CN1018381B - 在地下敷设细长构件的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种在地下铺设细长构件的方法和设备，它能防止该细长元件在铺设设备的上游端的任何积累。这是由于在铺设设备运动方向的相反方向上对细长构件施加活动张紧力而获得的。细长构件在铺设设备上游端的部分中的张紧力被保持在预设的范围之内。

Description

本发明涉及在地下敷设细长构件的方法和设备。

众所周知，把供电电缆、通讯电缆、软管或其它细长构件敷设在海底时，总是将其安置在适宜的沟槽中，以避免可能的伤害。考虑到海洋深度，有时还相应地考虑操作人员在这一深度工作时必然遇到的困难，敷设细长构件的工作往往由在补给船上遥控的铺设机来进行，它逐步地在海底上前进，挖沟并将细长构件设置在其中。

更确切地说，上述机器升起细长构件，使之通过其自身的滑道，然后将构件放置在沟槽底部。由于在细长构件与滑动装置间发生的高度摩擦，位于铺设机下游端的构件部分比位于上游端的部分承受更大的张紧力，以致细长构件剩余部分开始聚集在铺设机的上游端。

考虑到构件相当长，积累的剩余部分可能在很短的时间内变得有害。实际上，细长构件可能呈小曲率半径地弯曲，这将使构件受到损伤甚至被夹挤在铺设机之下，则构件自身和/或铺设机有受伤害的巨大风险。

为消除这一缺陷，某些铺设机在其前部设有一个移动的机械臂，臂端部有细长构件在其中通过的导轨。当构件的过剩部分在铺设机的上游端发生积累时，机械臂升起，提升起细长构件而排除了构件和/或铺设机的险情。

然而，这些机器仅能暂时地解决问题，因为它们不能将在上游端积累起来的过剩部分能移到下游端并由此而避免在机器逐步前进时产生积累。

本发明立足于克服上面指出的缺点，并提出一种能防止在铺设设 备上游端细长构件过剩部分积累而进行地下铺设的方法和设备。

为达到此目的，本发明的目标是提供一种利用有前进装置和细长构件滑道的设备，将细长构件敷设于地下沟槽中的方法，其特征在于有一自动张紧力作用在活动的细长构件上，其作用方向与铺设设备的前进方向相反，以使位于所述设备上游端的细长构件部分中所承受的张紧力等于或高于位于所述设备下游端的构件部分的张紧力。

在一个最佳实施例中，位于铺设设备上游端的构件部分的张紧力连续可调，以保持大约为某一予设的最佳值。在第二个最佳实施例中，张紧力则保持在予设的最小值与最大值之间。当其低于该予设的最小值时，使铺设机的前进设备停下来，而当其高于予设的最大值时，自动张紧则不再作用于细长构件上。

本发明的进一步的目标是提供一种将细长构件敷设在地下沟槽中的设备，它包括前进装置与细长构件滑道，其特征在于所述的滑道上设有细长构件活动张紧装置，其作用方向与铺设设备的前进方向相反，从而使位于该设备上游端的细长构件部分承受的张紧力等于或高于位于该设备下游端的构件部分中的张紧力。

在一个最佳实施例中，上述的自动张紧装置包括许多滚轮，在第二个最佳实施例中，所述的张紧装置是导轨，而在第三个最佳实施例中，一部分滚轮或导轨保持不动，其余的可动。在另外的最佳实施例中，铺设设备包括一锁定环式控制电路，它能将位于设备上游端的细长构件部分的张紧力保持在大约某一予先设定的数值上或在一个予设的数值范围之内。

从下面的仅作为举例而给出的但不受其局限的详细描述与附图中，将能更清楚地了解本发明的其它目标及优点。

图1是相应于本发明的铺设设备;

图2是图1的局部放大图。

参照图1，一种在海底前进以铺设地下细长构件3的铺设设备1，事先放在上述海底2上，铺设设备1有一个由来自补给船的电缆4供电的电动机及由该电动机驱动的液压装置，特别是该液压装置驱动行进装置，例如履带5，而使铺设设备前进，此外还驱动挖掘沟槽7的挖土铲6以及细长构件3的张紧部件8，在别的实施例中，铺设设备可由补给船拖曳着前进。

张紧部件8（在图2中表示得更清楚）设置在滑道10的中央部分9之中，滑道10还包括一个前部11与一个后部12，至少该设备的前部带有一个可动臂13，其端部有环18，细长构件3则插于其中，环18还用作构件位置感受器。

图2是图1中的张紧部件8，它包括两对电机驱动的相对的滚轮14a、14b与15a、15b。每个滚轮可以单独驱动，也可以一对滚轮共同驱动。滚轮14a与15a装在一个固定支承15上，而滚轮14b与15b则装在一个由千斤顶17推动的平衡式可动装置16上。

所有四个滚轮14a、14b、15a、15b的园柱面都是凹面，其上设有凹槽，它们由高附着性材料制成，诸如橡胶或树脂类有高摩擦系数的材料，用以确保对细长构件3的可靠地夹紧而又不致损伤该构件。

在另外一个实施例中，图中未示出，滚轮由导轨代替，也有相对的凹面并由高附着性材料制成。在又一个图中未示出的实施例中，由滚轮或导轨作用在细长构件上的夹紧力不是由千斤顶来提供而是由弹簧或平衡重来提供。

关于操作，首先由浅水潜水员19将细长构件3插入铺设设备1中，特别是插入动臂13的环18之中，进入滑道9、10、11、12和张紧部件8的滚轮对14a、14b与15a、15b之间，启动千斤顶17，于是两滚轮对就对细长构件3进行夹紧。

铺设设备前进时，滑道10的前部11提起设备1上游端的细长构件3，张紧部件8对上述构件3施加张紧力，挖土铲6挖掘沟槽7，而滑道10的后部12则将细长构件置位于上述沟槽7中。

张紧部件8以设备1前进方向的反方向对细长构件3自动张紧，用这种办法，细长构件在设备上游端的部分所受的张紧力等于或者大于下游端部分的张紧力，于是不会在设备的上游端发生细长构件的任何过剩积累。

铺设设备1也设有一种通常的锁定环式控制电路（未示出），它使位于设备上游端的细长构件部分保持在约为某一予设数值的不变张力下或在某一予设数值范围之间。控制电路包括位置转换器T₁与T₂，例如电磁式的转换器，它们分别位于动臂13的上面和下面，并驱动张紧部件8的电动机。

在工作中，动臂13探测位置信号并由此而得到细长构件3在铺设设备1上游端部分所受的张紧力，位置转换器T₁与T₂将此位置信号变换成电信号，反过来确定了张紧部件8的电机通过压滚或导轨作用于细长构件3上的扭矩。

加在位于设备1上游端的细长构件3部分上的最佳张力值一旦被予选定，于是上述部分的位置也就被选定，驱动张紧部件8的电机用来产生能保持这种位置的平均扭矩。

如果设备1上游端的细长构件部分的位置降低了，这意味着作用 于该部分上的张力小于最佳张力值，于是张紧部件8的电机就增加作用在细长构件3上的扭矩，使张力重新回到其予设值上。

反之，如果设备1上游端的细长构件部分的位置升高，这意味着作用于该部分上的张力大于最佳张力，于是张紧部件8的电机减小作用在细长构件3上的扭矩并再次使张力回到其予设值上。

张紧部件8作用在细长构件3上的张力就用这种方法按照细长构件3位于铺设设备1的上游端的部分的位置而连续地调节。因此，上述调节可称之为“模拟式”调节，在另外的实施例中，所述的调节可称之为“数字式”调节。

在此情况下，位置转换器T₁和T₂则是限制细长构件3在设备1上游端部分的所容许的最小与最大的位置开关，此外，它不可能改变由张紧部件8施加在所述细长构件3上的扭矩。

上开关T₁控制着张紧部件8的电机，下开关T₂则控制着铺设设备的前进装置。当动臂13闭合下开关T₂时，意味着细长构件3在设备1上游端的部分呈松驰状态而且积累太多，上述开关闭合使设备1的前进运动停止，与此同时，张紧部件8将所积累的长度自设备的上游端转移至下游端。

当全部剩余量都已转移到下游端时，细长构件在设备上游端的部分则被拉伸处于予设值极限范围之内，动臂13升起，下开关T₂重新打开，设备1再度开始向前运动。

当动臂13闭合上开关T₁时，意味着细长构件3在设备1的上游端部分拉伸得太紧，而上述开关闭合使张紧部件8的电动机停止转动，释放夹紧细长构件的滚轮或导轨。因此，张紧部件8不再拉伸细长构件3，此时铺设设备1继续前移。

当细长构件3位于铺设设备1的上游端部分中的张力下降至其予设的极限值时，则该构件随动臂13一起下降，动臂13再次打开上开关T₁，重新启动张紧部件8的电机而自动张紧力重新加于细长构件3上。在以上描述的两种解决办法中，防止过剩积累的合适扭矩或位置转换器间或开关间的距离均被选定为用于地下敷设细长构件的特性函数。

从上面的描述中显然可见本发明实现了当地下敷设细长构件时，在铺设设备上游端避免构件积累的目标。实际上，张紧部件8对细长构件施加一自动张紧力，能克服当细长元件在上述铺设设备的滑道中通过时由于摩擦所产生的对前进的阻力。

此外，锁定环式控制电路能保证细长构件在铺设设备的上游端部分始终处于最佳张紧状态，既可防止细长构件本身也可防止铺设设备受到任何损伤。

最后，平衡式可动装置可使滚轮或导轨作一定的独立的运动，从而当遇到细长构件的粗大部分时，使之能在张紧部件上通过而不致有夹住的危险。

实现本发明目的的、操作人员很难介入的海底铺设细长构件的方法与设备业已作出描述，显然它们也能高度机械化地在陆地表面下铺设细长构件。

应该了解到，除了上面仅作为举例而加以描述的关于铺设地下细长构件的方法与设备的各实施例以外，综合上面指出的发明构思而又一点也不违反新颖性原则下可以做出其它的修正与变型。

Claims (19)

1、一种地下铺设细长构件的方法包括以下步骤：

沿预定铺设路线把一根细长构件设置在地面或海底上，

使上述放置的细长构件同铺设设备相接合，

使上述的设备沿上述预定的铺设路线前进，

挖掘出一条下游构槽并把所述的细长构件放置在挖好的沟槽中，

其特征在于：

测定设备上游细长构件的位置，

使位于所述设备上游的细长构件保持在一预定位置的范围。

2、一种如权利要求1中所述的铺设方法，其特征在于细长构件（3）的位于铺设设备（1）的上游端部分的张紧力被连续调节在某一预设值上，从而当上述部分的张紧力低于该预设值时，自动张紧力增加，而当其高于该预设值时，自动张紧力减小。

3、一种如权利要求1中所述的铺设方法，其特征在于细长构件（3）的位于铺设设备（1）上游端的部分中的张紧力保持在预设的最小值与最大值之间。

4、一种如权利要求3中所述的铺设方法，其特征在于当细长构件（3）的位于铺设设备（1）的上游端部分的张紧力小于上述预设的最小值时，铺设设备（1）的前进运动停止。

5、一种如权利要求3中所述的铺设方法，其特征在于当细长构件（3）的位于铺设设备（1）的上游端部分的张紧力高于上述预设最大值时，上述自动张紧力则不加于所述细长构件（3）上。

6、一种在地下沟槽中铺设细长构件的设备，它事先放置在地面或海底上，沿一预定的铺设路线前进，该设备包括：

移动上述设备的行进装置，使细长构件在所述设备内滑动并沿预定的路线铺设，

挖掘装置，由该设备带动，在下游挖掘一条沟槽，

所说的设备其特征在于：

一个在设备上游的细长构件的位置探测装置，

张紧设备上游的细长构件的张紧装置，在与所述设备的前进方向相反的方向给细长构件作用一个张紧力，使设备上游的细长构件部分保持在一个预定位置的范围内。

7、一种如权利要求6中所述的铺设设备，其特征在于上述细长构件（3）的自动张紧装置（14a、14b、15a、15b）至少包括一对电机驱动的相对滚轮（14a、14b、15a、15b）。

8、一种如权利要求6中所述的铺设设备，其特征在于上述细长构件（3）的自动张紧装置（14a、14b、15a、15b）至少包括一对由电机驱动的相对导轨。

9、一种如权利要求7或8中所述的铺设设备，其特征在于上述滚轮（14a、14b、15a、15b）或导轨的相对表面是凹面并设有凹槽。

10、一种如权利要求7或8中所述的铺设设备，其特征在于上述滚轮（14a、14b、15a、15b）或导轨的相对表面由具有高摩擦系数的弹性材料制成。

11、一种如权利要求7或8中所述的铺设设备，其特征在于上述滚轮（14a、15a）或导轨之一连接在一个固定支承（15）上，而另外的滚轮（14b、15b）则连接在一可动装置（16）上。

12、一种如权利要求11中所述的铺设设备，其特征在于上述可动装置（16）由一个千斤顶（17）推动。

13、一种如权利要求11中所述的铺设设备，其特征在于上述可动装置（16）由弹簧推动。

14、一种如权利要求11中所述的铺设设备，其特征在于上述可动装置（16）被一平衡重推动。

15、一种如权利要求11中所述的铺设设备，其特征在于还包括第二对滚轮或导轨，所述可动装置是平衡式的。

16、一种如权利要求6中所述的铺设设备，其特征在于它包括一个锁定环式控制电路，它能使细长构件（3）的位于上述设备（1）上游端部分中的张紧力大致保持在一个预设值上或预设值范围之中。

17、一种如权利要求16中所述的铺设设备，其特征在于锁定环式控制电路有一个动臂（13），其自由端上有环（18），上述细长构件（3）则自环中通过。

18、一种如权利要求17中所述的铺设设备，其特征在于上述锁定环式控制电路包括位于动臂（13）的上面和下面的一对位置转换器（T₁、T₂），它们控制着上述自动张紧装置（14a、14b、15a、15b）。

19、一种如权利要求17中所述的铺设设备，其特征在于上述锁定环式控制电路包括位于上述动臂的上面与下面的一对开关（T₁、T₂），它们控制着该铺设设备（1）的上述前进装置（5）和上述自动张紧装置（14a、14b、15a、15b）。

Images