NO143818B - Fremgangsmaate til utlegning av en undersjoeisk roerledning - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til utlegning av en undersjøisk rørledning ved neddykning fra overflaten eller fra et nærliggende nivå med et øvre punkt av rør-ledningen beliggende nær overflaten slik at rørledningen etter å være dykket ned omfatter et stykke som strekker seg ned fra dette punkt mot havbunnen og via et krumt parti er forbundet med rørledningens nedre del som allerede er utlagt på bunnen.

Der er allerede kjent fremgangsmåter til dette formål, hvor

de rørstykker som skal danne rørledningen, blir sammenføyet på et spesialfartøy av flatbunnet type som er forankret, og som flyttes stykkevis ved påvirkning av ankrene i takt med skjøtningen og utlegningen av ledningen.

Ved andre metoder blir de rørstykker som skal utgjøre ledningen eller en del av denne, fremstilt og sammenføyet på en kyst,

og ledningen forsynes med flottører som holder den i vannflaten eller fortrinnsvis litt under denne, og trekkes av en sieper henover den geografiske utlegningslinje, hvorpå den senkes ved at flottørenes virkning oppheves.

Ved metoder av disse to typer støter man på vanskeligheter

på grunn av de sterke krumninger som ledningen kan anta i overgangs-områdene mellom det parti av ledningen som er i ferd med å synke,

og det som allerede hviler på bunnen, eller det som stadig er til-knyttet prammen eller sleperen.

Skjønt det er mulig i en viss grad å beherske krumningen i ledningens øvre del, enten ved å forsyne prammen med et passende krummet leie som ledningen glir langs, eller ved ikke å løse alle flottørene i ledningens øvre del, gjenstår allikevel den farlige krumning ved ankomsten til bunnen, særlig i tilfellet av større dyp.

Hensikten med oppfinnelsen er å foreslå en utlegnings-

måte for rørledninger hvor det under overholdelse av den nor-

male prinsippielle utlegningsmetode lykkes å eliminere de utpregede krumninger på overgangsstedene eller med andre ord å

øke disses krumningsradius og dermed redusere faren for brudd under utlegning til et minimum.

Ifølge oppfinnelsen anbringes slepetau slik med mellom-

rom langs rørledningen at oppdrift og vekt av hele systemet av rørledning, slepetau og eventuelle ytterligere med rørled-

ningen forbundne deler gir en litt negativ 'oppdrift, mens sy-

stemet med fradrag av slepetauenes vekt har positiv oppdrift,

så systemet med slepetau vil synke mot bunnen inntil den nedre del av slepetauene berører den og dermed opphever den nevnte negative oppdrift, hvoretter rørledningen holdes i stilling ovenfor havbunnen ved hjelp av den resterende del av slepe-

tauene .

Hovedtanken ved oppfinnelsen er således å forsyne rør-ledningens synkende strekning med et høydereguleringssystem som har funnet utstrakt anvendelse ved manøvrering av ballonger, nemlig med et system av såkalte slepetau.

Slepetaueffekten forutsetter at systemet henger ned fra

den streng som skal påvirkes, mens denne synker, at slepetauets vekt er fordelt over en viss lengde, og at lengden av slepetauet er slik at det oppviser et mellomliggende punkt hvor resulterende oppdrift av det tyngede system skifter fortegn fra negativt til positivt, så synkingen automatisk stanser når det slepetaustykke som hviler på underlaget, når dette kritiske punkt. Dette gir som resultat at ledningens krumning blir redusert i forhold til den som ville foreligge i fravær av slepetauet.

Det er hensiktsmessig å tilpasse utførelsen av ledningen

for å ta hensyn til det tillegg i vekt som slepetauet representerer.

Dessuten blir lengden av slepetauet tilpasset den fremad-skridende retardasjon som ønskes oppnådd i synkebevegelsen fra det tidspunkt da slepetauet berører marken.

Lar man slepetauet bli liggende i hele ledningens levetid,

fås en forankring på bunnen.

Det har allerede vært foreslått å benytte'slepetau ved utlegning av en undersjøisk ledning, men ved den tidligere fremgangsmåte dreiet det seg om ved hjelp av en sleper å trekke frem en ledning fremstilt på bredden,langs bunnen, og slepetauet hadde bare til oppgave å forhindre friksjon av ledningen mot bunnen ved å holde ledningen i en viss høyde over bunnen, idet ledningens friksjon på bunnen dermed ble erstattet med slepetauets friksjon,

som også gjorde det mulig å redusere avvik forårsaket av tverrstrømmer.

Ved den tidligere metode dreiet det seg således ikke om den oppgave å redusere krumningen av en ledning mellom et parti som allerede er sunket til bunns, og et parti som er i ferd med å synke ned og befinner seg mellom overflaten og bunnen.

Oppfinnelsen kan bringes til utførelse på forskjellige måter. En første utførelsesform gjelder det tilfelle at ledningens deler sammenføyes på en forankret pram, hvorfra ledningen senkes i takt med skjøtningen, mens man flytter prammen frem langs ut-legningsstrekningen ved påvirkning av dens ankre.

Ledningen kan realiseres på vanlig måte idet man for å bevirke neddykningen tynger den med en betongkledning av passende tykkelse. Denne kledning, som ofte. har en armering, beskytter like-ledes ledningen mot støt. På grunn av porøsitet og sprekker i betongen regner man ikke med denne kledning når det gjelder å be-skytte stålrøret mot korrosjon, og røret blir derfor før innkled-ningen i betongen kledd med passende tjære- eller plastskikt.

Ledningen får derfor en viss vekt i vannet, og denne vekt økes med vekten av slepetauene.. Det er derfor hensiktsmessig å forsyne ledningen med flottører avpasset under hensyntagen til slepetauenes vekt.

I en variant blir ledningen mindre tynget og i det minste

en del av den for neddykningen nødvendige vekt av ledningen skaffet av selve slepetauene.

Man kan da sløyfe flottørene.

En annen utførelsesform for oppfinnelsen gjelder det tilfelle at ledningen etter å være fremstilt på bredden, trekkes av en

sleper over utlegningslinjen.

I dette tilfelle er ledningen forsynt med flottører og med tyngende masser, f.eks. tau eller kjeder opphengt i den,og det hele innrettet slik at ledningen holdes et lite stykke under vannflaten, men fjernt fra bunnen eller til og med i vannflaten, uten kontakt mellom de opphengte masser og bunnen, mens man trekker enden av ledningen frem for å bringe den rett over utlegningslinjen. Når man så løser flottørene eller en del av dem eller fyller dem med vann for å la ledningen synke til bunns, virker de opphengte masser som slepetau så snart de berører bunnen, noe som har til virkning å sinke ledningens synkebevegelse og redusere krumningen ved ankomster til bunnen, som omtalt ovenfor.

For å regne opp de forskjellige situasjoner som kan på-treffes, skal følgende påpekes:

1. I ethvert tilfelle må hele systemet, uansett hvor-

ledes det forøvrig konstrueres, nødvendigvis ha en negativ oppdrift for å synke mot havbunnen. Videre må denne negative opp-

drift nødvendigvis bare være liten eller moderat for å tillate slepetauene å utføre sin funksjon som består i å bringe den resulterende oppdrift til null når slepetauene har fått frik--sjonsinngrep eller anlegg på havbunnen, så synkningen stanser.

2. Hvis rørledningen i seg selv har positiv oppdrift

(noe som er tilfellet med en naken eller tynt belagt rørledning

i tom tilstand), må den tynges for å synke, og slepetauene med-deler systemet den forlangte negative oppdrift ved skift fra positiv til negativ: positiv oppdrift av rør pluss sterkt nega-

tiv oppdrift av slepetau lik svak negativ oppdrift av systemet.

3. Hvis rørledningen i seg selv har negativ oppdrift

(f.eks. på grunn av et tykt betongbelegg), vil påsetning av

slepetau alene ikke få noen virkning, da de ikke ville være istand til å utøve sin funksjon og hele rørledningssystemet ville legge seg på havbunnen, idet det ikke har noen grunn til å stoppe tidligere. Det er grunnen til at der benyttes flottører,

og man får dermed de følgende situasjoner:

a) Rør negativt + flottører positive = rørsystem positivt (og man er tilbake til den opprinnelige situasjon som

er skissert under 2. ovenfor).

b) Rørsystem positivt + slepetau sterkt negative = svakt negativt system

(og man er tilbake til den neste situasjon som er skis-

sert under 2. ovenfor).

c) Flottører positive + slepetau negative = slepetausystem med positiv oppdrift

(og slepetauene kan gjenvinnes for videre bruk).

Den følgende beskrivelse, hvor der henvises til tegningen som an-skueliggjør ikke-begrensende eksempler, vil gjøre det godt forståelig hvorledes oppfinnelsen kan bringes til utførelse. De særtrekk som fremgår av tekst og tegning, inngår selvsagt i oppfinnelsen.

Fig. 1 og la, som skal tenkes å slutte seg til hverandre

ved linjen A-A, refererer seg til en første utførelsesform og

utgjør hver sin halvdel av et skjematisk sideriss av en ledning under utlegning i samsvar med oppfinnelsen. Fig. 2 er et riss i større målestokk i projeksjon på et plan loddrett på ledningens akse, og viser en flottør og et slepetau. Fig. 3 er et sideriss som anskueliggjør en annen utførelses-form for oppfinnelsen.

Fig. 4 er et skjematisk oppriss av eh ledning som slepes

nær vannflaten, ved en tredje utførelses form for oppfinnelsen.

Fig. 5 viser i mindre målestokk utlegningen av den samme ledning. Fig. 6 er et sideriss som anskueliggjør en utførelsesform hvor de kjeder som er festet til flottørene eller noen av dem, tjener til å danne slepetau. Fig. 7 og 8 anskueliggjør to andre varianter i snitt loddrett på ledningen.

På fig. 1 ses ved 1 den bakre del av en forankret pram, hvor delene av ledningen 2 blir sammenføyet. Prammen flyttes frem i retningen for pilen F langs utlegningstraseen etter hver sammen-føyning av et rørstykke med den allerede utlagte ledning. Ved akterstevnen er prammen utrustet med en passende krummet føring,

en såkalt stinger 3, som de sammenføyede deler av ledningen glir langs for å komme ned i vannet. Før neddykningen forsynes ledningen stedvis med flottører 4 ved hjelp av surrebånd 4a eller lignende. I disse flottører er der opphengt tau eller kjeder 5 av passende lengde. Disse kjeder, som kan anordnes parvis,slik at de to kjeder 5, 5a i hvert par henger symmetrisk på hver sin side av samme flottør (fig. 2), bærer tyngemasser 6, f.eks. av betong. Det hele beregnes for å ha en litt negativ resulterende oppdrift

som sikrer en langsom synkning av ledningen i forhold til prammens bevegelse.

Kjedene 5 med massene 6 tjener som slepetau. Når massene 6 treffer bunnen, blir ledningen avlastet for deres vekt, og senke-bevegelsen saktner for å stanse når en tilstrekkelig del av kjedene 5 selv hviler på bunnen, som det ses ved området 7 av ledningen.

Der kan forøvrig forekomme svingninger i den, men til slutt vil ledningen ligge og flyte under vann.

Lengden av kjedene 5 må selvsagt tilpasses bunnens profil

for at ledningen til tross for ujevnheter i dybde ikke skal få

for utpregede krumninger. Befestigelsen av slepetauets kjeder

til ledningen kan foretas i takt med utgivningen av denne fra føringen 3 eller også tidligere.

Etter utlegningen kan man levne flottørene og slepetauene

på plass, idet de letter fornyet opphentning av ledningen til overflaten for tilsyn og utbedring. Man kan også sørge for å fjerne dem ved å gjøre kjedene eller selve flottørene som kjeden er festet til, løsbare ved fjernmanøvrering med mekaniske eller pyrotekniske midler, eller også manuelt med dykker. Til dette er det nok å forsyne surringene 4a med et åpnings- eller bruddorgan som kan fjernstyres eller manøvreres på stedet. Venstre del av fig. la viser ledningen hvilende på bunnen etter løsning av flottører og slepetau, som stiger opp igjen til overflaten. Man vil også kunne la ledningen hvile på bunnen uten å fjerne flottørene og slepetauet,

ved å forsyne flottørene med fjernstyrte eller manuelt manøvrerte ventiler som gjør det mulig å fylle dem med vann, eller tvert imot å drive ut vannet med lufttrykk om man vil la ledningen flyte opp.

Som variant kan massene 6 sløyfes hvis kjedene 5 selv er tilstrekkelig tunge.

Antall og fordeling av flottørene vil naturligvis variere

alt etter flyteevnen av ledningen i tom tilstand.

Ved utførelsesformen på fig. 3 benyttes ikke flottører. Til gjengjeld er vekten gjort mindre.

Følgende verdier kan anføres som eksempel: Man kan anta at ledningen har en diameter av 40 cm. Det er vanlig å tynge den for å gjøre den selvsynkende ved å kle den med et betonglag med tetthet 2,3 og en tykkelse av 5 cm. Isteden reduserer man ved anvendelse av oppfinnelsen tykkelsen av betonglaget til 2,5 cm og tilføyer et sett slepetau.

Vekten av sløyfet betong i lengdenett blir

ir x 0,40 x 0,025 x 2 300 lik omtrent 73 kg/m.

For 20 meter blir vekten av sløyfet betong således omtrent

1 400 kg, som kan erstattes med 14 m kjede med vekt 100 kg/m eller med

30 m kjede med vekt 50 kg/m.

Selvsagt er disse tall bare anført antydningsvis. Man kan sløyfe en større eller mindre del av betongkledningen for å la lengden av kjedene variere tilsvarende.

På grunn av kjedenes pris vil man kunne erstatte dem med

tunge tau eller også med tau som bærer masser, f.esk. av betong.

Disse masser kan plaseres som perlene i en rosenkrans langsetter tauet og til og med fordeles ujevnt over tauets lengde, særlig mot enden, for å variere den oppnådde effekt idet tauet bøyer seg sammen på bunnen. En fordel ved kjedene er imidlertid at de er lite tilbøyelige til å komme i ulage.

På fig. 3 har man med en stiplet linje antydet det forløp ledningen ville anta i fravær av slepetau, mens forløpet i nærvær av slepetau er vist med fullt opptrukne linjer. Man ser at krumningen i det siste tilfelle er mindre utpreget i nærheten av bunnen.

Virkningen av slepetauet når det gjelder denne minskning av krumningen, kan tilnærmelsesvis forklares som følger:

Hvis man antar at den linje som midtaksen av ledningen

uten slepetau følger (stiplet kurve på tegningen) frem til tan-geringspunktet T med horisontalen likestilles med en kjedelinje, er krumningsradien i punktet T gitt ved uttrykket

hvor er den horisontale trekkraft i ledningen og P vekten pr. m.

Anbringer man nå slepetau på ledningen, fås uttrykket

P = P0 + h-C,

hvor P og Pq betegner henholdsvis virkelig vekt og resulterende vekt i vann (under hensyntagen til flottørene hvis slike finnes)

av ledningspartiet mellom to suksessive kjeder (idet kjedene antas plasert i jevne avstander), h høyden av en kjede og C kjedens vekt pr. m.

Fra det øyeblikk av da kjeden kommer i berøring med bunnen, avtar leddet h«C mot null. Herav følger en økning av krumningsradien R, slik det ønskes.

Tilstedeværelsen av kjedene fører til at den kurve ledningen følger,vil avvike fra kjedelinjen, og det ovenstående resonnement gjelder bare tilnærmelsesvis, men det forhold at krumningsradien øker,vil fortsatt gjelde.

Kjedenes lengde og deres vekt pr. m bestemmes alt etter

den krumning man søker å oppnå.

Alt etter omstendighetene kan ledningen i tom tilstand holde seg flytende i en avstand fra bunnen mindre enn kjedenes lengde for først å komme helt til hvile på bunnen når den er full. Vertikale bevegelser av ledningen med liten amplitude, hvorunder kjedene bøyer seg sammen eller retter seg, er dog mulige,men betyr ingen ulempe. Kjedene gir således en myk forankring av ledningen på bunnen.

I utførelsesformen på fig. 4 og 5 blir en rørledning 11

hvis ledningsstykker har vært sammenføyet innbyrdes på en bredd, trukket ut i sjøen langs utledningsstrekningen med en sleper som er forbundet med enden 12 av ledningen med en ikke vist line og utøver en trekkraft F på den. Ledningen holdes i en liten avstand under vannflaten ved hjelp av flottører 13 som er festet til den i passende avstander med liner eller kjeder 14.

Så snart ledningen er plasert over den strekning den skal følge på bunnen, blir den senket f.eks. ved at flottørene løses eller også fylles med vann. Kraften F bidrar til å bestemme ledningens likevektstilling under senkningen. Hvis det er nødvendig å holde ledningsdelen i nærheten av enden 12 like ved vannflaten, f.eks. for senere å tilknytte et annet ledningsstykke ved 12 eller rett og slett for å vedlikeholde trekket i ledningen under neddykningen, vil for sterke krumninger i ledningen med mulighet for å gi brudd kunne inntre dels ved a (fig. 5) i overgangsområdet mellom den ennå flytende del av ledningen og den synkende del, og dels ved b i overgangsområdet mellom den synkende del og den del som ligger på bunnen. Flottøranordningen gjør det mulig å unngå en overdreven krumning ved a, så man behøver ikke å løse alle flottørene, men kan bevare en del av dem på den synkende del for at ledningens tilsynelatende vekt (virkelig vekt med fradrag av oppdriften)

blir tilstrekkelig liten eller til og med litt negativ. Således viser fig. 5 at man i dette eksempel bare løser to av tre flottører på en lengde av den synkende del avhengig av dybden av vannet og den krumning som ønskes ved a. Imidlertid kan man ikke gjøre regning med flottørene for å beherske krumningen ved b, så meget mer som det er vanskelig å realisere effektive flottører som motstår sammenklapning ved stor dybde, så det blir nødvendig å løse alle flottørene før en viss dybde nås. For å minske krumningen ved b forsyner man ledningen i jevne avstander (samme avstander som flottørene eller forskjellige avstander) med slepetau 5 som dem der er omtalt ovenfor.

Når det gjelder utførelse og plasering av flottørene 13,

tar man hensyn til vekten av kjedene 5 slik at flottørene kan bære

ledningen ved kjeder i en viss avstand under vannflaten under slepningen av ledningen som omtalt ovenfor.

Når flottørene løses, vil kjedene treffe bunnen først, som vist for sone b på fig. 5, og ledningen blir suksessivt avlastet for deres vekt.

Man oppnår dermed en minskning av krumningen ved b som forklart ovenfor.

Slepetauet kan utgjøres av flottørenes -opphengningskjeder, hvis de er lange nok. Dette er vist på fig. 6.

Flottørenes opphengningskjeder 16 er her festet til flottørene med organer 17 som kan manøvreres på stedet eller fjernstyres,

f.eks. ved pyrotekniske midler, slik at en kjede 16, når det tilsvarende organ 17 brytes, synker ned under ledningen som vist til venstre på fig. 6,for å virke som slepetau når den når bunnen.

I utførelsesformen på fig. 7 blir flottørenes kjedefeste ikke brudt, men flottørene har tilknytninger som gjør det mulig å fylle dem med vann så flottøren med kjede vil synke ned under ledningen og tilsammen danne slepetau.

Fig. 8 viser enda en utførelsesform,hvor selve ledningen

har positiv oppdrift. Den holdes imidlertid et stykke under vannflaten takket være vekten av kjeden 18, som er festet dels til ledningen og dels til en flottør 19. Kjeden er lang nok til å

henge langs en kjedelinje mellom ledningen og flottøren.

Når systemet er i likevektstilling, er ledningen neddykket, slik at den kjedevekt som tilsvarer høyden h, holder likevekt med ledningens resulterende oppdrift. Utfører ledningen en synkebevegelse, minker høyden h, og også den kjedevekt som tynger ledningen, minker, slik at ledningen blir tilbøyelig til å stige, og omvendt hvis ledningen utfører en stigende bevegelse.

Dette system har således en viss stabilitet, samtidig som

der mellom ledningen og flottøren foreligger en tilstrekkelig kjede-lengde til å danne slepetau når man bryter kjedens feste til flottøren 20 eller fyller flottøren med vann for å senke den.

Det er hensiktsmessig å forsyne flottøren med et vedheng 21 for å holde den på samme side av ledningen og dermed unngå at kjedene vikler seg rundt ledningen, noe som ellers ville kunne inntreffe.

Det kan nevnes at ledningen så snart flottøren er løst

eller fylt, vil flyte ovenfor bunnen og kan legge seg på bunnen når den er fylt med et tilstrekkelig tungt fluidum.

I alle eksemplene kan flottørene lages på en hvilken som helst passende måte. På tegningen er der vist flottører i form av langstrakte sylindre, noe som gjør det mulig å redusere virkningen av sjøgang på dem. Men også andre former er mulige. Flottørene kan festes direkte til ledningen. I så fall er kjedene som danner slepetau, selvsagt uavhengige av flottørene.

Det er forøvrig ikke noen nødvendighet for anvendelsen av oppfinnelsen at ledningen slepes under vannflaten. Således er oppfinnelsen også anvendelig i tilfellet av at ledningen flyter i vannflaten som følge av en passende anordning av flottørene som er festet til den.

I det hele tatt sier det seg selv at de beskrevne utførelses-former bare er anført som eksempler, og at det vil være mulig å • endre dem, særlig ved erstatning med ekvivalent teknikk, uten derfor å overskride oppfinnelsens ramme.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte til utlegning av en undersjøisk rørledning ved neddykning fra overflaten eller fra et nærliggende nivå med et øvre punkt av rørledningen beliggende nær overflaten slik at rørledningen etter å være dykket ned omfatter et stykke som strekker seg ned fra dette punkt mot havbunnen og via et krumt parti er forbundet med rørledningens nedre del som allerede er utlagt på bunnen, karakterisert ved at slepetau (5, 16) anbringes med mellomrom langs rørledningen (2), slik at oppdrift og vekt av hele systemet av rørledning, slepetau og eventuelle ytterligere med rørledningen forbundne deler gir en litt negativ oppdrift, mens systemet med fradrag av slepetauenes vekt har positiv oppdrift, så systemet med slepetau vil synke mot bunnen inntil den nedre del av slepetauene (5) berører den og dermed opphever den nevnte negative oppdrift, hvoretter rørled-ningen holdes i stilling ovenfor havbunnen ved hjelp av den resterende del av slepetauene.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at rørledningen (2) utføres med en egen negativ oppdrift tilstrekkelig til at den kan synke uten hjelp av slepetauene (5), og at der med mellomrom langs rørledningen (2) anbringes flottører (4) til å øke systemets (2,4,5) oppdrift til det nevnte svakt negative nivå.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at flottørene (4) forbindes med slepetauene (5) for å danne en flerhet av separate flottør- og slepetau-enheter (4,5) som hver har positiv oppdrift, og disse enheter (4,5) forbindes løsbart med rørledningen (2), hvorved hver slik enhet etter å være frigjort fra rørledningen stiger opp til havoverflaten for å gjenvinnes.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at der med mellomrom langs rørledningen (11) anbringes flottører (13) til å meddele systemet av rørledning (11) og slepetau (5) en positiv resulterende oppdrift, hvorved rør-ledningen (11) holdes nær havoverflaten, og at den oppdrift som meddeles systemet av i det minste noen av flottørene (13), oppheves for å minske systemets resulterende oppdrift til det nevnte svakt negative nivå, så systemet kan synke.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 4, karakterisert ved at flottørene (13) forbindes med slepetauene (5) slik at disse etter opphevelse av den av flottørene (13) meddelte oppdrift henger ned fra rørledningen (11) .

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 5, karakterisert ved at den av flottørene (13) meddelte oppdrift oppheves ved at flottørene (13) skilles fra slepetauene (5).

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 5, karakteriser ved at den av flottørene (13) meddelte oppdrift oppheves ved at flottørene forsynes med ballastvann, hvorved de således tyngede flottører (13) danner en integrerende del av slepetauene (16).