Dykkerumbilical ut av dykkerklokke

Transkript

1 STF23 F93047 Dykkerumbilical ut av dykkerklokke

2 nrrel.1 RAPPOP Dykkerumbilical ut av dykkerklokke SINTEF Ekstreme arbeidsmiljø Postadresse: 7034 Trondheim Besøksadresse: Olav Kyrresgt. 3 Telefon: Telefax: Telex: sintf n Foretaksnr.: FORFATTER(E) Bård Holand (SINTEF ) og Ove Stave (NUTEC) OPPDRAGSGIVER(E) FUDT ARKIVKODE GRADERING OPPDRAGSGIVERS REF. Fortrolig Einar Svendsen ELEKTRONISK ARKIVKODE PROSJEKTNR. ANTALL SIDER OG BILAG M:\BAH\XBAHBO86.W ISEN PRISGRUPPE FAGLIG ANSVARLIG Bård Holand PAPPORTNR. DATO ANSVARLIG SIGNATUR I.1 STF23 F Arvid Påsche WV?9t SAMMENDRAG ÇD0A, 4 (M4( 7] Rapporten gir forslag til mulige løsninger for lagring og håndtering av dykkerumbilical på utsiden av en dykkerklokke brukt til metningsdykking. Det er lagt vekt på å finne løsninger som er enklest mulig og som kan realiseres uten store ombygginger av dykkerklokken og dennes håndteringssystem. Dersom en operasjonell løsning vil kreve bruk av roterende koplinger for elektrisitet, vann og pustegass, er det foreslått at en undersøker nøye muligheten for å tilpassejvidereutvikle et system som er laget og som brukes i dag av Ocean Technical Services ved luftdykking. STIKKORD ENGELSK GRUPPE i Marin teknikk Marine Technology GRUPPE 2 Dykking Diving EGENVALGTE Dykkeridokke Diving Bell Umbilical Umbilical

3 xrejw 2 INNHOLDSFORTEGNELSE side i BAKGRUNN 3 2 STATUS Status på eksisterende systemer Status på arbeider som er gjort 5 3 ALTERNATiVE L0SN1NGSFORSLAG Lagring av umbilical i kurv under dykkerkiokka Lagring av umbilical i kveil med variabel diameter Roterende koplinger 11 4 ANBEFALT STRATEGI FOR VIDEREFØRING 12 5 KONKLUSJON 13 6 REFERANSER 14 M:\BAH\XBAHBO86.W51

4 3 i BAKGRUNN Nye la-av i forskrifter og annet, har ført til at utstyrsmengden i dykkerklokkene har Økt til et nivå hvor plassmangel har blitt et reelt problem i de dykkerklokkene som er i bruk i dag. I august i 1993 ble det avholdt et møte i regi av FUDT, med deltagere fra oljeselskapene, dykkeselskaper, industri og forskriingsinstitusjoner, hvor temaet var å foreslå tiltak som kunne frigi plass i dykkeridokkene. Blant møtedeltakerne var det bred enighet om at det mest nærliggende tiltaket som ville gi vesentlig bedre plass i dykkerklokka, var å finne et arrangement som tillot lagring og håndtering av dykkerumbilicalene på utsiden av klokka (1). På dette møtet var det enighet om at man definerte et prosjekt definert som følger: PROSJEKT: Dykkerumbilical ut av dykkerklokka RAMMEBETINGELSER: Foreslåtte alternativer skal være realistisk for implementering på eksisterende installasjoner/fartøy. OMFANG: - Status - Status - Hva - Fordeler/ulemper på eksisterende systemer for å få med eksisterende systemers begrensninger på arbeid gjort er alternativene? eller vurdering costfbenefits sikkerhetsmessig SLU TT RESULTAT: - Anbefalte - Anbefalinger tekniske løsningsforslag for videre utvikling til bruk i forbindelse med nybygginger DELTAGERE: - Dykkeselskapene individuelt eller representert ved AODC - NUTEC - SINTEF -NUT - FUDT-partnerne TIDSPLAN: Prosjektrapport skal foreligge 1/12-93 Med utgangspunkt i disse føringene ble det utarbeidet et forslag til forprosjekt som ble akseptert av FUDT. Prosjektet har vært gjennomført i samarbeid mellom SJTEF og NUTEC, med SINTEF som ansvarlig for prosjektgjennomføringen. Et vesentlig ledd i arbeidet med å vurdere mulige tekniske løsninger som kunne muliggjøre flytting av umbilical ut av klokka, var et arbeidsserninar arrangert i Trondheim 1. og 2. november. M:\BAH XBAHBO86.W5 I

5 4 C) Deltagere på dette seminaret var: Gunnar Flaten Per Sætran Ove Stave Nils Ottestaci øyvind Lie Askil Moe Bård Holand Rockwater Stolt Comex Seaway NUTEC NUT Oljedirektoratet Dykker SINTEF I tillegg var det invitert representanter fra Stena, Sub Sea Dolphin, Statoil, Norsk Hydro og Saga. Av ulike årsaker kunne disse ikke møte. Da flere av deltagerne hadde mangeårig operasjonell erfaring, ble det lagt stor vekt på å vurdere de ulike løsningsforslagene som ble lansert (eller forelå), ut fra den forutsetning at løsningen skulle være operasjonelt funksjonsdyktig, samt at rammebetingelsene (se ovenfor) om implementerbarhet på eksisterende fartøy, ble ivaretatt. M:\BAH\XBAHBO86.W51

6 5 2 STATUS 2.1 Status på eksisterende systemer Vi er kun kjent med ett system som er fullt utviklet og i bruk. Systemet er utviklet av Ocean Technical Services (OTS) på oppdrag fra Brit Oil, og opereres også av OTS for det samme selskapet (1). Pr. idag er systemet kun utviklet for luftdykking med det engelske mmi bell-konseptet. Systemet er i daglig bruk, og har så vidt vi har fått vite, mange tusen vellykkede dykk bak seg. Umbillcalet er laget av Jacques, og det er drift på både winch-hjul og umbilical. Roterende koplinger er produsert i Canada av Focal Technology på bestilling. Drift av umbilical kontrolleres av dykkerne, som er veldig fornøyd med systemet, selv om skepsisen var stor i begynnelsen. Roger Hartford, som er en av hovedmennene bak utviklingen av konseptet, har også vurdert en utvidelse av det eksisterende konseptet med tanke på tilpassning til metningsklokker. Han Ønsker videre å bli invitert til Norge for å presentere både det eksisterende konseptet, samt tanker/planer for bruk på metningsklokker. Systemet virker så seriøst og interessant, at vi anbefaler at han blir invitert tii å holde en slik presentasjon på NUTEC for norsk dykkeindustri og Øvrige interesserte. 2.2 Status på arbeider som er gjort Utover det som er vist til i Kapittel 2.1, kjenner vi til bare ett annet konsept. MARA startet i 1989 en designstudie på mmi bell og et umbilical håndteringssystem. Prosjektet er skissert fram til full skala testing (1), men ytterligere realisering er ikke gjort - sannsynligvis p.g.a. manglende interesse/finansiering. M:\BAH\XBAHBO86.W5 i

7 6 3 ALTERNATIVE LØSNINGSFORSLAG Seminardeltakerne (se Kapittel 1) var enige i at det i hovedsak var to forskjellige løsningsprinsipper som var aktuelle: 1. Løsning som ikke krever roterende koplinger ( sleperinger ) - dykkerumbilicalen til dykkerklokka (som i dagens dykking). 2. Løsning med roterende koplinger. d.v.s. fast endekopling av Det var videre enighet om at en i utgangspunktet burde tilstrebe løsninger som var enklest mulige. Skulle ikke disse løsningene vise seg tilfredsstillende, skal en i så fall vurdere løsninger med Økende kompleksif.t. Kravet om at løsningen en velger må kunne tilpasses eksisterende systemer/fartøyer, vil selvsagt være overordnet ethvert løsningsforslag. 3.1 Lagring av umbilical i kurv under dykkerklokka Den mulige løsningen som seminardeltakerne mente ville bety minst forandringer for eksisterende dykkesystemer, var en løsning hvor dykkerumbilicalene ble lagret i to avgrensete kurver under selve klokkekurven. Løsningen er skissert i Figur 3.1. Her er skissert bare en umbilical, men opplegget for den andre vil bli tilsvarende. Umbilicalen er festet til klokka i A (event. med hurtigkopling(er)), og går derfra ned til et rom under klokkekurven. Formen på dette rommet kan være halvparten av en syllnder som er delt av en vertikal vegg. De to dykkerumbilicalene får dermed rom på hver side av denne veggen. I utgangspunktet er umbilicalen kveilet opp inne i denne kurven omtrent som et fiskesnøre kan tenkes å kveile seg dersom det dras inn i en kurv/bøtte. Ut fra kurven går umbilicalen over en form for krafiblokk som f.eks. er hydraulisk drevet, og festes under bunndøren. Når dykkerne er på arbeidsdybden, åpner de bunndøra og trekker endene på umbilicalene inn i klokka. (Det var enighet om at det lå en tidsbesparelse ved rigging av dykkerne, dersom hurtigkoplinger ble brukt på alle tilkoplinger mellom dykker og umbilical). Når dykkeren går ut av klokka kan han styre kraftblokka slik at denne trekker ut umbilical for han. På vei tilbake, kan han tilsvarende styre kraftblokka slik at denne trekker inn umbilical og trykker denne inn i lagringskurven. Stivheten i umbilicalen og formen på lagringskurven, vil bestemme hvordan umbilicalen kveiler seg opp. Ved at innløpet til lagringskurven plasseres som vist på Figur 3.1 (punkt B ), kan standbydykkeren overvåke inn- og uttrekk av umbilicalene visuelt. På Figur 3.1 er umbilicalen ført ut fra lagringskurven og til dykkeren via et løpehjul opphengt inne i dykkerklokka. Dette tillater standbydykkeren å kontrollere inn- og uttak av umbilicaien omtrent som ved dagens metningsdykking. Det var litt delte meninger blant seminardeltagerne om nødvendigheten av dette ut fra et sikkerhetsmessig synspunkt. Usikkerheten noen følte ved at umbificalen gikk rett til dykker(ne), var nok noe begrunnet i mangel på erfaring med ubemannet håndtering av umbilical. Deltagerne var imidlertid enige om at det kunne være greitt at muligheten til å føre umbilicalen via dykkerklokka var tistede - spesielt dersom en dykket med bare en dykker i vannet. M:\BAI-{\XBAHBO86.W51

8 c 31LiiW Figur 3.2 viser tilfellet hvor umbilicalen går rett fra lagringslcurven til dykkeren. 7 Til dykker Figur 3.1 Aktuell løsning med lagring av umbilical i egen lagringslcurv under klokka, og med umbilicalen ført via klokka over et løpehjul før den går ut til dykkeren. Med et opplegg som vist i Figur 3.1, vil standbydykkeren ha mulighet til å rette opp tvinn ( engelskmenn ) eller lignende før umbilicalen nårinnføringen/kraftblokka til den aktuelle lagringskurven. I tilfellet vist i Figur 3.2, må dykkeren selv tilbake til klokka for å korrigere situasjonen, eller at standbydykkeren har en krok eller lignende som gjør det mulig for han å nå umbilicalen slik at han kan trekke umbilicalen inn i klokka for korreksjon. Dersom det oppstår krøll på umbilicalen mens denne ligger i lagringskurven slik at det hindrer uttrekk av umbilicalen, må det på toppen av hver kurv være et lokk som lett kan åpnes av dykkeren M:\BAH XBAHBO86.W51

9 UNIMD 8 slik at han kan komme til for å rette opp situasjonen. Med mindre at slike situasjoner skulle oppstå ofte, ble slike inngrep ikke vurdert som uakseptable av de seminardeltagerne som hadde operasjonell Figur 3.2 Figuren er den samme som Figur 3.1, men viser en situasjon hvor umbilicalen ikke går via standbydykker i klokka. bakgrunn. De vesentligste endringene som dette løsningsforslaget innebærer sammenlignet med dagens dykkerklokker, er: Lagringskurvene under klokkekurven. Avhengig av hvilken utforming/designiøsning en vil få når det gjelder kraftblokka, mente seminardeltagerne at den fysiske høyden på lagringsicurvene skulle utgjøre mindre enn 100 cm. Sannsynlig kraftidlde for kraftblokk er hydraulikk. Dette må introduseres i tilknytning til klokka. M:\BAH\XBAHBO86.W51

10 0 NØdvendige penetratorer for den faste enden av umbilicalen må etableres. I denne sammenheng kan det være Ønskelig/nØdvendig å introdusere hurtigkoplinger - spesielt der dykkerklokka mates på kammersystemet via bunndøra. Det er mulig at en kan utforme kraftblokka slik at den kan håndtere eksisterende dykkerumbilicaler som de er. Alternativet kan være at en må lage nye dykkerumbilicaler (f.eks. komposittumbilical som nyttes av OTS-systemet). 3.2 Lagring av umbilical i kveil med variabel diameter Et alternati.vt løsningsforslag som heller ikke vil kreve roterende koplinger, er vist i Figur 3.3. A Til dykker Kurvi Kurv2 Figur 3.3 Figuren skisserer et løsningsforsig hvor umbilicalen er lagret som en kveil i en kurv med et bestemt antall tørn, og hvor diameteren på kveilen vil endre seg etter som umbilicalen trekkes inn eller ut. M:\BAH XBAHBO86.W51

11 UNMED 10 Også i dette løsningsforslaget er umbificalen lagret under klokkekurven, men i motsetning til det foregående løsningsforslaget, mente seminardeltagerne at det her var fordelaktig at hver Iagringskurv kunne utnytte klokkeicurvens maksimale diameter. Umbilicalene foreslås derfor lagret i kurver arrangert over hverandre som vist i Figur 3.3. Selve prinsippet går ut på at umbilicalen i utgangspunktet er kveilet opp i lagringskurven med et bestemt antall tørn. Når hele umbilicalen er lagret i kurven, vil kveilene ha en diameter som er det maksimale av hva kurven tillater. Når det trekkes ut umbilical, vil kveildiameteren reduseres inntil et visst minimum som vil være bestemt av hvor liten kveildiameter umbilicalen kan utsettes for. Dersom maksimal kveilradius er r, minimal radius er r1 og nødvendig lengde umbilical som skal trekkes ut r L, vil antall tørn i kveilen (n) være gitt av følgende uttrykk: L 27c (r-r) Settes maksimal radius til 1 m, minimum radius til 0.25 m og nødvendig lengde disponibel for dykkeren til 50 m, vil en ved å sette verdiene inn i ligningen over, få at nødvendig antall tørn vil være Dette betyr samtidig at når 50 m umbilical er trukket ut av dykkeren, vil det være igjen en viss lengde i kveilen med de 10.6 tørnene hvor radiusen nå er redusert til 0.25 m. Dette vil minimum bety en merlengde på ca m i det talleksemplet som er benyttet ovenfor. Det råder en viss usikkerhet med hvordan det vil være å manipulere diameteren på en kveil med umbilical bestående av over 10 tørn uten at det floker seg. Løsningen som er skissert i Figur 3.3 hvor umbilicaien flyter fritt inne i lagringsicurven, er helt sikkert den enkleste. Stivheten på umbilicalen, utformingen av eventuell guide ved innføring av umbilical samt beskaffenhet (materialvalg) av innerveggen i lagringskurven, er faktorer som kan være avgjørende for hvor lett det vil være å få overført kraft gjennom kveilen slik at diameteren på de ulike vindingene endrer seg uten at det oppstår låsing eller floker. Under seminaret ble det foreslått flere aktuelle løsninger som kunne hindre floker/låsing - eventuelt lette oppspolingen av umbilical. Det er imidlertid vanskelig å forutsi med sikkerhet både behov for- og effekten av ulike ekstratiltak, og det var enighet blant seminardeltakerne om at realistiske tester var det eneste som kunne gi svar på om - og i tilfelle hvilke tiltak som eventuelt må iverksettes (i tillegg til det som er skissert i Figur 3.3), for at dette prinsippet skal fungere tilfredsstillende. En annen designiøsning enn den som er skissert i Figur 3.3 hvor umbilicalen går ut til dykkeren på siden av kurven, ble også foreslått. Den var basert på Ønske om at standbydykkeren skulle kunne overvåke irmløpspunktet for umbilicalen. Dette måtte i så fall flyttes slik at det lå rett under bunnluka. Det er slett ikke umulig at en slik løsning kan implementeres i dette løsningskonseptet ved at kraftblokka ble flyttet inn til sentrum av kveilen. Imidlertid ble dette sett på som en detalj en i tilfelle kunne vurdere dersom dette prinsippet for lagring av umbilical ble aktuelt å realisere. M:\BAI{\XBAHBO86.W5 i

12 3.3 Roterende koplinger Aktuelle endringer på dagens dykkerklokker som et slikt system vil kreve, er i utgangspunktet de samme som er nevnt i Kapittel 3.1. Det er imidlertid sannsynlig at en umbilical vil kreve en høyde på ca. en meter dersom 10 tørn er nødvendig for å kunne ta ut tilstrekkelig lengde. Det vil si at den totale ekstrahøycien på dykkerklokka med klokkekurv blir ca. to meter. 11 I utgangspunktet ble det fra seminardeltagerne uttrykt skepsis til en løsning basert på roterende M:\BAHXBAHBO86.W5l Det ble videre sett på som selvfølgelig at en søkte å få ut all den erfaring som var tilgjengelig hos skritt å starte utvikling av en løsning basert på roterende koplinger. OTS med tanke på deres konsept som de hadde utviklet med roterende koplinger, før en gikk til det problemer med koplingene. Dersom en allikevel skulle velge en slik løsning, var det enighet om at tromlene ble plassert under klokkekurven med trommelaksen vertikalt. Det vil i praksis tilsi et koplinger...hovedgrunnen til dette var frykten for dødtid i tilfelle (eller rettere når) en fikk en løsning hvor umbilicalene ble kveilet opp med tromler plassert på siden av klokken, ikke ville være enkelt å tilpasse eksisterende systemer/fartøyer. Den umiddelbare løsningen måtte bli at opplegg svært nær det som er skissert i Figur UEÏEE

13 12 4 ANBEFALT STRATEGI FOR VIDEREFØRING Blant alle seminardeltakerne var det enighet om at en blant de aktuelle løsningsforslag burde starte med å vurdere det som i utgangspunktet var enklest å realisere. Dersom dette ikke viser seg å fungere på en tilfredsstillende måte operasjonelt, skal en etterprøve løsninger med Økende kompleksitet. De løsningsforslagene som er presentert i Kapittel 3, er presentert i den rekkefølge seminardeltakerne mente var riktig rekkefølge ut fra dette kriterium. Fra dykkeindustrien ble det framholdt som sterkt ønskelig at det løsningsforslaget en endte på, kunne håndtere eksisterende dykkerumbilicaler. Det var derfor enighet om at evalueringer av de ulike forslagene skulle ta hensyn til dette. En løsning som ikke viser seg å fungerer tilfredsstillende med eksisterende umbilicaler, skal likevel ikke umiddelbart forkastes dersom den kan fungere med en alternativ umbilicaldesign. Det ble videre anbefalt at utprøvinger ble gjennomført under laboratorieforhold med reelle umbilicaler i full skala. Bassenget til OBS ble foreslått som en egnet testfasilitet. OBS hadde mulighet for å drive hydraulisk utstyr, og kunne bistå med å produsere modeller av lagringskurver. NUT ble foreslått som aktuell tilvirker av en operativ modell av en egnet kraftblokk. Alternativet her er å konsultere en kommersiell leverandør av hydraulikkutstyrlkraftblokker. Før en starter egenutvikling av kraftsystem, foreslår vi at en vurderer det konseptet OTS har utviklet for stramming av selve umbilicalen. Dersom en finner at løsningene uten roterende koplinger ikke er tilfredsstillende for operasjonelt bruk, bør en utnytte den erfaring som OTS har gjort med sitt system, og (eventuelt) gjennomføre en utvikling av et system tilpasset metningsdykking i samarbeid med OTS. Med tanke på løsningsmuligheter som kunne tenkes dersom en tok utgangspunkt i en nykontrahenng av et dykkesystem/fartøy, var det enighet blant deltagerne om at de ikke så alternative løsninger som i så fall ville vært bedre enn de som er skissert som mulige for eksisterende dykkesystemer/fartøyer. M:\BAFPXBAHBO86.W5 i

14 U1111i 13 5 KONKLUSJON Alle seminardeltakeme var i favør av å utvikle et system som mullggjorde at dykkerumbilicalene kunne lagres utenfor klokken. Det ble imidlertid fra enkelte uttrykt en viss skepsis mot løsninger som ikke tillot standbydykkeren å ha mulighet til å overvåke/kontrollere inn- og utmating av umbilical, spesielt i de tilfeller hvor det bare var en dykker i vannet. En bør tilstrebe å etablere en løsning på et enklest mulig nivå. Det vil si at en først prøver ut potensielle løsninger som ikke krever roterende koplinger for gass, vann, elektriske forbindelser, etc. Det anbefales derfor at en først undersøker hvorvidt alternativet som er beskrevet i Kapittel 3.1 ( Lagring av umbilical i kurv under dykkerklokka ) kan realiseres tilfredsstillende. Hvis konklusjonen blir nei, fortsetter en med forslaget beskrevet i Kapittel 3.2 ( Lagring av umbilical i kveil med variabel diameter ). Skulle heller ikke dette alternativet vise seg realiserbart, er neste skritt å se på løsninger som inkluderer roterende koplinger. Et samarbeide med OTS vil i så fall være hensiktsmessig for å utnytte deres erfaring med slike systemer. Det er Ønskelig å etablere systemer som kan utnytte eksisterende umbilicaler. UtprØving av de ulike alternativene bør gjennomføres under laboratorieforhold med reelle umbilicaler i full skala. En nødvendig brikke i et lagrings/håndteringssystem for dykkerumbilical, er et kraftsystem som kan trekke inn og gi ut umbilical. Denne bør drives hydraulisk, og kunne styres både av dykker og standbydykker. Utformingen av selve kraftblokka bør være slik at det er mulig å bruke eksisterende umbilicaler. Uavhengig av om en ender med et konsept som krever roterende koplinger eller ikke, bør en innledningsvis vurdere den løsningen OTS har valgt for å stramme umbilicalen under innspoling. M:\BAH XBAHBO86.W5l

15 0 6 REFERANSER 14 (1) MØtereferat fra møte hos Statoil 25/ M:\BAH XBAHBO86.W51