DE2317405B2 - Unterwasserfahrzeug zum unterirdischen Verlegen von Kabeln und Rohrleitungen in einen Gewässerboden - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Unterwasser-Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es sind bereits Vorrichtungen zum Verlegen von Rohrleitungen in den Boden eines Gewässers bekannt, die im wesentlichen aus einem Rahmen bestehen, der sich an der zu verlegenden Rohrleitung oder auf dem Gewässerboden abstützt und von einem Mutlerschiff längs der in den Gewässerboden zu verlegenden Rohr-

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leitung geschleppt wird. Auf diesem Rahmen sind Grabvorrichtungen zum Ausheben eines Grabens für die Rohrleitung montiert. Bei alien bekannten Vorrichtungen ist jedoch die Anwendbarkeit begrenzt. So ist es z. B. sehr schwierig, eine solche Vorrichtung genau längs der bereits auf dem Gewässerboden liegenden Rohrleitung zu schleppen. Weiterhin sind das Gewicht der Verrichtung und die ihr zugefühne Energie relativ niedrig zu halten, damit eine übermäßige Beanspruchung der Rohrleitung vermieden wird. Auch lassen sich die bekannten Vorrichtungen nur unter Schwierigkeiten dem Durchmesser von Rohrleitungen unterschiedlicher Größe und insbesondere Rohrleitungen von kleinem Durchmesser anpassen. Ferner ist die Tiefe begrenzt, bis zu der ein Graben ausgehoben werden kann. Schließlich ist keine Möglichkeit vorgesehen, die im Graben liegende Rohrleitung wieder mit Bodenmaterial zu bedecken.

Zum Verlegen von Kabeln, die wesentlich empfindlicher als Rohrleitungen sind und einen kleineren Durchmesser als diese haben, in einen Gewässerboden hai man bisher entweder Taucher eingesetzt, die das bereits auf dem Gewässerboden befindliche Kabel von Hand in den Gewässerboden eingegraben haben, oder man hat das Kabel direkt in einen bereits ausgehobenen Graben im Gewässerboden verlegt. Der Einsatz von Tauchern ist aufwendig und kostspielig imr| natürlich nur bis zu einer bestimmten Tiefe des Gewässers möglich. Eine zur Durchführung der letztgenannten Methode geeignete Vorrichtung ist aus der GB-PS 5 24 83! bekannt. Es handelt sich um ein mittels Gleisketten auf dem Gewässerboden fahrbares Unterwasser-Fahrzeug, das von einem Mutterschiff geschleppt wird, auf dem sich das zu verlegende Kabel befindet. Das Unterwasser-Fahrzeug ist mit einer pflugähnlichen Grabvorrichtung versehen, die beim Ziehen des Fahrzeugs einen Graben erzeugt, in den das vom Mutterschiff ablaufende Kabel mittels einer am Unterwasser-Fahrzeug vorgesehenen Zuführeinrichtung für das Kabel eingelegt wird. Die Zuführeinrichtung ist sehr aufwendig aufgebaut, da sie von den Gleisketten des Fahrzeugs aus angetrieben werden muß, um die Zugspannung im Kabelabschnitt zwischen Mutterschiff und Unterwasser-Fahrzeug von dem bereits in den Graben eingelegten Kabelabschnitt fernzuhalten und dadurch zu verhüten, daß das bereits verlegte Kabel wieder aus dem Graben herausgezogen wird. Ferner ist es ähnlich wie bei der beschriebenen Vorrichtung zum unterirdischen Verlegen von Rohrleitungen sehr schwierig, das Unterwasser-Fahrzeug genau längs einer vorgegebenen Linie zu schleppen. Schließlich muß das bekannte Unterwasser-Fahrzeug auf weichen Gewässerböden, die den Gleisketten keine genügende Haftung bieten, wegen des dann aussetzenden Antriebs der Zuführeinrichtung für das Kabel gänzlich versagen.

Aus der US-PS 34 34 297 ist schließlich auch schon ein Unterwasser-Fahrzeug bekannt, das zum selbsttätigen Eingraben eines bereits auf dem Gewässerboden liegenden Kabels ohne die Mitwirkung von Tauchern bestimmt ist. Dieses Unterwasserfahrzeug weist einen Eigenantrieb auf, der auf Gleisketten wirkt, die auf dem Gewässerboden abrollen. Es besitzt ähnlich wie das vorgenannte Unterwasser-Fahrzeug eine pflugähnliche Grabvorrichtung, die unterhalb des Fahrzeugs zwischen den Gleisketten vorgesehen ist und über welche das Kabel in den gerade erzeugten Graben eingeführt wird. Das Unterwasser-Fahrzeug ist außerdem mit einer selbsttätigen Führungseinrichtung versehen, die

die Lenkung des Fahrzeugs so regelt, daß dieses dem auf dem Gewässerboden liegenden Kabel folgt. Die Führungseinrichtung tastet das auf dem Gewässerboden liegende Kabel an einer Stelle am vorderen Ende des Fahrzeugs ab, und zwar mittels eines schwenkbaren Arms, der das Kabel am freien Ei Je ergreift. Mit dem jehwenkbaren Arm wird das Kabel außerdem gleichjeitig angehoben, damit es vom Arm mit möglichst gro- §em Radius in die pflugähnliche Grabvorrichtung einlaufen kann. Die Abtastung des Kabels mittels der Fühfungseinnchtung an nur einer Stelle und die enge konstruktive Verbindung der dazu verwendeten Mittel mit der Grabvorrichtung bewirken einmal, daß die mechanische Belastung des Kabels bei der Abtastung relativ groö ist, und zum anderen, daß genaue, fehlerfreie, d. h. von seitlichen Abweichungen freie Nachführung des Unterwasser-Fahrzeugs am Kabel nicht möglich ist, wenn das Kabel in Kurven auf dem Gewässergrund liegt. Damit die Nachführung mit einer einigermaßen brauchbaren Näherung überhaupt möglich ist, muß die Lenkbarkeit des Fahrzeugs dadurch verwirklicht sein, daß es aus gelenkig verbundenen Wagen besteht, deren gegenseitige Winkelstellung je nach gewünschter Fahrtrichtung mit Servoeinrichtung zwangsweise eingestellt wird. Diese Konstruktion ist natürlich mechanisch sehr aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Unterwasser-Fahrzeug zum Eingraben eines auf dem Gewässerboden liegenden Rohres oder Kabels zu schaffen, das bei vergleichsweise einfachem mechanischen Aufbau dem einzugrabenden Rohr oder Kabel selbsttätig genau folgt und nur sehr geringe mechanische Belastungen für das Rohr oder das Kabel während des Eingrabens erzeugt. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit dem im Anspruch 1 gekennzeichneten Unterwasser-Fahrzeug gelöst

Dadurch, daß die Führungseinrichtung des erfindungsgemäßen Unterwasser-Fahrzeugs das einzugra bende Rohr oder Kabel an zwei Stellen vor und hinter dem Fahrzeug abtastet, ist stets eine genaue Nachführung des Fahrzeugs am Rohr oder Kabel und dadurch eine genaue Ausrichtung der Grabvorrichtung auf das Rohr oder Kabel gewährleistet, ohne daß eine besonders komplizierte Ausbildung der Lenkungseinrichtungen des Fahrzeugs notwendig ist. Db Lenkung kann vielmehr in einfachster Weise, z. B. in der bei Gleisketten üblichen Art, daß die Gleisketten zu beiden Seiten des Fahrzeugs mit unterschiedlicher Geschwindigkeit angetrieben werden, verwirklicht sein. Dadurch ist ein relativ einfacher konstruktiver Aufbau des neuen Unterwasser-Fahrzeugs erreicht. Durch die Maßnahme, daß die die Grabvorrichtung bildenden Lockerungswerkzeuge erst hinter den Abtaststellen des Rohres oder Kabels zur Wirkung kommen, ist außerdem sichergestellt, daß das Rohr oder Kabel so, wie es auf ^5 dem Gewässerboden liegt, abgetastet wird. Dies bedeutet, daß auch die unvermeidlichen Lageveränderungen des Rohres oder Kabels, die beim Absenken in den ausgehobenen Graben entstehen, keinen nachteiligen Einfluß auf die genaue Nachführung des Fahrzeugs haben υο können. Im übrigen wird mit den die Grabvorrichtung bildenden schwenkbaren Lockerungswerkzeugen der Graben zur Aufnahme von Rohr oder Kabel unter größtmöglicher Schonung derselben erzeugt und dadurch eine Beschädigung insbesondere der empfindlichen Kabel beim Vorgang des Einarbeitens in den Gewässerboden vermieden, ohne daß eine komplizierte Führuns des Kabels notwendig ist. Andere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, in den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine isometrische Ansicht eines Unterwasser-Fahrzeugs zum unterirdischen Verlegen einet Rohrleitung,

F i g. 2 eine Stirnansicht des Fahrzeugs nach F i g. 1 ohne Grabvorrichtung i>· einer Abwandlung zum Verlegen eines Kabels.

Das gezeigte Unterwasser-Fahrzeug umfaßt ein Gestell 1, das über seine ganze Länge einen allgemein umgekehrt U-förmigen Querschnitt hat so daß sein mittlerer Teil in einer erheblichen Höhe über dem Gewässerboden angeordnet ist. Das aus mehreren Einheiten nach dem Baukastenprinzip aufgebaute Gestell ist so ausgebildet, daß sich seine Breite der Abmessungen des in den Boden einzugrabenden Gegenstands anpassen läßt. Das Gestell 1 wird von eine Bewegung gegenüber dem Boden ermöglichenden Einrichtungen in Form zweier Gleisketten 2 getragen, die an den Schenkelenden des Gestells 1 vorgesehen sind. Erforderlichenfalls können die Gleisketten auch durch Räder ersetzt werden.

Auf dem Gestell 1 sind zwei zylindrische Hohlkörper 3 angeordnet.

Zusätzlich zu den Gleisketten 2 sind zwei Gleitkufen 4 vorhanden, die ein zu tiefes Einsinken des Fahrzeugs in sehr weiche Böden verhindern und das Führen des Fahrzeugs längs der gewünschten Bahn erleichtern. Die Gleitkufen vergrößern die Auflagefläche des Fahrzeugs, sobald sie zur Anlage am Boden kommen, und bewirken, wenn das Fahrzeug weiter z. B. in einen halbflüssigen Schlamm einsinkt, eine Vergrößerung des Auftriebs des Fahrzeugs; hierbei vergrößert sich der Auftrieb umso mehr, je höher das spezifische Gewicht des Schlamms ist und je tiefer die Vorrichtung in den Schlamm einsinkt. Erforderlichenfalls kann man mehr als zwei Gleitkufen vorsehen und die Abmessungen der Gleitkufen verändern.

Zum Ausheben eines Grabens wird eine Kombination von am hinteren Teil des Fahrzeugs vorgesehenen Lockerungswerkzeugen 5 und von Saugpumpen 9 benutzt. Die Lockerungswerkzeuge 5 sind gemäß F i g. 1 an den freien Enden schwenkbarer Arme 6 drehbar gelagert. Sie umfassen Gehäuse 7 und werden um ihre Längsachse durch in den Gehäusen angeordnete Motoren gedreht. Die Gehäuse 7 lassen sich mit Hilfe weiterer Motoren 20 jeweils um eine Achse a-a gegenüber den Armen 6 verschwenken. Das durch die Werkzeuge gelockerte Material wird als Gemisch mit Wasser durch die Werkzeuge 5 hindurch sowie durch flexible Schläuche 8 mit Hilfe von Schleuderpumpen abgesaugt, die nicht dargestellt, sondern nur durch das Bezugszeichen 9 angedeutet und nuf dem vorderen Teil des Fahrzeugs angeordnet sind. Die Schleuderpumpen geben das angesaugte Gemisch an Schläuche 10 ab.

Soll ein Graben ausgehoben werden, so wird das Fahrzeug auf dem Gewässerboden so angeordnet, daß es die zu verlegende Rohrleitung 11 übergreift. Dann werden die Werkzeuges betätigt, um den Boden auf beiden Seiten der Rohrleitung auszuheben, die hierbei allmählich in den Boden einsinkt bis die gewünschte Verlegungstiefe erreicht ist. Entweder fallen anschließend die Wände des ausgehobenen Grabens spontan wieder ein, wobei sich Böschungen bilden, deren Neigungswinkel dem natürlichen Schüttwinkel des ausge-

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hobenen Materials entspricht, oder der Boden hat eine der benötigten Leitungen auf ein Minimum zu verrinsolche Konsistenz, daß die senkrechten Wände des aus- gern. Auf dem Mutterschiff 14 befindet sich eine Schaltgehobenen Grabens erhalten bleiben. Im ersten Fall tafel, wo einer Bedienungsperson die Meßwerte fur die genügt es während des Grabvorgangs das Fahrzeug Abweichungen angezeigt werden und wo die Bedielangsam entlang der Achse der Rohrleitung vorwärts- 5 nungsclemente zur Fernbetätigung des Fahrzeugs vorzubewegen und die Werkzeuges am Boden des Gra- gesehen sind. Das Fahrzeug selbst arbeitet ohne jede bens zu halten, so daß der Graben auf natürlichem Bemannung.

Wege einen trapezförmigen Querschnitt erhält. Im Soll das gleiche Fahrzeug zum Verlegen elektrischer zweiten Fall wird das Fahrzeug schrittweise bewegt; Kabel unter Wasser benutzt werden, so sind nur gewährend der Bewegungspausen werden die schwenk- 10 ringfügige Abänderungen erforderlich. Diese betreffen baren Arme 6 und die um die Achsen a-a schwenkba- die Führungseinrichtung und sind dadurch bedingt, daß ren Werkzeuge 5 so betätigt, daß Bodenmaterial aus es wegen des gewöhnlich kleinen Durchmessers eines dem Raum unter der Rohrleitung entfernt wird und da- Kabels schwierig ist, das Fahrzeug mit Hilfe mechanibei der Graben die gewünschte Querschnittsform er- scher Fühler längs des zu verlegenden Kabels zu fuh-I₁Kj₁ 15 ren. was insbesondere dann gilt, wenn das Kabel teil-

Das Fahrzeug kann dem Verlauf der Rohrleitung weise in Schlamm eingesunken ist.

automatisch folgen. Jede Abweichung seiner Bewe- Gemäß F i g. 2 sind beim Verlegen eines Kabels 16

gungsbahn vom Verlauf der Rohrleitung wird mittels an Stelle der Pantographen 12 zwei Hebevornchtun-

einer Führungseinrichtung selbsttätig korrigiert, ohne gen für das Kabel vorgesehen. Im einzelnen wird das

daß hierdurch eine Beanspruchung der Rohrleitung 11 20 Kabel 16 vom Boden abgehoben und über eine vordere

eintritt. Die Führungseinrichtung umfaßt gemäß F i g. 1 und eine hintere Unterstützung 17 geführt, über die es

die Rohrleitung abtastende Pantographen 12, die mit während der Bewegung des Fahrzeugs hinweggleitet.

mehreren Fühlern so verbunden sind, daß die Abwei- Die Unterstützungen 17 sind jeweils auf einer Achse 18

chung zwischen der Achse des Fahrzeugs und der schwenkbar so gelagert, daß sie Schwenkbewegungen

Achse der Rohrleitung an zwei Punkten gemessen 25 in einer quer zur Längsachse des Fahrzeugs liegenden

wird Die so gewonnenen Meßwerte werden als Ein- Ebene ausführen können. Die Abweichungen der Un-

gangssignale für eine Servoeinrichtung verwendet, mit- terstützungen 17 gegenüber ihrer Mittellage werden

tels welcher die Drehzahlen nicht dargestellter Moto- gemessen und liefern ein Maß für die Versetzung des

ren zum Antreiben der Gleisketten 2 unabhängig von- Fahrzeugs gegenüber der Achse des Kabels. Die Meß-

einander so eingestellt werden, daß durch die resultie- 30 werte werden als Eingangssignale für die gleiche Ser-

rende Lenkung des Fahrzeugs die Abweichung auf Null voeinrichtung benutzt, die vorstehend in Verbindung

zurückgeführt wird. ^mu dem Verlegen einer Rohrleitung beschrieben wur-

An seinem vorderen Teil ist das Fahrzeug mit einer de. Durch das Anheben des Kabels 16 mittels der bei-

Hilfsgrabeinrichtung ausgerüstet, die in ihrer einfach- den Unterstützungen 17 wird außerdem eine Beschädi-

sten Form Hochdruckwasserdüsen aufweisen kann. Sie 35 gung des empfindlichen Kabels durch die Lockerungs-

hat die Aufgabe, die Rohrleitung von sie gegebenenfalls werkzeuge 5 vermieden.

bedeckenden Ablagerungen zu befreien, die zu einer Die Unterstützungen 17 werden von hydraulischen

Störung des einwandfreien Betriebs der Pantographen Zylindern 19 getragen, die unter einem konstanten

12 führen könnten. Drück stehendes Öl enthalten und bewirken, daß nur Das von den Schleuderpumpen 9 abgegebene, mit 40 eine konstante vorbestimmte Kraft auf das Kabel 16

Wasser gemischte, ausgehobene Material wird durch ausgeübt wird.

die Schläuche 10 einer im linken Teil von F i g. 1 darge- Alternativ kann man die Lage des Fahrzeugs gegenstellten Stützeinrichtung zugeführt, die von dem Fahr- über dem Kabel 16 auch mit Hilfe einer elektronischen zeug in einem bestimmten Abstand von seinem hintc- Einrichtung ermitteln.

ren Ende mit Hilfe von Seilen 13 nachgeschleppt wird ₄₅ Unabhängig davon, ob das Fahrzeug längs einer

und die Schläuche 10 so unterstützt, daß sie das Mate- Rohrleitung oder längs eines Kabels arbeitet, wird zum

rial-Wasser-Gemisch auf die in dem Graben verlegte Führen des Fahrzeugs der gleiche Grundgedanke ange-

Rohrleitung 11 leiten, um sie zu bedecken. wendet, der darin besteht, daß mit Hilfe einer der be-

Die zum Bewegen des Fahrzeugs und zum Betätigen schriebenen Einrichtungen die Abweichung des Fahr· der Werkzeuge benötigte Energie wird an der Oberflä- 50 zeugs vom Verlauf der Rohrleitung bzw. des Kabel;

ehe des Gewässers auf einem Mutterschiff 14 erzeugt gemessen wird und die so gewonnenen Meßwerte dei

und dem Fahrzeug über eine flexible Leitung 15 züge- Servoeinrichtung zugeführt werden, die die Lenkunj

führt, bei der es sich je nach der gewählten Energiearl des Fahrzeugs durch unabhängige Einstellung der Lauf

um eine hydraulische Druckmittelleitung oder ein elek- geschwindigkeiten der beiden Gleisketten 2 regelt. Dii irisches Kabel handeln karin. Die flexible Leitung 15 55 gleichen Meßwerte für die Abweichung werden der Be

enthält außerdem elektrische Leitungen, über die vom dienungsperson an der Schalttafel angezeigt. Nötigen

Mutterschiff zum Fahrzeug Betätigungssignale für das falls kann diese die Servoeinrichtung wirkungslos ma

Fahrzeug und in umgekehrter Richtung die Meßwerte chen und das Fahrzeug von Hand auf der Basis de

der Pantographen 12 übermittelt werden. Hierbei wer- angezeigten Meßwerte durch Einstellung der Laufgc den Multiplexverfahren angewendet, um die Anzahl 60 schwindigkeiten der Gleisketten lenken.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche; 23

1. Unterwasser-Fahrzeug mit Eigenantrieb und Fernbedienung zum Eingraben eines auf dem Gewässerboden liegenden Rohres oder Kabels, das sich mit Gleisketten und/oder Rädern zu beiden Seiten des Rohres oder Kabels auf dem Gewässerboden abstützt, eine schwenkbare Grabvorrichtung zum Ausheben eines Grabens für das Rohr oder Kabel aufweist, und mit einer das Rohr oder Kabel abtastenden und gleichzeitig eine Lenkung des Fahrzeugs regelnden Führungseinrichtung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dcßdie Führungseinrichtung (12; 17) das Rohr (11) oder Kabel (16) an zwei Siellen vor und hinter dem Fahrzeug abtastet und daß die Grabvorrichtung durch Lockerungswerkzeuge (5) gebildet ist, die an den freien Enden schwenkbarer, vom Fahrzeug nach hinten über die hintere Abtaststelle der Führungseinrichtung hinaus wegstehender Arme (6) drehbar gelagert sind.

2. Fahrzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein im Querschnitt umgekehrt U-förmiges Gestell (1), an dessen Schenkelenden die Gleisketten (2) und/oder Räder vorgesehen sind.

3. Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell (1) nach dem Baukastenprinzip ausgebildet ist.

4. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug zusätzlich zu den Gleisketten (2) und/oder Rädern mit Hilfstragflächen, z. B. Gleiskufen (4), ausgestattet ist.

5. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug an seinem vorderen Teil mit einer Hüfsgrabeinrichtung ausgerüstet ist.

6. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lockerungswerkzeuge (5) über flexible Schläuche (8) an Saugpumpen (9) auf dem Fahrzeug angeschlossen sind.

7. Fahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an die Saugpumpen (9) auf der Abgabeseite Schläuche (10) angeschlossen sind, die zu einer vom Fahrzeug nachgeschleppten Stützeinrichtung führen und dort auf das Rohr (ti) oder Kabel (16) im ausgehobenen Graben gerichtet sind.

8. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung zwei Pantographen (12) zur Abtastung des Rohres (11) umfaßt.

9. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung zwei quer zur Längsachse des Fahrzeugs schwenkbare Hebevorrichtungen (17, 19) für das Kabel (16) umfaßt.