NO165487B - Fjernbetjenbar, nedsenkbar farkost og fremgangsmaate for aabetjene farkosten. - Google Patents

Description

Fjernbetjenbar, nedsenkbar farkost som har positiv oppdrift, en vinsj, en kabel lagret på nevnte vinsj og som passerer gjennom et føringsorgan, idet nevnte kabel ér innrettet til å ha en massevekt festet til sin frie ende slik at, når nevnte massevekt er gjort tilstrekkelig tung til å overvinne farkostens positive oppdrift, kan dennes vertikale posisjon fra havbunnen over hvilken den opererer, Justeres, ved å vikle kabelen på eller av fra nevnte vinsj. Videre vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte for å betjene en fjernstyrt, nedsenkbar farkost som har positiv oppdrift, en vinsj, en kabel lagret på nevnte vinsj og anordnet til å ha en massevekt festet til sin frie ende slik at når massevekten er gjort tilstrekkelig tung, er den totale oppdriften for farkosten og massevekten negativ, hvilket bevirker farkosten til å synke i vannet, og et føringsorgan som kabelen bevirkes til å passere gjennom.

Oppfinnelsen er særlig egnet for stedspreparering, ved-likehold og reparasjonsoperasjoner i forbindelse med havbunns-oljeboringsrigger.

Fjernbetjente farkoster (ROV) som er blitt anvendt tidligere, er av en type hvor et anvendelsesbur er opphengt fra et overflatefartøy og farkosten er forbundet med buret, idet farkosten har ialt vesentlig nøytral oppdrift og derfor er i stand til å justere sin egen vertikale posisjon ved å endre sin oppdrift noe.

Med slike tidligere kjente løsninger bestemmes løftekapasi-teten for ROV av graden av positive oppdrift som den kan oppnå, og derfor er løftekapasiteten vanligvis relativ lav. Ettersom minst en del av vekten av forbindelsen mellom ROV og anvendelsesburet må bæres av ROV, er det videre nødvendig å anvende en relativt lett forbindelseskabel og ettersom denne kabel innbefatter all elektrisk kopling mellom ROV og anvendelsesburet, kan brudd i signalkopling ofte opptre. Dette problem aksentueres ved vedvarende bøyning av forbin-deisen p.g.a. duvingsbevegelse av anvendelsesburet, som skyldes bevegelsen av overflatefartøyet som følge av dønning og krapp sjø.

Et annet problem som kan erfares med ROV'er er at ettersom mengden av Instrumentering 1 ROV økes, økes størrelsen av forbindelses- og navlestrengkabler p.g.a. kravet til økt ledningsforbindeJse for å føre signaler frem og tilbake mellom ROV og fjerntliggende overvåknings- og styrepaneler i overflatefartøyet. En kjent fremgangsmåte for å overvinne dette problem er å anvende signalmultipleksere og demulti-pleksere for å redusere antallet av signalledninger som kreves. Imidlertid er slikt utstyr relativt komplisert og kostbart og i tilfellet av utstyrssvikt kan føre til lang-varige inoperative perioder og kostbare reservedelslagre.

Den innledningsvis nevnte fjernbetjenbare, nedsenkbare farkosten kjennetegnes ifølge oppfinnelsen ved at førings-organet er horisontalt bevegelig innenfor farkosten for å opprettholde farkostens trim. Ytterligere kjennetegnende trekk ved farkosten vil fremgå av de etterfølgende patent-krav.

Den innledningsvis nevnte fremgangsmåte kjennetegnes ifølge oppfinnelsen ved at føringsorganet kan beveges innenfor farkosten til å opprettholde farkostens trim, at massevekten velges til å gi en total oppdrift for farkosten og massevekten som er kun litt negativ, og at farkosten manøvreres med kabelen viklet inn fullstendig på trommelen og der posisjonen av massevekten justeres i forhold til farkostens tyngdepunkt slik at farkosten inntar en stilling med baugen opp, hvorved skyveorganene tilveiebringer skyvekomponenter i vertikale og horisontale retninger, idet den vertikale skyvekomponenten anvendes til å løfte farkosten vekk fra havbunnen.

Måleinstrumenter som er montert på farkosten vil fortrinnsvis ha sine målere og indikatorer anbragt innenfor en vanntett beholder, idet beholderen har et gjennomsiktig deksel gjennom hvilket målerene og indikatorene er synlige, idet et fjernsynskamera som er montert i farkosten kan rettes mot beholderens deksel, og kameraet vil være innrettet til å forbindes med et fjernsynssystem, slik at avlesningene av målerene og indikatorene kan skje i fjerntliggende avstand ved å betrakte en fjernsynsmonitor forbundet med fjernsyns-systemet.

Fortrinnsvis vil utførelsesformer ifølge oppfinnelsen også innbefatte skyveorganer for posisjonering av farkosten, særlig under nedsenkning av farkosten på en navlestrengkabel.

Farkosten kan utstyres med forskjellige typer av instrumentering, slik som temperatur, trykk og strømningsavfølere for å måle omgivelsesforhold i vann, sonar for detektering av nedsenkede objekter og fjernsynskameraer for fjernbetraktning av arbeid som er igang. Slike farkoster er også fortrinnsvis utstyrt méd gripearmér og manipulatorer for å utføre forskjellige oppgaver, slik som løfting, bevegelse, posisjonering og kopling av utstyr, og gjenvinning av materialer.

I en andre operasjonsmodus for ROV ifølge foreliggende oppfinnelse, velges massevekten til å være bare akkurat tilstrekkelig tung til å overvinne den positive oppdrift av ROV, slik at ROV kan bringes til "fri svømming" ved hjelp av å bevege massevekten til å endre stillingen av ROV og så anvende skyveorganene for å manøvrere ROV både vertikalt og horisontalt.

Utførelsesformer av oppfinnelsen vil nå bli beskrevet, ved hjelp av eksempel, med henvisning til de vedlagte tegninger, hvor: Fig. 1 skjematisk viser en tidligere kjent ROV under

bruk,

Fig. 2 skjematisk viser en ROV ifølge foreliggende oppfinnelse under bruk i en første operasjonsmodus, Fig. 3 skjematisk viser en ROV ifølge en utførelsesform

av oppfinnelsen i et snitt vertikalriss,

Fig. 4 skjematisk viser et snittplanriss av ROV,

betraktet gjennom snittlinjen B-B i fig. 2,

Fig. 5 skjematisk viser ROV i fig. 2 og 3 i en andre

operasjonsmodus,

Fig. 6 skjematisk viser ROV i fig. 2 og 3 i en tredje

operasjonsmodus.

Idet det nå henvises til fig. 1, er en tidligere kjent ROV 10 illustrert under utførelse av en oppgave rundt ventiltreet 11 for en borerigg for stor havdybde. ROV 10 er forbundet med et anvendelsesbur ved hjelp av en kabel 13 som er lagret på en trommel 14 og rulles ut etter behov. Anvendelsesburet 12 er i sin tur opphengt i en bom 15 på boreplattformen 16 ved hjelp av en navlestrengkabel 17.

Med det tidligere kjente system i fig. 1 vil anvendelsesburet 12 bli utsatt for en duvingsbevegelse som følge av bevegelsen av plattformen 16, fra hvilken den er opphengt, forårsaket av virkningen av vind og bølger på plattformen. ROV 10 er avkoplet fra duvingsbevegelsen hos buret 12 ved å være frittsvømmende og kun forbundet med buret ved* hjelp av forbindelsen 13. Imidlertid nødvendiggjør dette at ROV 10 har i alt vesentlig nøytral oppdrift for at den ikke enten synker til havbunnen eller flyter til overflaten, og likeledes er det nødvendig at forbindelsen 13 også har i alt vesentlig nøytral oppdrift.

Som et resultat av den nøytrale oppdriften for ROV, er dens løftekapasitet relativt lav, idet ROV må endre sin egen oppdrift for å motvirke den negative oppdriften av objektet som løftes. Tidligere kjente ROV'er av den type som er vist i fig. 1, er typisk i stand til å løfte laster i størrelses-orden kun 100 kilogram.

Behovet for å tilveiebringe nøytral oppdrift i forbindelsen 13 fører også til vanskeligheter, ved at signalledninger som løper gjennom forbindelsen må være av en lett dimensjon, og derfor vil forbindelsen være skjør. Som følge derav vil den høye hyppighet av at forbindelsen henger seg fast føre til brudd i signalledningene i forbindelsen, eller brudd av selve forbindelsen, hvilket gjør at nevnte ROV i beste fall ikke er i stand til å utføre samtlige av sine funksjoner og i verste tilfellet totalt strandet på havbunnen. I hvert tilfelle vil nevnte ROV kreve kostbare og tidkrevende reparasjoner og i tilfellet hvor nevnte ROV er strandet, er der den ytterligere kostnad med å måtte hente nevnte ROV opp fra havbunnen.

Ser man nå på fig. 2, er en utførelsesform av en ROV 21, ifølge den foreliggende oppfinnelse, vist i bruk om ventiltreet 11 for en borerigg for store havdyp. Denne ROV har en positiv oppdrift og holdes i stilling relativt havbunnen ved hjelp av en massevekt 22 til hvilken ROV er festet ved hjelp av en kabel 25. Med denne løsning er det mulig å fremstille en ROV som har en løfteevne av størrelsesorden 2 tonn.

ROV'en senkes i posisjon på enden av en navlestrengskabel 29 fra en bomkran 32 på bærefartøyet 76, og så snart ROV'en eller dens massevekt når havbunnen 23, gis navlestrengskabelen ut et lite ytterligere stykke for å sikre at ROVen fullstendig avkoples fra duvlngsbevegelsen hos bærefartøyet. Ettersom vekten av navlestrengskabelen 29 ikke er en betydelig faktor, kan den totale konstruksjon av navlestrengskabelen, og signalledningene som bæres i denne, gjøres tilstrekkelig sterk til å motstå duvingsbevegelse hos overflatefartøyet uten å påvirke ROVens ytelse som har tilstrekkelig reserveoppdrift til å understøtte den lille delen av navlestrengen som ikke understøttes av overflate-fartøyet. Så snart ROVen 21 er forankret til bunnen ved hjelp av dens massevekt 22, justeres høyden av ROV en, relativt havbunnen, ved å vikle kabelen inn på eller ut fra en trommel 45 (se fig. 3 og 4) innenfor ROVen.

Ettersom ROVen 21 kun har en massevekt 22, er ubegrenset rotasjon mulig når det ønskes for den oppgave som utføres. Orienteringen av ROVen 21 holdes stabil og endres når det er nødvendig av skyveorganer 48 som også tilveiebringer en grad av mobilitet om posisjonen umiddelbart over massevekten 22.

Den første ROVen 21 er vist i nærmere detalj i fig. 3 og omfatter et ytre skrog 61 som har en slepbar form, idet flyteceller 62 er plassert i den øvre del derav. Massevekten 22, som er varierbar og kan kastes etter bruk, er festet til ROVen ved hjelp av kabel 25 som passerer gjennom en kabelføring 43 og over en trinse 44 før den opptas på en vinsj 45, idet strekk opprettholdes i kabelen 25 ved hjelp av en bremse 46.

Posisjonen av kabelføringen 43 i ROVen er variabel både i for- og akter- og tverr-retningene ved hjelp av hydrauliske sylindere 47, som derved tillater ROV enes stilling å bli justert for å kompensere for ubalanserte belastninger, og også for å gi en liten grad av styring over posisjonen av ROVen relativt massevekten 22. For store posisjonsmessige endringer av ROVen relativt massevekten 22, er det tilveie-bragt skyveorganer 48 og 49 som tillater styring- over posisjonen og orienteringen. Man har funnet at kun to skyveorganer kreves for å tilveiebringe fullstendig man-øvreringsevne i ROVen, ifølge foreliggende oppfinnelse, mens typisk fem skyveorganer kreves for å gi tilfredsstillende styring av tidligere kjente ROVer som har nøytral oppdrift.

ROVen i fig. 3 er utstyrt med en gripearm 51 og et par manipulatorer 52 som kan anvendes for å bære og utføre vedlikeholdsoppgaver rundt basisen av boreriggen. Gripearmen 51 kan også anvendes til å fastspenne ROVen til den del av konstruksjonen på hvilken den arbeider, i hvilket tilfelle skyveorganene kan avstenges for å spare kraft. Gripearmen 51 og manipulatorene 52 drives av en hydraulisk pumpe 53.

Operasjoner som utføres av ROVen overvåkes ombord på over-flatefartøyet ved hjelp av et lokalt fjernsynssystem, hvis kamera 54 er montert på panorerings- og vippemekanismer 55, idet videosignalene og signalene som styrer kameraene og panorerings- og vippemekanismene beveger seg mellom ROVen og overflatefartøyet via elektriske kabler som inngår i navlestrengskabelen 29. Elektrisk forbindelse i navlestrengen 29 avsluttes i overgangsbokser 56 plassert overalt i ROVen og fra hvilke ledninger løper til forskjellig elektrisk utstyr i ROVen.

Det er vanlig i ROVen å Innbefatte en stor mengde av instrumentering for å tillate overvåkningen av omgivelsesforhold i det omgivende havvann samt statusen for utstyret innenfor ROVen. Ved kjente ROVer er denne instrumentering ledningsforbundet via navlestrengskabelen 29 til overflate-fartøyet hvor målere og utlesninger for hvert av instrument-ene er t.ilveiebragt, men denne løsning krever imidlertid at navlestrengskabelen fører et stort antall signaler, enten via diskret ledningsføring, eller ved å anvende et komplisert multipleksingssystem. Den ROV som er vist i fig. 3 overvinner på den annen side dette problem ved å innbefatte en instrumentboks 57 i hvilken målerene er montert. Boksen har en gjennomsiktig flate gjennom hvilken målerene kan avleses, og fjernsynskameraet 54 er i stand til å rettes mot boksen 57 slik at målerene kan avleses via fjernsynsmoni-torene på overflatefartøyet.

Massevekten 22 er både varierbar og kastbar etter bruk, idet ytterligere vekt tilføres av ROVen når den opererer under sterke strømmer og tidevann, mens frigjørbarhet av massevekten tillater ROVen å flyte fritt til overflaten med hvilken som helst nyttelast som den måtte bære.

Det er også funnet at ROVen ifølge foreliggende oppfinnelse er mindre avhengig av bruken av anordninger for automatisk å opprettholde ROV enes peiling og høyde, særlig når den opererer vekk fra en massevekt, mens tidligere teknikks ROV er er meget avhengige av slike anordninger for å gjøre farkosten lett håndterbar.

Idet det henvises til fig. 5, kan ROVen i fig. 3 og 4 også opereres i en "frittsvømmende" modus, mens massevekten 22 vélges til å være noe større enn den som - kreves for å balansere den positive oppdriften av ROVen. Under disse omstendigheter, med kabelen 25 fullstendig påviklet, slik at massevekten holdes umiddelbar under ROVen, vil ROVen synke til bunnen. Ved imidlertid å bevege massevekten, ved hjelp av kabelføringen 43, kan ROV enes stilling endres. Som vist i fig. 5, når massevekten 22 beveges mot baksiden av ROVen, inntar ROVen en baug-oppstilling slik at operasjoner foretatt av skyveorganene 48, 49 har den virkning å gi både en vertikal komponent Ty og en horisontal komponent Tg av skyvekraften T, hvorved ROVen tillates både å løfte seg fra havbunnen 23 og å bevege seg fremover, I denne modus er ROVen 1 stand til "fri svømming" og i fig. 5 er den vist til å følge en undervannsrørledning 24. Under frittsvømming, kan kameraet 54 anvendes til å avsøke bunnen, mens det samtidig tilveiebringer "øyne" som tillater ROVen å føres langs havbunnen. Under frittsvømming er navlestrengen 29 slakk for å forhindre hemming av den frittsvømmende bevegelsen for ROVen, mens bærefartøyet på overflaten skygger bevegelsen av ROVen.

Vender man seg nå til fig. 6, kan ROVen i fig. 3 og 4 også opereres i en slepet konfigurasjon, i hvilken ROVen 21 slepes bak et overflatefartøy 26 ved hjelp av kabel 75 gjennom hvilken den nødvendige elektriske ledningskopllng føres, slik som for navlestrengkabelen i fig. 3. I denne modus må ROVen veies for å gi i alt vesentlig nøytral oppdrift og halefInneoppstlllingen 77 virker til å holde ROVen retningsmessig stabil under tauing. Styrefinner 79 kan også tilveiebringes på sidene av ROVen for å styre dybden på hvilken den beveger seg under tauing. Imidlertid kan dybden også styres ved å anvende skyveorganene, idet motsattrettet skyvekraft bevirker ROVen til å stige ved å plassere mer drag på slepelinen, mens fremoverrettet skyvekraft bevirker ROVen til å synke under påvirkning av sin egenvekt.

Under sleping kan kameraet innenfor ROVen 21 anvendes til å observere havbunnen 23. Imidlertid kan et magnetometer 78 også slepes bak ROVen til å lokalisere objekter på og under havbunnen som har en magnetisk signatur.

Slepeoperasjon har særlig fordeler under stedsundersøkel-sesarbeid hvor et stort område av havbunnen må avsøkes. Under disse forhold er manøvrerbarhet ikke så viktig og en slepet ROV er i stand til å dekke et større område enn en frittsvømmende ROV over en bestemt tidsperiode. Ved å gi ROVen ifølge foreliggende oppfinnelse en slepbar form, kan den lett tilpasses til å operere bort fra en massevekt, i frittsvømmende operasjon og i slepet operasjon, mens den tidligere teknikks frittsvømmende ROV ikke er lett tilpassbar til andre operasjonsmodi.

Det vil forståes av fagfolk at tallrike variasjoner og modifikasjoner kan foretas på oppfinnelsen som beskrevet ovenfor uten å avvike fra oppfinnelsens tanke eller omfang som grovt beskrevet.

Claims (1)

1. r.

   Fjernhetjenbar, nedsenkbar farkost som har positiv oppdrift,

   en vinsj, en kabel lagret på nevnte vinsj og som passerer gjennom et føringsorgan, idet nevnte kabel er innrettet til å ha en massevekt festet til sin frie ende slik at, når nevnte massevekt er gjort tilstrekkelig tung til å overvinne farkostens positive oppdrift, kan dennes vertikale posisjon fra havbunnen over hvilken den opererer, justeres, ved å vikle kabelen på eller av fra nevnte vinsj, karakterisert ved at føringsorganet er horisontalt bevegelig innenfor farkosten for å opprettholde farkostens trim. 2.

   Farkost som angitt i krav 1, karakterisert ved at farkosten er forsynt med skyveorganer for manøvrering og posisjonering av farkosten. 3.

   Farkost som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at kabelen er innrettet til å ha en massevekt festet til sin frie ende, hvilken massevekt etter bruk kan kastes/avhendes. 4.

   Farkost som angitt i et hvilket som helst av kravene 1-3, karakterisert ved at føringsorganet er bevegelig i langsgående og tverretningene ved hjelp av hydrauliske sylinderorganer. 5.

   Fremgangsmåte for å betjene en fjernstyrt nedsenkbar farkost som har positiv oppdrift, en vinsj, en kabel lagret på nevnte vinsj og anordnet til å ha en massevekt festet til sin frie ende slik at, når massevekten er gjort tilstrekkelig tung, er den totale oppdriften av farkosten og massevekten negativ til å bevirke farkosten til å synke i vannet, og et føringsorgan som kabelen bevirkes til å passere gjennom, karakterisert ved at føringsorganet beveges innenfor farkosten til å opprettholde farkostens trim, at massevekten velges til å gi en total oppdrift for farkosten og massevekten som er kun litt negativ, og at farkosten manøvreres med kabelen viklet inn på trommelen og der posisjonen av massevekten Justeres i forhold til farkostens tyngdepunkt slik at farkosten inntar en stilling med baugen opp, hvorved skyveorganene gir skyvekraftkomponenter i vertikale og horisontale retninger, idet den vertikale skyvekraftkomponen-ten anvendes til å løfte farkosten vekk fra havbunnen.