CN1589354A - 电缆与管道找回和埋设的装置与方法 - Google Patents

Abstract

一个进行找回水下埋设于底床物质的电缆或管道的装置包括：一个拥有第一表面的锚柄(2)和一个拥有第二表面的锚爪(5)。当装置沿牵引方向被牵引时，锚爪(5)和锚柄(2)进入底床物质内一个预定的深度以适合于找回电缆或管道。第一表面和第二表面如此进行设置以便在通常的工作条件下，底床物质和至少第一表面和第二表面间相互作用，并在这些表面上产生相反的力，进而使所述装置维持在水下一预定的深度上。所述装置还可以这样设置，即在底床物质内犁出沟槽，以便可以埋设通过导引装置供给的电缆或管道。

Description

电缆与管道找回和埋设的装置与方法

技术领域

本发明涉及一种用于找回埋设于水底沉积物中的电缆或管道的找回装置与方法，而且还涉及一种用于埋设电缆或管道的装置与方法。

背景技术

众所周知，电缆或管道被放置于水下广阔的区域内比如海洋，为国家或地区间提供能源与通信连接。与其仅仅放置这些电缆或管道于底床物质表面上比如海床上，不如埋设这些电缆或管道于底床物质物质之内更有利。这为底床物质电缆或管道提供了一个更为稳定和安全的保护环境，尤其可以防止商业捕鱼行为带来的损坏甚至剪断。

低于底床物质表面的埋设深度取决于电缆或管道执行的功能、位置以及形成海床的材料。通常的埋设深度在1到4米之间。

在某些特定捕鱼活动中，鱼网的拖板要刺入到底床物质表面内，因此将底床物质电缆或管道埋设到拖板所不能达到的深度就很重要。但是近来，捕鱼行业的发展已经使拖板的刺入深度提高了。因此就有必要将世界上某些地区的电缆或管道的埋设深度增加。

通常存在着许多与增加底床物质电缆或管道埋设深度相关的技术问题，在这样更大的深度上需要更大的设备来进行埋设、或重新找回操作，在成本方面也是不利的。

底床物质中的电缆或管道常规是利用钩锚从它们的埋设地点进行找回。钩锚包括两个主要部件，一个锚柄搁置在底床物质上和一个连接于锚柄之上的锚爪，锚爪刺入到底床物质内足够的深度以接触到底床物质电缆或管道。锚柄和锚爪因此有效地作为一个钩进行工作，并且当锚柄被海面船舶引导经过底床物质表面时，锚爪被拖进到底床物质表面下的物质内直到接触到底床物质电缆或管道。找回操作深度取决于锚爪的长度，并且对于常规的钩锚设计已经有了其锚柄长度必须是锚爪长度的三倍的规定，由于这个原因，用以进行深层电缆找回的钩锚又大又重。

一条牵引链比如一条长链连接着水面船舶和锚柄，并且这条链内的张紧力在拖引过程中被检测。当一条电缆或管道被锚爪取到，牵引链内的张力增加。锚爪倾斜一个角度以便电缆或管道被带出底床物质表面然后进行常规的维修操作，比如使用潜水遥控船(ROVs)。

关于水下电缆，使用电缆的尺寸取决于它们的功能比如能源传输或者通信。举例如一条加防护层的能源电缆的直径一般为100毫米，相反一条轻型光纤通信电缆的直径仅有15毫米。因为可以通过探测到牵引链上的张力的增加来定位电缆，所以存在这样一个显而易见的危险：通常比较脆弱的小直径电缆，会被钩锚因为过大的牵引力而被轻易切断。

这对于大的埋设深度尤其成为一个问题，因为这里使用更大更重的钩锚并且相应的牵引力也大得多。在此情况下，和电缆接触引起的张紧力的增加就更难探测，因为它只是整个牵引力的一小部分。

比如，设计用来修复埋设深度2.5米的电缆的钩锚所带来的牵引力通常可以达到40吨，然而一条一般的光纤电缆仅仅可以承受最大30吨的非轴向拉力。

发明内容

依照本发明的第一个实施例，我们提供的找回装置包括：

一个锚柄，它有一个第一表面；并且

一个锚爪，它有第二表面，

在通常的工作条件下，当所述装置被沿牵引方向牵引时，锚爪和至少有锚柄的一部分被掩埋于底床物质内且达到给定的适合于找回电缆或管道的深度，并且这里第一、第二表面被相对于彼此如此设置，即使得在通常工作条件下，底床物质和至少第一表面和第二表面之间的相互作用在第一表面和第二表面上产生相反的力使所述装置大致维持在一预定的深度。

我们已经知道许多现有技术中的问题可以认为是使用了一种找回装置而产生，该装置不依靠沿底床物质面滑移的锚爪。与此相反，在本发明的找回装置中，至少锚柄的一部份在使用中被掩埋，并且在许多情况下，锚柄和锚爪在牵引过程中全部被掩埋于底床物质。

我们也知道，相同的情况也适用于电缆和管道的埋设。因此，关于本发明的第二个实施例，进行在水底床物质内埋设电缆或管道的设备包括：

一个锚柄，它有一个第一表面；并且

一个锚爪，它有第二表面，

在通常的工作条件下，当装置被沿牵引方向牵引时，锚爪和至少锚柄的一部份被掩埋于底床物质内给定的深度，以便犁出适合于埋设电缆或管道的沟槽，并且这里第一表面和第二表面相对于彼此这样设置，即使得在通常工作条件下，底床物质和至少第一表面和第二表面之间的相互作用在第一表面和第二表面上产生相反的力，使所述装置保持在设定的深度上；及引导电缆或管道进入沟槽的装置。

所述引导装置可包括一个管、环、翼片或指形件，因此不必全部环绕电缆或管道。已经发现，底床物质在牵引过程中趋向于围绕锚柄流动，并且在锚柄产生冲击波后且在一段短的时间里保持其一定的位置，这允许电缆或管道和任何相关设备一起沿着锚柄的后部被埋设进沟槽。翼片或指形件可以为静态或使用液压进行驱动来加宽沟槽以允许更大型设备比如中继器的易于埋设。

为便于找回与埋设操作，一般来说，所述装置可以在任何给定的深度上进行操作。因此，大的设定深度比如超过2米就可以实现，而不需大大增加装置的尺寸和重量。不像众所周知的设备，本发明的锚柄可被用接触取得电缆或管道，而不是仅仅提供一个锚爪来执行这项功能。结果，装置的整体尺寸和重量相对于众所周知的钩锚大大的缩减了。本发明用于2.5米深电缆修复装置的一个示例，其通常重量在一吨左右，相反与其相当的常规钩锚的重量则为3吨。

这项发明的主要优点在于，尤其对于深的电缆或管道，相对应的牵引力相比于常规的钩锚与犁要低的多。在找回时，这允许小直径的电缆或管道可以被更少损坏地探测到。

在装置尺寸和相应牵引力上潜在减小的可能性在经济性上也是有利的，因而进行找回或犁操作的整体成本被降低了。该发明还有潜力用于未来在比现在所用设备更深的深度上进行电缆或管道的找回或埋设，而就成本与牵引过程中探测的简单性方面而言，大大地避免了常规装置按比例的增大。

通过综合考虑设备的重量，考虑典型的底床物质材料，比如拥有最大可达300千帕的剪切强度甚至更大的黏土或沙石，考虑部件的尺寸与配置，特别考虑第一表面和第二表面的布置，来设计所述装置，使它可以在预定的深度上进行操作。牵引速度直接影响看到的牵引力，尽管不会影响操作仪器，因而低的牵引速度应该为0.5到1千米每小时。

一般，在通常工作条件下，第一表面是斜向下方，以便它经过底床物质时在锚柄上产生向上的力。相应地，第二表面斜向上方，以便它经过底床物质时在锚爪上产生向下的力。

在许多情况下，整个锚柄和锚爪在操作中被掩埋于给定的深度。通常设备还包括一个连接在锚柄之上的牵引部件，比如链子或钢缆。当锚柄被完全掩埋时，在通常工作条件下，至少牵引部件的一部份和底床物质相互作用以便使所述装置保持在给定的深度。因此，优选地是考虑底床物质和牵引部件之间的相互作用。用来牵引所述装置的设备比如船不提供向上的力。

牵引部件可以是柔性的，也可是刚性的。如果是刚性的，优选地是锚柄适合在使用中和牵引部件枢转连接，牵引部件还包含一个滑动部件，该滑动部件在使用中当所述装置在给定的深度上时保持在底床物质表面上。牵引部件可以包含一个或多个刚性连杆。优选地，这些连杆彼此适宜于相互枢轴连接在一起。通常，这些连杆呈细长形式，尽管它们中的一个或多个可能实际包含一个附加的锚柄和锚爪部件，这些部件拥有一些表面，这些表面相对于彼此设置，使底床物质对这些表面产生相反的力作用在所述表面上，使所述设备在使用中被保持在既定的深度上。据此，一些这样的钩锚可以相互连接在一起以达到在更深的深度上进行找回与埋设。

优选地，设备还包含一个或多个更进一步的相互作用表面，这些表面适用于和底床物质相互作用以产生类似于第一和/或第二表面产生的力。这些被布置成“翼”或者小侧板比较好。翼可以设置在连杆(如果有的话)上或者比如在装置的锚柄上。通常，一个或多个翼可以设置在它们之中的任意一个上。

翼可以因此适于产生向上或向下的力，这取决于第一表面和第二表面的相应布置。但是，优选地设置翼以产生相似于锚爪的第二表面所产生的作用力。这样使用这种进一步的相应作用表面所产生的附加力可以允许一个更小的锚爪表面被用于一个给定的操作深度。当和连杆联合使用时，它们使连杆或锚柄产生额外的旋转，因此增加刺入的深度。

当设备处于开始位置时，可以形成接触表面和底床物质表面之间的角度，通常，这个角度在30度和55度之间有利于初始的掩埋过程。

有必要减小牵引找回或埋设设备所要求的牵引力，也有必要在给定的深度时，尽管装置可能从底床物质之上被牵引，但装置将不会有单纯的旋转，以便它的轮廓相对于牵引方向基本维持恒定。

因此，通常锚柄被设置成细长形状，在牵引过程中，锚柄的细长部分被布置成沿着牵引方向，尽管要与牵引方向成一个角度以便产生作用于第一表面的力。尽管，锚爪能够被直接连接到锚柄上，但锚柄优选是拥有一形成轴线的细长部分，和一个拥有一末端的分隔部分，该分隔部分在空间上与所述轴线分开。优选锚爪被直接连接到分隔部分的末端，因为这样增加了与电缆或管道潜在接触的垂直范围。分隔部分通常位于锚爪和锚柄的后部，以便一旦接触到电缆或管道，电缆或管道被保持在分隔部分附近。

优选地，锚爪(或者任何附加的起连杆作用的锚爪)的第二表面，在相对于牵引方向的横截面方向上比锚柄(或任何附加的锚柄)表面基本上更宽。每一个锚爪通常呈近似平面形状，并且如此布置即使将作为第二表面起作用的上平面表面拥有一个几乎和牵引方向垂直的平面法线，尽管和这个方向有微小的角度(紧紧几度)以便产生一个作用于第二表面的力。

被分解到锚爪第二表面上的牵引方向的分量因此优选地与牵引方向成10度或更少的角度，并且更优选地与牵引方向成2度的角度。锚爪在牵引过程中最终达到和保持的角度取决于一些因素比如水底物质类型和装置尺寸。一个更小的角度能够减少托拽力，但与更大角度相比也能够产生一个更小的垂直力，这是受欢迎的。

优选地，每一个锚爪的第二表面，当沿着它的法线看时，布置成逐渐变窄成两个尖端，两个尖端被分别设置在锚柄的两侧，并且大致沿着牵引方向突伸。这些尖端能使所述装置在没有刺入前且没有额外支撑的情况下，在底床物质上面保持竖立。它们也可以产生一个更大的、最初刺入底床物质的锚爪区域，因此在锚柄接触到底床物质之前提供一个更大的向下的力。这增加了“进入”力，因此可以帮助刺入。

锚柄的第一表面相对于锚爪平面通常是细长且窄的。第一表面因此沿着牵引方向提供一个相对较长的相互作用长度，并且和第二表面协作在牵引过程中维持所述装置的旋转位置与垂直定位。

尽管锚柄通常为细长，也不必因此呈直线形，使用弯曲形也可以，比如马蹄形。尽管锚柄可以为任何形状，只要有合适的第一表面就可以。但锚柄向离开底床物质弯曲是有利的，因为这样可以允许锚爪的更多部分在锚柄接触到底床物质以前进入底床物质，这样的接触产生一个向上的、阻止向底床物质刺入的力。但是，本装置优选如此设置，即使得当在掩埋之前处于底床物质表面一个起始位置时，装置适宜于设置在使第二表面相对于底床物质表面呈一个30度到50度的角。优选地，这个角度和任何附加作用表面(如果有的话)与底床物质之间的角度是相同的。

相对于分隔部分的锚柄末端通常用来连接牵引部件，因为相对于于牵引方向来说，这个端是最靠前的。

根据本发明的找回或埋设装置的优点还在于在初始时不需要为了进行操作而被埋设至一定的深度。它可能被简单的放置在底床物质表面之上，同时锚爪的第二表面(和那些任何附加的接触表面)成一个角度地朝向底床物质，以便当装置刚开始被牵引时，第二表面咬入底床物质使装置在表面之下被牵引，因此装置给自己提供一个自我掩埋功能。

依据本发明的第三个实施例，用以找回埋设于水下底床物质内一定深度的电缆或管道的方法，包括：

根据本发明的第一实施例的牵引找回装置，此处，装置被放置在一定的深度使用直到电缆或管道被取到，和

找回电缆或管道。

一般，一艘水面船舶比如大型船只被用作牵引手段来执行牵引操作。优选地，该方法还包括于牵引之前在底床物质表面进行装置定位的步骤，以便当执行牵引操作时，装置和底床物质相互作用并且移动到给定的深度。

在一些情况下，牵引操作可以通过于底床物质表面的潜水遥控装置(ROV)来进行，这尤其在更多使用轻型电缆或管道的地方比如湖泊和河流时有利。遥控装置可以遥控地牵引所述装置，因此可以在操作中与装置分开。遥控装置还可以直接和装置连接在一个连接点上。

一般，当电缆或管道接触到时，该方法还包含要探测电缆或管道与找回装置之间的接触，比如通过检测牵引链中的拉力。在接触到之后，该方法通常还包括结束牵引操作并且用找回装置把电缆或管道升到底床物质表面。

依据本发明的第四个实施例，埋设电缆或管道于底床物质内一定深度的方法包括拖引根据本发明第二实施例的所述装置在一定的深度内犁出沟槽，并且向沟槽提供电缆或管道。

一个遥控装置(ROV)也被用以执行牵引操作来埋设电缆或管道，或者远程牵引，或者被直接连接在一起。电缆可从一个装在ROV上或者所述装置自身上的“胶锅”(glue pot)或者卷盘上进行分配。

本装置还有一个优点就是装置的操作深度要比我们所知的装置更稳定。这是因为通常这样的常规装置使用轮子或刹车来减少牵引力，并且当沿着底床物质表面牵引时，锚柄会因为底床物质的表面轮廓而可能产生垂直方向的偏离。这会使下面的锚爪也产生一个相应的偏离运动。这一般不会出现在本发明中，因为其锚柄至少部分地被掩埋，并且在许多情况下被底床物质全部掩埋。

附图说明

下面参考附图，对根据本发明的找回与埋设装置及方法的示例进行描述，并且和已知的装置进行对照。

附图1展示一个众所周知的钩锚的示意图。

附图2是据第一示例一个自埋式钩锚的示意图。

附图3展示第一示例中锚爪构件的布置。

附图4是示例方法的流程图。

附图5a为根据第一示例图示一个自埋式找回操作。

附图5b展示电缆在取到之后被升到海床的过程。

附图6展示枢轴连接至滑板的找回装置的第二示例。

附图7展示携带枢转的刚性连杆和附加翼的第三示例。

附图8a是翼的透视图。

附图8b展示翼的俯视图。

附图8c展示翼埋设前角度。

附图9a至附图9d展示其钩锚作为连杆的装置的第四示例的逐步埋设过程。

附图10是使用管子作为导引装置的埋设装置的一个示例的视图；并且

附图11展示使用环作为导引装置的埋设装置的一个可选示例。

具体实施方式

附图1展示一个常规电缆维修钩锚100。它拥有一个锚柄101和一个连接到锚柄一端的锚爪102。锚柄被定位于海床103的表面同时锚爪102刺入海床。一条牵引链104允许钩锚被一个远处水面船舶(未示出)沿着牵引方向105牵引。

如附图1所示，设计实现海床刺入的钩锚的常规方法是，锚柄的长度是锚爪长度的约三倍。如上所述，为了得到3米的刺入深度，一个约9米长的锚柄被使用。这样的一个钩锚的重量通常在3到5吨之间。这要求通过链104传递一个大的牵引力给钩锚。这样的一个力可以达到40吨，尽管这将取决于锚柄锚爪的实际设计和海床材料。

图2为搁置在海床6初始位置以及埋设位置两个位置展示本发明的钩锚1的一个示例。它有一个带细长部分3和分隔部分4的锚柄2，锚柄2全长约1米。一个锚爪5被连接到锚柄2的分隔部分4的末端。一条牵引链8被连接到一个远处水面船舶(未示出)，该船舶被用来沿着牵引方向9牵引钩锚1通过海床物质7。

牵引链8被连接到一个滑板8A(滑动构件)，滑板通过一个实体连杆8B连接到锚柄3。已经发现连杆8B应为实体结构，以便通过给系统提供扭矩刚性提高系统性能来帮助阻止钩锚在撞到石头或类似物时侧向旋转。下面表1给出这个连杆8B的优选长度。为易于操作而包含以关节方式连接连杆的方法是很有用的(如后所述)。每一个连杆部分的典型尺寸是2.5米长，约20毫米宽和约150毫米厚。

滑板8A帮助给系统提供附加稳定性。

当钩锚被沿着牵引方向9牵引时，细长部分3的下表面为作用于海床物质7的第一表面10。这产生一个垂直力分量和一个水平力分量作用在锚柄2的细长部分3上。

连接到分隔部分4的一端的锚爪5，大体呈平面，该平面带有扩大的上表面13(见附图3)。这形成当钩锚1沿着牵引方向9被牵引时与海床物质7接触的第二表面。第二表面13和牵引方向9成β角(如附图2所示)。β角取决于装置的设计以及表面13的相关尺寸。在这种情况下，β大约为2度。和海床物质7的相互作用在锚爪内产生一个向下的力分量和一个水平的力分量。

如附图2所示，锚爪顶端在它实际刺入前与海床物质所成的角度被定义为斜角或刺入角α。这取决于海床物质类型并且通常在约30度到55度之间。对于黏土，一般30度到35度比较合适，反之，对于沙石和沉淀物应该用40度到55度。对于软土壤的通常应用，约45度角有比较好的效果。

也已经发现，在这种情况下，钩锚1在牵引过程中所保持的深度主要取决于连杆8B和细长部分3的长度。

附图3所示为从第二表面13的法线看时的锚爪5。牵引方向9也被标示(如上面提到)。可以看出，在相对于牵引方向9的横向方向，锚柄2的横截面形状为带有窄尺寸16的矩形。这将减小牵引过程中由锚柄2引起的牵引力。第二表面13大体上是矩形，并且下面表1给出了典型的尺寸。尽管锚爪5的第二表面13拥有一个相当大的表面区域，但应该记住，该表面和牵引方向9成很小角度，并且实际上该部件的截面也受到很大的限制以减少附图2所示的牵引力。

下面表1展示要求1米到3米埋设深度的钩锚典型尺寸。

                            表1

最大深度(米)	连杆长度(米)	板尺寸(毫米)	锚柄长度(毫米)	锚柄宽度(毫米)
					1	9	250×130	300	20
2	10	700×350	840	25
					3	12	1140×570	1370	25

第二表面13在锚柄2的两侧有相同的表面区域，并且在相对于牵引方向9的方向，该表面的前面部分被削尖成为三角区域17。这些三角形区域中的每一个在尖点18处结束，这些尖点作为刀刃有助于锚爪5刺入海床物质7，并且在刺入之前稳定所述装置。

使用上述装置进行水底埋设电缆的一个找回操作将参照附图4、附图5a和附图5b被详细讨论。

找回操作开始于附图4的步骤50。如附图5a所示，钩锚1最初搁置在海床物质6上一个起始位置且锚爪以角度α向下进入海床物质7。牵引链8被连接到水面船舶20，沿着牵引方向9船被从空间上与钩锚1分开，如牵引链8的点线21所示那样。如附图5a所示，沿牵引方向在钩锚之前有一个海底电缆22被埋设于一定的深度。由于电缆22的埋设深度已知，一个适合于电缆22修复的钩锚的操作深度在之前被选用。

水面船舶然后开始沿牵引方向以合适速度(图4中的步骤51)移动。这使钩锚1的锚爪5挖进海床物质7。在这个阶段，向下作用在锚爪5上的力比作用在锚柄3的表面10上的任何力大的多，因此钩锚1随着牵引继续进行下冲到图4所示步骤52。继续下冲时，当锚爪开始被埋设并且海床物质7开始和表面10接触时钩锚开始旋转。这被附图5a中的箭头23表示。

钩锚1的旋转提供了相对于牵引方向的一个被减小的表面13和一个被增大的第一表面10。当钩锚1旋转时，作用在锚柄3上的向上的分力增加，作用在锚爪5上的向下的分力减小。

当钩锚1的埋设深度增加，连杆8A也被埋设并且产生一个垂直的分力和一个水平的分力作用在钩锚上。系统最后稳定下来，向上作用在连杆8B和第一表面10上的力被作用在与牵引方向9成β角的表面13上向下的力和钩锚与链的全部重量抵消。尽管连杆和牵引链相连接，但牵引链被单纯用来向前拖动钩锚，连杆可用于不同深度上的刺入(比如连杆越长，埋设越深)。在这一点上，也再没有任何旋转力或垂直力作用给钩锚上。因此在附图4的步骤53，钩锚保持在它要求的深度上。当牵引继续时，钩锚1在一个大体稳定的深度移动通过海床物质7，如图5a中的25所示。

牵引链8中的张力是钩锚1所产生的、包括水平分力的全部拉力以及牵引链自身产生的拉力的函数。

钩锚然后达到位置26使电缆22被锚柄2的细长部件3接触到。这发生在图4所示的步骤54，并且在这一点上，牵引链8上的张紧力的增加被一个安装在船舶20上的适合的探测装置探测到。当电缆22被接触到，它沿着锚柄2的细长部件3进入到和分隔部分4邻接的区域。电缆22因此被有效的钩住，然后船舶20重新定位于钩锚前方或上方如附图5b表示。

当牵引链8拉近钩锚时，它通常在保持张力情况下回到船上。当牵引链达到一个更加垂直的姿势，钩锚1和锚柄2绕电缆旋转至一个更加垂直的姿态。电缆22被保持在锚爪5和邻接分隔部分4的锚柄3之间。

在图4中的步骤55，当牵引链8被绞盘绞起放置在船舶20上时，钩锚1被向上拖出海床物质7，因此电缆和它一起被拉起。这样，电缆22被带出到底床6的表面上。一旦在海床表面上时，就可进行进一步的常规电缆维护与修复操作，比如使用遥控船舶(ROVs)来切断电缆以允许电缆两端被带到表面船舶20的甲板上。

附图6展示本发明的另一个示例，例中与早些时候描述的相似的部分以相似的附图标记标示。在此实施例中，提供了一个钩锚，它适合装上以关节连接的模块化的连杆，从而使钩锚有在不同深度上进行电缆或管道找回或埋设的能力。图6展示了这样一个没有任何连杆的钩锚1，因此，在“连接点”30处它直接枢轴连接到滑板8A上。图6也展示了钩锚为进入海床物质7的起始位置，在此，斜角或刺入角α约40度，这个角是锚爪5和海床7所成的角。

如前例，钩锚的操作位置也被展示，正如角β，它是锚爪5的表面13和水平面的夹角。在此情况下，角β为给出最小牵引力应为大约2度。这取决于几个因素比如钩锚形状和土壤环境，但是2度到10度之间的范围是正常的。

前述的装置自然适用于浅层找回。但是，为了更大的深度，使用一个或多个连杆8B，每一个都被互相枢转连接在一起，并与连接点30和钩锚的锚柄2枢轴连接。

在此示例中，当一些连杆被提供时(比如2或3个)，所述连杆和钩锚1的队列在达到稳定状态时不是呈一条直线的，而是呈向下弯曲的曲线形状进入海床物质7。这样一个杆连接起来的系统的效果是，所要求的整体牵引力相比一个大的、有相似尺寸的单个装置减小了。尤其是，由于在每一个连杆、铰链点30和钩锚之间以枢轴连接，所以这会大大减少当电缆或管道被取到时钩锚旋转到图5b所示位置所需的力。这是因为装置的一些部分，可以在一定时间内单独地进行枢轴转动，而不是连在一起的整个装置被强制立刻变成为一个新的配置形态。这减少了装置的整体结构强度要求。

前述以关节连接的连杆系统优点还在于，因为对于非常深的电缆或管道的找回来说，对于同一钩锚可以采用更多数量的连杆。如果不是顺着装置在不同点上枢轴连接的话，那么所述装置作为一个整体在表面船舶甲板上将非常难以操纵，不论是在维修前还是维修后。尤其当装置被从水中拖上船时，它通常被拖(haul)到一个弯曲的表面上，这样做时，它可以在不同的点处进行枢轴转动，从而允许装置轻易地适合于所述表面，这反过来允许起升装置的结构更加紧凑。而且，一旦登上船，各个连杆8B可以被分开或者折叠起来以便容易存储所述装置。

使用时，在钩锚1和多重连杆8B的最初埋设过程中，装置上的部件可以按照他们离钩锚端的配置顺序埋设自己。首先，装置的钩锚部件挖入底床物质并且旋转至它的操作位置，同时其它的连杆成直线形布置在表面上。连接钩锚的第一个连杆于是开始绕着它和下一个连杆(更接近于滑板8A)连接的枢转点旋转，其余的连杆停留在表面上。渐渐地，当继续进行埋设，连杆依次被埋设直到最后一个连杆也绕铰链点30枢轴转动而被埋设。滑板8A保持在海床物质7的表面上。

如附图7所示，可提供给装置其它的作用表面，这些作用表面和锚爪5的表面13以同样的方式操作。一个单个的连杆8B也被展示。对于这样一个连杆的典型的长度在1到2米之间。

在本示例中，作为附加的成对的侧翼31(位于装置的两边)，两对其它作用表面被应用于钩锚1，同时还有一对侧翼32也被附加给连杆8B。

这些侧翼在附图8a、附图8b和附图8c中更加清楚的被展示。

附图8a展示了连接到钩锚1上的一个翼31的透视图。牵引方向9也被标示。应该注意，钩锚1的两个边均有相似的翼。在这种情况下，这些翼和主锚爪构件5成一个相似的角度β。附图8b展示了翼的第二视图，从上面可以看见延伸的、和底床物质相互作用的表面33。图8c展示翼31或32和相应的钩锚锚柄2或连杆8B成的角。这里，角度通常的被表示为X，当翼处于稳定的埋设位置时，一般把他们设置成和水平面成约β角。因为连杆8B和钩锚1处于它们稳定的埋设位置时不必呈直线配置形态，因此不同对翼的实际的角度X可以是不同的。

翼31、32以与锚爪5相似的方式进行操作。但是，他们有进一步的优点，因为当装置已经取到电缆或管道时，就要求装置为了找回进行旋转，通过使用一些数量的单独的表面(由翼的表面33和锚爪5的表面13定义)而不是一个处于一个单独锚爪5上的相应的更大的表面13可以大大辅助这个旋转，这大大的减少了装置被旋转至起升位置时装置内部的应力。

但是对所述装置的整个操作以相似的方式进行，因为连杆表面和锚柄2产生一向上的力，相反翼和锚爪的表面却产生一向下的力，正是这些力互相平衡使装置保持在稳定深度上。

可以观察到，这里描述的任意一个例子中的装置既可以从水面船舶上进行牵引，也可以沿着底床物质表面从遥控船舶(ROV)上进行牵引(这决定于所需要的牵引力)。因此，遥控船舶(ROV)可以与拖绳8连接到一起，以便于使它保持与所述装置处于分离状态，或作为一个滑动构件替代滑板8A，在这种情况下，装置用如上所述的连结点30连接在遥控船舶(ROV)上。

在如附图9a到9d所示的其它的实施例中，一个实际钩锚被用作连杆8B，连杆8B上有一个锚爪构件34。如附图9a所示，滑板8A上设有连结点30，在连结点30上连接了一个与前面例子一致的、前面讨论过的类型的第一种钩锚上，这样就形成了连杆8B。在这种连杆8B的后部，一个主要的钩锚1通过枢轴连接与它相连。因此，前面一个例子的翼被“连杆钩锚”8B的锚爪构件34有效地代替。附图9a到9d展示了这种组合钩锚系统的渐进式埋设到所希望的稳态操作深度。虽然在这些附图中没有画出这两个钩锚8B的角度β，但是在操作过程中，由于第二个钩锚比第一个钩锚埋设得更深，所以这两个钩锚的角度可以处理成不同的角度β值。

如前所述，前面描述的、开发用于找回的、钩锚的原理也可以应用在于附图10所示的埋设犁。附图10所示的埋设犁由一个锚柄3和一个与附图2中所示的那种锚爪类似的锚爪5组成，锚柄3通过一个牵引绳8连接在牵引船上。然而在这种情况下，导向管60安装在锚柄3的上表面，且将埋设的电缆62通过导向管60导向到沿牵引方向9犁的运动挖出来的沟槽64内。

附图11展示了一个可选择的示例，其中环65安置在锚柄3的上表面的邻接顶部和底部的位置处以作为导引装置。虽然与底床物质物质的摩擦力可能会试图使电缆或管道脱离锚柄3，但是在埋设过程中电缆或管道内部的张力保证了它保持在所需要的与锚柄3邻接的位置。如电缆或管道的找回一样，也可用遥控船舶(ROV)作为埋设操作时的牵引手段。

应当注意到，如上描述的埋设犁当然也可用在前面所述的任何一个示例的装置中，以提供有埋设和找回功能的装置。

Claims (41)

1、一种用于找回埋设在水下底床物质中的电缆或管道的找回装置，它包括：

具有第一表面的锚柄；

具有第二表面的锚爪构件，

其中在正常工作状态下，当所述装置在牵引方向上被牵引时，锚爪构件和至少锚柄的一部分被埋设到底床物质中适合找回电缆或管道的预定深度，其中第一表面和第二表面相对于彼此设置使得在正常工作状态下底床物质与至少第一表面和第二表面之间的相互作用在第一表面和第二表面上产生相反方向的力，以使所述装置基本上保持在预定深度。

2、一种用于在水下底床物质中埋设电缆或管道的装置，它包括：

具有第一表面的锚柄；

具有第二表面的锚爪构件，

其中在正常工作状态下，当所述装置在牵引方向上被牵引时，锚爪构件和至少锚柄的一部分被埋设到底床物质中的预定深度，使得犁出用于埋设电缆或管道的沟槽；其中第一表面和第二表面相对于彼此设置，使得在正常工作状态下，底床物质与至少第一表面和第二表面之间的相互作用在第一表面和第二表面上产生相反方向的力，以使所述装置基本上保持在预定深度；

以及将电缆或管道导引到所述沟槽中的装置。

3、根据权利要求2所述的装置，其中导引装置包括一个或多个安装在锚柄上的管子、指形件或翼片。

4、根据权利要求2或权利要求3所述的装置，其中导引装置是适合移动的并和底床物质相互作用，以便控制沟槽的宽度。

5、根据权利要求2到权利要求4的任一权利要求所述的装置，其中使用的电缆或管道是从一个分配装置供应给沟槽的。

6、根据权利要求5所述的装置，其中分配装置设置在所述装置上。

7、根据权利要求5或权利要求6所述的装置，其中分配装置是胶锅(glue pot)或卷盘。

8、根据前面任一权利要求所述的装置，其中在正常工作状态下，第一表面是向下倾斜的，使得当锚柄通过底床物质时在锚柄上产生一个向上的分力。

9、根据权利要求8所述的装置，其中在正常工作状态下，第二表面是向上倾斜的，使得当锚爪构件通过底床物质时在锚爪构件上产生一个向下的分力。

10、根据前面任一权利要求所述的装置，其中锚柄是细长形的。

11、根据权利要求10所述的装置，其中锚柄具有限定一轴线的细长形部分，和一分离部分，该分离部分具有与所述轴线在空间分隔开的末端。

12、根据权利要求11所述的装置，其中锚爪构件是在分离部分的末端或邻接所述末端的位置处连接在锚柄上。

13、根据前面任一权利要求所述的装置，还包括一个连接在锚柄上的牵引构件，其中在正常工作状态下，至少牵引构件的一部分与底床物质相互作用以使所述装置保持在预定深度。

14、根据权利要求13所述的装置，其中在使用过程中，锚柄适于枢轴连接在所述牵引构件上。

15、根据权利要求13或权利要求14所述的装置，其中牵引构件还包括一个滑动构件，当装置在预定深度时，该滑动构件适于在使用中保持在底床物质的表面上。

16、根据权利要求15所述的装置，其中滑动构件由一个适合在使用中牵引所述装置的、可遥控操作的运载工具构成。

17、根据权利要求13到16的任一权利要求所述的装置，其中牵引构件的一部分是由一个或多个刚性连杆组成。

18、根据权利要求17所述的装置，其中所有的或每一个连杆和锚柄是通过枢轴相互连接在一起的。

19、根据权利要求17或权利要求18所述的装置，其中连杆设置成可以连接和拆卸。

20、根据权利要求17到19的任一权利要求所述的装置，其中一个或多个刚性连杆包括一个附加的锚柄和锚爪构件，所述附加的锚柄和锚爪构件具有相对于彼此设置的表面，使得在正常工作状态下，在底床物质与所述表面之间的相互作用产生相反的力，进而使装置在使用过程中保持在预定深度。

21、根据前面任一权利要求所述的装置，其中装置还包括一个或多个进一步相互作用的表面，这些表面适合在使用过程中与底床物质相互作用，以产生与第一表面和/或第二表面产生的力类似的力。

22、根据权利要求21所述的装置，其中所产生的力是同由锚爪构件产生的力类似的力。

23、根据权利要求22所述的装置，其中所述进一步相互作用的表面设置成翼。

24、根据权利要求21到23的任一权利要求所述的装置，其中每个翼设置成，当所述装置处于在底床物质表面起始位置工作时，翼与底床物质表面呈30度到55度的夹角。

25、根据前面任一权利要求所述的装置，其中锚爪构件的第二表面，或根据权利要求20所述的附加的锚爪构件的表面，相对于牵引方向，其横截面宽度大于各个锚柄的横截面的宽度。

26、根据前面任一权利要求所述的装置，其中当所述装置处于在底床物质表面起始位置工作时，所述装置根据底床物质的类型而设置成使第二表面与底床物质表面之间所成的角度为大约30度到50度。

27、根据权利要求26所述的装置，其中所述角度在30度到35度的范围内。

28、根据权利要求26所述的装置，其中所述角度在40度到55度的范围内。

29、根据权利要求28所述的装置，其中所述角度基本上保持在45度。

30、根据前面任一权利要求所述的装置，其中在正常工作状态下，分解在锚爪构件第二表面上的牵引方向的分量与牵引方向的夹角是10度或更小。

31、根据权利要求30所述的装置，其中分解在第二表面的分量与牵引方向的夹角基本上是2度。

32、一种找回埋设在水下底床物质中一定的深度的电缆或管道的方法，它包括：

牵引根据权利要求1所述的、或根据权利要求1的从属权利要求8到31中的任一权利要求所述的找回装置，其中所述装置适用于在一定的深度使用，直到接触到电缆或管道为上；以及

找回电缆或管道。

33、根据权利要求32所述的方法，还包括，当接触到电缆或管道时，探测电缆或管道与找回装置之间的接触。

34、根据权利要求32或权利要求33所述的方法，还包括在接触到电缆或管道之后终止牵引操作，并使用找回装置将电缆或管道提升到底床物质的表面上。

35、一种在底床物质内一定深度埋设电缆或管道的方法，它包括：

牵引至少根据权利要求2所述的装置，用该装置在一定的深度上犁出一个沟槽；和

向沟槽中输送电缆或管道。

36、根据权利要求35所述的方法，其中电缆或管道是从所述装置上的分配装置上输送出来的。

37、根据权利要求32到36的任一权利要求所述的方法，还包括在牵引之前将所述装置在底床物质表面上进行定位的步骤，以使在进行牵引时，所述装置与底床物质相互作用并且运动到预定深度。

38、根据权利要求32到权利要求37的任一权利要求所述的方法，还包括用一种牵引装置来牵引所述装置。

39、根据权利要求38所述的方法，其中牵引装置是水面船舶。

40、根据权利要求38所述的方法，其中牵引装置是遥控操作的船舶。

41、根据权利要求40所述的方法，当至少引用权利要求35时，其中电缆或管道是从位于所述遥控操作的船舶上的分配装置上输送出来的。

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