DE2317405A1

DE2317405A1 - Unterwasserfahrzeug zum unterirdischen verlegen von kabeln und rohrleitungen

Info

Publication number: DE2317405A1
Application number: DE2317405A
Authority: DE
Inventors: Adolfo Rodighiero; Vincenzo Di Tella
Original assignee: Tecnomare SpA
Current assignee: Tecnomare SpA
Priority date: 1972-04-07
Filing date: 1973-04-06
Publication date: 1973-10-11
Also published as: NO135540C; FR2179070B1; US3857250A; DE2317405B2; GB1398481A; NL7304940A; SE389233B; IT951208B; FR2179070A1; NO135540B

Description

Die Erfindung betrifft ein Unterwasserfahrzeug zum Verlegen von Kabeln, Rohrleitungen oder dergleichen im Boden eines Gewässers.

Es sind bereits zahlreiche Vorrichtungen zum Verlegen von Rohrleitungen im Boden eines Gewässers bekannt. Viele dieser bekannten Vorrichtungen bestehen im wesentlichen aus einem Rahmen, der sich an der zu verlegenden Rohrleitung oder dem Boden des Gewässers abstützt und durch ein Mutterschiff längs der Linie über den Boden des Gewässers geschleppt wird, längs welcher die Rohrleitung unterirdisch verlegt werden soll. Auf diesem Rahmen oder Gestell sind Werkzeuge zum Lockern von Bodenmaterial und Spüleinrichtungen montiert, die es ermöglichen, einen Graben auszuheben und den Aushub zu beseitigen. Bei allen diesen bekannten Vorrichtungen ist jedoch die Anwendbarkeit in einem gewissen Ausmaß begrenzt, und sie weisen verschiedene Nachteile auf; es ist z.B. schwierig, eine solche Vorrichtungerilängs der Linie zu schleppen, längs

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welcher eine Rohrleitung verlegt werden soll;: ferner müssen zusätzliche Einrichtungen auf dem Boden des GeWaS" sers nachgeschleppt werden; weiterhin ist es erforderlich;, das Gewicht der Vorrichtung und die ihr zugeführte Energie in gewissen Grenzen zu halten, damit eine übermäßige Beanspruchung der zu verlegenden Rohrleitung vermieden wird; auch lassen sich die bekannten Vorrichtungen nur unter Schwierigkeiten dem Durchmesser von Rohrleitungen unterschiedlicher Große und insbesondere Rohrleitungen von kleinem Durchmesser anpassen; ferner ist die Tiefe begrenzt, bis zu der ein Graben ausgehoben werden kann; schließlich ist es unmöglich, die verlegte Rohrleitung wieder mit ~ Bodenmaterial zu bedecken.

Beim Verlegen von Kabeln im Boden eines Gewässers hat es sich bis jetzt als unmöglich erwiesen, ein neues . System zu schaffen, das besser ist als das bis jetzt gebräuchliche System, bei dem ein Graben ausgehoben wird, bevor das Kabel"verlegt wird, oder bei dem aus dem Raum unter einem schon verlegten Kabel Bodenmaterial mit Hilfe einer teilweise mit der Hand betätigten Einrichtung ausgehoben wird.

Im ersteren Fall erweist es sich als schwierig, das Kabel in den schon ausgehobenen Graben einzulegen, und im zweiten Pail ergibt sich der Nachteil, daß,unter großem Kostenaufwand Taucher eingesetzt werden müssen, und daß sich Beschränkungen bezüglich der Verlegungstiefe ergeben. Weiterhin ist der Gebrauch von mit einem Eigenantrieb versehenen Unterwasserfahrzeugen bekannt, auf denen Baggereinrichtungen der genannten Art angeordnet sind, die jedoch nur zum Durchführen normaler Baggerarbeiten geeignet sind«

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wasserfahrzeug zu schaffen, bei dem zum Teil bekannte Elemente vorhanden sind, das jedoch zusätzlich neuartige Elemente aufweist, die mit den bekannten Elementen so

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kombiniert sind, daß sich, eine Vorrichtung ergibt, bei der die Nachteile und Beschränkungen vermieden sind, die sich bei den bekannten Vorrichtungen ergeben» Insbesondere ist das Unterwasserfahrzeug nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß es zum Verlegen unterirdischer Kabel und Rohrleitungen im Boden eines Gewässers geeignet ist.

Zu dem im folgenden näher beschriebenen Unterwasserfahrzeug nach der Erfindung gehört eine mit einem Eigenantrieb versehene Einrichtung, die sowohl auf dem Boden eines Gewässers als auch auf einem beliebigen anderen Boden betrieben werden kann, die auf der unterirdisch zu verlegenden Rohrleitung bzw. dem Kabel läuft, und bei der zwei Grabeinrichtungen vorhanden sind, die von den freien Enden zweier gelenkiger Arme getragen werden. Das !Fahrzeug nach der Erfindung bildet nicht nur eine neuartige Vorrichtung, sondern es ist insbesondere so ausgebildet, daß es mit seiner Hilfe möglich ist, Kabel oder Rohrleitungen von kleinem Durchmesser zu verlegen; ferner ist eine selbsttätige Führungseinrichtung vorhanden, die es ermöglicht, das Fahrzeug zu veranlassen, sich längs der Bahn zu bewegen, längs welcher das Kabel bzw. die Rohrleitung eingegraben werden soll, ohne daß eine übermäßige Beanspruchung des Kabels bzw. der Rohrleitung zu befürchten ist ο

Die Erfindung wird im folgenden mit weiteren Einzelheiten anhand schematischer Zeichnungen von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt:

Pig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Führungseinrichtung zum unterirdischen Verlegen von Kabeln oder dergleichen; und

Fig. 2 eine Stirnansicht eines zum unterirdischen Verlegen von Rohrleitungen bestimmten Fahrzeugs.

Zu dem Fahrzeug gehört ein Gestell 1, das über seine ganze Länge einen allgemein umgekehrt U-förmigen Querschnitt

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hat, so daß sein mittlerer Teil in einer erheblichen Höhe über dem Boden angeordnet ist. Das aus mehreren Einheiten aufgebaute Gestell ist so ausgebildet, daß sich seine Spurseite den Abmessungen des in den Boden einzugrabenden Gegenstandes anpassen läßt. Das Gestell 1 wird von eine Bewegung gegenüber dem Boden ermöglichenden Baugliedern getragen, bei denen es sich, im vorliegenden Fall um zwei Gleisketten 2 handelt, die jedoch erforderlichenfalls auch durch Räder ersetzt werden könnten.

Auf dem Gestell 1 sind gemäß Fig. 1 und 2 zwei zylindrische Hohlkörper 3 angeordnet. Ein sehr wichtiges Merkmal der Einrichtung, die eine Bewegung der Vorrichtung auf dem Boden ermöglicht, besteht darin, daß Gleitkufen 4 vorhanden sind, die ein zu tiefes Einsinken des Fahrzeugs in sehr weiche Böden verhindern und das Führen des Fahrzeugs längs der gwünschten Bahn erleichtern.

Zwar zeigen Fig. 1 und 2 nur zwei Gleitkufen 4, doch könnte man erforderlichenfalls mehr als zwei Gleitkufen vorsehen und die Abmessungen der Gleitkufen verändern. Die Gleitkufen erfüllen eine doppelte Aufgabe« Erstens vergrößern sie die Auflagefläche der Vorrichtung, sobald sie zur Anlage am Boden kommen, und wenn das Fahrzeug weiter in einen halbflüssigen Schlamm einsinkt, bewirken sie zweitens eine Vergrößerung des Auftriebs der Vorrichtung; hierbei vergrößert sich der Auftrieb um so mehr_s je höher das spezifische Gewicht des Schlamms ist, und je tiefer die Vorrichtung in den Schlamm einsinkt. . ' ■·. ^ -

Damit sich mit Hilfe der Vorrichtung ein Graben ausheben läßt, wird eine Kombination von Lockerungswerkzeugen mit einer Saugpumpe benutzt- Die Lockerungswerkzeuge 5 sind gemäß Fig. 1 auf den freien Enden schwenkbarer Arme 6 angeordnet und können um ihre Längsachse durch in Gehäusen 7 angeordnete Motoren gedreht werden. Die Gehäuse 7 der Vv'erkzeuge 5 lassen sich mit Hilfe weiterer Motoren 20 jeweils um eine Achse a-a schwenken«, Das durch die Werk-

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zeuge gelockerte Material wird als Gemisch mit V/asser durch die Werkzeuge 5 hindurch, sowie durch flexible Leitungen 8 mit Hilfe von Schleuderpumpen abgesaugt, die in Pig. 1 nicht dargestellt, sondern nur durch das Bezugszeichen 9 angedeutet und auf dem vorderen !'eil des Fahrzeugs angeordnet sind; die Schleuderpumpen geben das angesaugte Gemisch an Schläuche 10 ab. Soll ein Graben ausgehoben werden, wird das Fahrzeug auf dem Boden so angeordnet, daß es die zu verlegende Eohrleitung 11 übergreift, woraufhin die Werkzeuge 5 betätigt werden, um den Boden auf beiden Seiten der Rohrleitung auszuheben, die hierbei allmählich in den Boden einsinkt, bis die gewünschte Verlegungstiefe erreicht ist. Sobald dieser Punkt erreicht ist, kann sich jeweils einer von zwei möglichen Vorgängen abspielen, d.h. entweder fallen die Wände des ausgehobenen Grabens spontan ein, wobei sie Böschungen bilden, deren Neigungswinkel dem natürlichen Schüttwinkel des ausgehobenen Materials entspricht, oder der Boden hat eine solche Konsistenz, daß die senkrechten Wände des ausgehobenen Grabens erhalten bleiben.

Im ersteren Fall genügt es, während des Grabvorgangs das Fahrzeug langsam entlang der Achse der Rohrleitung vorwärtszubewegen und die Werkzeuge 5 am Boden des Grabens zu halten, so daß der Graben auf natürlichem Wege einen . trapezförmigen Querschnitt erhält. Im zweiten Fall wird das Fahrzeug schrittweise bewegt, und während der Bewegungspausen werden die schwenkbaren Arme 6 und die um die Achsen a-a schwenkbaren Werkzeuge 5 so betätigt, daß Bodenmaterial aus dem Raum unter der Eohrleitung entfernt wird, damit der Graben die gewünschte Querschnittsform erhält.

Das Fahrzeug kann automatisch dem Verlauf der Rohrleitung folgen, und wenn seine Bewegungsbahn vom Verlauf der Rohrleitung abweicht, kann die Abweichung selbsttätig korrigiert werden, ohne daß eine Beanspruchung der Rohrleitung 11 eintritt.

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Um dies zu ermöglichen, sind gemäß Fig. T Pantographen 12 vorhanden, die mit mehreren Fühlern so verbunden sind, daß sie es ermöglichen, die Abweichung zwischen der Achse des Fahrzeugs und der Achse der Rohrleitung an zwei Punkten zu messen. Die so gewonnenen Meßwerte werden als Eingangssignale für eine Servoeinrichtung verwendet, mittels welcher nicht dargestellte Motoren zum Antreiben der Gleisketten 2 unabhängig voneinander so gesteuert werden, daß sie jeweils mit einer solchen Drehzahl arbeiten, daß die Abweichung auf Null zurückgeführt wird.

An seinem vorderen Seil ist das Fahrzeug mit einer Hilfsgrabeinrichtung ausgerüstet, die in ihrer einfachsten Form Hochdruckwasserdüsen aufweisen kann.

Diese Hilfsgrabeinrichtung hat die Aufgabe, die Rohrleitung von sie gegebenenfalls bedeckenden Ablagerungen zu befreien,,, die zu einer Störung des einwandfreien Betriebs der Pantographen 12 führen könnten· Das von den Schleuderpumpen 9 abgegebene, mit Wasser gemischte ausgehobene Material wird durch die Schläuche 10 einer im linken Teil von Fig. 1 dargestellten Einrichtung zugeführt, die von dem Fahrzeug in einem bestimmten Abstand von seinem hinteren Ende mit Hilfe von Seilen 13 nachgeschleppt wird und die Schläuche 10 so unterstützt, daß sie das Material-Wasser-Gemisch auf die in dem' Graben verlegte Rohrleitung 11 leiten, um sie zu bedecken.

■ Die zum Bewegen des Fahrzeugs und zum Betätigen der i/erkzeuge benötigte Energie wird an der Oberfläche des Gewässers auf einem Mutterschiff 14 erzeugt und dem Fahrzeug mit Hilfe einer flexiblen Leitung 15 zugeführt, bei der es sich je nach der gewählten Antriebsenergie um eine hydraulische Druckmittelleitung oder ein elektrisches Kabel handeln kann.

Die flexible Leitung 15 enthält außerdem die elektrischen Kabel, die benötigt werden, um von dem Mutter-

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schiff zu dem -fahrzeug bzw. in umgekehrter Richtung alle Betätigungssignale für das Fahrzeug bzw. die Meßwerte der Pantographen 12 zu übermitteln.

Soll das gleiche Fahrzeug zum Verlegen unterirdischer elektrischer Kabel benutzt werden, sind nur geringfügige Abänderungen erforderlich.

Diese Abänderungen betreffen die !führungseinrichtung und sind dadurch bedingt, daß es wegen des gewöhnlich kleinen Durchmessers eines Kabels schwierig ist, das Fahrzeug mit Hilfe mechanischer Fühler längs des zu verlegenden Kabels zu' führen, was insbesondere dann gilt, wenn das Kabel teilweise in den Schlamm eingesunken ist.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch das Fahrzeug nach Fig. 1, der zwischen dem vorderen und dem hinteren Querrahmen des Gestells 1 verläuft und eine Einrichtung zeigt, die beim unterirdischen Verlegen eines Kabels anstelle der Pantographen 12 benutzt wird.

Gemäß Fig. 2 wird das Kabel 16 vom Boden abgehoben und über eine vordere und eine hintere U_nterstützung 1? geführt, über die es hinweggleitet, während sich das Fahrzeug in der Vorwärtsrichtung bewegt»

Die Unterstützungen 17 sind jeweils auf einer Achse 18 schwenkbar gelagert, so daß sie Schwenkbewegungen in einer quer zur Längsachse des Fahrzeugs liegenden Ebene ausführen können.

Bei der Vorrichtung nach Fig. 2 werden die Abweichungen der Unterstützungen 17 gegenüber ihrer Mittellage gemessen. Diese Abweichungen liefern ein Maß für die Versetzung des Fahrzeugs gegenüber der Achse des Kabels, und die Meßwerte werden als Eingangssignale für die gleiche Servoeinrichtung benutzt, die vorstehend in Verbindung mit dem Verlegen einer Rohrleitung beschrieben wurde.

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Die Unterstützungen 1? werden von hydraulischen Zylindern 19 getragen, die unter einem konstanten Druck stehendes öl enthalten und dazu dienen, eine konstante, vorbestimmte Kraft auf das Kabel 16 auszuüben.

Alternativ kann man das Faahrzeug längs des Kabels dadurch führen, daß man die Lage des ^abels mit Hilfe einer elektronischen Einrichtung ermittelt.

Ohne Rücksicht darauf, ob das Fahrzeug längs einer ■ Rohrleitung oder längs eines Kabels geführt wird, wird zum Führen des Fahrzeugs der gleiche Grundgedanke angewendet, der darin besteht, daß mit Hilfe einer der beschriebenen Einrichtungen die Abweichung des Fahrzeugs vom Verlauf der Rohrleitung bzw. des Kabels gemessen wird, und daß die so gewonnenen Meßwerte als Signale einer automatischen Steuereinrichtung zugeführt werden, die es ermöglicht, die Laufgeschwindigkeit jeder der beiden Gleisketten 2 unabhängig zu regeln.

Die gleichen Meßwerte für die Abweichung werden einer Bedienungsperson auf einer Schalttafel angezeigt, so daß es der Bedienungsperson möglich ist_s entweder zu veranlassen, daß die automatische Führungseinrichtung in Tätigkeit bleibt, oder daß die Führungseinrichtung wirkungslos gemacht wird, woraufhin die Bedienungsperson auf der Basis der angezeigten Meßwerte für die Abweichungen die ^aufgeschwindigkeiten der Gleisketten mit der Hand zu variieren, und so das Fahrzeug manuell zu steuern.

Das Fahrzeug arbeitet ohne jede Bemannung; die Bedienungsperson befindet sich auf, dem Mutterschaff 14, wo ihr auf einer Schalttafel die Meßwerte für die Abweichungen angezeigt werden, die sie benötigt, um das Fahrzeug in der gewünschten Weise zu steuern; außerdem weist die Schalttafel Bedienungselemente zur Fernsteuerung des Fahrzeugs auf. Hierbei werden Multiplexverfahren angewendet, um die Anzahl der Leitungen auf ein Minimum zu

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verringern, die benötigt werden, um Informationen zwischen dem Fahrzeug und dem Mutterschiff in beiden Rieh- · tungen auszutauschen»

Ein weiteres Merkmal des Fahrzeugs besteht darin, daß es sich der jeweiligen Arbeitstiefe und/oder der Art der auszuführenden Arbeiten anpassen läßt; zwar könnten die beschriebenen Einrichtungen zum Ausheben eines Grabens auch durch andere Einrichtungen ersetzt werden, doch bleibt hierbei der allgemeine Aufbau des Fahrzeugs unverändert _β

Patentansprüche; 309841/0516

Claims

P A T E I T i Ϊ S ΡΈ Ü C H E

1. J Unterwasserfahrzeug mit Eigenantrieb zum Durchfüh-

von Grabarbeiten, Erdbewegungen oder dergleichen auf dem Boden eines Gewässers oder einem beliebigen anderen Boden, insbesondere zum Ausheben von Gräben zum unterirdischen Verlegen von Eohrleitungen oder Kabeln, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die es dem Fahrzeug ermöglicht, sich längs eines Kabels (16) oder einer Rohrleitung (11) von großem Durchmesser zu bewegen, ohne sich an dem Kabel bzw» der Rohrleitung abzustützen, eine Bewegung gegenüber dem Boden ermöglichende Einrichtungen, z.B. Gleisketten (2) und/oder Räder, Einrichtungen (11) zum lenken des'Fahrzeugs auf dem Boden, Lockerungswerkzeuge (5), d-ie schwenkbar gelagert und auf den freien Enden schwenkbarer Arme (6) angeordnet sind, um das Ausheben von Gräben unter auf dem Boden verlegten Rohrleitungen oder Kabeln zu ermöglichen, eine überwachungseinrichtung (12) zum Messen der Abweichung des Fahrzeugs gegenüber der Linie, längs welcher die Rohrleitung bzw. das Kabel verlegt werden soll, sowie durch eine selbsttätige Servoführungseinrichtung, die es unter Ausschluß des Eingreifens von Bedienungspersonen ermöglicht-, das Fahrzeug zu veranlassen, sich längs der Linie zu bewegen, längs welcher sich eine Rohrleitung bzw. ein Kabel auf dem Boden erstreckt.

2.

Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekenn

zeichnet

daß die Einrichtung, die es dem Fahrzeug

ermöglicht, sich längs eines ii-abels (16) ~ oder einer Rohrleitung (11) von großem Durchmesser zu bewegen, ohne

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sich daran abzustützen, ein Gestell (1·) mit einem allgemein umgekehrt U-förmigen Querschnitt ist.

J. fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bestell (1) nach dem Baukastenprinzip ausgebildet ist, so daß es möglich ist, seine Spurseite der auszuführenden Arbeit und dem Durchmesser eines unterirdisch zu verlegenden Kabels bzw. einer Rohrleitung anzupassen.

4._ Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Fahrzeug zusätzlich zu den Gleisketten (2) oder Trägern mit Hilfstragflächen, z.B. Gleiskufen (4), ausgestattet ist, um ein zu tiefes Einsinken des Fahrzeugs in einen sehr weichen Boden zu verhindern.

5· Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Fahrzeug mit Graboder Baggerwerkzeugen (5) ausgerüstet ist, die in Beziehung zur normalen Bewegungsrichtung des Fahrzeugs auf dem hinteren Teil des Fahrzeugs montiert sind und dazu dienen, einen Graben unter einer auf dem Boden verlegten Rohrleitung bzw. einem Kabel auszuheben.

6. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug an seinem vorderen Teil mit einer Hilfsgrabeinrichtung ausgerüstet ist, die dann benutzt wird, wenn die Rohrleitung (11) teilweise von Bodenmaterial bedeckt ist und es daher schwierig ist, das Fahrzeug mit Hilfe der selbsttätigen Führungseinrichtung zu veranlassen, dem Verlauf der Rohrleitung zu folgen.

7. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Fahrzeug mit einer zusätzlichen Einrichtung versehen ist, die es ermöglicht, die auf dem Boden eines ausgehobenen Grabens verlegte Rohrleitung (11) bzw. das Kabel (16) mit ausgehobenem

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Bodenmaterial zu bedecken, und zu der ein Schlitten oder dergleichen gehört, der "von dem Fahrzeug oder einer Verlängerung des Fahrzeugs in einem vorbestimmten Abstand" vom unteren Ende des Fahrzeugs nachgeschleppt wird, und der das ausgehobene Bodenmaterial zugeführt wird, um von. ihr abgegeben zu werden. ■

8. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (17j 19) > die es ermöglicht, das Kabel (16) vom Boden abzuheben, um ein leichteres Ermitteln seiner Lage zu ermöglichen und es außerhalb des Arbeitsbereichs der Grabwerkzeuge (5) zu halten.

9. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, g e kenn ze ich net durch eine Einrichtung (17» 19)» die es ermöglicht, das .Kabel (16) vom Boden dadurch abzuheben, daß auf das Kabel eine vorbestimmte konstante Kraft ausgeübt wird.

10. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9* dadurch gekennzeichnet , daß das Kabel (16) in Hot- fällen selbsttätig freigebbar ist„

11. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß das Fahrzeug von der Wasseroberfläche aus fernsteuerbar ist, so daß sich keine Bedienungspersonen an Bord des Fahrzeugs zu befinden "brauchen und das Fahrzeug in einer von Tauchern nicht erreichbaren Wassertiefe betreibbar ist.

12o Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß es möglich ist, Multiplexverfahren bei der Einrichtung anzuwenden, die dazu dient, Informationen zwischen dem Fahrzeug und der Wasseroberfläche in beiden Richtungen auszutauschen«

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