-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Absetzen einer
Last auf dem Meeresboden, wobei die Last an einem Hebezeugzubehör wie einem
Lastseil angeschlagen ist, so dass das Objekt oder die Last von
einem Schiff aus auf den Meeresboden abgesenkt werden kann, zur
Vorrichtung ein Grundkörper
mit einer Einrichtung zum lösbaren
Befestigen der Last am Grundkörper
und ein Antrieb zum Bewegen des Grundkörpers unter Wasser gehören, und
der Antrieb von einem ersten Satz Propeller gebildet wird, die gegenüber der
Einrichtung zum lösbaren
Befestigen der Last versetzt angeordnet sind.
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Führungs-, Steuer- und Positionierungssystem,
das in großer Tiefe
beim Absetzen und/oder Bergen von Lasten mit einer Masse von bis
zu 1000 Tonnen auf dem Meeresboden eingesetzt wird. Das System besteht
aus einem Hauptmodul und einem kleineren Gegenmodul, die durch einen
Rahmen aneinander befestigt sind.
-
Je
nach Funktion kann zur Sicherung der abzusetzenden Last der Rahmen
des Systems direkt an einer Last oder alternativ an einem beliebigen
Hebezeug befestigt werden. Gleichzeitig kann das System in jedem
gewählten
Zeitpunkt die Lasten freigeben. Bestandteil des Systems sind zudem
Antriebs- und Momentsteuermittel, durch die das Verhalten der Last
während
des Absetzens durch die gesamte Wassersäule hindurch gesteuert wird.
-
Eine
wie in der Einleitung genannte Vorrichtung wird in dem US-Patent
US 5 190 107 beschrieben.
Die den Stand der Technik verkörpernde
Vorrichtung gemäß der Patentschrift
betrifft ein ferngesteuertes Unterwasserfahrzeug (ROV), das für die Bewegung
der Vorrichtung durch das Wasser mit Antriebsmitteln in Form von
Propeller ausgestattet ist. Zudem ist das ROV mit einer Einrichtung
wie einer Einspanneinrichtung zum lösbaren Befestigen der Last
an der Vorrichtung versehen. Das ROV gemäß dem Patent US 5 190 107 ist
zur Positionierung eines Objektes auf dem Meeresboden einsetzbar.
Bei der Nutzung wird die Vorrichtung an dem auf dem Meeresboden
abzusetzenden Objekt befestigt, dann kann das Objekt mit Hilfe des
ROV gegenüber dem
Meeresboden bewegt werden.
-
Die
Vorrichtung entsprechend dem Patent
US
5 190 107 kann in relativ geringen Meerestiefen eingesetzt
werden. Da keine speziellen Vorsichtsmaßnahmen zur Verbesserung der
Genauigkeit in Bezug auf das Bewegen des ROV gegenüber dem
Meeresboden getroffen wurden, ist beim Stand der Technik die Genauigkeit
der ROV recht gering.
-
Weil
mit Hilfe von schwimmenden Bohrplattformen Erdöl und Erdgas auch aus Lagerstätten am
Meeresboden gefördert
werden können,
müssen
dazu verschiedene Objekte großer
Masse auf dem Meeresboden abgesetzt werden, wobei zudem eine relativ
große
Absetzgenauigkeit gefordert ist.
-
Da
heutzutage die Erdölgewinnung
in größeren Tiefen
erfolgt, wird es immer schwieriger, die erforderliche Genauigkeit
zu erzielen. Diese Präzision
ist mit der Vorrichtung, die in der vorstehend genannten Patentschrift
US 5 190 107 beschrieben
ist, nicht erreichbar.
-
Zur
Gewährleistung
einer bestimmten Präzision
wird nach herkömmlichen
Verfahren in der Regel ein Kranschiff eingesetzt. Das Absenken der
Lasten zum Meeresboden erfolgt mit Hilfe von Halteseilen, die entweder
an demselben Schiff und/oder an einem oder mehreren Installationshilfsgeräten festgemacht
werden.
-
Solche
Verfahren sind außerordentlich
kostenintensiv. Die Installationshilfsgeräte werden vorgesehen, um die
Drehmomente in Installationshilfsmitteln zu begrenzen, die hauptsächlich durch
Profiländerungen
bedingt sind, es werden aber auch drehungsarme spannungsausgeglichene
Seile genutzt. Zugleich soll die Last in die Endrichtung und in
den erforderlichen Zielbereich gebracht werden.
-
Ziel
der Erfindung ist es deshalb, ein System und ein entsprechendes
Verfahren zum genauen Absetzen, Steuern und Positionieren von Lasten
auf dem Meeresboden zur Verfügung
zu stellen, das kostengünstiger
und schneller durchführbar
ist, als dies mit den herkömmlichen
Verfahren möglich
war.
-
Dieses
Ziel wird erfindungsgemäß dadurch
erreicht, dass die Vorrichtung mit einem Messaufnehmer ausgestattet
ist, über
den Daten zur Orientierung der Vorrichtung bereitgestellt werden
und mit dessen Hilfe der Antrieb der Propeller des ersten Satzes
ermöglicht
wird, um ohne die Nutzung von Führungsseilen
eine Drehkraftbegrenzung zur Verhinderung der Verdrehung der Last
zu erreichen.
-
Durch
diese Maßnahmen
wird eine Verdrehungsverhinderungsvorrichtung bereitgestellt. Zudem
werden die Position der Vorrichtung gegenüber der Last sowie die Last
korrigiert und gesteuert.
-
Erfindungsgemäß ist es
möglich,
dass der Messaufnehmer ein nordsuchender Kreisel ist.
-
Vorzugsweise
verfügt
der Antrieb über
einen zweiten Propellersatz, der zur Steuerung der Bewegung der
Vorrichtung dient, während
der erste Propellersatz eine Drehkraftbegrenzung gewährleistet,
wobei zum ersten Propellersatz ein erster und ein zweiter Propeller
gehören,
die auf gegenüberliegenden
Seiten der Einrichtungen zum lösbaren
Befestigen des Objekts oder der Last angeordnet sind und wobei die
Vorrichtung mit einer Einrichtung zur Anpassung des Abstands zwischen
dem ersten und zweiten Propeller versehen ist, um die Drehkraftbegrenzung
zu verbessern und die Lastspiele in der Gesamtkonstruktion so klein
wie möglich
zu halten.
-
Um
die genannten, bei den herkömmlichen
Verfahren entstehenden Kosten zu vermeiden, gehört erfindungsgemäß zu dem
System ein Satz von vier Propellern, die paarweise betrieben werden,
wobei jedes Paar eine Funktion erfüllt, nämlich die Drehkraftbegrenzung
und die Bewegungssteuerung.
-
Die
Propeller sind beidseitig am Rahmen des Systems jeweils zu zweit
befestigt, so dass die vorstehend genannte Funktion der Drehkraftbegrenzung
mit Hilfe der zwei unteren Propeller und die Funktion der Bewegungssteuerung
mit Hilfe der zwei oberen Propeller erfüllt werden.
-
Es
versteht sich, dass bei nicht erfolgender Beaufschlagung mit einer
Drehkraft alle Propeller der Bewegungssteuerung dienen und folglich
in gleicher Weise, wenn keine Bewegung erforderlich ist, alle Propeller der
Drehkraftbegrenzung dienen.
-
Darüber hinaus
kann sich das zweite oder Gegenmodul horizontal über einen Abschnitt des Rahmens hinweg
versetzen, um die Drehkraftbegrenzung zu verbessern und die Lastspiele
in der Gesamtkonstruktion so klein wie möglich zu halten. Es versteht
sich, dass Bestandteil dieses Rahmens ein hydraulisch betätigtes Einspannsystem
ist, das mit speziell entwickelten Spannbacken ausgestattet ist,
die mit einem Futterelement aus einem Friktionsmaterial versehen
sind.
-
Wie
vorstehend beschrieben, kann der erste Antrieb in einem ersten Modul
und der zweite Antrieb in einem zweiten Modul untergebracht sein.
Das zweite Modul kann an einem Träger befestigt sein, dessen
Länge einstellbar
ist.
-
Entsprechend
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist das erste Modul lösbar an der Vorrichtung befestigt.
-
Erfindungsgemäß kann die
Einrichtung zur lösbaren
Befestigung einer Last Hydraulikzylinder umfassen. Die Einrichtung
kann zur lösbaren
Befestigung einer Last in der Vorrichtung mit speziell entwickelten Spannbacken
versehen sein, wobei die Spannbacken mit einem Futterelement aus
einem Friktionsmaterial versehen sind.
-
Zur
Gewährleistung
der erforderlichen Genauigkeit beim Absetzen von Lasten ist die
Vorrichtung vorzugsweise mit einem Gerät zur Informationsübertragung
in Richtung eines auf dem Meeresboden befindlichen Objekts, mit
einem Gerät
zum Empfang einer Reflexion des zum Objekt gesendeten Signals und
einem Prozessor zu Verarbeitung der reflektierten Informationen
für die
Ermittlung der Position der Vorrichtung in Bezug auf das Objekt
ausgestattet. Die Vorrichtung kann zudem mit einem Wegmesser versehen
sein.
-
Das
Gerät zur
Informationsübertragung
kann eine Sonaranlage, beispielsweise eine hochauflösende Sonaranlage,
einschließen.
Bei der Bestimmung der Position der abzusetzenden Last gegenüber dem
auf dem Meeresboden befindlichen Objekt kann die Positionierung
der Last unter Nutzung der Sonaranlage und eines Wegmessers zum
Abschluss gebracht werden, wodurch es möglich wird, die endgültige Positionierung
unabhängig
vom Versorgungsschiff auszuführen.
-
Erfindungsgemäß wird nicht
nur die Vorrichtung, sondern auch ein Verfahren für den Einsatz
einer Vorrichtung zum Absetzen einer Last von einem Schiff aus auf
den Meeresboden bereitgestellt, das die folgenden Schritte umfasst:
- – Befestigen
der Vorrichtung an einer Last, die an einem ersten Lastseil festgemacht
ist,
- – Bewegen
der Last mit Hilfe des ersten Lastseils zum Meeresboden,
- – Anlegen
einer Gegendrehkraft am ersten Lastseil, um einer Verdrehung und
Verdrillung des ersten Lastseils beim Absenken der Last auf den
Meeresboden entgegenzuwirken.
-
Während des
Absetzens des Objekts oder der Last ist es zudem möglich, diese
zumindest teilweise mit Hilfe eines zweiten Lastseils zu halten.
-
Erfindungsgemäß ist es
möglich,
während
des Absetzens des Objekts oder der Last die Vorrichtung bei Nutzung
eines auf dem differentiellen globalen Positionssystem (DGPS) basierenden
Navigationssystems zu positionieren, das mit einem hydroakustischen
Positionierungsbezugssystem (HPR), einem Dopplergerät und einem
faseroptischen Kreisel kombiniert ist. Des Weiteren ist es möglich, dass
die Vorrichtung Informationen in Richtung eines auf dem Meeresboden
befindlichen Objekts überträgt, dass
die Vorrichtung eine Reflexion des zum Objekt gesendeten Signals
empfängt
und die reflektierten Informationen für die Ermittlung der Position
der Vorrichtung in Bezug auf das Objekt genutzt werden und die Positionierung
der Last mit Hilfe eines Wegmessers erfolgt.
-
Erfindungsgemäß ist es
auch möglich,
dass das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- – Ablaufenlassen
des ersten Lastseils, bis dieses zumindest teilweise auf dem Meeresboden
aufliegt,
- – Anheben
der Last und eines Teils des ersten Lastseils mit Hilfe des zweiten
Lastseils und
- – Korrigieren
der Position der Last durch Manövrieren
mittels genannter Vorrichtung.
-
Die
Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
ausführlicher
beschrieben werden. In den Zeichnungen zeigen:
-
1 eine allgemeine Darstellung
einer für
die Offshore-Gewinnung von Erdöl
bestimmte FPSO (einer schwimmenden Bohr-, Speicher- und Löschanlage),
-
2 ein herkömmliches
Kranschiff mit einer an der Kranflasche befestigten Last und mit
relativ langen Drahtseilen, woran zu erkennen ist, dass die Handhabung
der Last in großer
Tiefe nahezu unmöglich
ist,
-
3 ein herkömmliches
Kranschiff und eine Last, die nicht nur an der Kranflasche, sondern
auch an Hilfsseilen auf beiden Seiten des Schiffs und an einem Schleppseil
befestigt ist, das an einem zweiten Schiff festgemacht ist,
-
4 ein Kranschiff und ein
System zum Absetzen einer Last auf dem Meeresboden und/oder Bergen einer
Last vom Meeresboden entsprechend der vorliegenden Erfindung,
-
5 eine mit Einzelheiten
dargestellte Übersicht über eine
mögliche
Ausführungsform
des Systems während
der Erfüllung
der im Zusammenhang mit 4 genannten
Aufgaben,
-
6 eine Draufsicht von 5,
-
7 eine Einzelheit des Systems
(Einspannbacken für
ein Rohr und/oder eine Kranflasche) entsprechend 5,
-
8, 8a einen Querschnitt des Hauptmoduls
der Systemausrüstung
zum Absetzen und/oder Bergen entsprechend der vorliegenden Erfindung,
-
9 und 10 den möglichen separaten Einsatz des
Hauptmoduls des Systems während
des Setzens eines Ankers und des Absenkens der Ankerkette entsprechend
der vorliegenden Erfindung,
-
11 eine speziell konstruierte
Kranflasche für
den gemeinsamen Einsatz mit dem erfindungsgemäßen System,
-
12 eine Ausführungsform
des Hauptmoduls des Systems für
das Absetzen und die Installation eines Einsatzstücks ohne
Taucher in großer
Tiefe entsprechend der Erfindung,
-
13 eine Ausführungsform
des Hauptsmoduls des Systems zum Absetzen und Koppeln steifer und/oder
flexibler Steigleitungen an eine Steigleitungsbasis ohne Taucher
in großer
Tiefe.
-
1 ist eine allgemeine Darstellung
einer FPSO 1 mit ihrem schwenkbaren Bohrturm 11,
von dem aus Steigleitungen 2 nach unten geführt sind,
wobei die Steigleitungen mit ihren Steigleitungsbasen 3 auf
dem Meeresgrund verbunden sind. Während der Nutzungsdauer muss
die FPSO innerhalb eines zulässigen
variablen Bereichs für
die freie Bewegung gehalten werden, weshalb die FPSO 1 am
Meeresboden 4 mit Hilfe von Verankerungsseilen 5 mit
Ankern 6 festgemacht wird.
-
Die
Förderung
von Erdöl
oder Erdgas entsprechend 1 mit
Hilfe eines Bohrschiffs 1 macht es erforderlich, dass verschiedene
eine relativ große
Masse aufweisende Objekte mit recht großer Genauigkeit auf dem Meeresboden 4 abgesetzt
werden.
-
Zur
angemessenen und sicheren Verankerung mittels Verankerungsseile 5 müssen diese
etwa die gleiche Länge
aufweisen. Für
diese Anwendung nutzt man in der Praxis Anker mit einer Masse von
50 Tonnen und mehr, die mit einer Genauigkeit von einigen Metern
im Meeresboden 4 gesetzt werden. Aber nicht nur der Anker 6,
sondern auch das am Anker 6 befestigte Verankerungsseil
hat eine große
Masse. Sie entspricht einem Mehrfachen der Masse des Ankers 6.
-
Auch
für andere
Objekte wie Sicherungs-, Regelungs- und Vernetzungsschaltstationen,
mittels Schwerkraft absetzbare Steigleitungsbasen, Förderleitungsverzweigungen
usw. gilt, dass sie mit relativ großer Genauigkeit auf dem Meeresboden 4 abgesetzt
werden müssen.
-
Die
in 1 gezeigten und für die Förderung
von Erdöl
und Erdgas im Meer erforderlichen und auf dem Meeresboden abzusetzenden
Objekte haben nicht nur eine große Masse, sondern sind auch
kostenintensiv.
-
2 zeigt ein herkömmliches
Schiff 20 mit Hebezeugen, beispielsweise einem Kran 21.
Der Kran 21 ist mit einem Lastseil 22 versehen,
mit dessen Hilfe ein Objekt oder eine Last 4 auf dem Meeresboden 5 abgesetzt
werden kann. Um die Last 23 positionieren zu können, muss
das Versorgungsschiff zusammen mit dem Kran 21 bewegt werden.
-
Im
Ergebnis wird zu einem bestimmten Zeitpunkt die Trägheitskraft
der Last 23 überwunden,
auf Grund der Beschleunigung der Last 23 jedoch kann es
zu einer unkontrollierbaren Situation kommen, die Last kann über das
Zielgebiet hinaus bewegt werden. Da das Lastseil 22 und
die Last 4 Einflüssen
wie der Strömung
ausgesetzt sind, bewegt sich die Last beim Ablauf des Lastseils
nicht auf geradem Weg nach unten. Zudem wirken sich das Stampfen
und Rollen des Schiffs etc. negativ auf die angestrebte Genauigkeit
aus.
-
In 3 ist eine dem Stand der
Technik entsprechende mögliche
Lösung
gezeigt, durch die die Position der Last 23 beim Ablauf
des Lastseils 22 beeinflusst werden soll. Dabei ist die
Last an einem Hilfsseil 31 zu befestigen, das von einem
zweiten Schiff 30 aus zum Ablaufen gebracht wird. Die Last 23 kann
zudem am Schiff 20 mittels eines Hilfsseils 32 befestigt
sein.
-
Dank
der Lösung
entsprechend 3 ist offenbar
eine verstärkte
Kontrolle beim Absetzen der Last 23 möglich. Es ist jedoch unübersehbar,
dass der Einsatz eines zweiten Schiffs 30 äußerst kostenaufwendig
ist.
-
4 zeigt ein Kranschiff 40,
das mit der Vorrichtung bzw. dem System zum Absetzen einer Last 43 auf
dem Meeresboden entsprechend der Erfindung ausgestattet ist. Auf
dem Schiff 40 befindet sich ein erstes Hebezeug, beispielsweise
ein Winde 41, die mit einem ersten Lastseil 42 arbeitet.
Mit Hilfe dieses Lastseils 42 kann eine Last 43,
beispielsweise eine Sicherungs-, Regelungs- und Vernetzungsschaltstation,
zu einer Stelle auf dem Meeresgrund gebracht und dort abgesetzt
werden.
-
Die
Förderung
von Erdöl
und Erdgas durch Nutzung von Bohrinseln macht, wie zuvor erwähnt, erforderlich,
dass mehrere Objekte großer
Masse auf dem Meeresboden abgesetzt werden, wobei dies mit einer relativ
großen
Genauigkeit erfolgen muss. Angesichts der Tatsache, dass man heutzutage
in zunehmenden Tiefen bis zu 3000 m und mehr fördert, wird auch die Einhaltung
der erforderlichen Genauigkeit immer schwieriger. Eines der zu lösenden Probleme
besteht darin, dass sich die Lastseile verdrehen können.
-
Zur
Positionierung der Last 43 beim Absetzen auf dem Meeresboden
und zur Einhaltung der erforderlichen Genauigkeit dabei ist die
Vorrichtung bzw. das System 50 am Lastseil 42 zu
befestigen. Unter Bezugnahme auf die 5, 6 und 7 soll nun eine bevorzugte Ausführungsform
des Systems 50 beschrieben werden.
-
Das
System 50 ist am Ende des Lastseils 42, beispielsweise
an der Kranflasche 100 (11),
befestigt. Das System 50 lässt sich aber auch direkt an
der Last 43 befestigen. Zum System 50 gehört ein erstes oder
Hauptmodul 51, das mit Antriebsorganen wie z. B. mit Propellern
(5 und 6) ausgestattet ist. Zum System gehört zudem
ein zweites oder Gegenmodul 52, das ebenfalls mit Propellern
ausgestattet ist. Während des
Einsatzes sind die Propeller des Hauptmoduls 51 und des
Gegenmoduls 52 beidseitig des Lastseils 42 angeordnet. Über ein
zweites Lastseil 45, das durch Betrieb eines zweiten Hebezeugs,
z. B. einer zweiten Winde 44, betätigt werden kann, ist das System
mit dem Schiff 40 verbunden. Das zweite Lastseil 45 ist
beispielsweise mittels eines Dreieckrahmens 49 über Bord
geführt.
Die zweite Winde 44 und das zweite Lastseil 45 haben
in der Regel eine geringere Masse als das erste Hebezeug 48 bzw.
das erste Lastseil 42. Das Schiff 40 und das System
sind des Weiteren durch eine Unterwasserversorgungsverbindung 46 verbunden.
Diese Unterwasserversorgungsverbindung kann am Lastseil 45 befestigt
werden oder von der dritten Winde 47 gesondert ablaufen.
Die Unterwasserversorgungsverbindung nimmt z. B. die Verdrahtung
für die
Stromversorgung des Systems 50 auf. In das System 50 sind
in der Regel Umformeinrichtungen zur Umformung elektrischer in hydraulische
Energie eingebaut. Die hydraulische Energie dient zur Betätigung der
Propeller und der Hilfseinrichtungen.
-
Mit
immer größer werdenden
Tiefen, in denen in letzter Zeit gebohrt wird, nimmt auch das Problem
der Verdrehung und Verdrillung der langen Lastseile 42 weiter
zu. Da an dem unteren Ende des Lastseils 42 große Lasten 43 befestigt
sind, kann durch die Verdrehung ein relativ starker Verschleiß mit ernsthaften
Schäden
an den Lastseilen entstehen. Der Verschleiß kann so stark sein, dass
ein Lastseil 42 möglicherweise
bricht und die Last 43 verloren geht. Ein weiteres Problem
besteht darin, dass die Seile auf Grund der starken Verdrehung aus
den Seilscheiben auf dem Schiff laufen können.
-
Da
die Propeller des Hauptmoduls 51 bzw. des Gegenmoduls 52 auf
gegenüberliegenden
Seiten vom Lastseil 42 angeordnet sind, kann am Lastseil 42 in
beiden Richtungen eine Gegendrehkraft wirksam werden. Mit Hilfe
des Systems entsteht so eine Vorrichtung zur Verdrehverhinderung.
Um die Leistung dieser Vorrichtung zur Verdrehverhinderung zu verbessern,
kann vorzugsweise der Abstand zwischen dem Hauptmodul 51 und
dem Gegenmodul 52 verändert
werden.
-
5 zeigt eine detaillierte
Darstellung einer möglichen
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Systems 50 zum
Absetzen einer Last auf dem Meeresboden. 6 ist eine Draufsicht des Systems von 5.
-
Bestandteile
des Systems 50 sind ein Hauptmodul 51, ein Gegenmodul 52 und
ein Träger 53.
Der Träger
kann vom Hauptmodul 51 abgenommen werden. Dies bedeutet,
dass das Hauptmodul 51 als ein System in Modulbauweise
auch gesondert genutzt werden kann (siehe 9 und 10).
-
Der
Träger 53 weist
eine Ausnehmung 54 auf. Auf einander gegenüber liegenden
Seiten dieser Ausnehmung 54 sind zwei Arbeitszylinder 57, 58 vorhanden,
von denen mindestens einer relativ zum anderen verstellt werden
kann. Zwischen den Stirnflächen
dieser Arbeitszylinder 57, 58 lässt sich
ein Objekt, beispielsweise eine Kranflasche 100, einspannen.
Zur Verbesserung des Kontakts zwischen den Arbeitszylindern 57, 58 und
dem Objekt sind an den entsprechenden Stirnseiten der Arbeitszylinder
Spannbacken vorgesehen, die mit einem Futterelement 60 aus
einem Friktionsmaterial wie z. B. einem Spezialkautschuk versehen
sind.
-
Entsprechend 5 ist das System 50 mit
Propellern 56 ausgestattet. Während des Einsatzes können diese
Propeller 56 zur Positionierung des Systems in Richtung
Zielbereich eingesetzt werden. Die Propeller 56 lassen
sich von einer ersten Position aus, in der sie sich vorwiegend innerhalb
des Systems 50 befinden, in eine Position verstellen, in
der sie aus dem System 50 hervorstehen.
-
6 zeigt zwei Stellen 61, 62 an
der Oberseite des Hauptmoduls 51, an denen das zweite Lastseil 45 und/oder
die Unterwasserversorgungsverbindung 46 am Hauptmodul befestigt
werden können/kann.
Wird das Hauptmodul 51 gesondert eingesetzt (9 und 10), dann kann die Stelle 61 genutzt
werden. Das Hauptmodul 61 wird beim Absetzen sowohl in
der Luft als auch unter Wasser im Gleichgewicht gehalten.
-
Beim
Einsatz des Systems 50 wird zur Gewährleistung des Gleichgewichts
des Systems sowohl in der Luft als auch unter Wasser die Verbindung
zwischen dem Schiff 40 und dem System 50 an der
Stelle 62 befestigt. Zur Verbesserung der Gleichgewichtshaltung
des Systems kann eine Gegenmasse 55 am System 50 befestigt
werden.
-
Beim
Einsatz weist die Vorrichtung 50 keinen Auftrieb auf. Damit
sich das System unter Wasser leichter bewegen lässt, ist der Träger 53 mit
Löchern 59 versehen,
um bei zunehmendem Druck beim Absenken eine Beschädigung des
Tragwerks auszuschließen
und beim Bergen ein schnelles Ablaufen des Wassers zu gewährleisten.
-
Wie
vorstehend erwähnt,
ist es vorteilhaft, wenn das Gegenmodul 52 gegenüber dem
Hauptmodul 51 bewegt werden kann. Dies lässt sich
mit Hilfe von Arbeitszylindern 64a bewirken. Die Befestigung
des Gegenmoduls 52 am Träger 53 ist im Einzelnen
in 7 gezeigt.
-
Das
erfindungsgemäße System 50 hat
die folgende Wirkungsweise:
-
Zum
Absetzen einer Last 43 von einem Schiff 40 herab
auf den Meeresboden dient ein Lastseil 42. Das erfindungsgemäße System 50 wird
zur Positionierung der Last beim Absetzen an einer Kranflasche 100 an
deren unterem Ende befestigt. Die Propeller 56 im System 50 werden
vom Schiff 40 aus fernbedient. Bestandteile des Systems 50 sind
Messaufnehmereinrichtungen, so dass eine Datenübertragung zum Schiff 40 möglich ist.
Bewegt sich die Last 43 nicht in die richtige Richtung,
so kann die Position der Last durch Betätigen der Propeller 56 im
System 50 automatisch korrigiert werden. Erfindungsgemäß wird beim
Absetzen die Positionierung durch Verknüpfung verschiedener Überwasser-
und akustischer Bezugssysteme unter Anwendung einer systemgebundenen
Software mit folgenden Kombinationen als eine Minimalvariante möglich:
DGPS
(differentielles Globales Positionssystem)
SSBL-HiPaP (Super
Short Base Line – Kleinbasissystem)
Dopplereffekt-
und nordsuchender Kreisel.
-
Erfindungsgemäß wird auch
die Positionierung der Last, sobald sie die vorgesehene Tiefe erreicht
hat, durch Nutzung einer hochauflösenden Sonaranlage, die mit
einem Wegmesser und mit mindestens einem festen Objekt kombiniert
ist, zum Abschluss gebracht, wodurch es folglich möglich wird,
die Positionierung unabhängig
vom Versorgungsschiff sowie von allen anderen akustischen Transpondereinheiten
wie den LBL-(Long Base Line – Großbasis)-Systemen
auszuführen,
während
innerhalb eines großen
Radius eine Genauigkeit von nur einigen Zentimetern erreicht wird.
-
Es
sei darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung ohne Führungsseile
benutzt werden kann.
-
8 veranschaulicht einen
möglichen
Aufbau des Hauptmoduls 51. Bestandteile des Moduls 51 sind ein äußerer Rahmen 83 und
ein innerer Rahmen (nicht dargestellt). Der innere Rahmen ist vorzugsweise
zylinderförmig.
Durch Verbinden des äußeren Rahmens 83 mit
dem inneren Rahmen lässt
sich eine Konstruktion mit sehr großer Festigkeit herstellen.
Diese Festigkeit ist erforderlich, um eine vorzeitige Ermüdung im
System zu verhindern. Das Modul 51 ist beispielsweise zum
Teil aus hochfestem Stahl gefertigt und erfüllt damit die Voraussetzungen,
als Teil des ersten Lastseils 42 oder des zweiten Lastseils 45 eingesetzt
zu werden. Genauer gesagt, die Oberseite des Moduls 51 wird
an einem ersten Teil des Lastseils 45 befestigt und die
Unterseite des Moduls 51 an einem zweiten Teil des Lastseils 45,
oder die Unterseite des Moduls 51 wird direkt an der Last
befestigt. So wird die Last am Lastseil mit Hilfe des Moduls 51 bewegt.
-
Wie
vorstehend erwähnt,
ist das Modul 51 mit einer Einrichtung 84 zur
Umformung elektrischer Energie, die über die Unterwasserversorgungsverbindung 46 zugeführt wird,
in hydraulische Energie ausgestattet. Zu dieser Einrichtung 84 gehören ein
Motor, eine Pumpe, eine Verteilungsleitung und ein Hydraulikbehälter. Zwecks
Verbindung mit einem Bediener auf einem Schiff gehören zu dem
Modul 51 des Weiteren ein Messaufnehmersystem und ein Steuersystem.
Das Modul 51 ist mit einer Kamera-/Messaufnehmeranschlussdose 85 und
einer Scheinwerferanschlussdose 86 ausgestattet. Des Weiteren
gehören
zum Modul 51 Lichtquellen 87, ein Stampf-/Rollsensor 88,
ein Kreisel 89 und eine Sonaranlage 90. Bestandteile
des Moduls 51 sind zudem eine Dopplereinheit 91,
eine Bathyeinheit 92 und eine Schwenkkamera 93.
An der Unterseite des Moduls sind eine Scheinwerfereinheit 94 mit
Helligkeitsregler, ein Höhenmesser 95,
ein Hydrofon 96 und eine Farbkamera 97 mit Zoom
befestigt.
-
Wie
oben bereits erwähnt,
ist die hochauflösende
Sonaranlage in Verbindung mit einem Wegmesser ausschlaggebend dafür, dass
die erforderliche Genauigkeit erzielt wird, nachdem die Last ihre
vorgesehene Tiefe erreicht hat. Die Sonaranlage dient der Positionsbestimmung
gegenüber
mindestens einem auf dem Meeresboden positionierten Objekt. Durch
die Nutzung des Wegmessers ist es dann möglich, die Positionierungstätigkeit
gesondert vom Versorgungsschiff sowie von allen anderen akustischen
Transpondereinrichtungen wie LBL-Geräten auszuführen und trotzdem innerhalb
eines großen
Radius eine Genauigkeit von nur einigen Zentimetern zu erzielen.
-
Die
Position der Last lässt
sich mit Hilfe des Moduls 51 korrigieren. Da vom ersten
Hebezeug 41 die Ankerkette 42 zu ihrem überwiegenden
Teil der Masse angehoben und vom zweiten Lastseil 45 nur
zu einem relativ kleinen Teil ihrer Masse aufgenommen wird, ist
eine vergleichbar große
Bewegungsfreiheit des Moduls 1 gegeben. Dies bedeutet,
dass trotz der gewaltigen Masse sowohl der Ankerkette 42 wie
auch der Last 43 die Last 43 mit relativ großer Genauigkeit
am Bestimmungsort abgesetzt werden kann.
-
Unter
Berücksichtigung
der 9 und 10 wird verständlich,
dass das System entweder von einem Kranschiff oder einem Ankerziehschlepper
aus eingesetzt werden kann, wobei im Falle eines Ankerziehschleppers
das erste Lastseil zum Absenken der Last 42 auf den Meeresboden
genutzt wird, während
das zweite Seil 45 zum Anheben eines Teils der Last mit
Hilfe des Systems bestimmt ist, wodurch ein Durchhang im ersten
Seil entsteht und ein bestimmter Radius der freien Bewegung für die Last
zur Positionierung dieser am beabsichtigten Ort gewährleistet
wird, wofür
allein die Schubkraft des Systems ausgenutzt wird.
-
Durch
die Kombination des zweiten Lastseils 45 und eines Moduls 51 wird
es möglich,
dass solche Aufgaben wie das Positionieren eines Ankers 43 mit
großer
Genauigkeit ausgeführt
werden können,
wozu Schiffe mit viel kleineren Abmessungen als bisher eingesetzt
werden können.
-
In 9 ist ein Anker 43 mit
einer Ankerkette 42 gezeigt. Eine herkömmliche Ankerkette hat beispielsweise
eine spezifische Masse von 250 kg pro Meter. Wird eine solche Kette
um 2000 Meter abgesenkt, so beträgt
die Gesamtmasse der Kette mindestens 500 Tonnen. Ist am Ende der
Ankerkette ein Anker mit einer Masse von beispielsweise 75 Tonnen
befestigt, so macht die Masse des Ankers nur einen kleinen Teil
der Gesamtmasse aus, die die Summe der Masse des Ankers und der
Masse der Ankerkette darstellt.
-
Aus 10 sind die durch den alleinigen
Einsatz des Moduls 51 erzielten Vorteile noch deutlicher
ersichtlich, z. B. beim Setzen eines Ankers 43 im Meeresboden.
Es wird in der Umgebung des Bestimmungsortes eine solche Länge der
Ankerkette 41 abgesenkt, dass die Ankerkette 42 auf
dem Meeresboden aufliegen kann. Folglich wird dann der Anker 42 von
einer Ankerkette mit im Vergleich geringerer Länge angehoben. Mit Hilfe des
Moduls 51 kann der Anker schließlich zum Bestimmungsort bewegt
werden. Dabei bestimmt die Länge
der Ankerkette vom Anker zum Meeresboden 4 den Aktionsradius,
in dem der Anker 43 gesetzt werden kann.
-
In 11 wird eine Ausführungsform
einer Kranflasche 100 gezeigt, die zusammen mit dem erfindungsgemäßen System
einsetzbar ist.
-
Da
das System 50 die genaue Positionierung sowohl der Kranflasche 100 als
auch der Last 43 ermöglicht,
ist es zudem möglich,
mit Hilfe des Systems Objekte vom Meeresboden zu bergen. Vorstehend
wurde beschrieben, dass die Arbeitszylinder 57 und 58 vorhanden
sind. Die Arbeitszylinder 57 und 58 können zusammen
mit einer alternativen Kranflasche 100 dazu genutzt werden,
Objekte abzusetzen und zu bergen.
-
Die
Kranflasche 100 ist auf gegenüberliegenden Seiten mit Durchgangsbohrungen 101 versehen. Beim
Einsetzen der Kranflasche in die Ausnehmung 54 der Vorrichtung 50 lassen
sich die Arbeitszylinder 57 und 58 in den Bohrungen 101 verstellen.
Ist ein Objekt, beispielsweise eine Sicherungs-, Regelungs- und
Vernetzungsschaltstation 103, mit einem T-Ansatz versehen,
so kann das Objekt mittels der Arbeitszylinder 57, 58,
die in die Bohrungen 101 eingesetzt sind, abgesetzt und
geborgen werden.
-
12 zeigt eine Ausführungsform
des Moduls 51, das zum Absetzen eines Einsatzstücks ausgelegt ist.
Das Modul 51 ist mit einem hydraulischen Kugelrotator 120 ausgestattet,
der mit einem mit Arbeitszylindern 122 ausgeführten hydraulischen
Basisrahmen verbunden ist. Durch Betätigen der Arbeitszylinder 122 kann das
Einsatzstück 123 in
jede Position in einer beliebigen Ebene gebracht werden.
-
Das
erfindungsgemäße System 50 kann
auch zum Verbinden einer flexiblen Steigleitung 131 mit
einer Basis eingesetzt werden. Zur Vermeidung übermäßiger Lastspiele im Werkstoff
der flexiblen Steigleitung kann das System mit einer Stütze 130 ausgestattet
sein, so dass der untere Teil der flexiblen Steigleitung über eine ausreichende
Festigkeit verfügt,
um mit der Steigleitungsbasis verbunden zu werden.
-
Ein
Vorteil des Systems 50 und des Verfahrens entsprechend
der Erfindung besteht in der Verringerung von Risiken, die mit dem
Absetzen von Objekten großer
Masse verbunden sind.
-
Ein
weiterer wichtiger Vorteil besteht darin, dass die Konstruktion
und Herstellung verschiedener für die
Objekte benötigter
Teile mit größerer Genauigkeit
ausgeführt
werden können.
Dies ist durch die Tatsache begründet,
dass die Objekte mit einer größeren Zuverlässigkeit
genau am Bestimmungsort auf dem Meeresboden positioniert werden
können.
-
In
der vorstehenden Beschreibung wird mehrmals erwähnt, dass die vorliegende Erfindung
die Positionierung von Objekten mit großer Masse auf dem Meeresboden
betrifft. Es versteht sich, dass die Erfindung auch vorteilhaft
zum Bergen oder Anheben solcher Objekte vom Meeresboden eingesetzt
werden kann.
-
-
-
-
-
-
9–13
