DE69901001T2 - Verfahren und mittel zum lagern und/oder transport einer rohrleitung oder kabel - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vorbereiten eines länglichen Gegenstands beispielsweise eines länglichen Rohrs oder Kabels mit einer relativ hohen Biegesteifigkeit vor oder während der Lagerung und/oder des Transports des Gegenstands.
• Beim Verlegen von Pipelines bzw. Rohrleitungen auf dem Meeresboden kann man kurze Rohrabschnitte zu einem speziellen Rohrverlegungswasserfahrzeug transportieren, welches sich entlang des Trajekts bewegt, wo das Rohr verlegt werden soll. Auf diesem Wasserfahrzeug werden die Rohräbschnitte aneinander geschweißt und die sich ergebende lange Pipeline in das Meer abgesenkt. Dieses Verfahren und die Wasserfahrzeuge zum Ausführen des Verfahrens sind allgemein bekannt. Das Betreiben dieser spezialisierten Wasserfahrzeuge ist eher langsam, so daß die Wahrscheinlichkeit schlechtes Wetter, rauhe See oder andere unvorhersehbare Bedingungen anzutreffen nicht nur theoretischer Natur ist.
• Eine andere Möglichkeit besteht darin, am Ufer die Rohrabschnitte miteinander zu einer Pipeline zusammenzuschweißen, die Pipeline, nachdem die Pipeline zur Ausbildung einer Schwimmfähigkeit mit ausreichendem Auftrieb versehen wurde, ins Wasser zu ziehen und ein oder mehrere Schlepper zu verwenden, um die schwimmende Pipeline zu ihrem Bestimmungsort zu transportieren. Solch eine Art von Verfahren ist in der Druckschrift US 3,698,348 beschrieben. Um Probleme mit hohen Wellen während rauhen Wetters zu vermeiden, schlägt dieses Verfahren nach dem Stand der Technik vor, die Pipeline in einem getauchten, schwebenden Zustand zu transportieren. An dem Bestimmungsort kann ein besonders ausgerüstetes Rohrverlegungswasserfahrzeug genutzt werden, um die Pipeline auf den Meeresboden abzulassen. Obwohl das Rohrverlegungswasserfahrzeug in diesem Fall bedeutend schneller betrieben werden kann, weil alle Schweißarbeiten bereits ausgeführt sind, ist diese Möglichkeit nur für eine begrenzte Pipelinelänge durchführbar, d. h. einige Hundert Meter. Längere Pipelines führen zu ernsthaften Navigationsproblemen, und Pipelines mit Längen von zum Beispiel 100 km stehen zweifellos nicht zur Debatte. Solch ein Verfahren ist ferner in der Druckschrift US 4,798,500 beschrieben.
• Zum Befördern langer Pipelines wurde bereits vorgeschlagen, große Rollen zu verwenden, auf welche die Pipeline gewickelt ist. Die Rolle mit der darauf gewickelten Pipeline sollte einen ausreichenden Auftrieb aufweisen, um die Kombination schwimmfähig zu machen. In der Tat können relativ lange Pipelines, die eine Länge von vielen Kilometern aufweisen, auf diesem Weg transportiert werden, indem einer oder mehrere Schlepper bis zu dem Ort genutzt werden, an dem das Rohrverlegungswasserfahrzeug wartet, um die Pipeline auf den Meeresgrund abzusenken. Ein Beispiel aus dem Stand der Technik für diese Möglichkeit kann in der Druckschrift US 4,117,692 gefunden werden.
• Es ist auch bekannt, spezielle Rohrverlegungswasserfahrzeuge anstelle von schwimmenden Rollen zu verwenden, welche in der Lage sind, die Rolle zu transportieren, wobei die Rolle von einer horizontalen Achse unterstützt wird. Ein Beispiel ist in der Druckschrift US 4,802,794 beschrieben. Am Bestimmungsort wird die Rolle in eine Rotationsbewegung um die Achse versetzt und die Pipeline abgerollt und abwärts abgesenkt.
• Einen ernsten Nachteil stellen die Rollen selbst dar. Rollen großer Dimensionen sind sehr teuer, besonders wenn sie große Gewichte in der Größenordnung von zum Beispiel 35.000 t oder im Fall von langen Pipelines sogar mehr zu tragen haben. Auch wenn solche relativ großen Rollen benutzt werden, sind sie nur für Rohre mit einem beschränkten Querschnitt und einer relativ großen Flexibilität anwendbar. Falls eine Rolle mit einem Durchmesser von zum Beispiel 10 m und einer Breite von 4 m zum Lagern einer Pipeline mit einem Durchmesser von 20 cm genutzt wird, umfaßt eine einlagige Wicklung nur ungefähr 600 m Pipelinelänge. In mehreren Lagen wäre es möglich, eine Pipeline mit einer Länge von einigen Kilometern auf einer solchen Rolle zu lagern.
• Solch eine beladene Rolle wird einerseits wegen der Abmessungen und andererseits wegen ihres Gewichts schwer handhabbar, besonders wenn sie an Bord eines Schiffes auf einem horizontalen Schaft angeordnet ist. Falls längere Leitungen in mehr als einer Lage auf eine Rolle aufgewickelt werden, stellt der Übergang zwischen den verschiedenen Lagen einen weiteren Nachteil dar. Verformungen des Rohrs sind an dem Übergang kaum vermeidbar.
• Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Lagern und/oder Transportieren einer Pipeline zu schaffen, das in Verbindung mit sehr langen Pipelines relativ großen Durchmessers verwendet werden kann.
• Zum Lösen der Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren zum Vorbereiten eines länglichen Gegenstands mit einer relativ hohen Biegefestigkeit, wie zum Beispiel eines länglichen Rohrs oder Kabels, vor Lagerung und/oder Transport des Gegenstands angegeben, wobei das Verfahren die folgenden Merkmale aufweist:
• a) der längliche Gegenstand ist mit ausreichendem Auftriebsvermögen versehen, um ein Schwimmen des Gegenstands auf einer Flüssigkeit mit einem vorbestimmten spezifischem Gewicht zu ermöglichen, und
• b) der längliche Gegenstand wird, während er auf der Flüssigkeit schwimmt und von ihr getragen wird, ohne Verwendung einer Spule oder eines anderen Stützmittels spiralförmig zu einer flachen einlagigen Spirale gewickelt, wobei Führungsmittel zur Definition der Form der Spirale verwendet werden, deren Innenradius ungefähr dem Querschnittsdurchmesser des länglichen Körpers geteilt durch:
• - im Falle elastischer Materialien: das Streckgrenzenverhältnis des kritischsten Materials im länglichen Körper,
• - im Falle spröder Materialien: das Bruchgrenzenverhältnis des kritischsten Materials im länglichen Körper (einer/s Betonaußenlage oder -mantels), entspricht.
• Das erfindungsgemäße Verfahren benutzt keine Rolle. Die Pipeline selbst besitzt ihren eigenen Auftrieb und schwimmt auf der Flüssigkeit. Es mag überraschend sein, aber sogar Rohre mit großen Durchmessern, welche eher steif sind (z. B. Rohre mit einem Betonmantel zum Liefern eines ausreichenden Gewichts, um das Rohr auf den Meeresboden zu halten), können in einen Kreis mit einem Durchmesser von einigen wenigen Hundert Metern gebogen werden, ohne das Rohr zu beschädigen. Der Biegevorgang kann mit relativ wenig Biegekraft und relativ einfachen Mitteln durchgeführt werden, wie später beschrieben wird.
• Es wird angemerkt, daß das spiralförmige Wickeln einer Pipeline in eine flache Spirale als solches aus der Druckschrift WO9741054 bekannt ist. Darin ist ein Verfahren zum Schweißen einer länglichen Pipeline aus kürzeren Rohrabschnitten und das zeitweise Lagern des entstehenden länglichen Körpers in einer spiralförmig gewundenen Anordnung beschrieben, die von einer Anzahl an Eisenbahnwaggons getragen wird, welche auf einem kreisförmigen Gleis fahren. Nachdem die Pipeline ihre vorbestimmte Länge erreicht hat, wird die Pipeline von dem kreisförmigen Zug aus Zugwaggons in einen gradlinigen länglichen Körper abgewickelt und weiter transportiert.
• Sobald die Pipeline für den Transport mittels des spiralförmigen Aufwickelns in eine schwimmende flache einlagige Spirale vorbereitet ist, ist es möglich, die Qualität der Pipeline zu untersuchen, indem beide Enden verschlossen, das verschlossene Rohr unter Druck gesetzt und das Rohr mit einer als solchen bekannten Vorrichtung inspiziert wird. Falls die Pipeline die Anforderungen erfüllt, kann der Transportvorgang begonnen werden.
• Um zu vermeiden, daß die Rohrabschnitte, aus welchen die Pipeline zusammengebaut ist, in einer nassen Umgebung zusammengeschweißt werden müssen, während die Abschnitte schwimmen, wird es bevorzugt, daß der längliche Körper vor dem Ausführen des Schrittes a) oder während des Ausführens des Schrittes a) aus kleineren Abschnitten auf einer festen Oberfläche zusammengebaut wird. Diese feste Oberfläche kann eine Landoberfläche nahe dem Ufer eines Sees, der See oder des Ozeans, usw. sein. Das Rohr wird am Ufer zusammengeschweißt, Auftriebselemente werden befestigt, und das Rohr wird in den See oder die See gezogen. Anstelle der festen Oberfläche kann es das Deck eines Schiffes, eines Pontons oder eines anderen schwimmenden Wasserfahrzeugs sein, wo das Rohr auf dem Deck zusammengeschweißt wird, die Auftriebselemente befestigt und das Rohr in den See oder die See gezogen wird. Es ist ziemlich offensichtlich, daß in den vorgenannten Fällen die Flüssigkeit (See-) Wasser sein wird. Jedoch können auch andere Flüssigkeiten genutzt werden.
• Es wird bei dieser Ausführungsform deutlich, daß die Anwendung der Erfindung nicht auf lange Abschnitte von Wasser beschränkt ist, sondern genauso an Land zum Einsatz gebracht werden kann. Der Vorteil mit Bezug auf die schwebende Stellung ist, daß die Handhabung eines schwimmenden spiralförmigen Rohres sehr viel einfacher ist als das Auseinander- und Zusammenbauen einer ganzen Rohrkette jedes Mal, wenn der Bohrer ersetzt werden muß.
• Obwohl eine Rinne bzw. Ablaufrinne in direkter Nachbarschaft einer Bohrausrüstungsstelle mit Wasser gefüllt werden kann, gibt es große Volumina an Bohrflüssigkeit, welche in Behältern, Tanks, usw. gespeichert werden müssen. Im Rahmen der Erfindung wird nun vorgeschlagen, die Bohrflüssigkeit in einer Rinne so zu speichern, daß die Flüssigkeit, auf welcher die Pipeline schwimmt, aus Bohrflüssigkeit besteht.
• Der längliche Gegenstand kann zumindest teilweise mit dem nötigem Auftrieb versehen werden, indem beide Enden der Pipeline verschlossen werden und die Pipeline mit einer Substanz gefüllt wird, deren spezifisches Gewicht niedriger als das spezifische Gewicht des (See-) Wassers ist. Diese Substanz könnte ein Gas sein, vorzugsweise Luft. Ein Vorteil dieser Möglichkeit ist, daß ein einfacher Druckmesser zur Messung des Drucks innerhalb der Pipeline ausreicht, um einen Hinweis auf die Luftdichtheit der Pipeline während der Lagerung und des Transports dieser zu liefern.
• Darüber hinaus kann der längliche Gegenstand mit ausreichender Auftriebskapazität versehen werden, indem eine Anzahl Auftriebskörper an der spiralförmig gewundenen Pipeline, vorzugsweise in einer ungefähr gleichwinkligen Anordnung angebracht wird oder einer Ummantelung eines Materials mit niedrigem spezifischem Gewicht an der Außenwand der Pipeline befestigt wird.
• Um die Form der spiralförmigen Anordnung der Pipeline während des Wickelns, während des Transports und während des Abwickelns zu erzeugen und aufrechtzuerhalten und um damit eine starke Verformung der gewünschten Form zu verhindern, werden Führungsmittel verwendet, welche einen Körper mit einer bogenförmigen Seitenwand umfassen, deren Form der gewünschten Form der inneren Windung des spiralförmig gewickelten länglichen Körpers entspricht, wobei mehrere Wasserdüsen an der bogenförmigen Wand installiert sind, die jeweils durch geeignete Wasserleitungen mit einer Wasserpumpe verbunden sind, um bei Betrieb eine Wasserlagerung zwischen der Wand und der inneren Windung der spiralförmig gewickelten Pipeline zu erzeugen.
• Während des Auf- und Abwickelbetriebs werden vorzugsweise Maßnahmen ergriffen, um eine Bewegung mit wenig Reibung der Pipeline entlang der Seitenwand sicherzustellen. Während des Transports ist der Körper so an der inneren Windung der Spirale befestigt, daß die Mitte des Körpers auf einer Linie durch die Mitte der Spirale in Transportrichtung oder in der vorherrschenden Richtung der vereinten Kräfte, welche mittels des Winds und/oder der Wasserströmung ausgeübt werden, positioniert ist.
• Weitere Einzelheiten des Verfahrens sowie auch Einzelheiten über die vorzugsweise benutzte Vorrichtung beim Ausführen des Verfahrens werden in dem folgenden Beschreibungsabschnitt unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung geliefert.
• Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
• Fig. 1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei eine lange Pipeline an Land zusammengebaut und danach an die See bewegt wird, wo die Pipeline in eine spiralförmige einlagige Spirale gewickelt wird;
• Fig. 2 eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei beide, der Zusammenbauvorgang als auch der Aufwickelvorgang, auf einer Wasseroberfläche (wie zum Beispiel der See oder einem See) durchgeführt werden;
• Fig. 3 schematisch den Transport der Spirale über die See mittels einer Anzahl von Schleppern;
• Fig. 4 den Gebrauch von zusätzlichen Schwimmkörpern am "Bug" der Spirale während des Transports;
• Fig. 5 wie die Spirale abgewickelt und die Pipeline auf den Meeresboden gelegt werden kann;
• Fig. 6A und 6B Details der Führungseinheit, welche vorzugsweise während des Auf und Abwickelvorgangs benutzt wird;
• Fig. 7 eine andere Ausführungsform des Führungsmittels;
• Fig. 8 Details der Form des Keils, welcher vorzugsweise während des Auf- und Abwickelvorgangs genutzt wird;
• Fig. 1 zeigt eine Hubschrauberperspektive von einem Ort zum Zusammenbauen einer länglichen Pipeline und zum Aufwickeln der Pipeline in einer einlagigen spiralförmigen Anordnung. Die Uferlinie ist mit 10 bezeichnet. Unterhalb der Küstenlinie 10 ist eine Landoberfläche 12, und oberhalb der Küstenlinie 10 befindet sich die See oder der See 14. Die Rohrabschnitte 15, aus welchen die Pipeline zusammengebaut worden ist, werden in einem Lagergebiet 16 gelagert. Eine Schweißstation ist mit 18 bezeichnet, und eine Ummantelungsstation ist mit 20 bezeichnet.
• Ein Rohrsegment 15 nach dem anderen wird von dem Lagergebiet 16 zu der Schweißstation 18 überführt, so daß ein Ende des Rohrabschnitts angrenzend an das momentane Ende der Pipeline 22 angeordnet wird. In der Schweißstation 18 wird das neue Rohrsegment an die Pipeline geschweißt. Nach der Untersuchung der Schweißung wird die gesamte Pipeline 22 in Richtung der See 14 über eine ausreichende Entfernung bewegt, um zu ermöglichen, daß ein weiteres Rohrsegment 15 an das momentane Ende der Pipeline angeschweißt werden kann, usw. Während der Passage über Land kann die Pipeline, wenn nötig, mittels stationärer Rollen, mittels auf Schienen fahrender Lastwagen oder mittels anderer Mittel, die als solche bekannt sind, unterstützt werden.
• Während dieses Transports in Richtung der See 14 passiert die Pipeline 22 eine zweite Betriebsstation 20, in welcher eine Beschichtung mit Material hohen Auftriebs an der Rohrwand befestigt wird. Die Dicke dieser Beschichtung wird so gewählt, daß die von der Auftriebsbeschichtung gelieferte aufwärts gerichtete Kraft die abwärts gerichtete Kraft, welche sich aus dem Eigengewicht der Pipeline ergibt, mehr als ausgleicht.
• Nach dem Befestigen des Schaummantels kreuzt die Pipeline 22 die Küste und beginnt auf dem Seewasser 14 zu schwimmen. Das vordere Ende der Pipeline wird von einer Führungseinheit 24 empfangen, welche Antriebsrollen 26 trägt, wobei die Einheit mittels Ankertrossen oder anderer geeigneter Mittel in einer festen Position gehalten wird. Die Antriebsrollen sind, eine oberhalb und eine unterhalb der Pipeline, in Kontakt mit der Pipeline angeordnet. Durch das Drehen der Räder mittels der Nutzung geeigneter Antriebsmittel wird die Pipeline 22 in Bewegung versetzt. Details dieses Führungsmittel 24 und der Rollen 26 werden in Verbindung mit den Fig. 6A, 6B und 7 beschrieben.
• Wenn eine ausreichende Länge (z. B. einige Hundert Meter) der Pipeline die Antriebsrollen 26 auf dem Führungsmittel 24 passiert haben, wird ein Kabel an dem Ende der Pipeline und an einem Schlepper befestigt, und der Schlepper beginnt das Ende der Pipeline seitwärts zu ziehen, um eine gebogene Form zu erzeugen. Sobald eine geeignete Bogenform erreicht ist, wird das Ende des Kabels an einer geeigneten Seite des Führungsmittels 24 befestigt, wonach es eher einfach erscheint, einen vollständigen Kreis zu erzeugen, indem nur an dem Kabel gezogen wird.
• In Fig. 1 ist die Situation gezeigt, in der ein kompletter Kreis gebildet ist und bereits ein Teil der zweiten Wicklung gebildet worden ist.
• Jedes Mal, wenn ein Rohrabschnitt 15 an das Ende der Pipeline in der Schweißstation 18 angeschweißt wird, werden die Rollen in dem Führungsmittel 24 (falls notwendig zusammen mit anderen Führungsmitteln) aktiviert, um die Pipeline zur See zu bewegen und die spiralisierte Pipeline auf der See über eine ausreichende Entfernung zu drehen, um eine Situation zu erhalten, in der der nächste Rohrabschnitt 15 an das Ende der Pipeline in der Schweißstation 18 angeschweißt werden kann.
• Um eine Verformung der Spiralform zu verhindern oder wenigstens einzuschränken, welche zu örtlicher Überspannung bzw. Überlastung führen könnte, welche eine Beschädigung der Pipeline verursacht, wird das Führungsmittel 24 genutzt, um die Pipeline entlang wenigstens eines Teils ihrer kreisförmigen Bahn zu führen. In der Praxis scheint es auszureichen, daß die Führungsoberfläche des Führungsmittels 24 sich ungefähr über einen 90º Sektor eines Kreises erstreckt.
• Ohne besondere Maßnahmen, besteht eine gute Wahrscheinlichkeit, daß während der Drehung der Spirale das führende Ende der Pipeline an einer Kante des Führungsmittels 24 stecken bleibt. Um das zu verhindern, wird es bevorzugt, ein keilförmiges Element 28 zu nutzen, dessen eines Ende nahe dem führenden Ende der Pipeline angeordnet und entsprechend geformt ist. Das Element 28 hat eine gerundete Seite, die der inneren Windung der spiralisierten Pipeline folgt; und die Breite des Elements 28 wird stufenweise mit wachsendem Abstand von dem führenden Rohrende kleiner. Weitere Details dieses keilgeformten Elements 28 werden in Verbindung mit Fig. 8 beschrieben.
• Auf diese Weise kann eine sehr lange Pipeline in eine Spiralanordnung mit einer überraschend kleinen Abmessung gewickelt werden, zum Beispiel ein Rohr mit einem Durchmesser von 24 Inch (ungefähr 61 cm) und einer Länge von 100 km. Falls eine solche Pipeline aufgewickelt ist, wird man unter Berücksichtigung der Biegbarkeitsgrenzen der Pipeline in einem praktischen Beispiel eine Spirale mit einem inneren Durchmesser von 250 m und ungefähr 200 Wicklungen erhalten. Der äußere Durchmesser weist ungefähr 380 m auf. Die ganze Anordnung umfaßt ungefähr 35.000 t Stahl.
• Durch das Verschließen beider Enden der Pipeline ist es eher leicht, daß ganze Rohr auf Leckagen zu untersuchen, indem das innere Volumen des Rohrs unter Druck gesetzt wird und indem irgendein Druckabfalls über eine vorbestimmte Zeitspanne gemessen wird.
• Mittels des Verschließens der beiden Enden des Rohres und einer Druckbeaufschlagung des Rohres erhält die ganze Konfiguration zusätzlichen Auftrieb. Bei dünnwandigen Rohren wird dieser Auftrieb oft schon ausreichen, um die ganze Anordnung schwimmfähig zu machen, so daß die Zufügung eines Schaummantels überflüssig ist.
• Es ist erkennbar, daß während des Aufwickelvorgangs geeignete Befestigungsmittel benutzt werden können, um das Rohr in der erhaltenen Spiralform zu sichern. Diese Befestigungsmittel werden als bekannt angesehen und daher nicht im Detail beschrieben.
• Anstelle des Ausführens der Schweiß- und Ummantelungsvorgänge an Land kann es im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, diese Vorgänge an Bord eines Schiffes, eines Ponton, usw. durchzuführen. Ein Vorteil hiervon ist, der eher leichte Transport der gesamten Einrichtung an einen geeigneten Ort nahe der Stelle, wo der Rohrverlegungsvorgang beginnen wird. Die an dem Ort erzeugte Spirale muß nur über eine relativ kurze Entfernung zu dem Ort befördert werden, wo der Rohrverlegungsvorgang beginnen wird. Ein weiterer Vorteil ist die relativ leichte Bewegung des Rohrs von dem Deck des Wasserfahrzeugs auf die Seeoberfläche. Andererseits kann die Lieferung und die Lagerung der Rohrabschnitte auf mehr Probleme stoßen. Eine Hubschrauberansicht von einem Ort, wo diese Ausführungsform in die Praxis umgesetzt ist, zeigt Fig. 2.
• Die Schweißstation 18 und die Ummantelungsstation 20 sind in dieser Ausführungsform nach Fig. 2 an Bord eines Wasserfahrzeugs 21 eingebaut. Es wird angenommen, daß die Rohrabschnitte 15 irgendwo in oder auf dem Wasserfahrzeug 21 gelagert werden. Die Rohrabschnitte werden in der gleichen Weise, wie in Verbindung mit Fig. 1 erläutert, einer nach dem anderen zu der Schweißstation befördert, wo sie an das Ende der Pipeline geschweißt werden. In der Station 20 wird ein Schaummantel an der Wand der Pipeline befestigt, und danach gleitet die Pipeline in die See, wo die Pipeline in eine spiralgeformte Anordnung in der Weise, wie oben mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben, gewickelt wird.
• Nach dem Vervollständigen des Schweißvorgangs sind die Rollmittel nicht mehr nötig. Es wird jedoch bevorzugt, die Führungsmittel 24 am Ort zu lassen, um das Rohr während des Transports in der Form zu halten und eine Verformung der Spirale zu verhindern, welche mittels der Schleppkräfte der Schlepper verursacht werden. Wie schematisch in Fig. 3 gezeigt, wird die Spirale 36 für die Beförderung fertig gemacht, indem eine Anzahl an Riemen 32 und 34 um die Spirale 36 herum angeordnet werden und indem diese Riemen 32 und 34 mittels Schleppkabeln bzw. -trossen oder -leinen 38 und 40 mit einer entsprechenden Anzahl von Schleppern 44 und 46, wie schematisch in Fig. 3 gezeigt, verbunden werden. Im Allgemeinen wird mehr als ein Schlepper nötig sein, um eine ausreichende Navigationsstabilität zu erhalten.
• Wie bereits angedeutet, wird bevorzugt, wenigstens den geformten Körper 24 der Führungseinheit (oder ein entsprechendes Element) an Ort und Stelle zu belassen, um die kreisartige Form während des Transports zu erhalten. Falls die Spirale eine nicht ausreichende Festigkeit aufweist, kann die Kreisform unter dem Einfluß der Schleppkräfte in ein Oval verformt werden, wodurch besonders an beiden Enden der ovalen Form relativ große Biegekräfte auftreten werden. Um das zu vermeiden, wird das bogenförmige Element 24 an einer Stelle eingebaut, an der sich eine imaginäre Linie durch das Zentrum der Spirale 36 in Vorwärtstransportrichtung genau durch das Zentrum des Elements 24 erstreckt.
• Während des Transports muß jede Drehbewegung der Spirale verhindert werden. In dieser Hinsicht wird es bevorzugt, daß während des Transports eine große Reibung zwischen dem Führungsmittel 24 und der Spirale 36 existiert. Man könnte eine Lage aus einem Material mit hoher Reibung zwischen dem Führungsmittel 24 und der Spirale 36 verwenden. Andere Maßnahmen, um die Reibung zwischen dem Führungsmittel 24 und der Spirale 36 zu vergrößern, werden in Verbindung mit den Fig. 6A, 6B und 7 diskutiert.
• Um die Manövrierbarkeit zu verbessern und den Widerstand zu verringern, welcher durch die Spirale geboten wird, wird es bevorzugt, einen schwimmenden geformten Körper 50 unter die Vorderseite der Spirale 36 zu bringen, wie dies in Fig. 3 und 4 schematisch dargestellt ist. Vorzugsweise ist dieser schwimmende Körper wie ein Schiffsbug geformt. Bei einer sehr praktischen Ausführungsform ist der schwimmende Körper aus einem flexiblen Material hergestellt und aufblasbar, um die Handhabung hiervon wie bei einem Standardgummischlauchboot jedoch auf einem größeren Maßstab zu erleichtern. Vorzugsweise ist der Bug des schwimmenden Körpers 50 mittels Leinen 47 und 48 mit den Schleppleinen 40 und 38 (oder direkt mit den Schleppern 44 und 46) verbunden, um den schwimmenden Körper in der gewünschten Stellung in Bezug auf die Spirale 36 zu halten.
• Anstelle eines schwimmenden Körpers können ebenso zwei schwimmende Körper 51 und 52 genutzt werden, wie dies in Fig. 4 schematisch dargestellt ist. Die Vorderabschnitte der beiden schwimmenden Körper 51 und 52 sind durch passende Leinen 54 und 56 mit den Schleppleinen 40 und 38 (oder direkt mit den Schleppern 44 und 46) verbunden.
• Wenn am Ende des Transportvorgangs die Stelle erreicht ist, an der die Spirale abgewickelt werden muß und das Rohr auf den Meeresboden abgesenkt werden muß, werden Mittel benötigt, um den Mantel zu entfernen und eine Bremskraft auf die Pipeline anzuwenden, so daß die Pipeline unter kontrollierten Bedingungen mit einer annehmbaren Geschwindigkeit abgesenkt wird. Wie in der Querschnittsdarstellung der Fig. 5A und der Hubschrauberansicht der Fig. 5B gezeigt ist, wird ein Wasserfahrzeug 60 genutzt, welches eine Entmantelungsstation 62 und eine Vorschubstange 64 aufweist. Um das Abwickelverfahren zu kontrollieren, wird zuerst einmal eine ähnliche (oder die gleiche) Führungseinheit 24, wie sie während des Aufwickelvorgangs angewendet wurde, an einer geeigneten Seite der Spirale befestigt. In Fig. 5A sind nur die Räder 26A und 26B sichtbar, weil der Hauptkörper der Einheit 24 sich innerhalb der Spirale befindet. Die Führungseinheit 24 wird z. B. mittels der Schlepper in ihrer gewünschten Position gehalten, welche nicht in der Figur gezeigt sind. Angetrieben mittels der Räder 26A und 26B der Führungseinheit 24 wird die Pipeline 22 abgewickelt und durch die Entmantelungsstation 62 transportiert. Um einen glatten Transportweg zu erhalten, ist die Entmantelungsstation vorzugsweise längsseits des Wasserfahrzeugs auf Wasserniveau angebaut. Von dort wird die Pipeline entlang der Vorschubstange 64 längsseits des Wasserfahrzeugs geführt und auf den Meeresboden 66 abgesenkt. Während dieses Vorgangs werden Bremsmittel benutzt, um eine kontrollierte Bewegung der Pipeline zu erhalten. Verschiedene Ausführungsformen von Bremsmitteln sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt, z. B. aus den Druckschriften US 5,575,590 und GB-947196.
• Es wird besonders bei Vorgängen im tieferen Wasser bevorzugt, daß während des Absenkvorgangs das Rohr mit unter Druck gesetztem Gas gefüllt ist, um dem Rohr eine gewisse Steifigkeit zu verleihen und der Tendenz sich zu verbiegen oder zu implodieren entgegenzuwirken. Das Unterdrucksetzten des Rohrs kann eher leicht mit einfachen Mitteln erreicht werden.
• Es wird angemerkt, daß die Entmantelungsstation für den Fall eliminiert werden kann, daß der genutzte Schaum bei zunehmendem Außendruck kollabiert. In diesem Fall werden die Zellen der Schaumstruktur unter dem Einfluß des hydrostatischen Drucks während der Abwärtsbewegung irgendwo zwischen dem Wasserniveau und dem Meeresboden implodieren. Der Auftrieb verschwindet und die Pipeline kommt auf dem Meeresboden zur Ruhe.
• Fig. 6A und 6B liefern mehr Details der Führungseinheit 24. Die Führungseinheit 24 umfaßt einen Hauptkörper 70, welcher bevorzugt ein hohler Körper mit genügend Auftrieb ist, um die Einheit schwimmfähig zu machen. Auf beiden Seiten dieses Körpers 70 sind Träger 72A und 72B installiert, wobei jeder mittels einer Achse 74A und 74B die entsprechenden Rollen 26A und 26B trägt. Die Mittel 76A und 76B zum Antreiben der Rollen 26A und 26B können zum Beispiel innerhalb der hohlen Rollen eingebaut werden. Vorzugsweise sind passende Spannungsmittel vorgesehen, um die Rollen leicht gegeneinander vorzuspannen, so daß ein fester Kontakt zwischen den Rollen 26A, 26B und den Rohrwindungen 22A, 22B und 22C sichergestellt ist. Die Seitenwand des hohlen Körpers 70, welche zu der inneren Wicklung 22C der Spirale weist, trägt an ihrer inneren Oberfläche ein mit einer Pumpe 76 verbundenes Rohr 75. Eine Reihe von Löchern sind durch die Wand des Rohrs 75 und die angrenzende Wand des hohlen Körpers so ausgebildet, daß Wasser aus dem Rohr 75 durch die Löcher in der Richtung der inneren Wicklung 22C fließen kann. Dieses fließende Wasser wird mittels der Pumpe 75 unter Druck gesetzt. Die Pumpe weist eine ausreichende Leistung auf, um einen starken Wasserfluß zu erzeugen. Auf diese Weise wird ein Wasserlager erhalten, welches eine glatte und mit geringer Reibung versehene Führung der Pipeline entlang der Seitenwandoberfläche ermöglicht.
• Wie oben angemerkt, wird es während des Transports bevorzugt, daß eine große Reibung zwischen der Spirale und der Führungseinheit existiert. Um eine große Reibung in der Ausführungsform der Fig. 6A und 6B zu erhalten, wird die Pumpe 75 ausgeschaltet.
• In Fig. 7 ist ein Querschnitt einer anderen Ausführungsform einer Führungseinheit 80 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist eine Seitenwand 84 im Bezug auf eine obere und eine untere Wand 86 und 88 zurückgesetzt und in dem resultierenden freien Räum eine Anzahl von Rädern 82 eingebaut. Die Räder 82 sind auf vertikalen Achsen montiert. Es ist ersichtlich, daß die Pipeline 22 glatt und mit niedriger Reibung mittels der Reihe von Rädern 82 geführt wird.
• Eine Anordnung mit großer Reibung, wie sie während des Transports bevorzugt wird, kann mittels des Blockierens aller Räder 26x gegen Drehung erreicht werden.
• Fig. 8A zeigt die Art und Weise, wie das in Fig. 1 und 2 gezeigte keilgeformte Element 28 sicherstellt, daß eine glatte Drehbewegung der inneren Spiralwicklung um das Führungselement 24 erreicht werden kann. Ein Rohrabschnitt 91 der benötigten Länge wird genommen und mit einem Radius gebogen, welcher dem Radius des Anfangs der inneren Wicklung 22C gleicht. Danach wird ein Abschnitt dieses Rohrsegments, besonders der Teil oberhalb der Linie 9 in Fig. 8 entfernt. Das verbleibende geformte Element weist an seiner linken Seite gemäß Fig. 8 immer noch die kreisförmig geschlossene Form auf, jedoch ist an seinem rechten Seitenende die ursprünglich kreisförmig geschlossene Form zu einer zugespitzten Endform reduziert. Zwischen beiden Enden existiert ein langsamer Übergang, so daß die Linie 92 in der Tat dicht an die Pipeline am Übergang zwischen der ersten und der zweiten Wicklung der Spirale paßt.
• Fig. 8B zeigt das erhaltene geformte Element 28 in seiner Arbeitsstellung an der Pipeline mit der beginnenden ersten Wicklung 22C und dicht gegen das Ende der ersten Wicklung anliegend, dort wo die erste Wicklung in die zweite Wicklung 22B übergeht. Neben dem Stromlinienförmigmachen der inneren Wicklung kann der Keil 28 als Mittel genutzt werden, um das Ende der Pipeline druckdicht zu verschließen.

Claims (9)

1. Verfahren zur Vorbereitung eines länglichen Gegenstands mit einer relativ hohen Biegesteifigkeit, wie zum Beispiel eines länglichen Rohrs oder Kabels, vor Lagerung und/oder Transport des Gegenstands, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der längliche Gegenstand mit ausreichendem Auftriebsvermögen versehen ist, um ein Schwimmen des Gegenstands auf einer Flüssigkeit mit einem vorbestimmten spezifischen Gewicht zu ermöglichen, und daß

b) der längliche Gegenstand, während er auf der Flüssigkeit schwimmt und von ihr getragen wird, ohne Verwendung einer Spule oder eines anderen Stützmittels spiralförmig zu einer flachen einlagigen Spirale gewickelt wird, wobei Führungsmittel zur Definition der Form der Spirale verwendet werden, deren Innenradius ungefähr dem Querschnittsdurchmesser des länglichen Körpers geteilt durch:

- im Falle elastischer Materialien: das Streckgrenzenverhältnis des kritischsten Materials im länglichen Körper,

- im Falle spröder Materialien: das Bruchgrenzenverhältnis des kritischsten Materials im länglichen Körper, entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmittel einen Körper mit einer bogenförmigen Seitenwand umfassen, deren Form der gewünschten Form der inneren Windung des spiralförmig gewickelten länglichen Körpers entspricht.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Wickeln der Spirale die Führungsmittel Rollenmittel umfassen, die um horizontale Achsen herum, von denen eine über und eine unter mindestens der inneren Windung der Spirale verläuft, drehbar sind und auf die Windung dahingehend einwirken, die Spirale um ihre Mitte herum in Drehung zu versetzen.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß während des Transports des schwimmenden spiralförmig gewickelten länglichen Körpers der Körper der Führungsmittel so an der inneren Windung der Spirale befestigt ist, daß die Mitte des Körpers auf einer Linie durch die Mitte der Spirale in Transportrichtung positioniert ist.

5. Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Transport des schwimmenden spiralförmig gewickelten länglichen Körpers ein zusätzlicher schwimmender Körper unter dem nach vorne gerichteten Abschnitt der Spirale installiert ist, wobei der schwimmende Körper der Konfiguration eine Strömungslinie verleiht.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit in 35 einer ungefähr ringförmigen Rinne enthalten ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rinne um ein Bohrgestell oder eine Förderstelle von Gas, Öl oder anderen Stoffen erstreckt.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit aus Bohrflüssigkeit besteht.

9. Führungsmittel zur Verwendung bei dem Verfahren nach einem der Ansprüche 2 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmittel einen Körper mit einer bogenförmigen Seitenwand umfassen, deren Form der gewünschten Form der inneren Windung des spiralförmig gewickelten länglichen Körpers entspricht, wobei mehrere Wasserdüsen in der bogenförmigen Wand installiert sind, die jeweils durch geeignete Leitungen mit einer Wasserpumpe verbunden sind, um bei Betrieb eine Wasserlagerung zwischen der Wand und der inneren Windung des spiralförmig gewickelten länglichen Körpers zu erzeugen.