SE456381B - Sett att legga ut en undervattenskabel - Google Patents

Description

'hä 456 381 2 10 15 20 25 30 35 2 Allmänt är det omöjligt att förutse negativ pá- verkan på de olika kabelskikten från lokala intryckningar eller, ännu värre, förskjutningar mellan de olika kabelkomponenterna.

Vissa kabeldelar kan vidare .hänga över en för stor längd, varigenom den utsättes för kraftiga svängningsrörelser,föror- sakade av undervattensströmmar och växlingar i dessa,.vilket nedsätter kabelns livslängd på grund av utmattning.

Olyckligtvis har hittills ingen tillfredsställande lösning på dessa problem framkommit. Möjligheten till alter- nativa banor för kablarna för att undvika ojämnheter på havs- botten har visat sig minimal på grund av att man måste passera ett stup på botten i närheten av stranden. Lösningen att jämna ut havsbotten med sprängning är icke praktiskt genomförbar, bl.a. på grund av hänsyn till miljön.

Problemet kompliceras,då kablar skall läggas ut i ett ojämnt område med vassa klippor;etcuoch där områdets längdut- sträckning är mindre än dess djup, vilket är vanligt i när- heten av kusten. Det inses att det under sådana omständigheter inte längre är möjligt attupprätthålla ett säkerhetsavstånd mellan kablarna på botten, vilket resulterar i oacceptabla störningar mellan kablarna vid dessas nedläggning.

Syftet med föreliggande uppfinning är därför att före- slå ett sätt att lägga ut en undervattenskabel, som inte är behäftat med ovan angivna nackdelar, vilket syfte uppnås däri- genom att sättet enligt uppfinningen erhållit de i patent- kravet 1 angivna kännetecknen.

Det grundläggande särdraget hos uppfinningen består i att ett långsträckt, böjligt element placeras på en särskilt ojämn havsbotten så, att det blir möjligt att konstatera hur och var det vilar på spetsar av utskjutande klippor. Pâ så sätt kan det bestämmas om samma utläggningsbana även kan följas även av själva kabeln, utan att dess isolering eller ledande element äventyras.

Detta sätt är ovanligt såtillvida som det innebär att ett element först skall utläggas som inte har något att göra med det föremål (kabel) som i själva verket skall ut- läggas. 10 15 20 25 30 35 .: 456 381 3 Till skillnad mot vad som kan förväntas behöver man inte i detta fall mäta höjder och andra dimensioner av dessa klippor etc. på botten, utan bottenojämnheterna ger sig till- känna pà det böjliga elementet, dvs dettas deformering.

Därpå flyttas elementet tills man funnit den mest lämpliga bottenprofilen för utläggning av själva kabeln.

Fördelen med detta är uppenbar. Kabeln kan nämligen inte flyttas till en mer lämplig konfiguration, sedan den defor- merats över olämpliga klippor,eftersom de skador den därvid er- hållit därigenom varken försvinner eller minskas.

Uppfinningen skall nu närmare beskrivas i form av ett icke begränsande utföringsexempel under hänvisning till bifogade ritningar, på vilka fig. 1 i en sidovy visar utläggning av ett långsträckt, böjligt element från ett fartyg, fig. 2 i en sidovy visar hur orienteringen av ett dylikt element bestämmes av utskjutande klippor på havsbotten, fig. 3 i en horisontalvy visar fartyget, förankrat på lämpligt sätt under kabelutläggning,och fig. 4 i en sidovy visar en detalj av förankringen i fig. 3.

Uppfinningen avser utläggning av en elektrisk under- vattenskabel på ettområde av botten på ett vattenutdrag. Denna botten uppvisar ojämnheter,sàsom t.ex. klippblock eller uppskjutande spetsar av varierande höjd och med dimensioner på mer eller mindre än 1 meter samt med diverse former, såsom spetsiga, pyramidliknande, och med mer eller mindre oregelbunden form.

Kabeln kan ha en yttre diameter med vilket som helst nominellt värde, t.ex. 50 mm eller 150 mm, och i motsvarighet därtill minsta tillåtna kurvradier på 1,5 m resp. 3.0 m.

Den böjning som kabeln kan utsättas för, då den pas- serar en klippspets,utan att den löper en risk att tryck- och dragkrafterna förorsakar oacceptabla skador,som kan påverka kabelns korrekta funktion, är därför bestämd på förhand.

Företrädesvis bestämmes genom laboratorieprov värdet på den maximala längd som kabeln kan hänga fritt mellan två 456 381 10 15 20 25 30 35 4 punkter utan att få för stora svängningsamplituder, ledande till utmattningspåkänningax;som förstör kabelns hållfasthet. Detta är ingen enkel sak, eftersom skilda fenomen spelar in. Emellertid kan en god approximering erhållas av det faktum att dessa vär- den beror på kabelns livslängd, dvs den tid en tillräcklig funktion av kabeln önskas, på intensiteten hos undervattens- strömmarna tvärs kabeln, på antalet strömomkastningar per dag och på den dragkraft som påverkar kabeln på havsbotten, efter- som ju mer kabeln sträckes, desto motståndskraftigare blir den.

Som konkret exempel kan som kritiskt värde på längden av en fritt hängande kabeldel antas 7 meter, dvs att under och över detta värde har kabeln en acceptabel resp. en oacceptabel utläggningsform.

Uppfinningen är baserad på idén att på havsbotten, innan kabeln lägges ut, placeras ett lângsträckt, böjligt element med en tyngd per längdmeter i vatten som är exempelvis minst 10 gånger mindre än tyngden per längdmeter i vatten av själva den kabel som skall utläggas. Lämpligen är detta lângsträckta, böjliga element en metallina, t.ex. stållina. Denna lina kan vara försedd med medel för att dess position på havsbotten skall kunna avgöras.

Dessa medel kan, såsom inses, vara av det slag som me- delst elektromagnetiska vågor bestämmer den profil som linan intar. Emellertid utgöres dessa medel företrädesvis av visuella medel. För detta ändamål är linan inklädd med ett plast- eller elasthölje, som klart kan ses pâ havsbotten, t.ex. gulfärgad PVC.

Dessutom är i sfiïföredragna utföringsform runt (med en likformig fördelning) detta plast- eller elasthölje anbragta ett flertal referensorgan, exempelvis märken, som är färgade gentemot det underliggande lagret eller svartfärgade, placerade i följd med 2 eller 3 meters inbördes avstånd. Observation av dessa märken ger på ett enkelt sätt längden av linan under vattnet.

Enligt uppfinningen skall linan och kabeln läggas ut med ett fartyg (fig. 1) av känd typ med en utläggningstrumma 2 och ett lämpligt dragorgan (icke visat). 10 15 20 25 30 35 456 381. 5 I fig. 1 visas utläggning på havsbotten av en lina 3, som utmatas (då fartyget 1 rör sig framåt) från trumman 2, och långsamt sjunker mot botten 4, där linan lägger sig på djupet H, exempelvis mellan 200 och 300 m. Detta djup visas schematiskt med ett flertal klippspetsar 5. Utmatningen av linan 3 utföres från fartyget 1 med en spänning, som ges av tyngden per löpmeter av linan i vatten multiplicerad med djupet H och den horisontella dragkraft vid botten på delen 13 och linan 3 som är önskvärd för att krokar och knutar på linan skall undvikas vid utläggningen på botten.

I fig. 2 visas schematiskt hur linan 3 lägger sig på toppen av en klipptopp 5 med en kunvradie R och en fritt hängande längd C-D. Ändarna av den fritt hängande längden begränsas av klipptoppen 5 och horisontalplanet pâ havsbotten 4.

Under de förhållanden som visas i fig. 2 kan med en tv-kamera, manövrerad inifrån en lämplig undervattensfarkost, linans utläggningsform observerag och kurvradien R och längden C-D kan därefter jämföras med de förutbestämda,tillåtna värdena för kabeln.

Skulle linan inta en form med en kurvradie under den minsta tillåtna för kabeln eller med en längd C-D som är större än längsta tillåtna för kabeln, röres fartyget framåt/bakåt så att linan gradvis lyftes från läget 6 till läget 13 och vidare.

Genom manövrering av fartyget 1 undersökes successivt ytterligare områden runt linan med andra klippspetsar, varvid godtagbarheten av linans geometri verifieras, dvs kurvradien och maximala fritt hängande längden jämföres med de givna värdena.

Linutläggningsfaserna (som just beskrivits) upprepas successivt över alla ojämnheter över hela havsbotten tills landningspunkten uppnåtts.

I de följande faserna utföres nedläggningen av kabeln längs den bana som tidigare utmärkte med linan. Kabeln utmatas gradvis från en rulle på fartyget 1,som långsamt föres framåt över hela banan från startpunkten till slutpunkten. Detta visas i fig. 1 med antagandet att kabeln ersätter linan 3. 10 15 20 25 30 35 456 381 6 Under denna fas manövreras utmatningsorganen för kabeln så, att förhållandet bibehålles mellan dragkraften vid B på kabeln och tyngden per löpmeter av kabeln i vatten vid samma värde som förhållandet mellan samma parametrar vid utläggningen av linan.

Det har befunnits att bibehållandet av detta förhål- lande är det väsentliga villkoret för utläggning av kabeln överkflippspetsar1mfi.längden av den fritt hängande delen av kabeln lika med samma del av linan, dvs att längden C-D (fig. 2) är lika med eller mindre än det maximalt tillåtna värdet med hänsyn till kabelns livslängd.

Om linan 3 placeras umeriakttagande av att drag- kraften vid botten förhåller sig till tyngden i vatten av linan på samma sätt som den dragkraft som kabeln skall utläggas med förhåller sig till tyngden i vatten av kabeln, kommer i prak- tiken linan att inta samma form som själva kabeln. Följakt- ligen kan man genom att iaktta den utlagda linan konstatera hur formen på kabeln kommer att bli.

Vad beträffar dragkraften på botten och bibehållandet av det direkta förhållandet mellan dragkraft och tyngd bör det påpekas att dragkraften 10 vid havsbotten beror av den drag- kraft T som utföras på själva fartyget enligt T=p.H+To, där p är tyngden i vatten av det element som skall utläggas och H är utläggningsdjupet. Eftersom T lätt kan regleras, kan även To lätt regleras, så att samma former kan erhållas på linan och kabeln, som tidigare förklarats.

Processen förenklas dessutom genom att kabelutläggning, liksom linutläggningen,sker med hjälp av en undervattens-tv- kamera, som manövreras i närheten av botten för att på så sätt indikera läget av linan och leda fartygetpä.ett lämpligt sätt för utläggning av kabeln på det ställe som redan utmärkts av linan.

Sättet enligt uppfinningen är lämpligen tillämpbart för utläggning av flera kablar påeat område av havsbotten som är särskilt ojämnt, utan att en kabel får någon möjlighet att störa intilliggande kabel. 10 15 20 25 30 35 -: 456 381 7 Det preliminera nedläggandet av flera linor, lika många som de kablar som erfordras, möjliggör fastställande av ett säkerhetsavstånd mellan linformerna för att på så sätt undvika risk för störning mellan kablar, nedlagda efter dessa linor med de profiler som linorna intagit.

Lämpligen utföres utläggningen enligt uppfinningen genom att fartyget styres mellan två rader av läges- och förankringspunkter 1% (fig. 3) på så sätt att fartyget fram- föres långsamt med lämpliga inriktningar på banan. Allt utföres genom att fartyget förankras vid dessa lägespunkter. Särskilt framföres fartyget mellan två rader förankringsbojar på botten, företrädesvis betongförankringsorgan 15 (fig. 4), som är belägna på sidorna av utläggningsbanan på havsbotten.

På detta sätt kan fartyget förankras med lämpliga stâllinor eller kättingar 16 (fig. 3 och U) vid tvâ betongkonstruktioner framför och tvâ bakom fartyget.

I detta fall erhålles fartygets inriktning genom änd- ring med lämpliga vinschar av längden av de kättingar som för- binder fartyget med betongklumparna på botten. Fartygets fram- föring erhålles genom växling i en förutbestämd följd av det par betongklumpar (framtill och baktill) med vilka fartyget är förbundet.

Ovan angivna förankringssystem har fördelen att bibe- hålla fartyget i ett stabilt läge även i kraftig sjö eller vid starka undervattensströmmar. Därigenom påverkas inte kabelns läge av förhållanden i omgivningen.

Vidare erbjuder detta förankringssystem möjligheten att framföra fartyget långsamt. Följaktligen blir all nöd- vändig tid tillgänglig för att med tv-kamera kontrollera att utläggningen av kabeln eller kablarna sker så nära linan eller linorna som möjligt. Även om föreliggande uppfinning har beskrivits med av- seende på en föredragen utföringsform, innefattas i skyddsom- fånget afla alternativa varianter som fackmannen kan härleda från den angivna uppfinningsprincipen.

Claims (10)

456 381 _ .~ 10 15 20 25 30 35 8 PATENTKRAV

1. Sätt att lägga ut en undervattenskabel utmed en bana på havsbotten med en ojämn yta i form av uppskjutande klippor eller andra ojämnheter, k ä n n e t e c k n a t av följande faser, nämligen a) ett lângsträckt, böjligt element placeras utmed banan, b) det förutbestämda värdet av den minsta kurv- radie som är tillåten för kabeln jämföres med kurvradien för detta element i dess läge över havsbottens uppskjutande delar, c) det förutbestämda värdet av den maximala längd som till- låtes för kabeln, fritt upphängd mellan två punkter, jämföres med längden av elementet fritt upphängd mellan en av dessa uppskjutande delar och en annan vilopunkt, d) läget av ele- mentet ändras tills, utmed hela banan på havsbotten, dettas kurvradie blir lika med eller större än värdet av den för kabeln tillåtna minsta kurvradien och tills den fritt uppburna längden av elementet är mindre eller lika med värdet av den för kabeln tillåtna största fritt uppburna längden, samt e) kabeln utlägges på havsbotten noggrannt utmed banan.för elementet.

2. Sätt enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t av att en kabel lägges sida vid sida och runt ett långsträckt, böjligt element i form av en metallina, företrädesvis en stål- lina.

3. Sätt enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k- n a t av att det lângsträckta, böjliga elementet före place- ringen på havsbotten omges med ett hölje eller lager av plast eller elast med en färg som är synlig när det vilar på havs- botten.

4. Sätt enligt patentkravet 3, k ä n n e t e c k n a t av att ett flertal referensorgan i form av tecken och märken e.dyl. anbringas med likformig och förutbestämd före delning på elementet och att nämnda längd av elementet på havsbotten kontrolleras med hjälp av dessa referensorgan.

5. Sätt enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t av ett långsträckt, böjligt element med en tyngd i vatten per löpmeter som är minst 10 gånger mindre än tyngden i vatten per löpmeter av kabeln som placeras på havsbotten. 10 15 20 . Å i 456 381 9

6. Sätt enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t av att under faserna a och b pålägges en horisontell dragkraft pà änden av det böjliga elementet och av kabeln vid utläggningen på havsbotten..

7. Sätt enligt patentkravet 6, k ä n n e t e c k n a t av attförhâllandet mellan den horisontella dragkraften och tyngden per löpmeter i vatten av elementet och av kabeln bibehâlles oför- ändrat under utläggningen på havsbotten.

8. Sätt enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t av att utläggningen av det lângsträckta, böjliga elementet och av kabeln sker från ett fartyg, som framföras på.vattenytan mellan två rader läges- och förankringspunkter på inbördes förutbestämt avstånd.

9. Sätt enligt patentkravet 8, k ä n n e t e c k n a t fav att två rader av bojar först utplaceras för successiv förank- ring av fartyget vid minst fyra bojar i par, varav ett par fram- för fartyget och ett par bakom.

10. Sätt enligt patentkravet 9, k ä n n e t e c k n'a t av att bojarna förankras med linor, kedjor e.dyl. vid lämpliga be- tongkonstruktioner på havsbotten.