DE60209753T2

DE60209753T2 - Vorrichtung und verfahren zum eingraben und einholen von kabeln oder rohren

Info

Publication number: DE60209753T2
Application number: DE60209753T
Authority: DE
Inventors: Phil Hart; Keith Dicker; Adrian Windows
Original assignee: Global Marine Systems Ltd
Current assignee: Global Marine Systems Ltd
Priority date: 2001-10-02
Filing date: 2002-10-01
Publication date: 2006-11-02
Anticipated expiration: 2022-10-02
Also published as: ES2257566T3; DE60209753D1; AU2002327978B2; CN100478528C; EP1432877A1; JP4012147B2; EP1432877B1; ATE319883T1; US20050063785A1; DK1432877T3; CA2462678A1; KR20040048419A; CN1589354A; WO2003029568A1; US7101116B2; GB0123658D0; JP2005504202A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Auffinden eines unter Wasser in einem Schichtmaterial bzw. Bodenmaterial eingegrabenen Kabels oder eines Rohrs und eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Eingraben eines Kabels oder eines Rohrs.
Es ist weithin bekannt, Kabel oder Rohre unter großen Gewässern, wie zum Beispiel Ozeanen, zu verlegen, um Strom- oder Kommunikationsverbindungen zwischen Regionen oder Nationen zu ermöglichen. Statt nun diese Kabel oder Rohre einfach an der Oberfläche des Schicht- bzw. Bodenmaterials, beispielsweise dem Meeresboden, zu verlegen, ist es vorteilhaft, dieselben physisch in das Material selbst einzugraben. Dadurch wird für das Kabel oder das Rohr eine stabilere und schützende Umgebung geschaffen und es wird insbesondere eine Beschädigung oder Durchtrennung durch kommerzielle Fischfangaktivitäten verhindert.
Die Tiefe der Eingrabung unter der Oberfläche des Bodenmaterials hängt von der Funktion des Kabels oder des Rohrs, dem Ort und dem Materialtyp ab, aus dem der Meeresboden besteht. Typische Eingrabungstiefen liegen zwischen einem und vier Metern.
Bei bestimmten Fischfangaktivitäten durchdringen die "Scherbretter" der Netze routinemäßig die Oberfläche des Meeresbodens und es ist daher wichtig, dass Kabel und Rohre unterhalb ihrer Reichweite liegen. In jüngster Zeit haben jedoch Entwicklungen in der Praxis des Fischfangs dazu geführt, dass sich diese Eindringungstiefe vergrößert hat, sodass es daher notwendig geworden ist, die Eingrabungstiefen von Kabeln oder Rohren in einigen Teilen der Welt zu erhöhen.
Mit dieser Erhöhung der Eingrabungstiefe sind eine Reihe von technischen Problemen verbunden, und im allgemeinen sind größere Vorrichtungen für die Eingrabungs-, Zugriffs- oder Bergungsoperationen in größeren Tiefen vonnöten. Das bringt außerdem Kostennachteile mit sich.
Kabel oder Rohre werden herkömmlicherweise mit Hilfe eines "Dreggankers" aus ihrer eingegrabenen Position befreit. Dieser besteht aus zwei Hauptkomponenten, einem Schaft, der auf dem Meeresboden aufliegt, und einer am Schaft angebrachten Ankerschar. Die Ankerschar dringt tief genug in den Meeresboden ein, um das Kabel oder das Rohr zu ergreifen. Schaft und Ankerschar dienen somit effektiv als Haken, und, wenn der Schaft von einem Fahrzeug an der Wasseroberfläche über die Oberfläche des Meeresbodens geschleppt wird, wird die Ankerschar durch das sich unter dem Meeresboden befindliche Material gezogen, bis sie das Kabel oder das Rohr berührt. Die operative Tiefe für das Herausholen des Dreggankers hängt von der Länge der Ankerschar ab, und es hat sich bei den herkömmlichen Dreggankerausführungen gezeigt, dass die Länge des Schaftes das Dreifache der Länge der Ankerschar betragen sollte. Aus diesem Grunde sind die Dregganker zur Herausholen tiefliegender Kabel groß und schwer.
Eine Schleppleine, beispielsweise in Form einer langen Kette, verbindet das Fahrzeug an der Wasseroberfläche mit dem Schaft, und die Spannung in dieser Kette wird während des Schleppvorgangs überwacht. Wenn ein Kabel oder ein Rohr von der Ankerschar ergriffen wird, verstärkt sich die Spannung in der Schleppleine. Die Ankerschar ist derart abgewinkelt, dass das Kabel oder das Rohr zur Ober fläche des Meeresbodens befördert wird, wonach dann herkömmliche Rückgewinnungsoperationen durchgeführt werden, beispielsweise, indem ferngesteuerte Tauchfahrzeuge (ROV) verwendet werden.
Für die Unterwasserkabel werden verschiedene Kabelgrößen in Abhängigkeit von ihrer Funktion, z.B. als Stromkabel oder für Kommunikationszwecke, verwendet. So kann beispielsweise ein bewehrtes Stromkabel einen typischen Durchmesser von 100 mm haben, während ein leichtes faseroptisches Kommunikationskabel nur einen Durchmesser von etwa 15 mm haben kann. Da die Kabel typischerweise geortet werden, indem eine Spannungserhöhung in der Schleppleine festgestellt wird, besteht ein signifikantes Risiko, dass Kabel mit einem kleineren Durchmesser, die im allgemeinen schwächer sind, infolge der aufgebrachten großen Schleppkraft einfach vom Dregganker durchtrennt werden.
Das ist bei großen Eingrabungstiefen ein besonderes Problem, wo größere und schwerere Dregganker verwendet werden und die entsprechende Schleppkraft größer ist. In diesem Fall ist die Erhöhung der Spannung, die durch den Kontakt mit dem Kabel verursacht wird, schwieriger zu erkennen, da es sich um einen kleineren Anteil an der gesamten Schleppspannung handelt.
Eine typische Schleppkraft für einen Dregganker, der ausgelegt ist, ein Kabel wiederzugewinnen, das in 2,50 m Tiefe vergraben ist, kann beispielsweise bis zu 40 Tonnen betragen, während ein typisches faseroptisches Kabel lediglich eine einachsige Zugspannung bis zu etwa 30 Tonnen aushalten kann.
EP-A-0828031 offenbart einen Unterwasserpflug, der eine erste Ankerschar und eine bewegbare zweite Ankerschar aufweist, so dass die Tiefe des vom Pflug erzeugten Pflügeprofils geändert werden kann.
US-A-5456551 offenbart in einer alternativen Ausführung ein selbstgeführtes Unterwassersystem, das zum Gräbenziehen im Bodenmaterial vorgesehen ist.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Auffinden angegeben, die umfasst:
einen Schaft mit einer ersten Oberfläche und einer Ankerschar mit einer zweiten Oberfläche, wobei unter normalen Betriebsbedingungen, wenn die Vorrichtung in Schlepprichtung geschleppt wird und mindestens ein Teil des Schaftes im Bodenmaterial bis zu einer vorgegebenen Tiefe eingegraben wird, die zum Einholen des Kabels oder des Rohrs geeignet ist, wobei die zweite Oberfläche im Querschnitt wesentlich größer als die erste Oberfläche in Bezug auf die Schlepprichtung ist, und die erste und die zweite Oberfläche so in Bezug zueinander ausgerichtet sind, dass unter normalen Betriebsbedingungen die Wechselwirkung zwischen dem Bodenmaterial und mindestens der ersten und der zweiten Oberfläche Gegenkräfte in der der ersten und der zweiten Oberfläche erzeugt, die die Vorrichtung im wesentlichen in der vorgegebenen Tiefe halten.
Im Rahmen der Erfindung ist festgestellt worden, dass viele der Probleme des Standes der Technik angegangen werden können, indem eine Vorrichtung zum Einholen verwendet wird, die sich nicht auf das Vorsehen eines Schaftes stützt, der entlang der Oberfläche des Bodenmaterials bewegt wird. Demgegenüber wird in der Einholvorrichtung der vorliegenden Erfindung im Betrieb mindestens ein Teil des Schaftes eingegraben, und in vielen Fällen tauchen der Schaft und das Ankerscharelement vollständig während des Schleppens in das Bodenmaterial ein.
Im Rahmen der Erfindung ist ferner festgestellt worden, dass Gleiches auch bei der Kabel- und Rohreingrabung angewendet werden kann. Somit umfasst gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum Eingraben eines Kabels oder eines Rohrs unter Wasser in das Bodenmaterial einen Schaft mit einer ersten Oberfläche und ein Ankerscharelement mit einer zweiten Oberfläche, wobei unter normalen Betriebsbedingungen, wenn die Vorrichtung in Schlepprichtung geschleppt wird, das Ankerscharelement und mindestens ein Teil der ersten Oberfläche des Schaftes im Bodenmaterial bis zu einer vorgegebenen Tiefe in der Weise, dass eine Furche gezogen wird, die zum Eingraben des Kabels oder des Rohrs geeignet ist, eingegraben werden, wobei die zweite Oberfläche im Querschnitt wesentlich größer als die erste Oberfläche in Bezug auf die Schlepprichtung ist, und wobei die erste und die zweite Oberfläche so in Bezug zueinander ausgerichtet sind, dass unter normalen Betriebsbedingungen die Wechselwirkung zwischen dem Bodenmaterial und mindestens den eingegrabenen Teilen der ersten und der zweiten Oberfläche Gegenkräfte in der ersten und der zweiten Oberfläche erzeugt, die die Vorrichtung im wesentlichen in der vorgegebenen Tiefe halten, und ein Mittel zum Führen eines Kabels oder eines Rohrs in die Furche.
Beim Führungsmittel kann es sich um ein Rohr, um Reifen, Klappen oder Finger handeln, sie müssen daher das Kabel oder das Rohr nicht vollständig umschließen. Es ist festgestellt worden, dass das Bodenmaterial die Tendenz hat, während des Schleppens um den Schaft herum zu fließen und dass dieses Material noch während einer kurzen Zeit, nachdem der Schaft hindurchgegangen ist, seine Lage behält, wodurch ein Bugwelleneffekt erzeugt wird. Dadurch ist es für das Kabel oder das Rohr zusammen mit einer beliebigen dazugehörigen Apparatur möglich, eingegraben zu werden, indem es am Ende des Schaftes in die Furche geht. Die Klappen oder Finger können statisch oder so ausgeführt sein, dass sie hydraulisch bewegbar sind, um die Furche aufzuweiten, damit es so möglich wird, auch größere Apparaturen, wie z.B. Verstärker, einfacher einzugraben.
Zweckmäßigerweise kann die Apparatur für Einhol- oder Eingrabungsoperationen so angeordnet sein, dass sie in einer beliebigen erwünschten vorgegebenen Tiefe operiert. Große vorgegebene Tiefen, z.B. unter zwei Metern, sind daher ohne die Notwendigkeit erreichbar, Größe und Masse der Vorrichtung wesentlich zu erhöhen. Anders als in bekannten Apparaturen kann der Schaft der vorliegenden Erfindung verwendet werden, mit dem Kabel oder dem Rohr in Eingriff zu kommen, statt dass zur Ausführung dieser Funktion nur eine Ankerschar vorgesehen ist. Im Ergebnis können die gesamten Abmessungen und die Masse der Vorrichtung gegenüber den bekannten Dreggankern reduziert werden. In einem Beispiel einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die zur Rückgewinnung von Kabeln in einer Tiefe von zweieinhalb Metern verwendet wird, beträgt die typische Masse der Vorrichtung etwa eine Tonne, während ein äquivalenter herkömmlicher Dregganker eine Masse im Bereich von drei Tonnen aufweist.
Ein Hauptvorteil hiervon besteht darin, dass, insbesondere bei tiefen Kabeln oder Rohren, die entsprechende Schleppkraft in Bezug auf herkömmliche Dregganker und Pflüge niedriger ist. Beim Einholen ist es daher möglich, Kabel oder Rohre eines geringen Durchmessers mit einer geringeren Wahrscheinlichkeit für eine Beschädigung aufzuspüren.
Eine potentielle Verringerung der Größe der Vorrichtung und der entsprechenden Schleppkraft ist auch wirtschaftlich von Vorteil, da die Gesamtkosten der Operation des Einholens oder des Pflügens verringert werden können. Die Erfindung bietet ferner ein Potential für die zukünftige Einholung oder Eingrabung von Kabeln oder Rohren sogar in größeren Tiefen als den gegenwärtig genutzten, während sich die Maßstabsvergrößerung herkömmlicher Apparaturen zunehmend wegen der Kosten und einer einfachen Erfassung während des Schleppens verbieten würde.
Die Vorrichtung ist für einen Betrieb bei einer bestimmten vorgegebenen Tiefe unter Berücksichtigung der Masse der Vorrichtung, des typischen Bodenmaterials, z.B. Tone oder Sande, welche Scherkräfte bis zu 300 kPa oder darüber haben können, der Abmessungen und Anordnung der Komponenten und, insbesondere, der Anordnung der ersten und der zweiten Oberfläche ausgeführt. Die Schleppgeschwindigkeit wirkt direkt auf die erhaltenen Schleppkräfte, nicht jedoch auf den Betrieb der Vorrichtung ein, und somit sollten geringe Schleppgeschwindigkeiten von etwa 0,5 bis 1 km pro Stunde verwendet werden.
Typischerweise wird unter normalen Arbeitsbedingungen die erste Oberfläche derart nach unten geneigt, dass im Schaft eine aufwärts gerichtete Kraftkomponente erzeugt wird, wenn dieser sich durch das Bodenmaterial bewegt. Demgemäß wird die zweite Oberfläche derart nach oben geneigt, dass im Ankerscharelement eine abwärts gerichtete Kraftkomponente erzeugt wird, wenn dieses sich durch das Bodenmaterial bewegt.
In vielen Fällen werden der ganze Schaft und das Ankerscharelement während einer Einholungs- oder Eingrabungsoperation in der vorgegebenen Tiefe eingegraben. Typischerweise umfasst die Vorrichtung ferner ein Schleppelement, das am Schaft angebracht ist, beispielsweise eine Kette oder ein Stahlkabel. Wenn der Schaft vollständig eingegraben ist, wirkt unter normalen Arbeitsbedingungen mindestens ein Teil des Schleppelements mit dem Bodenmaterial derart zusammen, dass die Vorrichtung in der vorgegebenen Tiefe gehalten wird. Daher wird dem Zusammenwirken zwischen dem Bodenmaterial und dem Schleppelement bevorzugt Aufmerksamkeit geschenkt. Das Mittel, welches zum Ziehen der Vorrichtung verwendet wird, beispielsweise ein Schiff, erzeugt keine aufwärts gerichtete Kraft.
Das Schleppelement kann daher entweder ein starres oder ein flexibles Element sein, und wenn es starr ist, ist der Schaft bevorzugt derart ausgeführt, dass er im Betrieb schwenkbar mit dem Schleppelement gekuppelt ist. Das Schleppelement umfasst ferner bevorzugt ein Gleitelement, welches so ausgeführt ist dass es im Betrieb an der Oberfläche des Bodenmaterials bleibt, wenn sich die Vorrichtung in der vorgegebenen Tiefe befindet. Das Schleppelement kann eine oder mehrere starre Verbindungen enthalten. Jede dieser Verbindungen ist bevorzugt miteinander schwenkbar gekuppelt. Im allgemeinen weisen solche Verbindungen eine längliche Form auf, obwohl eine oder mehrere von ihnen aktuell einen zusätzlichen Schaft und ein Ankerscharelement aufweisen können, deren Oberflächen in Bezug aufeinander derart angeordnet sind, dass unter normalen Arbeitsbedingungen die Wechselwirkung zwischen dem Bodenmaterial und den Oberflächen Gegenkräfte in der Weise erzeugt, dass die Vorrichtung im Betrieb in der vorgegebenen Tiefe gehalten wird. Auf diese Weise kann eine Reihe solcher Dregganker miteinander verbunden sein, um eine größere Einholungs- oder Eingrabungstiefe zu erzielen.
Die Vorrichtung enthält eine oder mehrere weitere Wechselwirkungsoberflächen, die im Gebrauch für eine Wechselwirkung mit dem Bodenmaterial ausgelegt sind, um Gegenkräfte im gleichen Sinn entweder der ersten und oder der zweiten Oberfläche zu erzeugen. Diese sind bevorzugt als "Schwingen" bzw. "Flügel" oder kleine Seitenplatten ausgeführt. Die Flügel können daher an einer Verbindung (falls vorhanden) oder beispielsweise am Schaft der Vorrichtung vorgese hen sein. Typischerweise können ein oder mehrere Flügel auf jedem derselben vorgesehen sein.
Die Flügel können daher so ausgelegt sein, dass sie aufwärts oder abwärts gerichtete Kräfte in Abhängigkeit von der jeweiligen Konstruktion der ersten und zweiten Oberfläche erzeugen. Die Flügel sind jedoch bevorzugt vorgesehen, um eine Kraft im gleichen Sinne wie die Kraft der zweiten Oberfläche zu erzeugen, die vom Ankerscharelement erzeugt wird. Die Verwendung solch weiterer Wechselwirkungsflächen erzeugt zusätzliche Kräfte, die es ermöglichen, dass eine kleinere Ankerscharelementfläche für eine vorgegebene Operationstiefe verwendet wird. Wenn diese in Verbindung mit Verbindungen verwendet werden, erzeugen sie eine extra Drehung der Verbindung oder des Schaftes und somit eine erhöhte Eindringungstiefe.
Zwischen einer Wechselwirkungsfläche kann in Bezug auf die Oberfläche des Bodenmaterials ein Winkel definiert sein, wenn sich die Vorrichtung in der Startposition befindet. Um die anfängliche Grabungsoperation zu unterstützen, liegt dieser Winkel bevorzugt zwischen 30 und 55°.
Es ist wünschenswert, die Schleppkraft, die erforderlich ist, um die Einholungs- und Eingrabungsvorrichtung zu schleppen, zu minimieren, und es ist ferner wünschenswert, dass es an der vorgegebenen Tiefe, obwohl die Vorrichtung von oberhalb des Meeresbodens geschleppt werden kann, keine Nettodrehung der Vorrichtung gibt, sodass ihr Profil in Bezug auf die Schlepprichtung im wesentlichen konstant bleibt.
Der Schaft ist daher typischerweise so ausgeführt dass er gestreckt bzw. länglich ist und dass sich die gestreckte Länge des Schaftes während des Schleppens längs der Schlepprichtung, obwohl unter einem Winkel zu dieser befindet, um so auf die erste Oberfläche eine Kraft auszuüben. Obwohl das Ankerscharelement direkt am Schaft angebracht werden könnte, weist der Schaft bevorzugt einen länglichen Abschnitt, der eine Achse vorgibt, und einen weiteren Trennabschnitt auf, bei dem ein distales Ende räumlich von dieser Achse getrennt ist. Das Ankerscharelement ist bevorzugt am distalen Ende des Trennabschnitts angeordnet und das erhöht den senkrechten Bereich des potentiellen Eingriffs mit dem Kabel oder dem Rohr. Der Trennabschnitt ist im allgemeinen rückwärts in Bezug auf das Ankerscharelement und den Schaft derart angeordnet, dass im Eingriff das Kabel oder das Rohr nahe am Trennabschnitt gehalten wird.
Die zweite Oberfläche des Ankerscharelements (oder eines zusätzlichen Ankerscharelements, die als Verbindung wirkt) ist bevorzugt im wesentlichen breiter in ihrem Querschnitt in Bezug auf die Schlepprichtung, als der Querschnitt des Schaftes (oder eines zusätzlichen Schaftes). Jedes Ankerscharelement ist typischerweise fast eben und derart angeordnet, dass eine obere ebene Fläche, die als die zweite Oberfläche wirkt, eine ebene Senkrechte aufweist, die beinahe orthogonal zur Schlepprichtung ist, obwohl sie in Bezug auf diese Richtung leicht (um wenige Winkelgrade) derart abgewinkelt ist, dass auf die zweite Oberfläche eine Kraft einwirkt.
Eine Komponente der Schlepprichtung, welche auf die zweite Fläche des Ankerscharelements ausgerichtet ist, hat daher bevorzugt einen Winkel von 10° oder weniger, bezogen auf die Schlepprichtung, und noch bevorzugter einen Winkel von im wesentlichen 2°, bezogen auf die Schlepprichtung. Der Winkel, den das Ankerscharelement schließlich erreicht und während eines Schleppvorgangs aufrechterhält, hängt von einer Reihe von Faktoren, wie dem Typ des Bodenmaterials und den Abmessungen der Vorrichtung, ab. Es ist einsichtig, dass ein kleinerer Winkel zwar den Widerstand verringert, dass er aber auch eine geringere senkrechte Kraft, als größere Winkel erzeugt.
Die zweite Oberfläche jedes Ankerscharelements, senkrecht zur zweiten Fläche gesehen, ist bevorzugt so ausgeführt, dass sie sich zu zwei Spitzen verjüngt, auf jeder Seite des Schaftes eine, und generell in Schlepprichtung ragt. Diese Spitzen ermöglichen es der Vorrichtung vor dem Eindringen, ohne zusätzliche Unterstützung, sich aufrecht bezogen auf das Bodenmaterial zu positionieren. Sie sorgen ebenfalls dafür, dass ein größerer Bereich des Ankerscharelements anfangs in das Bodenmaterial eindringt und dadurch eine größere nach unten gerichtete Kraft bietet, bevor der Schaft das Bodenmaterial berührt. Dadurch verstärkt sich die "Einzieh"-Kraft und das Eindringen wird somit gefördert.
Die erste Oberfläche des Schaftes ist typischerweise länglich und schmal, bezogen auf die Planare Fläche des Ankerscharelements. Die erste Oberfläche stellt daher eine relativ lange Wechselwirkungslänge in Schlepprichtung bereit und somit wird, in Kooperation mit der zweiten Fläche, die Dreh- und die senkrechte Orientierung der Vorrichtung beim Schleppen aufrechterhalten.
Obwohl der Schaft typischerweise länglich ist, muss er keine lineare Form aufweisen, tatsächlich können auch Kurvenformen verwendet werden, ein Beispiel hierfür ist die Form eines Pferdehufes. Obwohl jede Schaftform verwendet werden könnte, solange eine geeignete erste Oberfläche angegeben wird, ist es von Nutzen, den Schaft vom Bodenmaterial wegzubiegen, da es dadurch möglich ist, dass mehr vom Ankerscharelement in das Bodenmaterial eintritt, bevor es der Schaft berührt, wobei ein solcher Kontakt eine aufwärts gerichtete Kraft gegen das Eindringen in den Boden erzeugt. Die Vorrichtung ist jedoch bevorzugt so ausgelegt, dass sich die zweite Fläche im Betrieb in einer Startposition auf der Oberfläche des Bodenmaterials vor dem Eingraben unter einem Winkel zwischen 30 und 55°, bezogen auf die Oberfläche des Bodenmaterials, befindet. Dieser Winkel ist bevorzugt der gleiche Winkel, der sich durch zusätzliche Wechselwirkungsflächen (falls vorhanden) mit dem Bodenmaterial ergeben würde.
Das zum Trennabschnitt distale Ende des Schaftes wird typischerweise für eine Verbindung mit dem Schleppelement gewählt, da dieses Ende, bezogen auf die Schlepprichtung, das vorderste ist.
Die Einholungs- oder Eingrabungsvorrichtung der Erfindung ist auch deshalb vorteilhaft, weil für ihren Betrieb kein anfängliches Eingraben in der vorgegebenen Tiefe erforderlich ist. Sie kann einfach mit der zweiten Oberfläche des Ankerscharelements (und denjenigen irgendwelcher zusätzlicher Wechselwirkungsflächen) auf die Oberfläche des Bodenmaterials in abgewinkelter Form, bezogen auf das Bodenmaterial, derart aufgesetzt werden, dass, wenn die Vorrichtung zu Beginn losgeschleppt wird, sich die zweite Fläche in das Bodenmaterial hineinbeißt und die Vorrichtung unter die Bodenoberfläche gezogen wird. Die Vorrichtung gewährleistet daher eine Selbsteingrabungsfunktion.
In einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Einholung eines unter Wasser in einem Bodenmaterial in vorbestimmter Tiefe eingegrabenen Kabels oder Rohrs die Schritte: Schleppen einer Einholungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, wobei die Vorrichtung zur Verwendung in einer bestimmten Tiefe bis zum Ergreifen des Kabels oder Rohrs ausgelegt ist, und Einholen des Kabels oder des Rohrs.
Typischerweise ist ein Fahrzeug an der Wasseroberfläche, z.B. ein Schiff, als Schleppmittel ausgestattet und wird zur Ausführung der Schleppoperation verwendet. Das Verfahren umfasst ferner bevorzugt den Schritt der Positionierung der Vorrichtung an der Oberfläche des Bodenmaterials vor dem Schleppen, sodass bei der Durchführung des Schleppschrittes die Vorrichtung mit dem Bodenmaterial in Wechselwirkung tritt und sich in die vorgegebene Tiefe bewegt.
In einigen Fällen kann der Schleppvorgang durch ein Schleppmittel in Form eines ferngesteuerten Tauchfahrzeugs (ROV) an der Oberfläche des Bodenmaterials durchgeführt werden. Das ist besonders zweckmäßig, wenn eher leichte Kabel oder Rohre verwendet werden, beispielsweise in Umgebungen wie Seen und Flüssen. Das ferngesteuerte Tauchfahrzeug kann die Vorrichtung von ferne schleppen und daher im Betrieb von dieser getrennt sein. Alternativ dazu kann das ferngesteuerte Tauchfahrzeug aber auch direkt mit der Vorrichtung an einer Anhängestelle gekuppelt sein.
Wenn das Kabel oder das Rohr in Eingriff gekommen ist, umfasst das Verfahren ferner einen Erfassungskontakt zwischen dem Kabel oder dem Rohr und der Einholvorrichtung, beispielsweise durch Überwachung der Spannung in der Schleppleine. Nach dem Eingriff umfasst das Verfahren typischerweise ferner den Schritt der Beendigung des Schleppvorgangs und den Schritt des Anhebens des Kabels oder des Rohrs zur Oberfläche des Bodenmaterials unter Verwendung der Einholvorrichtung.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Eingrabung eines Kabels oder eines Rohrs in ein Bodenmaterial in einer bestimmten Tiefe eine Schleppvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung zum Pflügen einer Furche in der bestimmten Tiefe und den Schritt der Zuführung des Kabels oder des Rohrs zu dieser Furche.
Ein ferngesteuertes Fahrzeug kann ebenfalls zur Durchführung der Schleppoperation verwendet werden, um das Kabel oder das Rohr einzugraben, entweder indem es die Vorrichtung von ferne zieht oder indem es direkt mit dieser gekuppelt ist.
Es ist ein weiterer Vorteil der vorliegenden Vorrichtung, dass die Operationstiefe der Vorrichtung konstanter als bei bekannten Vorrichtungen ist. Das liegt daran, dass solch eine herkömmliche Vorrichtung typischerweise Räder oder Kufen zur Verringerung der Schleppkraft verwendet, und dass der Schaft während des Schleppens über die Oberfläche des Bodenmaterials infolge der Oberflächenkonturen vertikal abgelenkt werden kann. Das erzeugt in der darunterliegenden Ankerschar eine entsprechende Bewegung. Bei der vorliegenden Erfindung findet das allgemein nicht statt, weil der Schaft mindestens teilweise und oft vollständig im Bodenmaterial eingegraben ist.
Beispiele der Vorrichtung und des Verfahrens zum Einholen und Eingraben gemäß der vorliegende Erfindung sind im folgenden beschrieben und bekannten Vorrichtungen unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen gegenübergestellt, in denen zeigen:
1 eine Darstellung eines bekannten Dreggankers,
2 eine Darstellung eines sich selbst eingrabenden Dreggankers gemäß einem ersten Beispiel,
3 die Anordnung des Ankerscharelements im ersten Beispiel,
4 ein Flussdiagramm des beispielhaften Verfahrens,
5a eine Selbsteingrabungs- und Einholungsoperation gemäß dem ersten Beispiel,
5b das Anheben eines Kabels zum Meeresboden nach dem Ergreifen,
6 ein zweites Beispiel der Einholvorrichtung, die schwenkbar mit einer Rutschplatte verbunden ist,
7 ein drittes Beispiel mit einer schwenkbaren starren Verbindung und zusätzlichen Flügeln,
8A eine perspektivische Sicht auf einen Flügel,
8B die Flügel von oben gesehen,
8C den Winkel eines Flügels vor dem Eingraben,
9A bis 9D den progressiven Eingrabungsvorgang eines vierten Beispiels einer Vorrichtung, in der ein Dregganker als Verbindung verwendet ist,
10 eine Ansicht auf ein Beispiel einer Eingrabungsvorrichtung, die ein Rohr als Führungsmittel verwendet, und
11 ein alternatives Beispiel einer Eingrabungsvorrichtung, welche Reifen als Führungsmittel verwendet.
1 zeigt einen herkömmlichen Dregganker 100 zum Einholen eines Kabels. Dieser hat einen Schaft 101 und eine Ankerschar 102, die an einem Ende des Schaftes angebracht ist. Der Schaft befindet sich an der Oberfläche des Meeresbodens 103, in den die Ankerschar 102 eindringt. Ein Schleppdraht 104 ermöglicht es, dass der Dregg anker in Schlepprichtung 105 von einem entfernten Fahrzeug an der Wasseroberfläche gezogen wird (nicht gezeigt).
Wie in 1 gezeigt ist, ist die herkömmliche Lösung zur Ausbildung des Dreggankers zur Erzielung des Eindringens in den Meeresboden die, dass die Länge des Schaftes des Dreggankers dreimal so lang wie die Länge des Schaftes der Ankerschar ist. Wie angegeben, wurde, um eine Eindringungstiefe von drei Metern zu erzielen, ein Schaft eines Dreggankers, der eine Länge von etwa neun Metern hat, verwendet. Die Masse eines solchen Dreggankers liegt typischerweise zwischen 3 und 5 Tonnen. Hierfür ist eine große Schleppkraft erforderlich, die durch den Schleppdraht 104 auf den Dregganker übertragen werden muss. Solch eine Kraft kann bis zu 40 Tonnen betragen, obwohl dies von der exakten Ausführung des Schaftes, der Ankerschar und des Materials des Meeresbodens abhängt.
2 zeigt ein Beispiel eines Dreggankers 1 gemäß der vorliegenden Erfindung, sowohl in seiner ursprünglichen Position, auf dem Meeresboden 6 ruhend, und nach dem Eingraben. Er weist einen Schaft 2 mit einem länglichen Abschnitt 3 und einem Trennabschnitt 4 auf. Die Gesamtlänge des Schaftes 2 beträgt etwa einen Meter. Ein Ankerscharelement 5 ist am Ende des Trennabschnitts 4 des Schaftes 2 angebracht. Eine Schleppleine 8 in der Form einer Kette ist an einem entfernten Fahrzeug an der Wasseroberfläche angebracht (nicht gezeigt), welches zum Ziehen des Dreggankers 1 in einer Schlepprichtung 9 durch das Material des Meeresbodens 7 verwendet wird.
Die Schleppleine 8 ist mit einer Rutschplatte 8A (Rutschelement) verbunden, die mit dem Schaft 3 durch eine massive Verbindung 8B verbunden ist. Es ist festgestellt worden, dass die Verbindung 8B eine massive Konstruktion sein sollte, um die Leistung durch das Vorsehen einer gewissen Drehsteifigkeit im System zu verbessern und um zu verhindern helfen, das der Dregganker zur Seite rollt, wenn er auf einen Felsbrocken oder dergleichen trifft. Optimale Längen für diese Verbindung 8B sind in der Tabelle 1 unten angegeben. Für die längeren Längen der Verbindung kann es zweckmäßig sein, ein Verfahren anzuwenden, in dem die Verbindung ein Gelenk erhält, so dass sie einfacher zu manipulieren ist (wie im folgenden beschrieben). Eine typische Größe für jeden Verbindungsabschnitt ist eine Länge von 2,5 Metern, eine Weite von etwa 20 mm und eine Breite von etwa 150 mm.
Durch die Rutschplatte 8A verfügt das System über eine zusätzliche Stabilität.
Eine untere Fläche des länglichen Abschnitts 3 ist eine erste, zum Meeresbodenmaterial 7 gerichtete Oberfläche 10, wenn der Schleppanker in Schlepprichtung 9 geschleppt wird. Dadurch wird eine senkrechte Kraftkomponente und eine horizontale Kraftkomponente erzeugt, die auf den länglichen Abschnitt 3 des Schaftes 2 einwirken.
Das Ankerscharelement 5 ist am Ende des Trennabschnitts 4 angebracht und ist fast eben und hat eine ausgedehnte obere Fläche 13 (3). Dadurch ist eine zweite Fläche für eine Wechselwirkung mit dem Bodenmaterial 7 ausgebildet, wenn der Dregganker 1 in Schlepprichtung 9 geschleppt wird. Die zweite Fläche 13 ergibt mit derjenigen der Schlepprichtung 9 einen Winkel β (wie in 2 gezeigt ist). Der Winkel β hängt von der Ausführung der Vorrichtung und der relativen Größe der Fläche 13 ab. Im vorliegenden Falle beträgt er etwa 2°. Die Wechselwirkung mit dem Material 7 des Meeresbodens erzeugt eine nach unten gerichtete Kraftkomponente und eine horizontale Kraftkomponente im Ankerscharelement.
Wie in 2 gezeigt ist, ist der Winkel der Spitze der Ankerschar relativ zum Meeresboden, bevor sie tatsächlich in den Boden eindringt, als Einstellwinkel des Werkzeugs oder Penetrationswinkel α definiert. Dieser hängt vom Typ des Meeresbodenmaterials ab und liegt typischerweise zwischen 30 und 55°. Typischerweise sind in Tonen 30 bis 35° zweckmäßig, während in Sanden und Sedimenten 40 bis 55° verwendet werden sollten. Für eine allgemeine Verwendung in weichen Böden ergibt ein Winkel von etwa 45° gute Ergebnisse.
Es ist in diesem Fall auch festgestellt worden, dass die Tiefe, in der der Dregganker 1 beim Schleppen gehalten wird, in der Hauptsache von der Länge der Verbindung 8B und vom länglichen Abschnitt 3 abhängt.
3 zeigt das Ankerscharelement 5 in senkrechter Sicht auf die zweite Fläche 13. Die Schlepprichtung 9 ist ebenfalls angezeigt (wie oben erwähnt). Es ist hier zu erkennen, dass der Schaft 2 im Querschnitt rechtwinklig mit einer kleinen Abmessung 16 in der Querrichtung in Bezug auf die Schlepprichtung 9 ist. Das dient dazu, den vom Schaft 2 beim Schleppen verursachten Widerstand zu verringern. Die zweite Fläche 13 ist im allgemeinen rechtwinklig und in Tabelle 1 unten sind beispielhafte Abmessungen angegeben. Obwohl die zweite Oberfläche 13 des Ankerscharelements 5 daher eine beträchtliche Fläche aufweist, muss daran erinnert werden, dass diese Oberfläche der Schlepprichtung 9 unter einem kleinen Winkel zugewendet ist und dass in der Tat der Querschnitt dieses Elements ebenfalls sehr beschränkt ist, um den Widerstand zu verringern, wie in 2 gezeigt ist.
Tabelle 1 zeigt die typischen Abmessungen für den Dregganker, wie sie für Eingrabungstiefen von eins bis drei Metern erforderlich ist.
Tabelle 1
Die zweite Oberfläche 13 hat die gleiche Fläche auf jeder Seite des Schaftes 2 und weist geschärfte dreieckige Bereiche 17 im vorderen Teil dieser Oberfläche in Bezug auf die Schlepprichtung 9 auf. Jeder dieser dreieckigen Bereiche 17 endet in den Punkten 18, die als Messer wirken und das Einschneiden des Ankerscharelements 5 in das Material 7 des Meeresbodens unterstützen und die Stabilisierung der Vorrichtung vor dem Eindringen bewirken.
Eine Einholoperation zur Rückgewinnung eines unter Wasser vergrabenen Kabels unter Verwendung der oben beschriebenen Vorrichtung ist im folgenden unter Bezug auf die 4, 5a und 5b beschrieben.
Die Einholoperation beginnt im Schritt 50 in 4. Wie in 5A gezeigt ist, ruht der Dregganker 1 ursprünglich auf dem Meeresboden 6 in einer Startposition, wobei das Ankerscharelement den Winkel α in den Meeresboden 7 hinein beschreibt. Die Schleppleine 8 ist mit einem Fahrzeug 20 an der Wasseroberfläche verbunden, das vom Dregganker 1 räumlich in der Schlepprichtung 9 getrennt ist, wie mit dem gestrichelten Abschnitt 21 der Schleppleine 8 gezeigt. Wie in 5A angegeben, ist ein Unterwasserkabel 22 in einer bestimmten Tiefe vor dem Dregganker in Schlepprichtung eingegraben. Da die Eingrabungstiefe dieses Kabels 22 bekannt ist, wird ein Dregganker, der eine Operationstiefe hat, die zur Rückgewinnung des Kabels 22 geeignet ist, im vorhinein ausgewählt.
Das Fahrzeug an der Wasseroberfläche beginnt dann in der Schlepprichtung mit einer geeigneten Geschwindigkeit zu schleppen (Schritt 51 von 4). Dadurch gräbt sich das Ankerscharelement 5 des Dreggankers 1 in das Meeresbodenmaterial 7 ein. In diesem Stadium ist die abwärts gerichtete Kraft auf das Ankerscharelement 5 viel größer als jede aufwärts gerichtete Kraft der ersten Oberfläche 10 des Schaftes 3, und daher taucht im Sehritt 52 von 4 der Dregganker 1 ein, wenn die Schleppoperation fortgesetzt wird. Setzt sich das Eintauchen fort, beginnt sich der Dregganker 1 zu drehen, wenn der Schaft eingegraben wird und das Meeresbodenmaterial 7 wirkt mit der Oberfläche 10 zusammen. Das ist mit den Pfeilen 23 in 5A angezeigt.
Durch die Drehung des Dreggankers 1 wird ein verringerter zweiter Oberflächenbereich 13 und ein vergrößerter erster Oberflächenbereich 10 zur Schlepprichtung gerichtet. Wenn sich der Dregganker 1 dreht, erhöht sich die nach oben gerichtete Kraftkomponente auf den Schaft 3 und verringert sich die nach unten gerichtete Kraftkomponente auf das Ankerscharelement 5.
Wenn sich die Eingrabungstiefe des Dreggankers 1 erhöht, wird auch die Verbindung 8A eingegraben und erzeugt eine senkrechte Kraftkomponente auf den Dregganker zusammen mit einer horizontalen Kraftkomponente. Das System stabilisiert sich schließlich so, dass den aufwärts gerichteten Kräften auf die Verbindung 8B und die erste Oberfläche 10 die abwärts gerichtete Kraft auf die Oberfläche 13 am Winkel β zur Schlepprichtung 9 zusammen mit dem Gewicht des Dreggankers und der Kette als Ganzes entgegengesetzt wird. Obwohl die Verbindungen und die Schleppleine verbunden sind, wird die Schleppleine nur zum Vorwärtsziehen des Dreggankers verwendet, die Verbindungen werden für das Eindringen in verschiedene Tiefen verwendet (d.h., je länger die Verbindung, desto tiefer wird eingegraben). An diesem Funkt gibt es auch keine Nettodrehkraft oder senkrechte Kraft auf den Dregganker mehr. Daher bleibt bei Schritt 53 von 4 der Dregganker in der gewünschten Tiefe. Wenn das Schleppen fortgesetzt wird, bewegt sich der Dregganker 1 durch das Material 7 in einer beinahe konstanten Tiefe, wie bei 25 in 5A angegeben ist.
Die Zugspannung in der Schleppleine 8 ist eine Funktion des durch den Dregganker 1 insgesamt erzeugten Gesamtwiderstands, zu welchem die horizontalen Kraftkomponenten zusammen mit denen der Schleppleine selbst gehören.
Später erreicht der Dregganker Position 26, so dass das Kabel 22 durch den länglichen Abschnitt 3 des Schaftes 2 ergriffen wird. Das geschieht im Schritt 54 in 4, und an diesem Funkt wird, wenn ein geeignetes Überwachungsgerät an Bord des Fahrzeugs 20 verwendet wird, eine Zunahme der Zugspannung in der Schleppleine 8 erfasst. Wenn das Kabel 22 ergriffen wurde, bewegt es sich entlang des länglichen Abschnitts 3 des Schaftes 2 und in den Bereich, der dem Trennabschnitt 4 benachbart ist. Das Kabel 22 wird daher wirksam eingehakt und das Fahrzeug 20 wird dann vor oder direkt über dem Dregganker, wie in 5B gezeigt ist, neu positioniert.
Die Schleppleine 8 wird normalerweise unter Zugspannung an Bord des Fahrzeugs zurückgeholt, wenn es dem Dregganker näherkommt. Wenn die Schleppleine sich der Senkrechten nähert, dreht sich der Dregganker 1 mit dem Schaft 2 um das Kabel in eine eher senkrechte Lage. Das Kabel wird zwischen dem Ankerscharelement 5 und dem Schaft 3 nahe am Trennabschnitt 4 zurückgehalten.
Im Schritt 55 von 4, wenn die Schleppleine 8 an Bord des Fahrzeugs 20 gekurbelt wird, wird der Dregganker 1 durch das Meeresbodenmaterial 7 nach oben gezogen und das Kabel wird mitgezogen. So wird das Kabel 22 zur Oberfläche des Meeresbodens 6 gebracht. Wenn es sich an der Oberfläche des Meeresbodens befindet, können weitere herkömmliche Routinewartungen und Rückgewinnungsoperationen durchgeführt werden, beispielsweise unter Verwendung ferngesteuerter Fahrzeuge, um das Kabel zu durchtrennen und so zu ermöglichen, dass die beiden Enden an Deck des Fahrzeugs 20 an der Wasseroberfläche gebracht werden.
6 zeigt ein weiteres Beispiel der vorliegenden Erfindung, in der eine ähnliche Vorrichtung wie die oben beschriebene mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet wurde. In dieser Ausführungsform ist ein Dregganker angegeben, der für eine Befestigung im Betrieb mit modularen Gelenkverbindungen angepasst ist, damit der Dregganker zur Kabel- oder Rohrrückgewinnung oder zum Eingraben in verschiedenen Tiefen verwendet werden kann. In 6 ist solch ein Dregganker 1 ohne irgendwelche Verbindungen gezeigt und er ist daher schwenkbar direkt an der Rutschplatte 8A an einem Zugpunkt 30 befestigt. 6 zeigt auch die Startposition des Dreggankers zum Eintritt in das Bodenmaterial 7, hier beträgt der "Einstellwinkel" oder "Penetrationswinkel" α etwa 40°, wobei dieser Winkel der Winkel ist, den das Ankerscharelement 5 mit dem Meeresboden 7 definiert.
Wie im vorherigen Beispiel ist auch hier die Operationsposition des Dreggankers, wie auch der Winkel β gezeigt, der der Winkel zwischen der Oberfläche 13 des Ankerscharelements 5 und der Horizontalen ist. In diesem Fall würde der Winkel β, um eine minimale Schleppspannung zu gewährleisten, etwa 2° betragen. Das hängt von mehre ren Faktoren ab, wie z.B. der Geometrie des Dreggankers und den Bodenbedingungen, und ein Bereich von 2 bis 10° ist normal.
Die beschriebene Anordnung ist für eine angemessen seichte Einholtiefe geeignet. Bei größeren Tiefen werden jedoch eine oder mehrere Verbindungen 8B verwendet, die schwenkbar miteinander, mit dem Zugpunkt 30 und mit dem Schaft des Dreggankers 2 verbunden sind.
In diesem Beispiel, wenn eine Reihe von Verbindungen (z.B. zwei oder drei) vorgesehen sind, ist die Konfiguration des stabilen Zustands, die durch die Kette von Verbindungen und den Dregganker 1 erreicht wird, nicht linear und beschreibt eher eine nach unten in das Meeresbodenmaterial 7 gerichtete Kurve. Der Effekt eines solchen Verbindungssystemsist, dass die gesamte erforderliche Schleppkraft kleiner ist, verglichen mit einer großen Einzelvorrichtung ähnlicher Größe. Insbesondere verringern die schwenkbaren Kupplungen zwischen jeder Verbindung, der Zugpunkt 30 und der Dregganker, sehr stark die Kräfte, die zum Drehen des Dreggankers in die in 5B gezeigte Position erforderlich sind, wenn das Kabel oder Rohr ergriffen worden ist. Das ist deshalb so, weil Teile der Vorrichtung einzeln eins nach dem anderen geschwenkt werden können, statt dass die gesamte kombinierte Vorrichtung auf einmal in eine neue Konfiguration gebracht werden muss. Hierdurch werden die Festigkeitsanforderungen an den Gesamtaufbau der Vorrichtung gesenkt.
Das beschriebene Gelenkverbindungssystem ist auch dadurch vorteilhaft, dass für die Rückgewinnung sehr tief liegender Kabel oder Rohre eine größere Anzahl von Verbindungen mit dem gleichen Dregganker verwendet werden können. Wären diese nicht an verschiedenen Stellen entlang der Vorrichtung schwenkbar, wäre die Vorrichtung als Ganzes extrem schwer von Bord des Fahrzeugs an der Wasseroberfläche sowohl vor als auch nach der Rückgewinnung zu manövrieren. Speziell wenn die Vorrichtung aus dem Wasser und auf das Schiff gezogen wird, wird sie im allgemeinen über eine kurvenförmige Oberfläche geschleppt. In dieser Zeit dreht sie sich an den verschiedenen Stellen, wodurch sich die Vorrichtung bequemer an diese Oberfläche anpasst. Dadurch wird wiederum gewährleistet, dass die Hebevorrichtung kompakter sein kann. Darüber hinaus können die Verbindungen 8B, wenn sie an Bord des Schiffes sind, entkuppelt oder zusammengefaltet werden, und erlauben so eine einfache Lagerung der Vorrichtung.
Im Betrieb während des anfänglichen Eingrabungsvorgangs eines Dreggankers mit den mehreren Verbindungen 8B graben sich die Bauteile der Vorrichtung selbst im wesentlichen in ihrer Anordnungsreihenfolge vom Ende des Dreggankers an ein. Zuerst taucht das Dreggankerteil der Vorrichtung in das Bodenmaterial ein und dreht sich in seine Arbeitsposition, wobei die anderen Verbindungen linear an der Oberfläche angeordnet bleiben. Dann beginnt sich die erste am Dregganker befestigte Verbindung mit der nächsten Verbindung (näher an der Rutschplatte 8A) um ihren Drehpunkt zu drehen, wobei die restlichen Verbindungen an der Oberfläche bleiben. Nach und nach, mit der Fortsetzung der Eingrabung, werden die Verbindungen der Reihe nach eingegraben, wobei die letzte Verbindung um den Gelenkpunkt 30 schwenkt. Die Rutschplatte 8A bleibt auf der Oberfläche des Bodenmaterials 7.
Wie in 7 gezeigt ist, kann die Vorrichtung mit weiteren Wechselwirkungsflächen ausgestattet sein, die in der gleichen Weise agieren, wie die Oberfläche 13 des Ankerscharelements 5. Eine einzelne Verbindung 8B ist ebenfalls gezeigt. Eine typische Länge einer solchen Verbindung beträgt zwischen 1 und 2 Metern.
Im vorliegenden Beispiel hat der Dregganker 1 zwei weitere Interaktionsflächen als zusätzliche Flügelpaare 31 (an jeder Seite der Vorrichtung) am Dregganker 1 angebracht, ein weiteres Flügelpaar 32 befindet sich an der Verbindung 8B.
Diese Flügel sind in den 8A, 8B und 8C im einzelnen gezeigt.
8A ist eine perspektivische Darstellung eines Flügels 31, der an der Seite des Dreggankerelements 1 angebracht ist. Auch die Schlepprichtung 9 ist angezeigt. Es ist anzumerken, dass ähnliche Flügel auf jeder Seite des Dreggankers 1 angebracht sind. Im vorliegenden Fall sind sie unter dem gleichen Winkel β wie beim Winkel des Hauptankerscharelements 5 angewinkelt. 8B zeigt eine zweite Ansicht der Flügel von oben, wobei das Ausmaß der Oberflächen 33 zu sehen ist, die mit dem Bodenmaterial zusammenwirken. 8C zeigt die Winkel der Flügel 31 oder 32 mit dem Körper des jeweiligen Dreggankerschaftes 2 oder der Verbindung 8B. Im vorliegenden Falle ist der Winkel mit x bezeichnet und kann typischerweise derart definiert sein, dass die Flügel, wenn sie sich in der stabilen eingegrabenen Position befinden, einen Winkel von angenähert β mit der Horizontale bilden. Da die Verbindungen 8B und der Dregganker 1 nicht notwendigerweise eine lineare Konfiguration annehmen, wenn sie sich in der stabilen eingegrabenen Position befinden, kann der aktuelle Winkel x für jedes Flügelpaar verschieden sein.
Die Flügel 31, 32 operieren in einer ähnlichen Weise wie das Ankerscharelement 5. Jedoch bieten sie den weiteren Vorteil, dass, wenn die Vorrichtung das Kabel oder das Rohr ergriffen hat und es für die Einholung gedreht werden muss, diese Drehung wesentlich durch die Verwendung einer kleinen Anzahl einzelner Flächen (vorgegeben durch die Oberflächen 33 der Flügel und die Oberfläche 13 des Ankerscharelements 5) erleichtert wird, als durch eine entsprechend größere Oberfläche 13 auf einem einzigen Ankerscharelement 5. Hierdurch werden die Beanspruchungen in der Vorrichtung signifikant verringert, während sie in die Hebeposition gedreht wird.
Der gesamte Betrieb der Vorrichtung geht jedoch in einer ähnlichen Art und Weise vor sich, da die Oberflächen der Verbindungen) und der Dreggankerschaft 2 eine aufwärts gerichtete Kraft liefern, während diejenigen der Flügel und des Ankerscharelements eine abwärts gerichtete Kraft liefern und es diese Kräfte sind, die ausgeglichen sind und so den Zustand der stabilen Tiefe der Vorrichtung aufrechterhalten.
Es ist versteht sich von selbst, dass die in den Beispielen beschriebene Vorrichtung entweder von einem Fahrzeug an der Oberfläche oder von einem ferngesteuerten Tauchfahrzeug (ROV), das an der Oberfläche des Bodenmaterials angetrieben wird (in Abhängigkeit von der erforderlichen Schleppkraft), geschleppt werden kann. Das ferngesteuerte Tauchfahrzeug kann daher mit der Schleppleine 8 gekuppelt sein, damit es von der Vorrichtung getrennt bleibt, es kann aber auch die Rutschplatte 8A als Rutschelement ersetzen, in welchem Fall die Vorrichtung am ferngesteuerten Tauchfahrzeug befestigt wird, wobei ein Zugpunkt 30, wie oben beschrieben, verwendet wird.
In einer weiteren Ausführungsform, wie in den 9A bis 9D gezeigt, ist ein aktueller Dregganker als eine Verbindung 8B verwendet, welcher ein Ankerscharelement 34 aufweist. Wie in 9A gezeigt ist, ist die Rutschplatte 8A wieder mit einem Zugpunkt 30 versehen, an dem ein erster Dregganker des oben in den Beispielen beschriebenen Typs befestigt ist, wodurch die Verbindung 8B gebildet wird. An das hintere Ende dieser Verbindung 8B ist ein Hauptdreganker 1 schwenkbar angekuppelt. Die Flügel des vorherigen Beispiels werden daher effektiv durch das Ankerscharelement 34 der "Dregganker- Verbindung" 8B ersetzt. Die 9A bis 9D zeigen das progressive Eingraben dieses kombinierten Dreggankersystems in den erwünschten Zustand der stabilen Arbeitstiefe. Obwohl das in diesen Figuren nicht gezeigt ist, kann der Winkel β für jeden der zwei Dregganker 8B so sein, dass er verschieden ist, da der zweite Dregganker während des Betriebs in eine größere Tiefe als der erste eingegraben wird.
Wie oben angegeben, kann das für die Verwendung mit den Einhol-Dreggankern entwickelte und oben beschriebene Prinzip auch bei einem Pflug, wie in 10 gezeigt, angewendet werden. Der in 10 gezeigte Pflug umfasst einen Schaft 3 und eine Ankerschar 5 ähnlich den in 2 gezeigten, wobei der Schaft mit einem Schleppschiff über einen Schleppdraht 8 verbunden ist. Im vorliegenden Falle ist ein Führungsrohr 60 an der oberen Fläche des Schaftes 3 montiert und ein einzugrabendes Kabel 62 wird durch das Rohr 60 in eine Furche 64 geführt, die durch die Bewegung des Pfluges in Schlepprichtung 9 entstanden ist.
11 zeigt ein alternatives Beispiel, in dem Reifen 65 in der Nähe der Spitze und des Bodens des Schaftes 3 an seiner oberen Fläche angebracht sind und als Führungsmittel wirken. Obwohl durch die Reibung mit dem Schichtmaterial die Tendenz bestehen könnte, das Kabel oder das Rohr vom Schaft 3 wegzuziehen, gewährleistet die Zugspannung innerhalb des Kabels oder des Rohrs während der Verlegungsoperation, dass es, wie gefordert, dem Schaft 3 benachbart bleibt. Für das Einholen des Kabels oder des Rohrs kann ein ferngesteuertes Tauchfahrzeug als Schleppmittel für eine Eingrabungsoperation verwendet werden.
Es ist anzumerken, dass der oben beschriebene Eingrabungspflug daher in Verbindung mit jedem der obigen Beispiele verwendet wer den kann und so eine Torrichtung mit Eingrabungs- und Einholungsfunktion gewährleistet.

Claims

Vorrichtung zum Auffinden eines unter Wasser in einem Schichtmaterial eingegrabenen Kabels oder Rohrs, mit – einem Schaft (3) mit einer ersten Oberfläche (10) und – einer Schar (5) mit einer zweiten Oberfläche (13), – wobei unter normalen Betriebsbedingungen wenn die Vorrichtung in Schlepprichtung (9) geschleppt wird, sich die Schar und zumindest ein Teil des Schaftes bis zu einer vorbestimmten zum Auffinden des Kabels oder Rohrs (22) geeigneten Tiefe eingräbt, wobei die zweite Oberfläche im Querschnitt wesentlich größer als die erste Oberfläche in Bezug auf die Schlepprichtung ist und wobei die ersten und zweiten Oberflächen so in Bezug zueinander ausgerichtet sind, dass unter normalen Betriebsbedingungen die Wechselwirkung zwischen dem Schichtmaterial und zumindest den ersten und zweiten Oberflächen Gegenkräfte in der ersten und zweiten Oberfläche erzeugt, welche die Vorrichtung in etwa in der vorbestimmten Tiefe halten.
Vorrichtung zum Eingraben eines Kabels oder Rohrs (62) unter Wasser in einem Schichtmaterial, mit – einem Schaft (3) mit einer ersten Oberfläche (10) und – einer Schar (5) mit einer zweiten Oberfläche (13), – wobei unter normalen Betriebsbedingungen wenn die Vorrichtung in Schlepprichtung (9) geschleppt wird, die Schar und zumindest ein Teil der ersten Schaftfläche in das Schichtmaterial bis zu einer vorgegebenen Tiefe eingegraben wird, um eine für das Eingraben des Kabels oder des Rohrs geeignete Furche zu pflügen, wobei die zweite Oberfläche im Quer schnitt wesentlich größer als die erste Oberfläche in Bezug auf die Schlepprichtung ist und wobei die ersten und zweiten Oberflächen so in Bezug zueinander ausgerichtet sind, dass unter normalen Betriebsbedingungen die Wechselwirkung zwischen dem Schichtmaterial und zumindest eingegrabenen Teilen der ersten und zweiten Oberflächen Gegenkräfte in der ersten und zweiten Oberflächen erzeugen, welche die Vorrichtung in etwa in der vorbestimmten Tiefe halten und Mittel (60) zum Führen eines Kabels oder Rohrs in der Furche vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher die Führungsmittel ein oder mehrere Rohre, Finger oder Flügel aufweisen, die an dem Schaft montiert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei welcher die Führungsmittel beweglich und für eine Wechselwirkung mit dem Schichtmaterial ausgelegt sind, um die Furchenbreite zu steuern.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei welchem im Betrieb das Kabel oder Rohr zu der Furche von einem Ausgabemittel zugeführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 5, bei welchem das Ausgabemittel auf der Vorrichtung vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, bei welchem das Ausgabemittel ein Leimtopf oder eine Rolle ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem unter normalen Betriebsbedingungen die erste Oberfläche nach abwärts geneigt ist, sodass eine aufwärts gerichtete Kraftkomponente im Schaft erzeugt wird, wenn er durch das Schichtmaterial läuft.
Vorrichtung nach Anspruch 8, bei welcher unter normalen Betriebsbedingungen die zweite Oberfläche nach aufwärts geneigt ist, sodass eine nach abwärts gerichtete Kraftkomponente in der Schar erzeugt wird, wenn diese das Schichtmaterial durchläuft.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher der Schaft (3) langgestreckt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei welcher der Schaft einen eine Achse definierenden langgestreckten Abschnitt und einen Trennabschnitt (4) aufweist, dessen freies Ende räumlich von der Achse getrennt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, bei welcher die Schar am Schaft an oder neben dem freien Ende des Trennabschnitts befestigt ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, die ein am Schaft befestigtes Schleppelement aufweist, wobei unter normalen Betriebsbedingungen mindestens ein Teil des Schleppelements mit dem Schichtmaterial in Wechselwirkung steht, sodass die Vorrichtung in einer vorbestimmten Tiefe gehalten wird.
Vorrichtung nach Anspruch 13, bei welcher der Schaft im Gebrauch mit dem Schleppglied dreh- bzw. schwenkbar gekuppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, bei welcher das Schleppglied ein Rutschglied (8A) aufweist, das im Gebrauch auf der Oberfläche des Schichtmaterials verbleibt, wenn die Vorrichtung sich in der vorgegebenen Tiefe befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 15, bei welcher das Rutschglied ein fernbedienbares Fahrzeug enthält, das im Gebrauch zum Schleppen der Vorrichtung geeignet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, bei welcher ein Part des Schleppgliedes aus einem oder mehreren festen Verbindungen (8B) besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 17, bei welcher die oder jede Verbindung und der Schaft jeweils dreh- oder schwenkbar miteinander gekuppelt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, bei welcher die Verbindungen zum Kuppeln und Entkuppeln ausgelegt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, bei welcher eine oder mehrere feste Verbindungen einen zusätzlichen Schaft und Scharglieder enthalten, wobei der zusätzliche Schaft und die Schar Oberflächen aufweisen, die so zueinander ausgerichtet sind, dass unter normalen Betriebsbedingungen die Wechselwirkung zwischen dem Schichtmaterial und den Oberflächen Gegenkräfte erzeugt, durch welche die Vorrichtung während ihres Gebrauchs in einer vorbestimmten Tiefe gehalten wird.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher die Vorrichtung eine oder mehrere weitere Wechselwirkungsoberflächen enthält, die im Gebrauch für eine Wechselwirkung mit dem Schichtmaterial ausgelegt sind, um Gegenkräfte von gleichem Sinn entweder der ersten und/oder der zweiten Oberfläche zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 21, bei welcher die erzeugten Kräfte den gleichen Sinn wie die durch die Schar erzeugten haben.
Vorrichtung nach Anspruch 22, bei welcher die weiteren Interaktionsflächen als Schwingen (31, 32) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, bei welcher jede Schwinge so angeordnet ist, dass die Schwinge einen Winkel zwischen 30 und 55 Grad gegenüber der Schichtmaterialfläche einnimmt, wenn die Vorrichtung in einer Startposition auf der Oberfläche des Schichtmaterials angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 20, bei welcher die Fläche des zusätzlichen Scharglieds im Querschnitt mit Bezug auf die Schlepprichtung erheblich größer als diejenige des jeweiligen Schaftes ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher wenn die Vorrichtung sich in einer Startposition auf der Oberfläche des Schichtmaterials befindet, die Vorrichtung entsprechend dem Schichtmaterialtyp ausgebildet ist, sodass die zweite Fläche in einem Winkel zwischen 30 und 50 Grad zur Oberfläche des Schichtmaterials steht.
Vorrichtung nach Anspruch 26, bei welcher der Winkel im Bereich von 50 bis 35 Grad liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 26, bei welcher der Winkel im Bereich von 40 bis 55 Grad liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 28, bei welcher der Winkel etwa 45 Grad beträgt.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher unter normalen Betriebsbedingungen eine Komponente der Schlepprichtung, die sich durch die zweite Fläche des Scharglieds ergibt, unter einem Winkel von 10 Grad oder weniger mit Bezug auf die Schlepprichtung ausgerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 30, bei welcher die von der zweiten Fläche bestimmte Komponente unter einem Winkel von etwa 2 Grad mit Bezug auf die Schlepprichtung ausgerichtet ist.
Verfahren zum Auffinden eines unter Wasser in einem Schichtmaterial in vorbestimmter Tiefe eingegrabenen Kabels oder Rohrs, wobei das Verfahren aufweist: Schleppen (51) einer Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der vom Anspruch 1 abhängigen Ansprüche 8 bis 31, wobei die Vorrichtung zur Verwendung in einer bestimmten Tiefe bis zum Ergreifen (54) des Kabels oder Rohrs und zum Auffinden (55) des Kabels oder Rohrs ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 32, bei welchem das Kabel oder Rohr erfasst und ein Kontakt zwischen dem Kabel bzw. dem Rohr und der Auffindvorrichtung bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 32 oder 33, bei welchem auf das Ergreifen des Kabels oder Rohrs der Schleppbetrieb beendet wird und das Kabel oder Rohr zur Oberfläche des Schichtmaterials unter Verwendung der Auffindvorrichtung angehoben wird.
Vorrichtung zum Eingraben eines Kabels oder Rohrs in ein Schichtmaterial bei einer bestimmten Tiefe unter Verwendung einer Vorrichtung nach zumindest dem Anspruch 2, wobei diese Vorrichtung zum Pflügen einer Furche von vorbestimmter Tiefe und zum Zuführen des Kabels oder Rohrs zu dieser Furche ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 35, bei welcher das Kabel oder Rohr von einem Verteiler auf der Vorrichtung zugeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 36, mit der weiteren Verfahrensstufe der Positionierung der Vorrichtung auf der Oberfläche des Schichtmaterials vor dem Schleppen, sodass bei Durchführung des Schleppvorgangs die Vorrichtung eine Wechselwirkung mit dem Schichtmaterial eingeht und sich in eine vorgegebene Tiefe bewegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 37, mit Schleppen der Vorrichtung unter Verwendung eines Schleppmittels.
Verfahren nach Anspruch 38, bei welchem das Schleppmittel ein Oberflächenbehälter ist.
Verfahren nach Anspruch 38, bei welchem das Schleppmittel ein fernbedientes Fahrzeug ist.
Verfahren nach Anspruch 40, wenn dieser von zumindest dem Anspruch 35 abhängt, bei welchem das Kabel oder Rohr von den Verteilermitteln an Bord des fernbedienbaren Fahrzeugs zugeführt wird.