DK142210B - Fremgangsmåde til udlægning af en rørledning på bunden af et vandområde med stor vanddybde. - Google Patents

Description

142210 i

Opfindelsen vedrører en fremgangsmåde til udlægning af en rørledning på bunden af et vandområde med stor vanddybde, f.eks. 600 m eller mere, ved hjælp af et fartøj, der har en udlægningsrampe, spil, der 5 er monteret i fartøjets forstavn og agterstavn, ankerkabler, som strækker sig fra fartøjet til ankre på havbunden til at holde dette i en bestemt position, og som er indrettet til at vindes op på og af spillene til bevægelse af fartøjet i længderetningen til en ny 10 position i udlægningsretningen gennem en strækning, der svarer til længden af et rørstykke, der føjes til rørledningen, og fremdrivningsorganer med variable blade og variabel hastighed og retning monteret under bunden af fartøjet.

15 Ved en rørudlægningsoperation bevæges fartøjet, der anvendes til udlægningen, successivt i en langsgående retning gennem en vejlængde, der er lig med længden af det yderligere rørstykke, som svejses til rørledningen, der skal udlægges, så at rørlægningen 20 neddykkes et tilsvarende stykke.

Denne bevægelse af det forankrede fartøj gennemføres ved betjening af forreste og bageste spil på en sådan måde, at de forreste ankerkabler vindes op på tromler i spil i forstavnen, idet ankerkablernes oprin-25 delige kædeform modificeres til en strammere kurve, så at kablernes træk i det fartøj, der anvendes til udlægningen, forøges, medens samtidig de bageste ankerkabler føres ud fra spiltromler i bagstavnen, så at disse kabler bringes til at indtage en slappere kurve 30 og trækket på fartøjet formindskes, og forskellen mellem de trækkræfter, der udøves af de forreste og bageste kabler på udlægningsfartøjet, fremkalder den kraft, som bevirker den krævede langsgående bevægelse af fartøjet for at muliggøre gennemførelse af udlæg-35 ningsoperationen.

U2210 2 Når den nødvendige bevægelse er gennemført, skal udlægningsfartøjet straks standse i sin nye ligevægtsstilling, hvor resultanten af den trækkraft, som udøves af stævnkablerne, kompenseres af summen af re-5 sultanterne af de trækkræfter, der udøves af bagstavnskablerne plus det træk, der udøves af rørledningen på fartøjet, men denne bevægelse skal gennemføres på den kortest mulige tid, og inertien af udlægningsfartøjet og muligheden for, at den resulterende trækkraft, der 10 udøves af forstavnskablet, er større end summen af de andre trækkræfter, betyder, at udlægningsfartøjet vil have tendens til at passere forbi den statiske ligevægtsstilling, fordi det er udsat for en central elastisk kraft på grund af forskellen mellem den fak-15 tiske større resulterende værdi af de trækkræfter, der udøves af bagstavnskablerne plus det træk, der udøves af rørledningen, og den resulterende værdi af det træk, der udøves af forstavnskablerne. Denne centrale elastiske kraft, der gradvis dæmpes af de modstands-20 kræfter, der fremkaldes af vandet, luften etc., er proportional med afstanden mellem det punkt, som fartøjet når med sin maksimale bevægelse, og det punkt, hvor der er statisk ligevægt, dvs. fra den stilling af fartøjet, hvor den gensidige glidning mellem rør-25 ledningen og fartøjet er afsluttet, dvs. på det tidspunkt, hvor længden af den udlagte rørledning er forøget med en afstand lig med længden af det rørstykke, der er tilført ved svejsningen, og er derfor større, jo større dybden af havet er på det sted, hvor 30 fartøjet er forankret. Som følge heraf er det forankrede udlægningsfartøj udsat for en dæmpet svingningsbevægelse omkring stillingen for statisk ligevægt, hvilken bevægelses amplitude er proportional med dybden af det vand, hvorpå fartøjet arbejder.

35 Fra USA-patentskrift nr. 3 668 878 kendes der en fremgangsmåde til udlægning af rør, hvor der til dæmpning af svingningerne anvendes en datamat samt pro- 3 142210 pellere under det til udlægningen anvendte fartøj, men ingen ankerkabler. Propellerne styres af datamaten på en sådan måde, at de modvirker de kræfter, der søger at få fartøjet til at afvige fra sin rute, og at sikre, at 5 der stadig er en vis spænding i røret, som under udlægningen fastholdes i forhold til fartøjet. Disse hjælpemidler anvendes imidlertid til at dæmpe svingningerne, efter at de er opstået, og ikke til at hindre dem. Denne fremgangsmåde er kun egnet til anvendelse på rela-10 tivt lavt vand - mindre end 600 m dybde - bl.a. på grund af, at der ingen ankerkabler anvendes.

Af det foregående fremgår det, at den svingende bevægelse, der fremkaldes i det forankrede fartøj, ikke bevirker nogen væsentlig ulempe ved ud-15 lægningsoperation i lavt vand på grund af den lille amplitude, medens denne svingningsbevægelse bliver et fænomen af væsentlig betydning ved udlægningsoperationer på dybt vand.

Ved forøgelse af havdybden vil den lodrette 20 komposant af reaktionskraften fra en forankringskædes træk blive større og større, og den vandrette komposant vil blive mindre og mindre, hvorved den omtalte elastiske kraft opstår, eftersom den horisontale komposant er den eneste aktive kraft til hindring af, 25 at fartøjet svinger frem og tilbage.

På den anden side foregår udlægning og/eller optagning af rørledninger nu til dags til søs på stadig større dybder, hvilket gør det nødvendigt at tilvejebringe hjælpemidler til fjernelse af eller 30 i det mindste formindskelse af denne svingningsbevægelse, som er en stor hindring ved udlægningsoperationer på dybt vand. Foruden at den store amplitude af den fremkaldte svingning giver den lange del af rørledningen, som strækker sig fra udlægningsorganet 35 til havbunden, en form, som letter fremkomsten af fænomener, der bevirker bøjning og fladtrykning af rørledningen, forhindres den korrekte svejsning af røre- U 2210 4 ne til rørledningen, der skal udlægges, ligeledes.

Med opfindelsen tilsigtes de forannævnte ulemper fjernet ved tilvejebringelse af en fremgangsmåde, ved hvilken resultanten af de horisontale på 5 fartøjet virkende og af ankerkablerne og fremdrivnings-organerne udøvede kræfter, hvilken resultant frembringer en harmonisk svingning eller bevægelse af fartøjet i udlægningsretningen omkring den nye position, når det flyttes til den nye position, modvir-10 kes ved, at de kræfter, som fartøjet udsættes for, når det bevæges til den nye position, automatisk måles, hvorefter de opnåede værdier tilføres en datamat, der er programmeret til at regulere de kræfter, der udøves af spillene på ankerkablerne, 15 og den trykkraft, der udøves af fremdrivningsorga-nerne, på en sådan måde, at den svingende bevægelse dæmpes.

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen udsættes fartøjet før afslutningen af den hurtige bevægelse 20 for en kompensationskraft, hvis orientering, retning og styrke sammen med de kræfter, der udøves af spillene, løbende modvirker den centrale elastiske kraft, der fremkalder en dæmpet, svingende bevægelse af fartøjet, så at amplituden af disse svingninger 25 fjernes eller drastisk og hurtigt dæmpes.

Ifølge en yderligere udførelsesform for opfindelsen anvendes der måleinstrumenter, der automatisk måler positionen af fartøjet, forstavnens retning, vinkler og niveau for udlægningsrampen i for-30 skellige stillinger og for rørledningen, der skal udlægges, spændingerne i ankerkablerne og forbindelsesvinklen mellem hvert ankerkabel og fartøjet under bevægelsen, styrken og retningen af ydre kræfter fra vind og strøm, fartøjets bevægelse og hastighed, 35 trykkraftens styrke og retning for fremdrivningsorga-nerne, og de kræfter, der udøves af spillene, hvilke måleværdier tilføres datamaten, som behandler dem på 5 U2210 en sådan måde, at fremdrivningsorganernes trykkraft i retning og styrke og de kræfter, der udøves på ankerkablerne af spillene, varieres løbende i henhold til forud fastlagte justeringskriterier i modsat 5 fase af den i udlægningsretningen virkende resultant af de kræfter, der fremkalder den svingende bevægelse af fartøjet.

Der tages således ved kombinationen af fremdriftsorganer og datamat hensyn ikke blot til spæn-10 dingen fra spillene, men også til den øjeblikkelige hastighed af skibet og dets acceleration, så at størrelsen og retningen af de kræfter, der søger at bevirke svingninger af fartøjet, beregnes på forhånd, før fartøjet når til sin nye stilling sva-15 rende til forskydningen efter tilføjelsen af et nyt rørstykke i rørledningen. Der udøves således en præventiv virkning, og fartøjet standses på den ønskede position uden at blive udsat for nogen svingninger.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende 20 under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 er et skematisk sidebillede af udlægningsfartøjet forsynet med spil, kabler, måleinstrumenter og azimut-fremdrivningsorganer, der anvendes ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, og 25 fig. 2 et blokdiagram af databehandlingen, der anvendes til justeringen af retningen og intensiteten af de kræfter, der udøves af azimut-fremdrivnings-organerne og spillene til eliminering eller formindskelse af svingningsfænomenerne, der forekommer 30 under udlægningen af et rørledningsstykke svarende til længden af det påsvejsede rør.

I fig. 1 er vist et fartøj 1, der anvendes til udlægning af rørledninger, og dette fartøj består i dette specielle tilfælde af en katamaran 35 forsynet med en udlægningsrampe 2 til understøtning af en rørledning 3, der skal udlægges, som be- 6 142210 skrevet i dansk patentskrift nr. 134 360. Katamaranen 1, der flyder på havet 4, er forankret til bunden 5 ved hjælp af et system af ankerkabler eller kæder 6 og 7 (figuren viser kun to kabler), der holdes på 5 bunden ved hjælp af et system af ankre eller andre fastgørelsessystemer, og som er vundet op på katamaranens dæk på tromler på bagstavnsspil 8 og forstavnsspil 9, og ved betjening af disse kan katamaranen bevæges i udlægningsretningen, som angivet 10 med pilen 10, gennem et stykke lig med længden af det stykke rør 11, der svejses til rørledningen 3 for at gennemføre udlægningsoperationen.

Katamaranens bevægelse skal foregå på den kortest mulige tid, og som allerede nævnt vil dette 15 fremkalde en uønsket svingningsbevægelse med stor amplitude i katamaranen, når udlægningsoperationen finder sted på dybt vand, hvilket vil forstyrre udlægningen, og ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen er katamaranen derfor forsynet med azimut-fremdriv-20 ningsorganer 12 med variabelt tryk, der er monteret på bunden af katamaranen, og med hydrofoner 13, der ligeledes er monteret på bunden af katamaranen og fordelt langs to retninger vinkelret på hinanden til modtagelse af signaler, der udsendes af en ultra-25 sonisk sender 14, der er placeret på rørledningen, der er udlagt på havbunden, for at bestemme stillingen af katamaranen, med et gyrokompas til at bestemme retningen af katamaranens stævn, med instrumenter til at måle den øjeblikkelige hastighed og 30 acceleration af katamaranen i det øjeblik, hvor rørledningen udlægges, undervandsstrømninger, ydre kræfter, der indvirker på katamaranen (vind, vindstød, bølgebevægelse og overfladevandstrømninger), de trækkræfter, der udøves af ankerkablerne 6 og 7 35 og forbindelsesvinklen for disse kabler med katamaranen, den stilling der indtages af udlægningsrampen 7 142210 og af rørledningen, spændingen mellem rørledningen og katamaranen, motorernes tilstand, stillingen af skruebladene og retningen og intensiteten af de kræfter, der udøves af spillene 8 og 9, og endelig med en 5 datamat, der er installeret i en kontrolkabine 15.

Alle de data, der tilvejebringes af disse måleinstrumenter, tilføres datamaten, som behandler dem på en sådan måde, at trykkræfterne og retningerne af azimut-fremdrivningsorganerne og de kræfter, der udøves 10 af spillene, ændres løbende i modsat fase med den centrale elastiske kraft, der udøves af den uønskede svingende bevægelse, for at eliminere eller i væsentlig grad og hurtigt at dæmpe amplituden af den fremkaldte svingning.

15 Fig. 2 viser som eksempel et blokdiagram af datamatens behandling af de data, der leveres af de forskellige måleinstrumenter til løbende bestemmelse af retningen, orienteringen og styrken af de kræfter, der udøves af fremdrivningsorganerne, og de 20 kræfter, der udøves af spillene for at eliminere eller dæmpe svingningsfænomenerne, der opstår ved bevægelse af det forankrede udlægningsfartøj ved udlægning af et stykke rørledning svarende til længden af det rørstykke, der svejses til rørledningen.

25 I blokdiagrammet angiver henvisningstallet 16 et system omfattende en ultralydssender 14 og hydro-foner 13, og 17 angiver et gyrokompas, som giver katamaranens retning vist på en skærm 18. Signalerne, der udsendes af disse instrumenter, føres til 30 en signalomsætter 19 til en regneenhed 20, der behandler disse og udsender et signal, der angiver katamaranens stilling. Dette signal vises også på skærmen 21 og tilføres gennem en signalomsætter 22 datamaten 23 og enheder 24 og 25, som tilveje-35 bringer udgangssignaler proportionale med henholdsvis den øjeblikkelige hastighed og acceleration af katamaranen, under bevægelsen i forbindelse med udlægnin- 142210 8 gen af rørledningen, hvilke signaler også tilføres datamaten 23 gennem omsætteren 22, hvilket også er tilfældet med signalet udsendt af gyrokompasset 17, Henvisningstallet 26 angiver et måleinstru-5 ment for undervandsstrømninger, hvilket signal vises på skærmen 27 og føres til datamaten 23 gennem omsætterne 19 og 22, og på samme måde modtager datamaten 23 også værdier for de trækkræfter, der udøves af kablerne, og de vinkler, 10 som kablerne har i forhold til katamaranen, og som måles af instrumenter 28 og vises på skærmen 29. Værdierne af de ydre kræfter, der måles af instrumentet 30, og som tilføres datamaten 23, vedrører retningen, orienteringen og hastigheden 15 af de vindkræfter, som også vises på skærmen 31, retningen, orienteringen og hastigheden af vindstød, der vises på skærmen 32, den horisontale komponent af bølgebevægelsen og intensiteten, retningen og orienteringen af overfladevandstrømninger.

20 Datamaten 23 modtager også signaler, der angiver stillingen af udlægningsrampen og af rørledningen, der skal udlægges, og spændingen mellem rørledningen og katamaranen måles af instrumenterne 33 og vises på skærmen 34.

25 Henvisningstallene 35 og 36 angiver hen holdsvis azimut-fremdrivningsorganerne 12 og spillene 8 og 9, hvorfra motorernes tilstand, antal, hastighed etc., stillingen af bladene eller deres omdrejningshastighed og retningen af trykket 30 fra hvertfremdrivningsorgan, og de kræfter, der udøves af hvertaf spillene tilføres datamaten 23 gennem omsætterne 37 og 38.

Alle de data, der tilføres datamaten 23, er programmeret i henhold til et program, der til-35 føres ved 39, og datamaten afgiver automatisk

Claims (2)

14221 O signaler, der angiver resultatet af denne beregning til enhederne 35 og 36, gennem omsætterne 37 og 38, hvilke signaler på passende måde løbende indstiller værdien, retningen og orienteringen af det tryk, 5 der udøves af fremdrivningsorganerne, og værdien af de kræfter, der udøves af hver af spillene, på en . sådan måde at deres kombinerede virkning eliminerer eller i væsentlig grad dæmper den svingende bevægelse, der fremkaldes i katamaranen. Datamaten 23 10 er også forsynet med et styreorgan 40 til manuel variering af fremdrivningsorganernes tryk og spilkræfterne.

1. Fremgangsmåde til udlægning af en rørled ning (3) på bunden af et vandområde med stor vanddybde, f.eks. 600 m eller mere, ved hjælp af et fartøj (1), der har en udlægningsrampe (2), spil (9, 8), der er monteret i fartøjets forstavn og agterstavn, 20 ankerkabler (6, 7), som strækker sig fra fartøjet (1) til ankre på havbunden (5) til at holde dette i en bestemt position, og som er indrettet til at vindes op på og af spillene til bevægelse af fartøjet i længderetningen til en ny position i udlæg-25 ningsretningen gennem en strækning, der svarer til længden af et rørstykke (11), der føjes til rørledningen, og fremdrivningsorganer (12) med variable blade og variabel hastighed og retning monteret under bunden af fartøjet (1), kendetegnet ved, 30 at resultanten af de horisontale på fartøjet (1) virkende og af ankerkablerne (6, 7) og fremdrivningsorganerne (12) udøvede kræfter, hvilken resultant frembringer en harmonisk svingning eller bevægelse af fartøjet (1) i udlægningsretningen omkring den 35 nye position, når det flyttes til den nye position,