CN104011445A - 用于埋设细长部件的设备与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于埋设细长部件的设备与方法、一种用于在沟槽中铺设细长部件的设备，所述设备包括：主体部分；地面接触设备，所述主体部分安装在所述地面接触设备上，并且所述设备可以在使用中通过所述地面接触设备在地面上方移动；细长部件移动装置，所述细长部件移动装置构造成将所述细长部件从初始位置移动到细长部件铺设位置；以及压低器，所述压低器附接到所述主体部分，并且构造成将所述细长部件从其细长部件铺设位置引导到其在沟槽中的位置，所述压低器具有细长部件进口部分以及细长部件出口部分，其中所述压低器在使用中可绕与所述细长部件的纵向轴线实质上平行的轴线旋转。

Description

用于埋设细长部件的设备与方法
技术领域
本发明涉及一种用于埋设细长部件的设备与方法，具体来说，涉及一种用于在预先形成的或同时形成的沟槽中埋设细长部件的设备与方法。所述细长部件通常可以是管道或线缆，例如电力传输线缆或电信线缆。
所述设备与方法尤其适合于在海床中埋设例如管道或线缆等细长部件。本发明的设备与方法更特别地涉及细长部件在非线性沟槽中的埋设，且更明确地说，其中所述沟槽遵循相对较小半径的曲线，尤其其中曲率半径接近所述细长部件的最小曲率半径。
背景技术
埋设例如管道或线缆等细长部件的技术已十分完备，且大量设备与方法在此技术领域中已知。在许多状况下，使用沟槽切割设备，其在单一操作中在海床中切割沟槽，并且将细长部件铺设在新形成的沟槽中。在一些状况下，沟槽的形成以及细长部件在沟槽中的铺设在不同时间且使用不同装备以独立操作的形式进行。
通常在这种类型的设备中，在将细长部件转移到沟槽中的阶段期间使用所谓的压低器。压低器用以将细长部件引导到其在基底或底部沟槽处的既定位置，并且还辅助确保细长部件的弯曲不会超过可能对所述细长部件造成损坏的其最小曲率半径。
按照惯例，用于在沟槽中铺设细长部件的设备构造用于在实质上线性的沟槽中铺设部件。压低器最经常构造为从所述设备向后伸展并且具有用以将细长部件引导到沟槽基底的弯曲底面的纵向伸展组件。在沟槽为直线的情况下，压低器的向后程度不会造成问题。
然而，现在更经常地需要在非线性的(也就是说，弯曲的)沟槽中铺设例如管道或线缆等细长部件。在例如为海上风电场提供线缆等应用中，沟槽中的曲线可能具有较小的转弯半径。在此类弯曲沟槽中，压低器因其长度而可能接触沟槽壁并且楔入或以其它方式卡住或堵塞在特定位置中，因此压低器的显著的向后程度可能变为重大问题。使压低器摆脱其堵塞条件通常很难，而且至少会在尝试进行矫正时导致浪费时间和金钱。
本发明力图消除或缓解这些问题。
发明内容
根据本发明的第一个方面，提供一种构造用于在沟槽中铺设细长部件的压低器，所述压低器具有细长部件进口部分以及细长部件出口部分，且其中所述压低器在使用中可绕与细长部件的纵向轴线实质上平行的轴线旋转。
优选地，所述压低器的旋转轴线与细长部件的纵向轴线实质上同轴。
优选地，所述压低器的旋转轴线在压低器的细长部件进口部分处与细长部件的纵向轴线实质上平行。
在优选实施例中，所述细长部件为管道或线缆。
优选地，所述压低器适于允许实现相对细长部件的啮合以及脱开。在一些优选实施例中，所述压低器包括经设定尺寸以啮合细长部件的通道或凹槽。
根据本发明的第二个方面，提供一种用于在沟槽中铺设细长部件的设备，所述设备包括：
主体部分；
地面接触设备，所述主体部分安装在所述地面接触设备上，并且所述设备可以在使用中通过所述地面接触设备在地面上方移动；
细长部件移动装置，所述细长部件移动装置构造成将细长部件从初始位置移动到细长部件铺设位置；以及
压低器，所述压低器附接到所述主体部分，并且构造成将细长部件从其细长部件铺设位置引导到其在沟槽中的位置，所述压低器具有细长部件进口部分以及细长部件出口部分，
其中所述压低器在使用中可绕与细长部件的纵向轴线实质上平行的轴线旋转。
优选地，所述压低器的旋转轴线与细长部件的纵向轴线实质上同轴。
在优选实施例中，所述压低器的旋转轴线在压低器的细长部件进口部分处与细长部件的纵向轴线实质上平行。
在优选实施例中，所述细长部件为管道或线缆。
优选地，所述压低器适于允许实现相对细长部件的啮合以及脱开。在一些优选实施例中，所述压低器包括尺寸设定为啮合细长部件的通道或凹槽。
在优选实施例中，所述设备进一步包括沟槽切割设备。
优选地，所述沟槽切割设备选自链式切割工具、岩石切割转轮、剪切机以及喷射设备中的一或多个。
优选地，所述压低器紧靠所述沟槽切割设备的后面(相对于沟槽切割方向)安置在所述设备上。
根据本发明的第三个方面，提供一种将细长部件铺设到沟槽中的方法，所述方法包括使用压低器将细长部件从细长部件铺设位置引导到在沟槽中的位置，并且通过使压低器绕与细长部件的纵向轴线实质上平行的轴线旋转来调整所述压低器的定向。
优选地，所述压低器的旋转轴线与细长部件的纵向轴线实质上同轴。
优选地，所述压低器安装在细长部件铺设设备上，所述方法进一步包括在所述细长部件铺设设备处于沟槽中的曲线处或接近沟槽中的曲线时使所述压低器绕所述轴线旋转的步骤。
优选地，所述细长部件铺设设备进一步包括沟槽切割装置，所述方法进一步包括紧接在在沟槽中铺设所述细长部件之前使用所述沟槽切割装置切割沟槽。
附图说明
下文将参照附图进一步描述本发明的实施例，其中：
图1是绘示根据本发明的用于切割沟槽以及铺设细长部件的设备的一部分的示意图；
图2绘示本发明的设备的平面视图；
图3绘示本发明的设备的侧视图；以及
图4是包含压低器的典型沟槽切割以及线缆铺设设备的示图。
具体实施方式
首先参照图4，其绘示用于切割沟槽以及同时在新切割的沟槽中铺设细长部件的典型设备。设备100包括主体部分110，该主体部分安装在用于在地面130上传送主体部分110的装置120上。地面130通常(但非排他地)为海床。此类装置120宜具有环状铰接的履带单元(如图所示)形式，但作为替代方案可以是滑橇或类似者。这些特征的构造细节本身不是本发明的部分，且因此其在图1到3中并未图示。应注意，可借助安装在主体部分110与所述铰接的履带单元之间的致动器140操纵环状铰接的履带单元130。
所述设备进一步包括沟槽切割装置20以及压低器40，此二者在图4中都仅以轮廓加以指示。图4进一步示出由压低器40引导到位置中的细长部件50。
尽管未在图4中专门图示，但是沟槽切割装置20以及压低器40是直接或间接地安装在设备100的主体部分110上。
在下文中，图1到3的带后缀“A”的标号指示在用于在沟槽的直线部分32中铺设细长部件的条件下的零件、组件等，且图1到3的带后缀“B”的标号指示在用于在沟槽的弯曲部分34中铺设细长部件的条件下的零件、组件等。
现在参照图1到3，其图示用于在沟槽中铺设细长部件50的设备100的一部分。细长部件50通常为管道或线缆，例如电力线缆或电信线缆，并且为了易于参考，下文将细长部件称为“线缆”，将细长部件在沟槽中的铺设称为“线缆铺设”，应理解，提及“线缆”时还涵盖例如管道等其它细长部件。
在图1到3中所图示的实施例中，本发明的设备100包含用示意图绘示的沟槽切割装置20。所述沟槽切割装置在使用中直接或间接地安装在线缆铺设设备100的主体部分110上。为清楚地图示，设备100以及主体部分110在图1到3中未示出。如此项技术领域中已知，挖沟装置20本身可以是任何合适的设计，包含链式切割工具、岩石切割转轮、剪切机以及喷射设备及类似设备中的一或多个。沟槽切割设备20在使用中用以切割在图1到3中图示为具有直线部分32以及弯曲部分34的沟槽30。在优选的配置中，沟槽的壁30.1以及30.2是基本垂直的。壁30.1以及30.2彼此相对并且与基底或底部36一起界定实质上矩形形状的沟槽30。在图1、2以及4中通过箭头“A”绘示本发明的设备100在沟槽切割以及线缆铺设操作期间的方向。
本发明的设备包含压低器40。在所图示的实施例中，压低器40被示为紧靠沟槽切割装置20的后方(相对于线缆铺设的方向)安装。压低器40直接或间接地附接到设备100的主体部分110。设备100的主体部分通常包含将线缆50从初始位置转移到线缆铺设位置的线缆提升和/或传送机构。举例来说，线缆50起初可以大致沿着或邻近沟槽的既定路径放置在地面上。线缆传送机构将线缆50导引到线缆铺设位置，随后线缆50在此位置处于适合由压低器40的线缆进口部分42接收的构造。如本领域中已知，压低器40的主要功能是将线缆50从所述设备上的线缆铺设位置引导到沟槽30的底部36，同时确保使线缆50免受可能导致线缆损坏的过度弯曲。
压低器40包括例如具有金属构造的实质刚性的元件，其具有在线缆50被转移到沟槽中时支承线缆50的弯曲底侧表面。所述压低器的弯曲底侧可以采用在其下表面处敞开的通道或凹槽的形式。所述通道或凹槽啮合线缆50。所述压低器经调适使得线缆50在整个线缆铺设操作中无需“受约束”。因此，在线缆铺设操作期间所述线缆可以相对所述压低器啮合以及脱开。因此所述压低器与包含(举例来说)经配置用于同时铺设操作的设备的现有技术的线缆铺设设备不同，在现有技术的线缆铺设设备中线缆持续保持受约束。通常，现有技术的经配置用于同时铺设操作的设备阻止线缆松开，从而确保在线缆铺设过程期间线缆不能从所述设备脱开。线缆50在线缆进口部分42处进入压低器40下方，并且在进口部分42远端的线缆出口部分44处离开。
压低器40具有比其宽度长得多的相当长的长度。因此，压低器40从线缆铺设设备(具体来说，在所图示的实施例中是沟槽切割装置20)向后伸展相当长的长度。当在线性沟槽部分32中铺设线缆50时，压低器40的这种构造是合适的。然而，当在弯曲沟槽部分34中铺设线缆时可能出现问题，这是因为压低器40可能接触沟槽30的壁30.1、30.2并且变得卡住(楔入或堵塞)，使得线缆铺设操作必定被中断，直到压低器40获得释放为止。
为了解决此问题，本发明规定压低器40可绕与线缆50的纵向轴线至少大致平行且优选地与线缆50的纵向轴线实质上平行的轴线旋转。在优选的配置中，所述压低器旋转所围绕的轴线与线缆50的纵向轴线至少大致同轴且优选地实质上同轴。特别优选的是，压低器40旋转所围绕的轴线在压低器进口部分42处与线缆50的纵向轴线实质上同轴。在设备100所经受的操作条件以及环境中可能实际上不能够实现压低器40的旋转轴线相对于线缆50的纵向轴线的精确平行定向。举例来说，地表面130可能不平坦且/或沟槽切割装置20经历的地面条件可能变化，从而导致设备100相对于所需沟槽轮廓的对准的短期变化，这必须加以调节。因此尽管本发明的设备力图在压低器40的旋转轴线与线缆50的纵向轴线之间实现最接近实际平行的对准，但是可能无法实现精确对准，并且这在本文中使用的措辞“至少大致对准的”以及“实质上对准的”(以及类似语法形式)中反映出来。
压低器40绕线缆50的纵向轴线的旋转有利于防止在线缆路径中出现线缆间断的可能性，线缆间断可能侵害线缆的最小弯曲半径。
通过压低器40的旋转，当接近沟槽中的转弯或在沟槽中执行转弯时，压低器40的弯曲配置更接近地匹配沟槽的曲线，使得压低器40与沟槽的壁30.1、30.2之间更少可能发生接触。因此，大大减少了压低器在沟槽30中卡住的可能性。当从后面观察时，对于在沟槽30中执行左转弯，压低器40绕指定轴线作反时针(逆时针)方向旋转，而对于在沟槽30中执行右(右侧)转弯，压低器40绕指定轴线作顺时针方向旋转。
出于旋转压低器40的目的，在压低器40与线缆铺设设备的主体部分之间可安置例如液压致动器等合适的致动器。致动器的操作可以直接受手动控制，或者致动器可以通过自动或半自动控制装置进行控制。
在其它实施例中，压低器40的旋转可通过构造成以将压低器40推向中心(未偏转的)位置的例如螺旋弹簧或橡胶弹簧等无源装置来实现。
压低器40的旋转度可以通过例如线性可变位移换能器(LVDT)等合适的测量装置来测量。
在一些优选实施例中，压低器40的旋转程度是关于与沟槽的曲率有关的数据来确定(例如，通过控制装置)。此类数据可以是(例如)用以在沟槽30的切割期间确定沟槽切割装置20的位置的数据，或者可以是与线缆铺设设备的转向装备的位置相关的数据。
贯穿本说明书的描述和权利要求书，词语“包括”和“含有”以及它们的变体是指“包含但不限于”，并且它们并不意欲(且并不)排除其它半族、添加物、组件、整体或步骤。贯穿本说明书的描述和权利要求书，除非上下文另有规定，否则单数形式涵盖复数形式。具体来说，在使用不定冠词的情况下，除非上下文另有规定，否则本说明书应被理解为考虑到复数以及单数。
结合本发明的特定方面、实施例或者实例描述的特征、整体、特性、化合物、化学半族或基团应理解为适用于本文中所描述的任何其它方面、实施例或者实例，除非与之不兼容。在本说明书(包括任何所附权利要求书、摘要以及图式)中所揭示的所有特征和/或如此揭示的任何方法或过程的所有步骤可以任何组合形式组合，此类特征和/或步骤中的至少一些会相互排斥的组合除外。本发明并不限于任何前述实施例的细节。本发明扩展到本说明书(包括任何所附权利要求书、摘要以及图式)中所揭示的特征中的任何新颖特征或任何新颖组合，或扩展到如此揭示的任何方法或过程的步骤中的任何新颖步骤或任何新颖组合。
读者应注意与本申请案有关的与本说明书同时或在本说明书之前申请的且与本说明书一起可供公众检阅的所有论文和文献，且所有此类论文和文献的内容均以引用的方式并入本文中。

Claims (17)

1.一种构造用于在沟槽中铺设细长部件的压低器，所述压低器具有细长部件进口部分以及细长部件出口部分，且其中所述压低器在使用中能绕与所述细长部件的纵向轴线实质上平行的轴线旋转。
2.根据权利要求1所述的压低器，其特征在于，所述压低器的所述旋转轴线与所述细长部件的所述纵向轴线实质上同轴。
3.根据权利要求1或2所述的压低器，其特征在于，所述压低器的所述旋转轴线在所述压低器的所述细长部件进口部分处与所述细长部件的所述纵向轴线实质上平行。
4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的压低器，其特征在于，所述细长部件为管道或线缆。
5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的压低器，其特征在于，所述压低器适于允许实现相对所述细长部件的啮合以及脱开。
6.一种用于在沟槽中铺设细长部件的设备，所述设备包括：
主体部分；
地面接触设备，所述主体部分安装在所述地面接触设备上，并且所述设备可以在使用中通过所述地面接触设备在地面上方移动；
细长部件移动装置，所述细长部件移动装置构造成将所述细长部件从初始位置移动到细长部件铺设位置；以及
压低器，所述压低器附接到所述主体部分，并且构造成以将所述细长部件从其细长部件铺设位置引导到其在沟槽中的位置，所述压低器具有细长部件进口部分以及细长部件出口部分，
其中所述压低器在使用中可绕与所述细长部件的纵向轴线实质上平行的轴线旋转。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述压低器的所述旋转轴线与所述细长部件的所述纵向轴线实质上同轴。
8.根据权利要求6或7所述的设备，其特征在于，所述压低器的所述旋转轴线在所述压低器的所述细长部件进口部分处与所述细长部件的所述纵向轴线实质上平行。
9.根据权利要求6到8中任一权利要求所述的设备，其特征在于，所述细长部件为管道或线缆。
10.根据权利要求6到9中任一权利要求所述的设备，其特征在于，所述压低器适于允许实现相对所述细长部件的啮合以及脱开。
11.根据权利要求6到10中任一权利要求所述的设备，其特征在于，所述设备进一步包括沟槽切割设备。
12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述沟槽切割设备选自链式切割工具、岩石切割转轮、剪切机以及喷射设备中的一或多个。
13.根据权利要求11或12所述的设备，其中所述压低器紧靠所述沟槽切割设备的后面(相对于沟槽切割方向)安置在所述设备上。
14.一种将细长部件铺设到沟槽中的方法，所述方法包括使用压低器将所述细长部件从细长部件铺设位置引导到在沟槽中的位置，并且通过使所述压低器绕与所述细长部件的纵向轴线实质上平行的轴线旋转来调整所述压低器的定向。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述压低器的所述旋转轴线与所述细长部件的所述纵向轴线实质上同轴。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于，所述压低器安装在细长部件铺设设备上，所述方法进一步包括在所述细长部件铺设设备处于所述沟槽中的曲线处或接近所述沟槽中的曲线时使所述压低器绕所述轴线旋转的步骤。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述细长部件铺设设备进一步包括沟槽切割构件，所述方法进一步包括紧接在在所述沟槽中铺设所述细长部件之前使用所述沟槽切割构件切割所述沟槽。
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