EP0677137B1

EP0677137B1 - Anlage zur signal- und datenübertragung für die steuerung und überwachung von unterwasser-ramm-, trenn- oder dergl. arbeitsgeräten.

Info

Publication number: EP0677137B1
Application number: EP94903729A
Authority: EP
Inventors: Hans Kuhn
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-01-05
Filing date: 1994-01-03
Publication date: 1997-04-09
Anticipated expiration: 2014-01-03
Also published as: US5667341A; DE4300074C1; EP0677137A1; WO1994016193A1

Abstract

Signale und Daten für die Steuerung und Überwachung von Unterwasser-Ramm-, Trenn- oder dergl. Arbeitsgeräten (1) werden von oberhalb der Wasserfläche zum unter Wasser abgesenkten UW-Arbeitsgerät (1) durch in ein Umbilical (4) eingebundene Leitungen übertragen. Diese Leitungen sind sehr empfindlich und werden häufig durch das rauhe Offshore-Handling mit der Schweren Gerätelast bereits nach kurzer Zeit zerstört. Der erfindungsgemäße Vorschlag ermöglicht, daß diese Leitungen aus dem Umbilical (4) fortgelassen und die Übertragung über schonender gehandhabte Leitungen erfolgt. Es werden hierzu vorhandene Leitungen im Umbilical (5) des Kommunikationssystems eines ferngesteuerten mit einer Fernsehkamera ausgerüsteten UW-Vehikels (6), das zur Beobachtung der UW-Arbeitsprozesse unerläßlich ist, mitbenutzt. Sein Umbilical (5) verläuft separat zur Wasseroberfläche. Es wird wesentlich sorgsamer behandelt. Die Verbindung (7) zwischen Arbeitsgerät (1) und UW-Vehikel (6) kann zu beliebigem Zeitpunkt auch unter Wasser erfolgen. Unter Wasser wird die Verbindung (7) mit Hilfe des Roboter-Systems (8) des UW-Vehikels (6) hergestellt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Signal und Datenübertragung für die Steuerung und Überwachung von Unterwasser-Ramm-,Trenn- oder dergl. Arbeitsgeräten von oberhalb der Wasserfläche zum unter Wasser abgesenkten UW-Arbeitsgerät.
Das Unterwasser-Rammen gilt seit mehr als 10 Jahren als etabliertes Arbeitsverfahren bei Offshore-Gründungsarbeiten. Es hat sich jedoch gezeigt, daß eine erhebliche Schadensanfälligkeit der zum Betrieb der UW-Rammgeräte erforderlichen Umbilicals gegeben ist. Je tiefer der UW-Einsatz, desto höher sind bei Schäden die entstehenden Kosten durch Reparatur oder Ersatz des langen Umbilicals sowie durch die damit verbundene Stillstandszeit, deren Kosten allein bis zu DM 25.000,- pro Arbeitsstunde betragen können.
Die Anfälligkeit ist hauptsächlich in der Empfindlichkeit der in den Umbilicals befindlichen Steuer- und Kontrolleitungen begründet. Sie trifft elektrisch gesteuerte Rammgeräte am härtesten, weil sie ausfallen, sobald die elektrische Versorgung der Steuerorgane betroffen ist oder Störungen auftreten, weil Regelvorgänge nicht mehr erfolgen. Bei selbsttätig steuernden Geräten gilt letzteres für elektrische Regelvorgänge auch. Der Betrieb wird bei diesen jedoch nicht unterbrochen.
Diese Anfälligkeit betrifft aber auch andere UW Arbeitsgeräte, besonders auch Unterwasser-Trenngeräte, die bei der Entfernung von ausgedienten Bohrinseln künftig unter ähnlichen Bedingungen immer mehr Anwendung finden werden.
Während nach den bisherigen Erfahrungen die in den Umbilicals enthaltenen Druckluftleitungen und, sofern vorhanden, enthaltene Kraftstromleitungen für den Betrieb einer mitgeführten UW-Antriebseinheit kaum Ausfall verursachen, sind ein Teil der wesentlich dünneren Steuer- und Kontrolleitungen häufig bereits vor Einsatzbeginn nicht mehr brauchbar.
Dies, weil sich an ihnen durch das rauhe Handling an Deck und beim Herunterlassen des Gerätes bereits Schäden durch Verhaken,Verfangen,Verwickeln des Umbilicals mit irgendwelchen Gegenständen an Deck,an der Unterwasserstruktur oder am Gerät selbst einstellen.Im Betrieb und beim anschließenden Heraufholen des Geräts ergeben sich weitere Gefährdungen.
Abhilfebemühungen betrafen besonders die Umbilicalgestaltung mit entsprechenden Bewährungstests mit dem Ergebnis, daß, wo und wie die dünnen Signalleitungen im Umbilical-Querschnitt auch angeordnet werden, sie immer das schwächste Glied zwischen der meist für hohe Zugkräfte ausgelegten robusten Armierung und den übrigen robusteren Leitungen bleiben. Auch ist eine vollkommen belastungsausgeglichene Anordnung weder konstruktiv noch herstellungstechnisch zu erreichen. Ihre erhöhte Schadensanfälligkeit ist somit unvermeidbar.
Zur Vorbeugung werden daher wesentlich mehr Signalleitungen im Umbilical vorgesehen als benötigt.Eine Verlegenheitsmaßnahme,die nur aufschiebende Wirkung bis zum Ausfall hat.
Somit werden Umbilicalschäden und deren Kosten praktisch als gegeben hingenommen. Die bis heute entstandenen Schadens- und Ausfallkosten belaufen sich auf viele Millionen DM und beeinträchtigen die Wirtschaftlichkeit der UW-Arbeitsgeräte, besonders der Rammgeräte erheblich. Dies umso mehr, wenn es sich um den Ausfall eines Umbilicals für den zuvor erwähnten zusätzlichen Betrieb einer UW-Antriebeinheit handelt, dessen Meterpreis dann je nach der zu übertragenden Antriebsleistung bis zu 2000.- DM beträgt.
Reparaturen durch Flicken der beschädigten Leitungen haben nur bedingten Erfolg. Sie beeinträchtigen die Festigkeit der Armierung und mindern deren Fähigkeit, Zugkräfte zu übertragen, Häufig sorgen Reparaturstellen gleich wieder für einen weiteren Ausfall mit entsprechenden Stillstandzeiten.Außerdem ergibt sich an der Flickstelle über eine gewisse Länge eine beträchtliche Durchmesservergrößerung des Umbilicals, was zu Schwierigkeiten beim Auftrommeln führt,besonders, wenn an der Winde eine Aufwickelvorrichtung vorhanden ist.
Um in solchen Fällen dennoch die Arbeiten zu Ende führen zu können,wird bisweilen dann auch parallel zum Umbilical ein zusätzliches Kabel geführt,das die erforderlichen Signalleitungen enthält.Abgesehen davon, daß dieses Kabel und eine zugehörige Kabeltrommel und Führungseinrichtungen im Kranausleger zusätzlich vorgehalten und installiert werden müssen,benötigen sie auch zusätzliches Personal.Das Kabel verursacht Probleme,weil es durch sein geringes spezifisches Gewicht im Wasser unkontrolliert abtreibt,es sei denn,es wird zusätzlich beschwert oder mit einem Stahlseil verbunden.Solche vor Ort vorgenommenen Improvisationen sind auch nur bei Arbeiten in geringerer Wassertiefe möglich.
Insgesamt ist die derzeitige Situation technisch und wirtschaftlich in höchstem Maße unbefriedigend.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Anlage zur Signal- und Datenübertragung für Geräte der eingangs genannten Art zu schaffen, die auf einfache Weise eine zuverlässigere, kostengünstigere und somit wirtschaftlichere Signal- und Datenübertragung ermöglichen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Anlage der eingangs genannten Art erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgestattet.
Mit dieser Anlage können die betroffenen Unterwasser-Geräte mit weniger Störungen sicherer und mit geringerem Ausrüstungsaufwand gesteuert und Daten übertragen werden.
Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Anlage sind in den Unteransprüchen 2 bis 11 beschrieben.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Anlage anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung ein auf einen Rammpfahl einer UW-Struktur aufgesetztes, über eine Leitung mit einem UW-Vehikel verbundenes Rammgerät.
Fig. 2 eine verkleinerte Darstellung ähnlich Fig. 1 eines mit einer Unterwasser-Antriebseinheit versehenen Rammgeräts.
Fig. 3 eine Darstellung ähnlich Fig.2 eines über eine Leitung mit dem Tragkäfig eines UW-Vehikels verbundenen Rammgeräts
Fig. 4 eine Darstellung ähnlich Fig.3 mit einer über eine Leitung mit dem Tragkäfig eines UW-Vehikels verbundenen neben dem Rammgerät hängenden UW-Antriebseinheit.
Fig. 5 eine Darstellung ähnlich Fig.3 eines mittels UW-Funk verbundenen Rammgeräts.
Fig. 6 ein Teilstück eines Ramm- bzw. Trenngerätes mit unter Wasser steckbaren Leitungsverbindungsteilen.
Fig. 7 einen Querschnitt gemäß Schnittebene "A" in Fig. 1 durch die vom Arbeitsschiff zum Rammgerät führenden Leitungen in herkömmlicher Art.
Fig. 8 einen Querschnitt wie in Fig.7 nach der erfindungsgemäßen Art.
Fig. 9 einen Querschnitt gemäß Schnittebene "B" in Fig. 2 durch die vom Arbeitsschiff zum Rammgerät führenden Leitungen gemäß Fig. 2 und 4 in herkömmlicher Art.
Fig. 10 einen Querschnitt wie in Fig. 9 nach der erfindungsgemäßen Art.
Fig. 11 einen Querschnitt wie Fig.10 in einer erfindungsgemäßen anderen Art.
Fig. 12 in schematischer Darstellung ein auf einen eingerammten Rammpfahl einer UW-Struktur aufgesetztes, über eine Leitung mit einem UW-Vehikel verbundenes Trenngerät
Fig. 13 in schematischer Darstellung ein an einem Bohrinselbein festgeklammertes, mit einer Druck- resp.Verbindungsstation verbundenes anderes Trenngerät
In Fig. 1 sitzt das Rammgerät 1 freireitend auf dem Rammpfahl 2. Üblicherweise erfolgt die Signalübertragung vom Arbeitsschiff 3 zum Rammgerät 1 über in das Umbilical 4 eingebundene Leitungen.In der dargestellten Ausführung ist das Rammgerät 1 jedoch mit dem Umbilical 5 eines mit einer Fernsehkamera ausgerüsteten UW-Vehikels 6 über die Verbindungsleitung 7 verbunden. Da das Vehikel 6 zur Beobachtung des Rammprozesses unerläßlich ist, ist es möglich, über die Verbindungsleitung 7 für die Signalübertragung das Kommunikationssystem der UW-Kamera-/Vehikelanlage zum Kontrollstand 63 auf dem Arbeitsschiff 3 mit zu benutzen. Bei gemäßem Umfang der zu übertragenden Signale, kann das Umbilical 5 hierzu unverändert benutzt werden. Andernfalls kann es mit geringen Mehrkosten durch ein leistungsfähigeres ersetzt werden.
Der Vorteil ist,daß die empfindlichen Signalleitungen aus dem gefährdeten Rammgerät-Umbilical 4 entfallen und somit am risikoreichen Handlingsprocedere nicht mehr teilnehmen.Sie werden außenbords erst zu einem beliebigen Zeitpunkt mit dem Rammgerät 1 verbunden,z.B. mit dem Roboterwerkzeug 8 des Unterwasser-Vehikels 6.Am sichersten dann,wenn das Gerät bereits betriebsbereit auf dem Rammpfahl 2 aufgesetzt worden ist.Dies ist möglich,weil die Druckluftversorgung beim Absenken des Rammgeräts 1 zur Kompensation des umgebenden Wasserdrucks selbsttätig geregelt und durch die Fernsehkamera optisch kontrolliert wird.
Es ergeben sich bei geringerem Aufwand folgende Vorteile:

Das Vehikel-Umbilical 5 enthält durchweg nur dünne Leitungen, sodaß eine unterschiedliche Beanspruchung aufgrund sehr verschieden starker Leitungen nicht gegeben ist.
Das Vehikel-Umbilical 5 wird wegen der wesentlich empfindlicheren UW-Gerätschaften sorgsamer behandelt als die Schwerlast des Rammgeräts 1.
Das Vehikel-Umbilical 5 ist wegen des stets sicheren Standorts der gesamten Einrichtung direkt an der Bordwand geringeren Handlingsrisiken ausgesetzt,wohingegen das Rammgerät 1 aus Platzgründen häufig nicht sehr handlingsfreundlich für das an ihm befestigte Umbilical 4 an Deck placiert wird.
Das Vehikel-Umbilical 5 ist kürzer als das Umbilical 4, das meist vom Kran 9 über den Ausleger 10 herab geführt wird, was mehr schadensexponierte Länge bedeutet.
Die Zahl der Leitungen im Vehikel-Umbilical 5 genügen zur Übertragung einer gemäßen Anzahl von Signalen, d.h. dies Kabel kann u.U. unverändert benutzt werden.
Das Vehikel-Umbilical 5 kostet weniger als ein Umbilical 4.

Hinzu kommt bei gemäßer Geräte-Ausrüstung die Möglichkeit,im Schadensfall an einem herkömmlichen Umbilical jedweder Art ohne große Stillstandskosten auf das erfindungsgemäße Verfahren als sofort verfügbare Alternative überzugehen.
Damit das UW-Vehikel 6 ohne wesentliche Erschwernis seine eigentliche Beobachtungsaufgabe erfüllen kann,ist die Verbindungsleitung 7 dem zugedachten Operationsfeld des Vehikels 6 entsprechend lang vorgesehen.Sie gestattet,daß das Vehikel 6 zur Kontrolle des Tragseiles 11, des Umbilicals 4,der Druckmittelschläuche 12 zum Antrieb des Rammgeräts 1 sowie des Austritts überschüssiger Druckluft 13 sich in die Position 6a bewegen kann,ohne daß seine Hub- oder Senkvorrichtung 14 an Bord betätigt werden muß.
Das zweite an der Hub- und Senkeinrichtung 15 hängende Vehikel 16 ist zur Beobachtung der Pfahleindringung anhand der auf dem Pfahl 2 befindlichen Strichmarken eingesetzt.
Im Falle des Ausfalles des einen oder anderen Vehikels übernimmt das intakte die Aufgabe des ausgefallenen hilfsweise mit. Hierzu sind beide Vehikel gleich ausgerüstet.
In Fig.2 wird das Rammgerät 1 im Gegensatz zu Fig.1 nicht über einen großen Druckmittelkreislauf mit langen Schläuchen 12 von Bord,sondern von einer an ihm montierten UW-Antriebseinheit 17 über einen kleinen Druckmittelkreislauf angetrieben.Die Energieversorgung der elektro-hydraulischen Antriebseinheit 17 zur Erzeugung des Druckmittelstromes erfolgt über das Umbilical 18.In diesem befinden sich herkömmlich neben den Kraftstromleitungen und einer Druckluftleitung auch die Signalleitungen.Nach der erfindungsgemäßen Anlage entfallen diese und die Signalübertragung erfolgt wie in Fig.1 über die Verbindungsleitung 7 zum UW-Vehikel 6.Anders als in Fig.1 ist das UW-Vehikel 6 hier über den mitabgesenkten Tragkäfig 19 mit dem Arbeitsschiff 3 verbunden,sodaß die Signalübertragung über das Umbilical 5,den Tragkäfig 19 und sein Tragumbilical 20 erfolgt.
Der mitabgesenkte Tragkäfig 19 trägt bei Einsätzen in tieferem Wasser das UW-Vehikel 6 in die Nähe des Einsatzortes und entläßt es dort in sein Tätigkeitsfeld. Nach Abschluß seiner Aufgaben kehrt das Vehikel 6 zum Tragkäfig 19 zurück und wird angekoppelt an diesen wieder an Bord gehoben. Hierdurch werden Probleme vermieden, die ohne Tragkäfig durch die auf das lange und relativ leichte Umbilical 5 wirkende UW-Strömung für das UW-Vehikel 6 entstehen. Es würde schwer in Position zu halten sein, es sei denn, es hätte verstärkte Propellerantriebe, was u.a. bauliche Nachteile hat. D.h. diese Ausführung ist hinsichtlich der Leitungsführung und -längen von 5 und 7 ähnlich Fig.1.
Das in Fig. 3 gezeigte Vibrationsrammgerät 21 ist im Gegensatz zu den Figuren 1 und 2 nicht mit dem UW-Vehikel 6, sondern mit dem Tragkäfig 19 verbunden. Das hat den Vorteil, daß die Verbindungsleitung 7 mit mehr Leitungsadern versehen werden kann, weil es auf das Gewicht, die Steifigkeit und den Durchmesser der Verbindungsleitung nicht mehr so ankommt, da sie hier die Manövrierfähigkeit des Vehikels 6 nicht behindern.
Der Tragkäfig 19 ist in der Lage, kräftigere Spuleinrichtungen für die Verbindungsleitung aufzunehmen und mit Antriebsenergie zu versorgen. Das an ihm befestigte Tragumbilical 20 hat nicht nur mehr Leitungen als das Umbilical 5, es ist auch für hohe Zugkräfte wesentlich stärker armiert. Es kann neben elektrischen Leitungen auch dünnere Druckmittelleitungen enthalten, so daß nicht nur eine elektrische, sondern auch eine Druckmittelsignalleitung möglich ist. Dies ist somit noch universeller und leistungsfähiger und das Vehikel 6 bleibt in seiner Bewegungsfreiheit unbeeinträchtigt.
Die Verbindungsleitung 7 wird auch hier vom Vehikel 6 mit seinem Roboterwerkzeug 8 an das Rammgerät 21 angebracht.
Fig.4 zeigt das Rammgerät 1 verbunden mit einer separaten, in einem Rohrstück installierten UW-Antriebseinheit 22 als spezielle Ausrüstungskomponente. Der Druckmittelkreislauf zum Antrieb des Rammgeräts 1 erfolgt über Schlauchleitungen 23. Die Energieversorgung für die Antriebseinheit 22 erfolgt entsprechend Figur 2 über das Umbilical 18,in dem entsprechend die Signalleitungen entfallen sind,weil in diesem Falle die Signalübertragung über die Verbindungsleitung 7 vom Tragkäfig 19 beispielsweise zur Antriebseinheit 22 erfolgt. Eine Variante, bei der nicht nur die in Figur 3 beschriebene universellere und leistungsfähigere Signalübertragung gegeben ist,sondern auch die Verbindungsleitung 7 mit ihren Steckverbindungen an beiden Enden sich an "ruhigen" Teilen befinden,die nicht an den Schlagerschütterungen des Rammgeräts 1 teilnehmen. Der Einsatz dieser Variante ist immer dann von Vorteil, wenn z.B. bei langandauernden schwierigen Rammungen wegen der zu erwartenden erheblichen Rammrückstöße befürchtet wird, daß die Abfederungsmaßnahmen am Rammgerät 1 wie an der UW-Antriebseinheit 22 auf die Dauer nicht ausreichen und aus diesen Gründen die Antriebseinheit 22 im Gegensatz zu Fig.2 separat geführt wird. Die Signale der Antriebseinheit 22 werden dann über die "stoßfreie" Leitung 7,die Signale des Rammgeräts 1 zwar immer noch über eine den Erschütterungen ausgesetzte Leitung 24 transferiert, die jedoch nicht lösbar,d.h.gesteckt zu sein braucht,sondern fest verbunden sein kann, weil Rammgerät 1 und Antriebseinheit 22 immer gemeinsam abgesenkt und gehoben werden.
Selbstverständlich kann die Signalübertragung ähnlich Fig.3 auch direkt zum Rammgerät 1 über die Verbindungsleitung 7 a erfolgen, was für die o.a. schweren Einsatzfälle auch möglich ist, wenn die Steckverbindung entsprechend gefedert oder vorteilhaft angebracht ist. Siehe hierzu Fig.6.
Nach Bedarf können sowohl die Antriebseinheit 22 und auch das Rammgerät 1 gleichzeitig über die Leitungen 7 und 7 a unter Einsparung der Leitung 24 mit dem Tragkäfig 19 verbunden sein, so daß insgesamt die Möglichkeit einer flexibleren Ausgestaltung der Signalübertragung gegeben ist.
Die Figuren 2 bis 4 zeigen jeweils nur ein UW-Vehikel 6 mit Fernsehkamera zur Überwachung des Rammfortschritts und des Rammgeräts 1,21. Bei einem Ausfall steht der Rammbetrieb üblicherweise still, weil nicht "blind" gearbeitet werden kann. Somit ändert sich auch durch Anwendung des erfindungsgemäßen gegenüber dem herkömmlichen Verfahren nichts. Das UW-Vehikel 6 muß wie üblich zur Reparatur an Deck geholt werden. Allerdings muß in diesem Falle, weil mangels Sicht oder Manövrierunfähigkeit die Verbindung am Rammgerät nicht mehr gelöst werden kann, die Verbindung am Tragkäfig gelöst werden oder die Verbindungsleitung 7 selbsttätig gekappt werden. So wie es auch mit dem Umbilical 5 normalerweise gemacht wird, wenn sich dieses oder das UW-Vehikel 6 irgendwo verfangen haben, damit dies nach einer gewissen Zeit aufschwimmen kann.
Für die gekappte Verbindungsleitung 7 wird im Zuge der Reparatur ein vorbereiteter Ersatz z.B. in Form einer am Tragkäfig 19 leicht anbaubaren kompletten mit einer neuen Verbindungsleitung 7 versehenen Auf- und Abspulvorrichtung im Austausch eingebaut,sodaß kein weiterer Zeitverlust entsteht.
Die gekappte Verbindungsleitung stellt keinen großen Wert dar.Sie ist nur kurz und enthält vergleichsweise nur wenig Leitungen. Der am Rammgerät noch verbliebene Stecker wird gelöst, wenn das reparierte UW-Vehikel wieder vor Ort zurückkehrt und die neue Verbindung herstellt.
Die Ent- und Verbindungsvorgänge und die Austauschteile stehen vom Aufwand her in keinem Verhältnis zum Aufwand bei Ausfall eines Umbilicals 4,18, sodaß die bewirkten Vorteile dieses Verfahrens kaum gemindert werden.
Fig.5 zeigt ein Rammgerät, das nicht wie die vorangegangenen Figuren 1 bis 4 in irgendeiner Weise über eine Verbindungsleitung 7/7 a verbunden ist, sondern eine Übertragung von Funksignalen 25 zwischen Tragkäfig 19 und Rammgerät 1 aufweist. Eine solche Übertragung ist dort gegeben, wo nur ein oder sehr wenig Signale zu übertragen sind. Dies ist bei selbsttätig steuernden z.B. mit Hilfe des zum Antrieb des Rammgeräts erforderlichen Druckmittelstromes steuernden Geräten der Fall, die nur einer gelegentlichen Beeinflussung zur Änderung der Schlagenergie bedürfen. Bei diesen braucht im Grunde nur eine gelegentliche kurzzeitige Leitungsverbindung 7 nach Bedarf hergestellt zu werden,sodaß sich hier die Funkverbindung anbietet, um den Steckvorgang ganz zu vermeiden. Da alle anderen Betriebsfunktionen ohnehin automatisch ablaufen und zum Teil auch optisch mit der Fernsehkamera kontrolliert werden, ist dies eine durch die Erfindung möglich gewordene Kommunikation einfachster Art.
Selbstverständlich können die Funksignale auch zwischen dem UW-Vehikel 6 und dem Rammgerät 1 übertragen werden,wie in deren Position 5a,6a und 25a gezeigt und ebenso auf benötigten Ausrüstungskomponenten,wie z.B. die Antriebsinheit 22 gemäß Fig.4,oder andere.
Fig.6 zeigt den Kopf 26 eines Ramm- oder auch Trenngeräts mit einer horizontal auf einer elastischen Unterlage 27 befestigten UW-Steckdose 28, die über eine Zuleitung 29 mit einem UW-Leitungs-Verteilungskasten 30 verbunden ist. Von diesem Kasten zweigen die Leitung 31 zu den Signalgeber- bzw. Signalempfängerstellen des Geräts ab. Der Stecker 32 mit Verbindungsleitung 7 für die naß steckbare Verbindung hat vorzugsweise eine koaxialen zylindrischen Steckstift 33, der entsprechend der Zahl der zu übertragenden Signale mit Kontaktringen 34 bestückt ist, deren Gegenpol sich in der Steckdose 28 befindet. Der Vorteil dieser Ausführung ist, daß beim ferngesteuerten Herstellen der Steckverbindung auf Flucht- und Winkelabweichungen weniger geachtet werden muß als bei Steckern mit vielen Einzelkontaktstiften. Außerdem braucht bei dieser nicht auf eine bestimmte Steckposition geachtet zu werden, wie es bei einem Vielstiftstecker erforderlich ist, damit die Stifte in ihren richtigen Gegenpol kommen. Selbstverständlich kommt jede naß steckbare Verbindung in Frage. Zu bevorzugen ist jedoch die, die am sichersten und in nur wenigen Minuten zu bewirken ist, selbst wenn damit wie beim Koaxialstecker der Nachteil verbunden ist, daß während des Steckvorganges die Stromversorgung unterbrochen sein muß.
Mit dem Roboterwerkzeug 8,8a des UW-Vehikels 6,6a wird das Stecken oder Lösen des Steckers 28 bewirkt und der Sicherheitsriegel 35 mit Betätigungsarm 36 in die bzw. aus der zugehörigen Rastnut 37 gebracht. Für den Fall, daß der Schäkel 38 mit dem Tragseil 11 in irgendeiner Betriebsphase zur anderen Seite hin abgelassen worden ist, ist eine Schutzablage 39 vorgesehen. Diese Schutzablage kann alternativ, auch zur vertikalen Anordnung der Steckverbindung 28 a und 32 a benutzt werden, die sich dann in Richtung der Erschütterungsstöße befindet, was für ihre Belastung günstiger für die Handhabung mittels Roboterwerkzeug 8 jedoch etwas ungünstiger sein kann.
Bei dem in den Figuren 1 bis 6 zuvor beschriebenen Verfahren kann nunmehr eine Auswahl wichtiger vom UW-Gerät auflaufender Daten über den Rammprozeß zeitgleich mit den Fernsehbeobachtungen auf dem Video-Monitor der Kontrollstation erscheinen und auf Band aufgenommen werden, was für spätere Recherchen von Vorteil ist, weil Differenzen, die aus der Übermittlung der Daten aus zwei Kommunikationssystemen bzw. zwei Aufnahmegeräten herrühren, nunmehr entfallen.
In Fig.7 sind die Druckmittelschläuche 12 und das Umbilical 4 im Querschnitt dargestellt. Die Schläuche 12 werden auf ihrer Leitungslänge von Klammern 40 in gewissem Längenabstand angeordnet zusammengehalten. Das Umbilical 4 wird lose daneben geführt. Es kann aber auch in die Klammer mit einbezogen sein, wie auch alle Leitungen ungeklammert lose nebeneinander herlaufen können.
Das lange Umbilical 4 enthält die Druckluftleitung 41 und geschirmte wie ungeschirmte Signalleitungen 42,43 und hat eine zugfest armierte Ummantelung 44.Seine Anfertigung stellt hohe Anforderungen entsprechend hoch ist sein Preis.Es hat die eingangs beschriebenen Anfälligkeiten bezüglich der Signalleitungen 42 und 43.
In Fig.8 verbleibt nur ein neben den Druckmittelschläuchen 12 geführter einfacher aus Standard-Herstellungslängen zusammengekuppelter Druckluftschlauch 45, weil die empfindlichen Signalleitungen 42,43 erfindungsgemäß im Kommunikationssystem des UW-Fernsehkamera-Vehikels 6 enthalten sind. Dies bedeutet bei geringerem Gesamtaufwand im Schadensfall zusätzlich eine bessere Reparierbarkeit durch schnellen Ersatz von kostengünstigen Schlauch-Einzellängen.
Auf dem Arbeitsschiff 3 wird anstelle der Umbilicalwinde 48,Figuren 1 und 3,nur noch eine einfache Schlauchtrommel mit zentraler Druckluftdurchführung ohne die teuren Stromkollektoren benötigt.
Fig.9 zeigt ein Umbilical 18 im Querschnitt, das zusätzlich Leitungen 46 für Kraftstrom zur Energieversorgung einer UW-Antriebseinheit 17/22 hat und daher im Durchmesser erheblich größer und auch stärker armiert ist als das Umbilical 4 und somit entsprechend schwerer und biegesteifer ist.
Es stellt höchste Herstellungsanforderungen und ist daher außerordentlich teuer. Das führt z.T. dazu, daß Mindestlängen abgenommen werden müssen, die häufig gar nicht benötigt werden, was die Wirtschaftlichkeit belastet, ohne daß bei allem Aufwand auch hier die beschriebenen Anfälligkeiten der Signalleitungen 42,43 vermieden werden können.
In Fig.10 ist durch das erfindungsgemäße Verfahren infolge Entfall der Signalleitungen 42/43 der Umbilicalquerschnitt 18 vereinfacht und in der Herstellung erheblich kostengünstiger und sicherer gestaltet.
In Fig.11 ist anstelle des Umbilicals 18 eine Druckluftleitung 45 wie in Figur 8 beschrieben und ein normales Kabel 47 mit Kraftstromleitungen 46 nebeneinander geführt dargestellt. Diese erfindungsgemäße Ausführung ist die weitaus kostengünstigste für diesen Betriebsfall und ist auch bezüglich Reparatur- wie auch Ersatzaufwand günstiger als alle vorherigen. Auch die Konstantzug-Umbilicalwinde 49, Figuren 2 und 4, wird kostengünstiger, weil sie bei gleicher Wickelkapazität erheblich kleiner baut und außerdem die vielen Kollektoren für die Signalleitungen entfallen, sodaß nur noch die Kraftstromkollektoren verbleiben.
Demgegenüber tritt auch der Umstand in den Hintergrund, daß anstelle eines Umbilicals 18 wie in Figur 10 zwei Versorgungsleitungen 45 und 47 gehandhabt werden müssen, was jedoch durch Zusammenklammern gemildert werden kann.
Entsprechend der möglichen Anwendungsvielfalt ist in Fig. 12 ein UW-Trenngerät 50 dargestellt, das auf einem eingetriebenen Rohr-Rammpfahl 51 aufsitzt und mit seinem Tragschaft 52 für den Schneidkopf 53 in diesen hineinragt, damit er unter dem Meeresboden in der Schnittebene C abgetrennt wird. Das Trenngerät 50 hat eine UW-Antriebseinheit 54, die elektrisch oder hydraulisch zum Betrieb des Gerätes von oberhalb der Wasserfläche angetrieben wird. Die elektrische Versorgung erfolgt je nach Antriebsart über Leitungen ähnlich Umbilical 18 bzw.4 in den Figuren 1-5 (Schläuche für Fig.4 nicht gezeichnet). Das Schadensrisiko der eingebundenen dünnen Signalleitungen entspricht dem erwähnten bei Rammgeräten.
Nach der Erfindung werden bei dieser Ausführung die Signalleitungen über das Umbilical 5 zu einem UW-Vehikel 55 geführt, das z.B. durch Propellerantrieb 56 nur insoweit beweglich ist, daß es für die Beobachtungsaufgabe mit der Fernsehkamera stabil an seinem Platz gehalten wird, weil das Schneidgerät 50 während seiner Betriebsphase auch ortsstabil bleibt, und daß es mit eigenem Werkzeug 8 die Verbindungsleitung 7 am Steckkontakt 39 des Trenngeräts 50 anbringen kann. Im Grunde kann hier eine Beobachtung entfallen, weil der Arbeitsvorgang im Rohrpfahl 51 erfolgt und dort durch am Schneidkopf installierte Kameras kontrolliert wird. Sofern die Verbindungleitung 7 mit anderen Mitteln angebracht wird, sind auch der Propellerantrieb 56 und das Werkzeug 8 entbehrlich, sodaß das Vehikel 55 zu einer einfachen Verbindungsstation wird, die auch andere Aufgaben übernehmen kann. Siehe hierzu Fig. 13.
Das in Fig.13 dargestellte Druckwasser-Trenngerät 57 ist am Bohrinselbein 58 mit seinen Zangenarmen 59 festgeklammert und schneidet dieses mit seiner Druckwasser Schneideinrichtung 60 in der Schnittebene "D" über dem Meeresboden ab.Der Antrieb des Trenngeräts kann wie in Fig.12 erfolgen entsprechend sind Umbilicals 18 oder 4 geführt.Für die Versorgung des UW Trenngeräts 57 besonders in tieferem Wasser kann es z.B. nützlich sein,wenn das Druckwasser erst vor Ort bereitet und dort mit Abrasivmittel versetzt wird,um die sonst entstehenden großen Druckverluste in der langen Leitung von oberhalb der Wasserfläche zu vermeiden.Dies erfolgt in der Druckstation 61,die direkt über eine Steckverbindung mittels Stecker 62 mit dem Trenngerät 57 fest verbunden wird.Dabei werden die Signale der Leitungen 31 dann über eine externe Verbindungsleitung 7 flexibel vom Trenngerät 57 zur Druckstation 61 geführt,um dann über deren Kommunikationssystem mittels Umbilical 5 weitergeleitet zu werden oder umgekehrt.Es kann aber auch eine zweite feste Steckverbindung zwischen Trenngerät 57 und Druckstation 61 hergestellt werden,so wie auch zuvor für die Verbindung 62 beschrieben,oder eine Universal-Steckverbindung,in der alle Leitungen gemeinsam gesteckt werden.
Wegen der Ortsstabilität des Trenngeräts 57 beim Arbeiten ist wie bei Fig.12 eine beobachtende Kamera entbehrlich.
Es muß jedoch wie bei der Ausführung nach Fig.12 übrigens auch vor Arbeitsbeginn das Manövrieren des Trenngeräts 57 in die erforderliche Schneidposition am Bohrinselbein 58 beobachtet werden,wozu das UW-Vehikel 6 mit Fernsehkamera erforderlich ist.Es wird anschließend benutzt,um die Druckstation 61 in die richtige Absenkposition zur Herstellung der Steckverbindung 62 zu bringen.Das Lösen nach Arbeitsende erfolgt durch Ausübung einer gewissen Zugkraft durch eine Hebevorrichtung z.B. ähnlich 14,15 in den Figuren 1-5 an Bord des Arbeitsschiffes 3,um z.B. federbelastete Rastklinken an der Steckverbindung zu entriegeln,sodaß hierzu wie zum Arbeitsprozeß selbst keine externe Beobachtung mehr erforderlich ist.
Anstelle der Druckstation 61 kann in ähnlicher Weise auch eine Verbindungsstation 61a fest mit dem Trenngerät über eine Steckverbindung 62a verbunden werden,die über das Umbilical 5 mit dem Kontrollstand 63 auf dem Arbeitsschiff 3 kommuniziert,und die Aufgabe hat,die an den Trenngeräten 50 und 57 oder an der UW-Antriebeinheit 17 fest angebrachten Fernsehkameras mit diesen zu verbinden.Gleichzeitig werden die weiteren Signale über dieses System,statt wie herkömmlich über die Umbilicals 4, 18 geführt.
Im Falle der Anwendung einer Verbindungsstation 61 a bei der Antriebsstation 17 in Fig. 2 ist je nach deren Lagerung gegebenenfalls für eine zusätzliche Abfederung zum Schutz vor Rammerschütterungen zu sorgen.
Insgesamt und besonders für das Arbeiten in tiefem Wasser mit UW-Antriebseinheiten ergeben sich Perspektiven, die die Grenze der Wirtschaftlichkeit erheblich verschieben und die auf die Vielfalt der UW-Anwendungsfälle bedarfsgerecht antworten.

Claims

Anlage zur Signal- und Datenübertragung für die Steuerung und Überwachung von UW-Arbeitsgeräten,wie zum Beispiel Ramm- und Trenngeräten (1;21 bzw.50;57) o.dgl.,von oberhalb der Wasserfläche zum unter Wasser abgesenkten UW-Arbeitsgerät bzw.umgekehrt, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Abschnitt, nämlich Steuer- und Kontrolleitungen zur Signal- und Datenübertragung, außerhalb des das UW-Arbeitsgerät (1;21;50;57) mit Druckluft und/oder Antriebsenergie versorgenden Umbilicals (4;18) liegt und eine über Wasser befindliche Kontrollstation (63) mit einer separaten UW-Einrichtung (6;19;55;61;61a) verbindet, die lösbar über einen zweiten Abschnitt mit dem UW-Arbeitsgerät (1;21;50;57) verbunden ist,wobei dieser zweite Abschnitt durch eine weitere Verbindungsleitung (7;7a) oder Funksignale gebildet wird.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die separate UW-Einrichtung ein ggf. mit einer Fernsehkamera ausgerüstetes UW-Vehikel (6;55) ist, dessen Kommunikationssystem (5;20) zugleich den ersten Abschnitt der genannten Steuer- und Kontrolleitungen für das UW-Arbeitsgerät (1;21;50;57) bildet.
Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das UW-Vehikel (6;55) ein Roboterwerkzeug (8) zum Verbinden oder Lösen des zweiten Abschnitts (7) der Steuer- und Kontrolleitungen mit bzw.von dem UW-Arbeitsgerät (1;21;50;52) aufweist.
Anlage nach Anspruch 1,2 oder 3,dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des zweiten Abschnitts (7) der Steuer- und Kontrolleitungen dem Aktionsradius des UW-Vehikels (6;55) angepaßt ist.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die separate UW-Einrichtung ein an einem Tragumbilical (20) hängender Tragkäfig (19) ist, über den ein UW-Vehikel (6) mit dem Arbeitsschiff (3) verbunden ist, wobei das Tragumbilical (20) zugleich den ersten Abschnitt der genannten Steuer- und Kontrolleitungen bildet.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die separate UW-Einrichtung (6;19;55;61;61a) lösbar über die Verbindungsleitung (7;7a) oder Funksignale über eine Ausrüstungskomponente (17;22) zum UW-Arbeitsgeräts (1;21;50;57) mit diesem verbunden ist.
Anlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die lösbare Verbindung des zweiten Abschnitts (7;7a) der Steuer- und Kontrolleitungen mit dem UW-Arbeitsgerät (1;21;50;57) eine naßsteckbare Steckverbindung ist.
Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die UW-Steckdose (28) der genannten Steckverbindung (28;32) federelastisch am UW-Arbeitsgerät (1;21;50;57) befestigt ist.
Anlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckverbindung (28;32) einen koaxialen zylindrischen Steckstift (33) aufweist,der mit einer der Zahl der zu übertragenden Signale entsprechender Anzahl von Kontaktringen (34) bestückt ist.
Anlage nach Ansprüchen 7,8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckverbindung (28;32) eine Verriegelungsvorrichtung (35;36;37) besitzt.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die separate UW-Einrichtung eine über ein Umbilical (5) mit dem Arbeitsschiff 3 verbundene Druck- bzw. Verbindungsstation (61;61a) ist, die direkt und fest aufsitzend mittels eines Steckers (62;62a) mit dem UW-Arbeitsgerät (1;21;50;57) verbunden ist, wobei das Umbilical(5) den ersten und die internen Steuer- und Kontrolleitungen zu einer Einstecker-Mehrfach-Steckverbindungsdose innerhalb der Druck- bzw. Verbindungsstation (61;61a) den zweiten Abschnitt der genannten Steuer- und Kontrolleitungen bilden.