NO780868L - Undervannsfartoey for akustisk inspeksjon av roerledninger med henblikk paa lekkasjer - Google Patents

Description

Undervannsfartøy for akustisk inspeksjon

av rørledninger med henblikk på lekkasjer

Oppfinnelsen angår et undervannsfartøy som er utstyrt for ved hjelp, av akustiske midler å undersøke rørledninger med henblikk på lekkasjer.

En lekkasje i en rørledning for gasser eller væsker, særlig en liten lekkasje, forårsaker en hvislende lyd. Denne lyd omfatter både hørbare og ultrasoniske svingninger, og det harlenge vært kjent at akustiske midler kan benyttes for detektering og lokalisering av sådanne lekkasjer. Spesielt for rør-ledninger for væsker - olje eller oljeprodukter - gjøres det bruk av lyttende og registrerende innretninger som er anordnet i et undersøkelsesinstrument eller såkalt "gris"(engelsk: pig) som medføres av strømmen av stoff gjennom rørlédningen. Denne metode kan imidlertid ikke alltid benyttes. I rørledninger for transport av gass er det langt vanskeligere å detektere lyden av en lekkasje inne i rørledningen enn i en rørledning for væsker. Også når det gjelder rørledninger som er forbundet med produksjonsfelter utenfor kysten, er det på ingen måte lett å sørge for hjelpemidler for innføring og fjerning av en "gris".

Akustiske svingninger,.både hørbare og ultrasoniske, utbrer seg meget godt i vann, og ideen med benyttelse av et fartøy som basis for deteksjon melder seg således lett. Dette fartøy kan være et overflatefartøy, en undervannsbåt, eller al-ternativt, et bemannet eller ubemannet undervannsfartøy som slepes av et skip. Vissheten om detektering av en lekkasje utgjør imidlertid et problem, og oppfinnelsen viser hvordan dette kan forbedres.

Oppfinnelsen angår derfor et undervannsfartøy som er utstyrt for inspeksjon av rørledninger med henblikk på lekkasjer ved hjelp av akustiske midler, hvilket fartøy er utstyrt med minst to retningshydrofoner som er akustisk tilgjengelige fra utsiden og som er rettet mot. rørledningen fra forskjellige posisjoner.

Det akustiske utstyr kan være avstengt til en frekvens eller et frekvensområde som er blitt valgt over klart betyd-ningsfult for en lekkasje. I tillegg kan akustiske generatorer som imiterer lyden av en lekkasje, være installert på forskjellige steder. I det etterfølgende vil uttrykket kilde gjennom-gående bli benyttet til å indikere både lekkasjer og generatorer.

Undervannsfartøyet kan være en undervannsbåt eller et slepet undervannsfartøy, kalt for fisk. Fartøyet følger rørledningen, enten ved styring ved hjelp av en rormann eller automatisk, for eksempel ved hjelp av en styremekanisme som er magnetisk koplet til stålet i rørledningen..

Hydrofonene kan være anbragt utenfor fartøyets skrog, eller også innenfor, men fremdeles akustisk tilgjengelige, for eksempel via en åpning eller via en passende membran. Ret-ningsfølsomhet kan oppnås ved å anbringe en hette rundt sving-ningsoppfangeren, hvilken hette er dekket både innvendig og ut-vendig med lydreflekterende materiale. Dette vil redusere inn-virkningen av forstyrrende lyder og forsterke mottagelsen av kildelyder.

Anvendelsen av minst to hydrofoner fremmer pålitelig-heten under drift. Ved å installere disse på forskjellige steder på fartøyet, kan visse fordeler oppnås. Dersom 2-5 hydrofoner installeres i én rekke parallelt med fartøyets lengdeakse på dettes underside, blir signalet fra en kilde detektert av alle disse hydrofoner. I tillegg til ovennevnte, økede på-litelighet under drift kan andre fordeler oppnås. Alle hydrofoner kan innrettes, grovt mot samme punkt på rørledningen. Dette øker deteksjonsfølsomheten ved å øke signal/støy-forhol-det, slik at lyder detekteres med større sikkerhet. Videre forskyves detekterbarhetsgrensen slik at den omfatter svakere kilder. Dersom det ved behandlingen av signalene benyttes en korrelasjonsteknikk, detekteres signalet fra en kilde som en skarp og høy spiss, hvilketøker de nevnte fordeler ytterligere.

En annen mulighet er at retningene av hydrofonene som er anordnet i en rekke, er parallelle med hverandre. I dette tilfelle dekkes et større område av rørledningen. En kilde vil bli observert i en lengre tidsperiode. En fordel er at lyder som skriver seg fra et støt eller et slag, kan gjen-kjennes som sådanne, og blir følgelig ikke feilaktig registrert som om de skriver seg fra en kilde.

En annen mulighet er at det er anordnet minst ett par hydrofoner, idet de to hydrofoner i et par er installert overfor hverandre i et plan perpendikulær på fartøyets lengdeakse, idet de rager utenfor fartøyet henholdsvis til venstre og høyre og er rettet mot rørledningen. Hydrofonene.som danner et par, kan være anbragt på bommer. En betydelig fordel med denne konfigurasjon er at et mye større område av rørledningens omkrets kan overvåkes direkte, idet den "mørke side" er betydelig redusert. Avstanden mellom hydrofonene kan være 3-5 ganger rørledningens diameter. Det kan finnes for eksempel 2-5 par hydrofoner som er anordnet i to rekker på hver side av fartøyet fordelt langs dettes lengde, idet hver rekke er parallell med fartøyets lengdeakse. Disse hydrofoner kan igjen være rettet mot rørledningen og parallelle med hverandre, eller grovt rettet mot samme tverrsnitt av rørledningen. De respektive fordeler ved de to anbringelsesmåter er analoge med de som er beskrevet foran.

En attraktiv kombinasjon av de forskjellige nevnte muligheter er installasjon av' tre rekker av hydrofoner parallelt med fartøyets lengdeakse,, idet én rekke er anordnet sentralt på fartøyets underside, én rekke rager mot venstre og én rekke mot høyre. På denne måte kombineres fordeler som allerede er beskrevet separat foran.

Fartøyet kan være utstyrt'med to ribber eller finner som heller nedover og bærer de hydrofoner. som danner par. Dette innebærer store konstruksjonsmessige fordeler. Enhver grad av utragning av hydrofonene kan realiseres i en robust konstruksjon og fartøyets stabilitet økes.

Utrustningen for behandling av de mottatte signaler kan være sammensatt av i og for seg kjente kombinasjoner av selektive forsterkere, detektorer, integratorer, sammenliknere og indikerende/registrerende innretninger. Korrelatorer for to eller flere kanaler kan også være anordnet.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende

i forbindelse med et antall utførelseseksempler under henvis-ning til tegningene, der fig. 1-4 viser varianeter av et undervannsfartøy som er utstyrt med hydrofoner, og fig. 5 og 6 viser en hettekonstruksjon for hydrofoner.

På fig. 1 betegner henvisningstallet 1 et undervanns-fartøy, i dette tilfelle.en bemannet ubåt. Fartøyet kan være 6 m langt og 1,5 m bredt. I dette eksempel befinner undervannsbåten seg på ca. 3 meters avstand fra en rørledning 2 som har en diameter på 0,75 m. Til undervannsbåtens bunn er festet to retningshydrofoner 3 og 4, den ene nær forstavnen og den andre nær undervannsbåtens akterende. Begge hydrofoner er rettet perpendikulært nedover og undervannsbåten vil manøvrere på en slik måte at de to hydrofoner rettes mot rørledningen 2. De strekprikkede linjer 5 angir følsomhetshovedretningen.

Fig. 2 viser en undervannsbåt 10 over en rørledning 11, idet undervannsbåten er utstyrt med tre hydrofoner 12,

13 og 14 som er installert i én rekke. Disse hydrofoner er

her rettet mot et punkt på rørledningen, slik som angitt ved de strekprikkede linjer 15. Fig. 3 viser en undervannsbåt 20 i tverrsnitt over en rørledning 21'. Hydrofoner 24 og 25 er festet til bommer 22 og 23 som rager ut sideveis. Dette par av hydrofoner er rettet mot ett og samme tverrsnitt av rørledningen 21, slik som angitt ved de strekprikkede linjer 26 og 27. Et stort område av rør-ledningens omkrets er således bragt innenfor den mer optimale retningsfølsomhet for hydrofonene. Fig. 4 viser en undervannsbåt 30 sett fra undersiden.

Denne undervannsbåt er utstyrt med finner 31 og 32. Nær kante-ne av disse finner er anbragt hydrofoner 33 og 34, idet det på hver finne er anbragt fire hydrofoner i en rekke parallelt med undervannsbåtens lengdeakse. En tredje rekke hydrofoner 3 5 er festet til undervannsbåtens bunn langs dennes senterlinje. Hvert par av hydrofoner 33 og 34, den ene ovenfor den andre (dvs. i dette tilfelle fire par),'er rettet mot ett og samme tverrsnitt av rørledningen som undersøkes. I dette tilfelle er således fire par rettet mot fire forskjellige tverrsnitt. Hydrofonene 35 er også rettet vertikalt nedover mot denne rør-ledning.

Fig. 5 viser et tverrsnitt av en hette for en hydro-fon. Hetten består av en basisdel 40 av sterkt materiale, for eksempel et metall eller en sterk konstruksjon av forsterket polymerisk materiale. Utsiden er dekket av et lag 41 av lydreflekterende materiale, og innsiden av et lag 4 2 av det samme materiale. Et slikt lag kan bestå av en tynn metallfilm'anbragt på et lag av lydisolerende materiale. Et svingningsføl-somt element 43 er anbragt i en sentral posisjon. Dette kan bestå av et antall piezoelektriske krystaller. Dersom hettens toppvinkel er 9 0°, vil alle lydbølger som kommer inn i retning av senterlinjen, treffe krystallene i samme fase og således om-formes til et sterkt elektrisk signal. Retningsfølsomheten

har da sitt maksimum i en stråle som faller sammen med hettens senterlinje, og har en grunnflate lik hettens planriss.

Fig. 6 viser et slikt planriss. Hetten er forsynt, med én eller flere små åpninger 44.

Claims (9)

1. Undervannsfartøy som er utstyrt for ved hjelp av akustiske midler å undersøke rørledninger med henblikk på lekkasjer, karakterisert ved at fartøyet er utstyrt med minst to retningshydrofoner som er akustisk tilgjengelige fra utsiden og som er rettet mot rørledningen fra forskjellige posisjoner.

2. Undervannsf artøy ifølge, krav 1, karakterisert ved at 2-5 hydrofoner er installert i én rekke parallelt med fartø yets lengdeakse på" dettes underside.

3. Undervannsfartø y ifølge krav 1, karakterisert ved at det er anordnet minst ett par hydrofoner, idet de to hydrofoner i et par er installert overfor hverandre i et plan perpendikulært på fartøyets lengdeakse, idet de rager utenfor fartøyet henholdsvis til venstre og til høyre og er rettet mot rørledningen.

4. Undervannsfartø y ifølge krav 1, karakterisert ved at det er til stede hydrofoner som er installert som angitt i krav 2 og som angitg i krav 3.

5. Undervannsfartøy ifølge krav 3 eller 4, karakterisert ved at avstanden mellom to hydrofoner i et par er 3-5 ganger rørledningens diameter.

6. Undervannsfartø y ifølge ett av kravene 3-5, karakterisert ved at det er til stede 2-5 par hydrofoner som er anordnet i to rekker på hver sin side av fartøyet adskilt langs dettes lengde, idet hver rekke er parallelt med fartø yets lengdeakse.

7. Undervannsfartø y ifølge ett av kravene 3-6, karakterisert ved at fartøyet er utstyrt med to finner som heller nedover og bærer de hydrofoner som danner par.

8. Undervannsfartø y ifølge ett av kravene 1-7, karakterisert ved at alle hydrofoner er mer eller mindre rettet mot samme punkt eller mot samme tverrsnitt av rør-ledningen.

9. Undervannsfartøy ifølge ett av kravene 1-7, karakterisert ved at retningene av de hydrofoner som er anordnet i en rekke, er parallelle med hverandre.