selbst dann, wenn ein Zurückziehen der Rohre 34 und 35 verhindert ist, die Baueinheit dennoch einfach aus der Anlage herausgehoben werden kann, ohne die Baueinheit oder die Anlage zu beschädigen, wie es in Fig. 15 und 16 dargestellt ist.
Aus der Installationspositon, die in Fig. 14 dargestellt ist, wird die Baueinheit 1 über ein Kabel abgehoben, das mit dem Entriegelungsring 16 verbunden ist. Der Zug im Kabel löst zunächst das Steckverbindungsteil 15 und bewirkt dann eine Bewegung der Baueinheit nach oben. Die Verbindungseinheit 26 wird direkt vom Aufnehmer 100 nach oben gezogen, die Einheit 21 und der Aufnehmer 70 bleiben jedoch für eine gewisse Zeit axial ausgerichtet, und zwar aufgrund der Kugelgelenkverbindung und des Universalgelenkes 74, die ein Schwenken über einige 20 bis 400 zulassen. Gegebenenfalls erreicht die Schwenkbewegung, die die Kugelgelenkverbindung gewährt, ihren Grenzwert und trennen sich die Einheit und der Aufnehmer, wie es in Fig. 15 dargestellt ist. Der Aufnehmer 70 fällt dann in seine anfängliche nahezu horizontale Position zurück, in der er durch eine Stütze gehalten ist, wie es in Fig. 16 dargestellt ist. Die Baueinheit 1 kann sich nun frei nach oben bewegen, wobei die Steckrohre 34, 35 und 90 weiterhin von den Einheiten 21 und 26 vorstehen.
Die Erfindung kann natürlich in einer Vielzahl von anderen Ausführungsbeispielen als den speziell beschriebenen ausgeführt werden.

Claims

1. Anordnung zum Herstellen einer elektrischen und/oder hydraulischen Verbindung zwischen zwei Unterwasser-Baueinheiten (1; 10), welche Anordnung eine Verbindungsvorrichtung (21; 26; 110) an einer der Baueinheiten, welche Verbindungsvorrichtung Vorsteheinrichtungen zum von der Vorrichtung vorstehenden Anordnen einer Verbindungseinrichtung (34, 35; 90; 122, 125) aufweist, einen Aufnehmer (70; 100; 120) an der anderen Baueinheit, um darin die vorstehende Verbindungseinrichtung aufzunehmen, und erste und zweite Verbindungselemente an der Verbindungseinrichtung und im Aufnehmer jeweils aufweist, die zusammenarbeiten können, um die elektrische und/oder hydraulische Verbindung herzustellen, wenn die Verbindungseinrichtung im Aufnehmer aufgenommen ist, wobei die Verbindungsvorrichtung konzentrische innere und äußere Elemente (31, 32; 114, 121) umfaßt, zwischen denen die Verbindungseinrichtung gleitend verschiebbar aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Element (31, 121) hohl ist und darin wenigstens eine Versorgungsleitung (51, 52; 165, 166) aufnimmt, die mit dem Verbindungselement an der Verbindungseinrichtung verbunden ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die Verbindungseinrichtung eine Rohreinrichtung (34, 35; 90; 122, 125) umfaßt, die gleitend verschiebbar dicht an den konzentrischen inneren und äußeren Elementen (31, 32) angeordnet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, bei der die Rohreinrichtung ein Rohr (90) umfaßt, das gleitend verschiebbar dicht am äußeren Element (32) angeordnet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 2f bei der die Rohreinrichtung relativ gleitend verschiebbare erste und zweite Abschnitte (34, 35; 125, 122) umfaßt, wobei der erste Abschnitt zuerst in den Aufnehmer vorschiebbar ist, und der zweite Abschnitt anschließend in den Aufnehmer vorschiebbar ist, um die elektrische und/oder hydraulische Verbindung herzustellen.

5. Anordnung nach Anspruch 4, bei der der erste und der zweite Abschnitt konzentrische Innen- und Außenrohre (34, 35; 122, 125) umfaßt, wobei das Außenrohr gleitend verschiebbar dicht am äußeren Element (32; 114) angeordnet ist und das Innenrohr gleitend verschiebbar dicht am Außenrohr und am inneren Element (31; 121) angeordnet ist, und bei der Anschläge zwischen dem äußeren Element und dem Außenrohr wirksam sind, um das Vorstehen des Außenrohres auf eine bestimmte Position zu begrenzen, wobei das Innenrohr über diese Position hinaus vorstehen kann, um die elektrische und/oder hydraulische Verbindung herzustellen.

6. Anordnung nach Anspruch 3 oder 5, bei der das Rohr (90) oder das Innenrohr (34) an seinem einen Ende, das in den Aufnehmer vorstehen kann, durch eine Endplatte (37) geschlossen ist, an der das erste Verbindungselement angebracht ist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, bei der das erste Verbindungselement mehrere elektrische Kontakteinrichtungen (39 bis 41) umfaßt, die im Abstand um die Endplatte (36) herum angeordnet sind.

8. Anordnung nach Anspruch 5, bei der an der Seitenwand des Innenrohres (122) das erste Verbindungselement (162) angebracht ist, wobei das zweite Verbindungselement (161) sich an der Seitenwand des Aufnehmers (141) befindet.

9. Anordnung nach Anspruch 8, bei der das Innenrohr (122) ein drittes Verbindungselement (144) aufweist, das elektrisch mit dem ersten Verbindungselement (162) im Innenrohr verbunden ist, wobei das dritte Verbindungselement eine elektrische Verbindung zu einem vierten Verbindungselement (150) am inneren Element (121) herstellt, wenn das Innenrohr vorgeschoben ist, um eine elektrische Verbindung über das erste und das zweite Verbindungselement herzustellen.

10. Anordnung nach einem vorhergehenden Anspruch mit Ausrichtungseinrichtungen (45, 46, 74, 84; 104; 112, 115, 142), die so ausgebildet sind, daß sie die Ausrichtung der Verbindungsvorrichtung (21; 26; 110) und des Aufnehmers (70; 100; 120) in der Richtung erleichtern, in der das Verbindungselement vorsteht.

11. Anordnung nach den Ansprüchen 4, 5, 8 oder 9 mit Ausrichtungseinrichtungen (45, 46, 74, 84; 112, 114, 142) , die so ausgebildet sind, daß sie die Ausrichtung der Verbindungsvorrichtung (21; 110) und des Aufnehmers (70; 120) durch das Vorschieben des ersten Abschnittes (35, 125) in den Aufnehmer erleichtern, wobei das Vorschieben des zweiten Abschnittes (34; 122) mit ausgerichteter Verbindungsvorrichtung und ausgerichtetem Aufnehmer folgen kann.

12. Anordnung nach Anspruch 10 oder 11, bei der die Ausrichtungseinrichtungen Montageeinrichtungen (45, 46, 74; 112, 115) umfassen, an denen schwenkbar sowohl die Verbindungsvorrichtung (21; 26; 110) als auch der Aufnehmer (70; 100; 110) an der jeweiligen Baueinheit (1, 10) angebracht sind.

13. Anordnung nach Anspruch 10, bei der die Verbindungsvorrichtung (21; 26; 110) so angeordnet ist, daß die Verbindungseinrichtung in den Aufnehmer in einer nicht vertikalen Richtung vorstehen kann.

14. Anordnung nach Anspruch 11, bei der die nicht vertikale Richtung eine wenigstens annähernd horizontale Richtung ist.

15. Anordnung nach Anspruch 11 oder 12, bei der die Montageeinrichtung die Verbindungsvorrichtung (21; 26; 110) und den Aufnehmer (70, 100; 120) so anbringt, daß diese um parallele horizontale Achsen schwenkbar sind.

16. Anordnung nach Anspruch 13, bei der die Montageeinrichtungen eine ausreichende Schwenkbewegung der Verbindungsvorrichtung und des Aufnehmers erlauben, um die vorstehende Verbindungseinrichtung vom Aufnehmer in einer wenigstens annähernd vertikalen relativen Bewegung der Baueinheiten abziehen zu können.

17. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, bei der die Montageeinrichtungen ein Kugelgelenk (45, 46; 112, 115) oder eine Universalkupplung (74) umfassen.

18. Anordnung nach einem vorhergehenden Anspruch bei der der Aufnehmer an einer Baueinheit vorgesehen ist, die von einer Unterwasserinstallationseinheit gebildet wird, und die Verbindungsvorrichtung an einer Baueinheit angeordnet ist, die von einem Modul gebildet wird, das zu der Installationseinheit abgesetzt wird.