Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein System zum Lagern und Unterstütze großer Spannweiten von Unterwasser-Rohrleitungen.

Beim Verlegen von Rohrleitungen auf dem Meeresgrund werde solche Leitungsabschnitte als Brückenabschnitte bezeichnet, die aufgrund von Höhenunterschieden des Bodens über diesem verlaufe und Spannweitenabschnitte bilden, die zwei aufeinander folgend Punkte natürlicher Abstützung der Leitung miteinander verbinden.

In den Brückenabschnitten kann die Rohrleitung in einer solche Weise angehoben sein, daß diese nicht im Einklang stehen mit de strukturellen und/oder funktionellen Erfordernissen un Kennwerten der Rohrleitung, wodurch sich die Notwendigkei ergibt, die Rohrleitung abzustützen und/oder anzuheben und sie mit künstlichen Unterstützungs- und/oder Haltepunkten z versehen.

Es ist offensichtlich, daß die Verlegung von derartige Elementen für die künstliche Unterstützung bei der entsprechenden Anhebung der Rohrleitung vom Boden besondere, komplexe Probleme ergibt aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften, Unebenheiten und Beschaffenheit des Bodens, wo

ORIGINALUNTERLAGEN

die Rohrleitungen verlegt werden; der Meeresboden befindet sic dabei häufig mehrere hundert Meter unter der Wasseroberfläche.

Der Stand der Technik sieht hierbei die Auffüllung von Tälern a Meeresboden im Bereich des Abschnittes vor, in dem di Rohrleitungen verlegt werden sollen. Hierzu werden nich unerhebliche Massen von Erdreich, Steinen, Kies o. dgl. verbraucht, um einen ebenen Abstützbereich zu bilden.

Alternativ ist es gemäß dem Stand der Technik auch bekannt, gasbetriebene Systeme einzusetzen, die unter der Rohrleitun angebracht werden müssen, oder unter den Leitungen Behälter au ausweitbarem Material anzuordnen, die ebenfalls die Funktion vo Hubeinrichtungen haben und zu diesem Zweck mit geeigneten, schnellbindenden Flüssigzementen "aufgeblasen" werden.

Diese bekannten Verfahren haben vielfache Nachteile und Grenzen. Bei den zuerst genannten Lösungen ist der empirische Charakte offensichtlich. Bei den an zweiter Stelle genannten Lösungen is von Nachteil, daß die gewünschte Anhebung der Leitungen nich gesichert ist bei Böden mit nur geringer Konsistenz, so daß di Stützeinrichtungen zumindest teilweise einsinken können. Alle bekannten Systemen ist zudem der Nachteil gemeinsam, daß si nach der Verlegung keine Maßnahmen zur Kontrolle un NachJustierung mehr zulassen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Struktu zum Unterstützen von Unterwasser-Rohrleitungen mit freiliegende Spannweiten anzugeben, die eine automatische Verlegung und Ein richtung ermöglicht, möglichst einfach realisiert werden kann, einen universellen, mehrfachen Einsatz ermöglicht sowi Einstellungen und Nachjustierungen bei und nach dem Anheben de Leitung gestattet.

Eine weitere Aufgabe besteht darin, für das System eine Vorrich tung zur Verfügung zu stellen, deren Betätigungseinrichtunge

einfach sind und im Unterwasserbereich ihre Funktionalität auc nach einer langen Einsatzdauer nicht verlieren. Di Vorrichtungen zur Betätigung der einzelnen Organe de Unterwassereinrichtung sollen dabei so ausgebildet sein, daß si von der Oberfläche aus mit bekannten Fernbedienungsorgane gesteuert werden können.

Schließlich soll die Vorrichtung gemäß der Erfindung nach de Verlegen Wartungs-, Einstellungs- und Reparaturarbeiten ohn Schwierigkeiten jederzeit ermöglichen. Gegebenenfalls soll dabe der Austausch und der Ausbau von Teilen oder der ganze Vorrichtung ohne Schwierigkeiten möglich sein. Nicht zuletz soll die Vorrichtung einfach aufgebaut und effizient sowie si cher in der Funktion sein und wirtschaftlich hergestellt und be trieben werden können.

Zur Lösung der genannten Aufgaben sieht die Erfindung ein Syste zum Lagern und Unterstützen von Brückenabschnitten für Unterwas ser-Rohrleitungen vor, das jeweils ein Gestell hat, welche einen vertikal beweglichen Schlitten mit Selbstsperrung trägt der in seinem unteren Bereich mechanisch spreizbar Zangengreifer hat, die zum Umgreifen und Anheben der Rohrleitun verriegelt werden können; das Gestell hat ferner ausfahrbare selbstsperrende Stützen sowie Mittel zur Kupplung mit eine Verlegemodul, von dem aus alle Funktionen der Vorrichtun gesteuert werden können.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus de Patentansprüchen und aus der folgenden Beschreibung eine Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist. E zeigen:

Figur 1 die Vorderansicht einer Stützeinrichtung gemäß de

Erfindung mit teilweiser Schnittdarstellung in der vertikale

Mittelebene,

Figur 2 eine Seitenansicht der Stützeinrichtung der Figur 1,

Figur 3 die Draufsicht der Stützeinrichtung,

Figur 4 in vergrößertem Maßstab einen Vertikalschnitt durch eine

Einzelheit der Stützeinrichtung und

Figur 5 einen Vertikalschnitt durch eine weitere Einzelheit.

Wie insbesondere die Figuren 1 und 2 zeigen, besteht die Stützeinrichtung für Unterwasser-Rohrleitungen gemäß der Erfindung im wesentlichen aus einem quaderförmigen, metallischen Rohrgestell 1 mit vier Ecksäulen 2, die durch vier obere Horizontalträger 3 (vgl. Figur 3) miteinander verbunden sind. Lediglich an zwei einander gegenüberliegenden Seiten sind die Ecksäulen 2 auch durch untere Horizontalträger 4 miteinander verbunden (vgl. Figur 2) , während gemäß Figur 1 an den beiden anderen Seiten abgewinkelte Verbindungsbalken 5 vorgesehen sind, die die notwendige Steifigkeit herstellen, von den oberen Horizontalträgern 3 ausgehen und mit ihren unteren Enden an jeweils einer Ecksäule 2 angebracht sind.

Zur Erleichterung der Beschreibung werden die beiden Seiten, wo die Ecksäulen 2 auch mit den unteren Horizontalträgern 4 verbunden sind, _^ nachstehend als Längsseiten des Gestells 1 bezeichnet, wo sich die Bestandteile somit in Längsrichtung erstrecken, während die anderen beiden Seiten als Vorderseiten des Gestells 1 bezeichnet werden, wo sich die einzelnen Organe in Querrichtung erstrecken.

An jeder der beiden Längsseiten des Gestells 1 sind die oberen Horizontalträger 3 und die unteren Horizontalträger 4 miteinander durch zwei parallele, vertikale FührungsStangen 6 verbunden (Figur 2) , an denen über Hülsen 7 ein Schlitten 8 hohenverschieblich gelagert ist. Die Betriebsweise und Funktion des Schlittens 8 wird weiter unten näher erläutert.

Die oberen Abschnitte der Führungsstangen 8 sind aus aneinandergereihten KegelstumpfSegmenten 9 zusammengesetzt, die koaxial übereinanderliegen und kopfstehend so angeordnet sind,

daß die größeren Grundseiten nach oben zeigen. Di Kegelstumpfsegmente 9 wirken mit radialen, in einer Eben liegenden Haltevorsprüngen 10 (vgl. Figur 4) zusammen, die au dem Innenumfang der Hülsen 7 ausgebildet sein und in Richtun auf deren Mittelachse vorspringen und dabei Vorsprünge vo vertikalen, elastischen Lamellen 11 bilden, die im untere Bereich kreisförmig miteinander verbunden sind, wodurch ei verformbarer Zylinder 12 gebildet wird (vgl. auch Figur 2) . Au diese Weise wird ein in einer Richtung wirkendes Blockiersyste gebildet, das als "spring fingers" (Preßfingersystem) bezeichne werden kann.

Aus Figur 4 ergibt sich weiter, daß der obere Bereich de radialen Haltevorsprünge 10 so geformt ist, daß er im obere Ende der Zylinder 12 eine Trichteröffnung 13 bildet, die i nachstehend näher erläuterter Art und Weise mit konische Verschlußstopfen 14 zusammenarbeitet (Figur 2) , welche di Hülsen 7 oben abschließen und an ihren oberen Enden durc Platten 15 miteinander verbunden sind, die sich zwischen de vertikalen Führungsstangen 6 auf jeder Längsseite des Gestells 1 erstrecken, auf denen die Hülsen 7 verschiebbar sind.

Der mit den Hülsen 7 verbundene Schlitten 8 besteht aus eine unteren Rechteckrahmen 16 und einem oberen, etwas kleinere Rechteckrahmen 17, die beide durch vier schräge Streben 18 miteinander verbunden sind (vgl. auch Figur 3) . Die Längsseite des unteren Rechteckrahmens 16 sind mit den darüber angeordnete Platten 17 durch Zuganker 19 verbunden, die ei Gewindespindelsystem mit Mutter bilden und von vertikale Stangen 20 betätigt werden, die durch die obere Horizontalträger 3 des Gestells 1 verlaufen und aus nachstehen näher erläuterten Gründen über diese hervorstehen.

Die Querseiten des unteren Rechteckrahmens 16 sind -gemäß Figur in der Mitte durch eine Achse 21 miteinander verbunden, auf de hintereinander mehrere Paare einander gegenüberliegender, bogen

förmiger Backen 22 gelagert sind, die in ihren konkaven Zone Blechschalen 23 tragen. Dadurch werden zwei Zangengreifer 24 ge bildet, mit denen eine Rohrleitung gehalten werden kann. Auf de Blechschalen 23 sind Beschichtungen 25 aus Kunststoff, vorzugs weise Polyethylen, angebracht, die mit der Außenseite de Rohrleitung in Berührung kommen.

Die Backen 22 gehen an ihren oberen Enden in Arme 26 über, di in zwei Reihen fluchtend hintereinander verlaufen, welch jeweils durch eine Verbindungsstange 27 miteinander gekoppel sind. Figur 3 zeigt, daß die beiden Verbindungsstangen 2 parallel zur Gelenkachse 21 verlaufen.

In die Mitte der beiden Verbindungsstangen 27 ist jeweils i Querrichtung eine Gewindebuchse 28 eingesetzt. In die beide Gewindebuchsen 28 ist eine Gewindespindel 29 eingeschraubt, di über eine Gelenkwelle 30 mit einer Winde 31 verbunden ist. Di Winde 31 kann durch Axialdrehung einer vertikalen Stange 32 betätigt werden, die über die oberen Horizontalträger 3 de Gestells 1 aus den nachstehend noch näher erläuterten Gründe hervorsteht.

Mit dem oberen Rechteckrahmen 17 des Schlittens 8 ist ein Platte 33 fest verbunden, über welche der Schlitten 8 erfaßt un angehoben werden kann.

Am oberen Ende jeder Ecksäule 2 sind Steckverbindungselemente 34 vorgesehen. In jeder Säule 2 sind in einer Richtung verschiebba Stützen 35 gelagert, die in der Stellung der Figur 5 vollständi in die Säulen 2 eingefahren sind. Die Stützen 35 können aufgrun ihres Eigengewichtes aus den Säulen 2 heraustreten. Die Stütze 35 haben Haltemechanismen, über welche sie in der vollständig i die Säulen 2 eingefahrenen Stellung und im wesentlichen in jede beliebigen ausgefahrenen Stellung in der nachfolgend nähe erläuterten Art und Weise verriegelt werden können.

Wie Figur 5 zeigt, haben die Stützen 35 einen axialen Stift 36, der in das zugehörige Steckverbindungselement 34 eingreift un dort über seinen Kopf 37 von einem Zylinder 38 gehalten wird. Der Zylinder 38 ist so ausgebildet, daß er eine aufgegliedert und aufweitbare Form hat, um den Kopf 37 freigeben zu können, wenn ein Druck von einem konischen Stopfen 39 ausgeübt wird, de das Steckverbindungselement 34 nach oben abschließt.

Figur 5 zeigt ferner, daß die Stützen 35 im unteren Teil au einer Aneinanderreihung von KegelstumpfSegmenten 40 besteht, di koaxial übereinander kopfstehend so angeordnet sind, daß ihr größere Grundfläche nach oben weist. Die Kegelstumpfsegmente 4 haben die Aufgabe, mit in einer Ebene liegenden, radiale HaltevorSprüngen 41 zusammenzuwirken, die im unteren Teil de Ecksäulen 2 angebracht sind und sich in Richtung auf di jeweilige Längsmittelachse erstrecken, wodurch i Umfangsrichtung angeordnete, vertikal verlaufende, elastisch Lamellen 42 gebildet werden, die im unteren Bereich kreisförmi miteinander verbunden sind. Auf diese Weise wird ein in eine Richtung wirkendes Rastsystem gebildet, das als "spring fingers" (Preßfingersystem) bezeichnet werden kann, welches dieselb Funktion wie das o.a. Rastfingersystem der auf de Führungsstangen 6 verschiebbaren Hülsen 7 für den Schlitten hat.

Das untere Ende jeder Stütze 35 ist über ein Gelenk 43 mit eine Fuß 44 verbunden, der aus einer großen, rechteckigen Grundplatt 45 besteht, an deren Unterseite sich rechtwinklig kreuzende Rip pen 46 ausgebildet sind.

Die Steckverbindungselemente 34 am oberen Ende der Ecksäulen dienen zur Verbindung mit einem nicht gezeigten Verlegemodul fü die Stützeinrichtung mit ihrem Gestell l. Der Verlegemodul ha die folgenden Ausrüstungselemente:

- Mittel zum Erfassen und Hochziehen der Kupplungsplatte 33 de Schlittens 8,

- Mittel zur Kupplung und zum Drehantrieb der vertikalen Stang 32 für die Betätigung der Winde 31,

- Druckmittel für die konischen Stopfen 39 auf den Steckverbin dungselementen 34 am oberen Ende der Säulen 2,

- Mittel zur Kupplung und zum Drehantrieb der vertikalen Stang 20 für die Betätigung der Zuganker 19 zwischen dem untere Rechteckrahmen 16 und den Platten 15, hydraulische Mittel zum Auslösen der oben erwähnte Funktionen, die gesteuert werden von einer automatischen, a sich bekannten Unterwassereinheit, die als "R.O.V." (Remot Operative Vehicle = Fernbedienungsfahrzeug) bekannt ist.

Nach der vorstehenden Erläuterung des Aufbaus der Vorrichtun soll nun deren Betriebsweise dargestellt werden.

Die Stützeinrichtung mit ihrem Gestell 1 wird über den nicht ge zeigten Verlegemodul an den Einsatzort verbracht. Dabei hält de Verlegemodul das Gestell 1 an den Steckverbindungselementen 3 und ist seinerseits mit der o.a. automatische Unterwassereinheit "R.O.V." verbunden, der alle Sicht- un Befehlsfunktionen für die oben erwähnten Operationen mittel Unterstützung durch eine Bodensteuereinheit übertragen sind.

Die Stützeinrichtung mit ihrem Gestell 1 wird auf diese Weis über den Abschnitt der Rohrleitung geführt, der angehoben werde soll. Die Vorrichtung wird dann auf diesen Rohrabschnit abgesenkt, wobei die Zangengreifer 24 geöffnet sind; diese sin zuvor mit Beschichtungen 25 geeigneter Dicke versehen worden, u eine Anpassung an den Durchmesser der Rohrleitung herzustellen die erfaßt werden soll. Wenn die Zangengreifer 24 di Rohrleitung umfaßt haben, werden sie über den Verlegemodu geschlossen, wozu die vertikale Stange 32 um ihre Längsachs gedreht wird, so daß die Winde 31 betätigt wird, die ihrerseit

über die Gelenkwelle 30 die Gewindespindel 29 betätigt, um di nach oben vorstehenden Arme 26 der Backen 22 zu spreizen.

Anschließend werden über den Verlegemodul die Stützen 3 freigegeben, wozu ein Druck auf die konischen Stopfen 39 a oberen Ende der Steckverbindungselemente 34 ausgeübt wird welche dadurch die gegliederten Zylinder 38 aufweiten. Dadurc werden die Stifte 36 und mit diesen die Stützen 35 freigegeben die sodann aufgrund ihres Eigengewichtes aus den Ecksäulen hervortreten und nach unten fallen, bis sie mit ihren Füßen 4 auf dem Boden aufstehen. Aufgrund der Gelenke 43 sind die Füß 44 in der Lage, sich von selbst an jede mögliche Neigung de Bodens anzupassen, so daß sie diesen mit der gesamten Fläch ihrer Grundplatten 45 berühren, die verhältnismäßig groß sind um auch bei Böden geringer Dichte und Konsistenz einen sichere Stand zu gewährleisten und ein Einsinken zu vermeiden. Die sic rechtwinklig kreuzenden Rippen 46 an der Unterseite de Grundplatten 45 verhindern ihrerseits unerwünscht Gleitbewegungen in Querrichtung der gesamten Vorrichtung un sorgen für einen sicheren Halt des Systems in dieser Richtung.

Die Ausfahrbewegung der Stützen 35, die sich beim Anheben de Rohrleitung über den Grund ergibt, ist für jeden Abschnitt auf grund der KegelstumpfSegmente 40 und der damit in Rasteingrif kommenden Haltevorsprünge 41 irreversibel (vgl. Figur 5) , wobe deren gegenseitiges Zusammenwirken einen ungehinderten Austrit der Stützen 35 erlaubt, ein Zurückweichen jedoch nicht zuläßt.

Wenn sich die StützVorrichtung in der beschriebenen Weise au dem Grund abgestützt hat, gibt der Verlegemodul den Befehl zu Anheben der Rohrleitung, wobei für die Hubstrecke ein lineare Wert eingegeben worden ist oder vorzugsweise ein Maß, bei de ein vorbestimmtes Kräfteverhältnis erreicht wird. Das Anhebe erfolgt dann durch eine auf den Schlitten 8 einwirkende Zugkraf nach oben, wobei dieser über die Platte 33 mit dem Verlegemodu gekoppelt ist, so daß der Schlitten 8 auf den Führungsstangen

nach oben verschoben wird. Wenn die Rohrleitung auf da gewünschte Maß angehoben worden ist, wird sie automatisch durc die Rasteinrichtung mit den Kegelstumpfsegmenten 9 und de HaltevorSprüngen 10 blockiert. Das gegenseitige Zusammenwirke der Haltevorsprünge 10 und der Kegelstumpfelemente 9 erlaub eine freie Verschiebung des Schlittens 8 nach oben, verhinder jedoch dessen Absinken, so daß das Gestell 1 nach Abschluß de Verlegeeinheiten ohne weiteres von dem Verlegemodul abgekoppel werden kann, um anschließend die Stützfunktion allein z übernehmen.

In ähnlicher Weise kann das System zur Betätigung der Winde 3 in zweckmäßiger Weise so ausgebildet sein, daß es beim Abkoppel von der Steuereinheit selbsthemmend ist, um eine störungsfrei Verriegelung der Zangengreifer 24 an der Rohrleitung zu sichern.

Wenn es sich als notwendig erweisen sollte, kann de Verlegemodul zu jeder Zeit wieder mit dem Gestell 1 verbunde werden, um dieses auszubauen, aus dem Wasser anzuheben und a anderen Stellen wieder einzusetzen oder um die gewünscht Anhebung erneut durchzuführen. Hierbei sind die durchzuführende Operationen umgekehrt und/oder identisch zu den bereit beschriebenen, nachdem zuvor gegebenenfalls die selbsthemmend Verriegelung des Schlittens 8 gelöst worden ist. Zu diesem Zwec wird vom Verlegemodul aus eine Rotation der vertikalen Stange 20 herbeigeführt, welche die Zuganker 19 betätigen, wodurch di Platten 15 gegen die Hülsen 7 gedrückt werden, so daß di konischen Verschlußstopfen 14 in die Trichteröffnungen 13 de Zylinder 12 mit den vertikalen Lamellen 11 gedrückt werden (vgl Figuren 2 und 4) . Die vertikalen Lamellen 11 werden auf dies Weise elastisch geöffnet, so daß sie die Haltevorsprünge 10 vo den KegelstumpfSegmenten 9 der Führungsstangen 6 lösen.

Im Anschluß an die Beschreibung des Aufbaus und de Wirkungsweise der Vorrichtung gemäß der Erfindung, die mit eine bevorzugten Ausführungsbeispiel in den Zeichnungen dargestell

ist, sollen nachstehend noch einige weitere Eigenschafte erwähnt werden, die bei Bedarf zusätzlich vorgesehen sei können.

Die Stützeinrichtung kann ein anodisches Schutzsystem aufweisen das deren Lebensdauer verlängert und aufgrund der elektrische Isolierung gegenüber der Rohrleitung mit Hilfe der Polyethylen Beschichtungen der Zangengreifer keine Beeinträchtigung de elektrolytischen Schutzsystems darstellt.

Das Verriegelungssystem für die Stützen und/oder den Schlitte kann parallel oder alternativ aus gleichwirkenden Mechanisme bestehen, beispielsweise Mitteln zur Radialverriegelung und/ode Transversalblockierung mit Betätigung durch Schraubspindeln, di über Winkelgetriebe von Steuerwellen vom Verlegemodul au betätigt werden, wie das für das System zum Freigeben un Verriegeln der Stützen vorgesehen ist.

Die Mechanismen zur automatischen Verriegelung der verschiedene kinematischen Systeme können zusätzliche Sicherungen aufweisen Das System zum Anheben des Schlittens kann eine automatische Si cherungseinrichtung aufweisen, die die Stützeinrichtung von de Modul löst, falls ein zu großer Zug ausgeübt wird, um auf dies Weise Schäden oder Zerstörungen an der Rohrleitung z verhindern.

Die ausfahrbaren Stützen und die hierfür vorgesehenen, aus de Ecksäulen bestehenden Führungen können in unterschiedliche Längen bereitgehalten werden, um für jeden Anwendungsfal geeignete Stützeinrichtungen zur Verfügung stellen zu können.

Die gesamte Stützeinrichtung kann durch Schutzschilde abgedeck werden, die mit den entsprechenden Bauteilen verbunden werden um den freien Durchgang zwischen diesen zu verhindern und dami einem Verklemmen oder Verhaken von divergierenden Platten o dgl. von Schleppnetzen für den Fischfang vorzubeugen. Dies

Schutzschilde können vorzugsweise aus Kunststoff-Zellstrukture bestehen, die entsprechende Eigenschaften zur Stoßdämpfun haben.

Der Verlegemodul kann alle Einrichtungen und automatischen Vor richtungen aufweisen, um eine Funktionsbereitschaft auch ohn den Einsatz automatischer Unterwassereinheiten (R.O.V.) herbeizuführen.

Aus der vorstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungs beispiels der Erfindung sowie möglicher, vorteilhafte Ergänzungen ergeben sich die Vorzüge der Erfindung. Dennac steht eine Stützeinrichtung für Unterwasser-Rohrleitungen auc größerer Spannweiten zur Verfügung, die ihre Funktio automatisch durchführt, äußerst einfach und funktionel aufgebaut ist und sich automatisch und universell an all Einsatzfälle anpaßt, ohne daß Beschränkungen hinsichtlich de Struktur und der Form des Bodens zu beachten wären. All Betätigungsorgane an der Stützeinrichtung und die entsprechende Blockiersysteme arbeiten mechanisch und erfordern kein besonderen Maßnahmen für die Wartung und Instandhaltung; si können leicht einer Sichtkontrolle unterzogen werden, beispielsweise mit Hilfe einer automatischen Unterwassereinhei (R.O.V.). Schließlich erlaubt die Stützeinrichtung gemäß de Erfindung in beliebigen Zeitabständen nach der Verlegun Nachstellarbeiten, um etwa eine gewünschte Vorspannun einzustellen und/oder ein Anheben der Leitung auf den ge¬ wünschten Wert durchzuführen.