DE3113225C2 - Verfahren und Ablegetrosse zum Ablegen einer Rohrleitung auf dem Meeresboden - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft das Ablegen einer Rohrleitung im Meer, wobei nach Beendigung oder Abbruch der Verlegearbeiten das Rohrleitungsende (7) mit einem Verschluß versehen und an diesem eine Ablegetrosse (13) angeschlossen wird. Mit Hilfe von Lastelementen (8, 9, 10, 11), die am unteren Bereich oder Ende der Ablegetrosse angebracht werden, wird die Ablegetrosse gespannt gehalten, wobei gleichzeitig die Länge der Ablegetrosse verringert bzw. durch die Lastelemente teilweise ersetzt wird. Die Anwendung der Erfindung hat besondere Bedeutung bei einer Verlegung von Rohrleitungen in großer Meerestiefe.

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ablegen einer Rohrleitung auf dem Meeresboden bei Unterbrechung der Verlegearbeiten, mit Hilfe einer Ablegetrosse, die an einem am freien Ende der Rohrleitung befestigten Verschlußkopf angreift und von einer auf einem Schiff angeordneten Winde abgelassen wid, sowie eine Ablegetrosse für ein derartiges Verfahren.

Entsprechend einem internen Stand der Technik der Anmelderin versteht man unter "Ablegen" denjenigen Vorgang, bei dem nach einer aus technischen oder meteorologischen Gründen erfolgten Beendigung bzw. einem Abbruch der Verlegearbeiten einer Rohrleitung im Meer auf deren vom Verlegeschiff abzulassenden Ende ein Verschlußkopf aufgesetzt und dieser mit Hilfe einer Ablegetrosse an eine auf dem Verlegeschiff angeordnete Winde angeschlossen wird, worauf man das Schiff weiterfahren und die Trosse unter gleichbleibender Spannung ablaufen läßt, bis die gesamte Rohrleitung einschließlich des Verschlußkopfes auf dem Meeresboden aufliegt Dabei kommt es darauf an, diesen Vorgang schnell und unter sachgerechten Sicherheitsbedingungen durchzuführen, damit die unter größtmöglicher Eile abgelegte Rohrleitung unbeschädigt bleibt.

Wenn eine Rohrleitung von einem Verlegeschiff aus in größerer Meerestiefe abgelegt werden soll, ergeben sich vor allem dadurch erhöhte Schwierigkeiten, daß ungeachtet von in diesem Zusammenhang an sich beherrschbaren Meerestiefen die Ablegetrosse beträchtlich an Länge und damit an Eigengewicht zunimmt, das sich zu den bereits vorhandenen hohen äußeren Beanspruchungen der Ablegetrosse addiert.

Um die Größenordnung der hier auftretenden Kräfte zu veranschaulichen, braucht man sich nur klarzumachen, daß für einen Ablegevorgang in einer Tiefe von 2500 m die Ablegetrosse eine Länge von ca. 8000 m mit einem Gewicht in der Größenordnung von 150 t erreicht und dabei Beanspruchungen in der Größenordnung von 4001 aushalten muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren zum Ablegen einer Rohrleitung auf dem Meeresboden gemäß der eingangs beschriebenen Art die Länge der Ablegetrosse zu verringern und eine entsprechende Ablegetrosse dafür vorzuschlagen. Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn des Ablegevorganges zwischen Verschlußkopf und Ablegetrosse untereinander gelenkig verbundene Lastclemente gelenkig angeschlossen werden und daß der Neigungswinkel der Ablegetrosse während des Ablegevorganges bezüglich der Vertikalen im wesentlichen kleiner als 50° gehalten wird.

Wenn auf diese Weise bei Abbruch der Verlegearbeiten an das vom Verlegeschiff abzulassende freie Ende der Rohrleitung an Stelle des nächsten Rohrleitungsabschnittes nicht nur ein Verschlußkopf mit daran angeschlossenen Ablegetrosse befestigt, sondern der dem Verschlußkopf folgende Abschnitt der Trosse noch mit Lastelementen beschwert wird, kann sich in diesem Abschnitt der Ablegetrosse eine stärkere Krümmung einstellen als diejenige, die ohne Beschädigung bzw. ohne Abknicken in der Rohrleitung selbst möglich ist. Indem man den Neigungswinkel der Ablegetrosse bezüglich der Vertikalen im allgemeinen kleiner als 50° hält, nämlich durch Aufrechterhaltung einer für diesen Winkel ausreichenden Zugkraft an der Winde bzw. einer entsprechenden Vortriebskraft des Verlegeschiffes, läßt sich die insgesamt benötigte Trossenlänge beträchtlich verringern. Auf diese Weise wird der beim Ablegen gemäß dem Stand der Technik notwendige Aufwand an Trossenlänge und Vortriebsleistung des Verlegeschiffes verringert und der gesamte Verlegevorgang beschleunigt, so daß beispielsweise im Fall eines herannahenden Sturmes sich das Verlegeschiff noch rechtzeitig von der Rohrleitung lösen kann, ohne daß diese beschädigt oder das später fortzusetzende Verlegeverfahren beeinträchtigt wird.

Aus der GB-PS 8 91 383 ist ein Verfahren zum Verlegen einer unterseeischen Rohrleitung bekannt, bei dem

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eine bereits auf dem Meeresboden befindliche stabile nen das verminderte Eigengewicht berücksichtigenden

Rohrleitung mittels einer an ihrem vorderen Ende an- Betrag.

greifende Längskraft bis zur Verlegestelle über dem Die Erfindung ist nachfolgend an Hand eines Ausffih-

Meeresboden gezogen wird. Um bei L&tungslängen rungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen nävon z. B. 50 km mit dem dadurch entstehenden Gewicht 5 her erläutert Es zeigt, jeweils schematisch,

und unter Berücksichtigung des Reibungskoeffizienten Flg. 1 verschiedene Stellung einer am freien Ende ei-

des Meeresbodens das somit stark beanspruchte, am ner Rohrleitung festgemachten Ablegetrosse während

Verlegeschiff gehaltene Zugseil vor Abnutzungen und eines Ablegevorganges,

Beschädigungen zu schützen, die beim Entlangschleifen Fig. 2 eine Ausführungsform der Ablegetrosse mit an felsigem Grund auftreten, und um zu verhindern, daß io gegenüber Flg. 1 zusätzlichen Einzelheiten und
das vorangehende Ende der Rohrleitung sich bei hügeli- Fig. 3 die Endstellung einer Ablegetrosse, die sie bis gern Meeresboden eingräbt, wird am vot angehenden zum Abklingen eines Sturmes, Unwetters oder bis zur Ende der Rohrleitung eine mit Ballastgewichten und Beseitigung einer anderen Behinderung einnimmt
Bewehrungen versehene Gelenkkette angeschlossen In Fig. 1 sind fünf verschiedene Stellungen 1, 2, 3,4 und an ihrem vorderen freien Ende mittels eines is und 5 dargestellt, die eine aus einem an einer Rohrlei-Schwimmkörpers in einer bestimmten Höhe oberhalb tung 7 befestigten Verschlußkopf 6 und hintereinander des Meeresbodens so gehalten, daß Berührungen des angeordneten, länglichen Lastelementen 8,9,10,11 beZugseils mit dem Meeresboden ausgeschlossen sind. stehende Einheit bei Beginn des Ablegevorganges zwi-

Zu diesem Zweck ist das vordere Ende de· beschwer- sehen dem Verschlußkopf 6 und einem Trossenabschnitt

ten Kette mittels eines Seils von einem darüberfahren- 20 12 nacheinander einnimmt Die Ablegetrosse 13, die in

den Schiff gehalten. Außer diesem Aufhängeseil greift einem unteren Abschnitt durch die Lastelemente 8, 9,

am vorderen Kettenende eine Zugtrosse an, mit der die 10,11 und in einem oberen Abschnitt durch den Tros-

von einem Verlegeschiff aufgebrachte Zugkraft zum senabschnitt 12 gebildet wird, ist mit ihrem oberen Ende

Verlegen der Rohrleitung übertragen wird. Bei diesem 14 an eine nicht gezeigte Spannvorrichtung auf einem

Verlegevorgang dient die beschwerte Kette dem 25 nicht gezeigten Schiff angeschlossen.

Zweck, mit ihren bewehrten Ballastgliedern der Rohr- Während eines Ablegevorganges ist es erforderlich,

leitung auf dem Meeresboden den Verlegeweg zu bah- eine ausreichende Zugkraft in waagerechter Richtung

nen. aufrechtzuerhalten, um eine Krümmung unterhalb eines

Die Ablegetrosse zur Durchführung des vorbeschrie- bestimmten kritischen Krümmungsradius der Rohrlei-

benen Verfahrens zum Ablegen einer Rohrleitung im 30 tung 7 zu vermeiden, durch welche die Rohrleitung

Meer bei Unterbrechung der Verlegearbeiten, wobei ernsthaft beschädigt werden würde,

die Trosse sich zwischen einem am freien Ende der Man erkennt in der Stellung 5 von Rohrleitung 7 und

Rohrleitung sitzenden Verschlußkopf und einer auf dem Ablegetrosse 13, daß aufgrund der Neigung des Lastele-

Schiff angeordneten Winde erstreckt zeichnet sich er- mentes 8 und des Trossenabschnittes 12 an der Rohrlei-

findungsgemäß dadurch aus, daß die Ablegetrosse einen 35 tung 7 eine eine waagerechte Zugkraft angreift, die im

an den Verschlußkopf angeschlossenen, durch Lastele- Fall des Fehlens der Lastelemente 8, 9, 10, 11 einen

mente beschwerten, in sich gelenkigen Abschnitt und wesentlich größeren Neigungswinkel (90° — a) des

eine Gesamtlänge aufweist die im wesentlichen Werten Trossenabschnittes 12 bezüglich der Senkrechten erfor-

von ungefähr 1,2- bis l,5mal der Meerestiefe an der derlich machen würde.

Ablegestelle entspricht 40 Es wurde gefunden, daß ein optimales Verhältnis zwi-

AHe erforderlichen Handhabungen beim Anbringen sehen der Länge L der Ablegetrosse 13 oder des oberen bzw. einfügen der Lastelemente in den dem Verschluß- Trossenabschnittes 12 (wenn man die kleine Länge des kopf folgenden Abschnitt der Trosse werden dadurch unteren Abschnittes 8,9,10,11 gegenüber der Gesamtvereinfacht, wenn die Lastelemente eine Länge aufwei- länge vernachlässigt) und der Meerestiefe H bei ungesen, die derjenigen der die Rohrleitung bildenden Ab- 45 fähr 1,25 liegt Da sich der Trossenabschnitt 12 entspreschnitte ähnlich ist Auf diese Weise können auf dem chend den an ihm angreifenden resultierenden Kräften Verlegeschiff die gleichen Führungs- und Durchlaßein- einstellt, ergibt sich, wenn man mit Tv und Th die senkrichtungen sowie Greifwerkzeuge wie die für die Rohr- rechten und waagerechten Komponenten der Kräfte leitungs-Teilabschnitte benutzt werden. Es ist zweckmä- bezeichnet die an einer Stelle der Trosse angreifen und ßig, wenn dazu die Lastelemente Querabmessungen 50 in Flg. 1 bei M an das untere Trossenende bzw. an die aufweisen, die diejenigen der die Rohrleitung bildenden Eintauchstelle Sverlegt sind, die Beziehung
Abschnitte nicht übersteigen.

Gemäß einem weiteren Vorschlag können die Lest-

elemente im wesentlichen das gleiche Scheingewicht Tv - 7wtg
wie die die Rohrleitung bildenden Abschnitte besitzen. 55

Auf diese Weise erhält man einen unteren Abschnitt der . _ H_ _ 1 _

Ablegetrosse, der eine stark krümmungsfähige bzw.ge- sin α- ^ - j^ -W, .
lenkige Verlängerung der Rohrleitung nachbildet

Gemäß einem weiteren wichtigen Merkmal kann der Wenn man eine horizontale Kraft Rh von 301 aufobere Abschnitt der Ablegetrosse aus einem Kunst- 60 rechterhalten will, so ergibt sich aus dieser Beziehung itottteil bestehen. Wenn eine metallische Ablegetrosse eine vertikale Kraft Tv von 401, der gegenüber das Gesomit durch ein Kunststoffseil ersetzt wird, das den Fe- wicht der Lastelemente 8, 9, 10, 11 wirkt so daß man stigkeitsanforderungen beim Ablegevorgang angepaßt deren Abmessungen und Aufbau bestimmen kann, um ist und im Vergleich zur Stahlausführung erhebliche Ge- das Gewicht zu erhalten und damit das Verhältnis L/H Wichtseinsparungen ermöglicht Indem somit das Eigen- 65 auf 1,25 zurückzuführen, woraus sich für eine Meeresgewicht der Trosse durch Anwendung von Polyamid- tiefe von 2500 m eine Trossenlänge von etwa 3125 m oder Polyester-Faserstoffe verringert wird, verringert errechnet,
sich gleichzeitig der notwendige Seilquerschnitt um ei- Selbstverständlich kann man auch einen höheren

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Wert als 1,25 für das Verhältnis L/H wählen, um den- Fig. 3 zeigt den Verlauf, den die Ablegetrosse nach noch wesentliche Vorteile aus der Anwendung der Er- dem Ablegevorgang einnehmen kann, wenn die Ablegefindung zu ziehen, und man kann im Hinblick darauf die trosse vom Verlegeschiff gelöst worden ist. Die mit dem Erfindung allgemeiner dahingehend definieren, daß das Verschlußkopf 6 versehene Rohrleitung 7 sowie die drei Verhältnis zwischen der Länge der Ablegetrosse und 5 ersten Lastelemente 8,9,10 liegen auf dem Meeresboder Meerestiefe im allgemeinen unter 1,5 liegen sollte. den auf, während das Lastelement 11 an der Trosse 12 Die Lastelemente 8, 9, 10, 11 haben vorzugsweise aufgehängt bleibt. Auf diese Weise bilden die Lasteleeine ähnliche Gestalt und ähnliche äußere Abmessun- mente 8, 9, 10 eine Art Verankerung, und das Lastelegen wie diejenigen der Abschnitte, aus denen die Rohr- ment 11 übt nur die gerade noch notwendige Last auf leitung 7 besteht 10 die Trosse aus.

Die Lastelemente können an ihren Enden mit nicht Vorzugsweise zwei Stiftbojen 20 und 21 sind verhältabgedichteten Zugköpfen versehen sein, z.B. mit den nismäßig dicht an der Meeresoberfläche angeordnet, am Lastelement 9 in Flg. 2 dargestellten Zugköpfen 15 beispielsweise auf einer Höhe von etwa 100 m unterhalb und 16. der Oberfläche, die ausreicht, damit sie nicht dem WeI-

Es ist femer daran gedacht, die Lastelemente mit dem 15 lengang ausgesetzt sind, und dennoch nicht zu niedrig, gleichen Scheingewicht wie das der Rohrleitungsab- um nicht von Tauchern erreicht werden zu können. Die schnitte zu versehen, indem man sie mit einem geringe- Bojen verhindern, daß das Kunststoffseil 12 auf dem ren Querschnitt oder mit einem leichteren Material aus- Meeresboden 22 schabt, und sie ermöglichen die Wieführt, so daß man einen unteren Abschnitt der Ablege- deraufnahme der Verlegetrosse selbst in dem Fall, falls trosse herstellt, der eine gelenkige Verlängerung der 20 eine weiter unten beschriebene Oberflächentrosse verRohrleitung 7 nachbildet. lorgengegangen sein sollte.

Entsprechend Rg. 2 sind die Lastelemente 8,9,10,11 Eine Oberflächentrosse 23 von wesentlich geringerer

untereinander durch Schäkel oder Kettenglieder 17 ver- Stärke als das Seil 12 ist an wenigstens einer der Stiftbo-

bunden. Die Enden des unteren Abschnittes der Ablege- jen 20,21 befestigt, um auf der Oberfläche über mehrere

trosse sind über Kettenglieder 18,19 einerseits an den 25 Zehnereinheiten von Metern zu schwimmen. Sie ist mit

Verschlußkopf 6 und andererseits an das untere Ende Schwimmern wie 24,25,26 und mit Einrichtungen ver-

des Trossenabschnittes 12 angeschlossen. sehen, die ihr Einfangen ermöglichen, und zwar auf ähn-

Zum Ablegen einer Rohrleitung hält man einen auge- liehe Art, wie man an Lastbojen flexible Schwimmkör-

meinen Neigungswinkel (90° —a) der Ablegetrosse per anbringt

während des Ablegevorgangs im wesentlichen konstant 30 Es können beispielsweise zwei oder drei Stiftbojen

Zu diesem Zweck wird die Vortriebskraft des Verlege- mit einem Durchmesser von ungefähr 65 cm und einer

schiffes mit der darauf angeordneten Winde, auf der die Länge von 21 m jeweils vorgesehen sein, um ein VoIu-

Trosse aufgewickelt ist in Abhängigkeit von dem ge- men zwischen etwa 13 und 20 m³ mit einer Dichte zwi-

wünschten Neigungswinkel gesteuert sehen 0,4 und 0,5 zu erzeugen. Diese Bojen sind mit

Zu Beginn des Ablegevorganges werden nacheinan- 35 ausreichenden Abmessungen versehen, um Stoßen oder

der die Lastelemente 8,9,10,11 auf ähnliche Weise wie Schüben unterseeischer Strömungen standzuhalten und

neue Rohrleitungsabschnitte angefügt, soweit dies die nicht zerstört zu werden.

Greif manipulation und das Ablassen der Elemente und Diese Stiftbojen haben vorzugsweise Querabmessun- |

auch das Verfahren betrifft mit dem die Rohrleitung gen, die unterhalb derjenigen der Rohrleitungsabschnit- j|

unter Zugspannung gehalten wird 40 te liegen, und sie können mit Hilfe eines Lastauslegers |

Anstelle einer metallischen Ausführung kann die von einer Verlegerampe des Verlegeschiffs in der glei- j'

Trosse aus Kunststoff, beispielsweise aus Polyamid- chen Weise zu Wasser gebracht werden, wie man die \-

oder Polyesterfasern bestehen. Das Gewicht von aus Abschnitte der Rohrleitung 7 und auch die Lastelemen- |

solchen Stoffen bestehenden Trossen, die festigkeitsmä- te 8,8,10 und 11 zu Wasser bringt t

ßig an den Ablegevorgang angepaßt sind, liegt in Luft 45 Es versteht sich, daß die erfindungsgemäße Ablege- f

zwischen 14 kg und 29 kg pro Meter und im Wasser trosse, die erheblichen Nutzen bei Meerestiefen ober- f'

zwischen 4 kg und 4,4 kg pro Meter. halb 1000 m und insbesondere dort im Fall einer sog. |

Im oben angegebenen Ausführungsbeispiel einer Ab- Verlegung in J-Form bringt, genauso gut in flacheren $.

legetrosse von 3125 m für eine Meerestiefe von 2500 m Gewässern angewendet werden kann, wobei dann die j|

beträgt die auf eine Boje von einem Seil in KEVLAR- 50 gesamte Länge der Ablegetrosse abgewickelt und abge- U

Ausführung ausgeübte Vertikallast in der Größenord- legt wird, damit die Trosse nicht geklappt zu werden H

nung von nur 11t braucht Dazu ist es notwendig, die Trosse mit Ballast- f-

Anstelle einer sonst gewöhnlich eingesetzten Seilwin- teilen bzw. Lastelementen zu stabilisieren bis auf den in %

de mit waagerechter Achse kann ein Spill mit senkrech- Richtung der Stiftbojen verlaufenden letzten Abschnitt it

ter Achse verwendet werden. Der kombinierte Einsatz 55 '>ΐ

von Kunststoffseil und Spill ermöglicht die Anwendung j>

sehr hoher Kräfte in der Größenordnung von 10001 auf Hierzu 3 Blatt Zeichnungen ί-i

Ablegetrossen großer Länge. Diese Trossen bzw. Seile - i *

können auf einer Seiltrommel unter leichter Spanung W

oder auch in Seilfässern aufbewahrt werden. eo I'

Nach Beendigung des Ablegevorganges bleibt die f

Rohrleitung vollkommen sicher abgelegt da das Verle- \'l

geschiff nunmehr nicht seinen Kurs zu halten braucht ii

und gegen Roll- und Stampfbewegungen stabilisiert J|

werden kann, wenn es mit der Rohrleitung verbunden 65 ψ

bleibt Dies ermöglicht insbesondere eine vereinfachte Jv

schnelle Wiederaufnahme des normalen Verlegevor- $i

ganges der Rohrleitung. ||

Claims (8)

Patentansprüche

1. Verfahren zum Ablegen einer Rohrleitung auf dem Meeresboden bei Unterbrechung der Verlegearbeiten, mit Hilfe einer Ablegetrosse, die an einem am freien Ende der Rohrleitung befestigten Verschlußkopf angreift und von einer auf einem Schiff angeordneten Winde abgelassen wird, dadurch ge kennzeichnet, daß zu Beginn des Ablegevorganges zwischen Verschlußkopf (6) und Ablegetrosse (13) untereinander gelenkig verbundene Lastelemente (8 bis 11) gelenkig eingefügt werden und daß der Neigungswinkel (90° — a) der Ablegetrosse (13) während des Ablegevorganges bezüglich der Vertikalen im wesentlichen kleiner gehalten wird als 50°.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (90° — α) der Ablegetrosse (13) während des Ablegevorganges im wesentlichen konstant gehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (90° -a) der Ablegetrosse (13) während des Ablegevorganges bevorzugt im Bereich von ungefähr 35° gehalten wird.

4. Ablegetrosse für ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, zum Ablegen einer Rohrleitung im Meer bei Unterbrechung der Verlegearbeiten, wobei die Trosse sich zwischen einem am freien Ende der Rohrleitung sitzenden Verschlußkopf und einer auf dem Schiff angeordneten Winde erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablegetrosse (13) einen an den Verschlußkopf (6) angeschlossenen, durch Lastelemente (8 bis H) beschwerten, in sich gelenkigen Abschnitt und eine Gesamtlänge aufweist, die im wesentlichen Werten von ungefähr 1,2- bis l,5mal der Meerestiefe an der Ablegestelle entspricht.

5. Ablegetrosse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastelemente (8 bis 11) eine Länge aufweisen, die derjenigen der die Rohrleitung bildenden Abschnitte (7) ähnlich ist.

6. Ablegetrosse nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastelemente (8 bis 11) Querabmessungen aufweisen, die diejenigen der die Rohrleitung bildenden Abschnitte nicht übersteigen.

7. Ablegetrosse nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastelemente (8 bis U) im wesentlichen das gleiche Scheingewicht wie die die Rohrleitung (7) bildenden Abschnitte (7) besitzen.

8. Ablegetrosse nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Abschnitt (12) der Ablegetrosse (13) aus einem Kunststoffseil besteht.