DE69905321T2 - Pflugschar - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft das Gebiet der Pflüge- und Grabenaushubtechnologie und insbesondere ein verbessertes Unterwasserpflugschar zum Einsatz beim Einpflügen von Kabeln, die in Seekabelkommunikationssystemen benötigt werden.
• Obwohl zahlreiche Seekabelsysteme (z. B. kommerzielle und militärische Überseekabelsysteme) in der Tiefsee zum Einsatz kommen, werden routinemäßig wesentliche Segmente dieser Systeme im Küstenwasser oder ufernah installiert, besonders wenn ein Kabel an einem Landsystem abzuschließen und darin einzubinden ist. Zudem werden immer mehr Seekabelsysteme festlandnah installiert, da die Nachfrage nach Girlanden- und Kabelsystemen zwischen Inseln oder von Inseln zum Festland steigt.
• Allerdings setzt der Seekabeleinsatz im Küstenwasser das Kabelsystem erheblichen Beschädigungsrisiken aus. Insbesondere können im Küstenwasser oder küstennah installierte Seekabel durch Schleppfischfangausrüstungen (u. a. Leinen und Netze), Anker oder andere Vorrichtungen Schaden erleiden, die über den Meeresboden gezogen werden und das Kabel bei körperlichem Zusammenstoß beschädigen können.
• Wegen dieser Beschädigungsgefahr werden im Küstenwasser verlegte Kabel oft einen Meter oder tiefer im Meeresboden vergraben, was das Schadensrisiko minimiert. Mit dem Vordringen des kommerziellen Fischfangs in immer tiefere Gewässer stieg gleichermaßen die Notwendigkeit, Kabel auch dort zu schützen. So vergräbt man derzeit sogar Kabel, die in 1500 Meter oder größerer Wassertiefe liegen.
• Herkömmlich gibt es zwei Wege, Kabel im Meeresboden zu vergraben. Das am weitesten verbreitete Verfahren besteht darin, einen Kabellegeschlitten, der mit einem in den Boden eindringenden "passiven" Pflugschar ausgerüstet ist, hinter einem großen Kabellegeschiff herzuschleppen. Die Schiffsbewe gung in der gewünschte Pflügerichtung erzeugt eine Schleppkraft am Schlitten, die bewirkt, daß das Pflugschar im Meeresboden buchstäblich einen Graben aufreißt, ganz ähnlich wie beim Pflügen an Land mit Zugtieren oder Traktoren.
• Der mit dieser Form von "passivem" Pflügen zusammenhängende Nachteil ist aber, daß die durch das passive Pflugschar auf das Kabellegeschiff erzeugte Schleppkraft (oder Zugkraft) übermäßig hoch sein kann und proportional zur Einpflügetiefe des Kabels und Vorwärtsgeschwindigkeit des Schlittens ist. Folglich ist die Geschwindigkeit, mit der eine bestimmte Länge Seekabel mit Hilfe von passiven Pflugeinrichtungen eingepflügt werden kann, durch die Größe und Leistung des Kabellegeschiffs beschränkt.
• Allerdings sind große Kabellegeschiffe in Betrieb und Unterhaltung (oder Charter) viel teurer als kleine Schiffe vom Typ "Arbeitsboot". Zudem geht der Trend beim Seekabelverlegen dahin, daß Kabel lege firmen an Kurzstreckenprojekten arbeiten, z. B. Trassen zwischen Inseln oder von Inseln zum Festland, so daß der massive Kabellagerraum, der zu großen Schiffen gehört, die Tausende Meilen Seekabel aufnehmen können, weniger oft nötig ist. Daher wäre es überaus erwünscht, wenn ein passives Pflugschar eine ausreichende Grabenaushubgeschwindigkeit erreichen könnte, während es hinter einem kleinen Kabellegeschiff hergeschleppt wird. Derzeit hindert aber die durch passive Pflugscharen erzeugte Zugkraft das Werkzeug am effizienten Einsatz mit kleinen Schiffen.
• Das zweite Verfahren zum Pflügen nutzt kein passives Pflugschar. Statt dessen ist ein "aktives" Grabenaushubwerkzeug an einem Kabellegeschlitten angeordnet und wird mit einem Schiff geschleppt oder, was üblicher ist, das Werkzeug ist in ein selbstfahrendes, fernbetriebenes Fahrzeug (remotely operated vehicle - ROV) eingebaut. Da ein "aktives" Werkzeug, z. B. ein mechanisches Schneidgerät oder ein Wasserspülkopf, für sein Grabenaushubvermögen nicht auf die durch das Kabellegeschiff erzeugte Schleppkraft angewiesen ist, erzeugt der Schlitten oder das ROV eine vernachlässigbare Zugkraft bei seinem Schleppen (tatsächlich übt ein ROV normalerweise keine Zugkraft auf das "Mutter"-Schiff aus, da es sich trotz Anbindung an das Schiff mit eigener Kraft bewegt). Dadurch hängt die Geschwindigkeit, mit der Seekabel mit Hilfe "aktiver" Grabenaushubeinrichtungen vergraben werden kann, nicht von der Größe des Schleppschiffs ab, weshalb kleinere Kabellegeschiffe zum Einsatz kommen können.
• Hingegen hat ein "aktives" Grabenaushubwerkzeug einen erheblichen Leistungsbedarf, um wirksam zu arbeiten. Zum Beispiel operiert ein Wasserspülkopf so, daß ein großes Wasservolumen unter hohem Druck auf den Boden gerichtet wird, was den Boden aufbricht und ihn aus dem resultierenden Graben spült. Um aber diese erwünschte Wasserströmung zu erzeugen, d. h. einen Durchfluß von etwa 3000 Gallonen je Minute bei einem Düsendruck von ca. 100 psi, müssen die Pumpen auf dem Schlitten oder ROV eine erhebliche Leistung erzeugen. Der zum Betreiben dieser Pumpen nötige Strom, der leicht 2000 Volt oder mehr erreichen kann, wird normalerweise durch das Mutterschiff erzeugt und über ein Versorgungskabel zum Grabenaushubwerkzeug übertragen.
• Während ferner die Grabenaushubgeschwindigkeit eines aktiven Werkzeugs nicht von der Größe des Kabellegeschiffs abhängt, ist sie aber von Dichte, Härte und Verdichtbarkeit des Bodens abhängig, durch den ein Graben gezogen werden soll. Insbesondere kann ein Wasserspülkopf nicht durch den Boden "geschleift" werden; er muß das Erdreich selbst aufbrechen und entfernen. Somit ist die optimale Vorwärtsgeschwindigkeit des ein Spülwerkzeug tragenden Schlittens oder ROV gleich der maximalen Grabegeschwindigkeit des Wasserspülkopfs für den speziellen Boden, durch den das Werkzeug den Graben zieht.
• Obwohl die Vorwärtsgeschwindigkeit eines ROV allgemein durch die Grabenaushubgeschwindigkeit des Werkzeugs begrenzt ist, ist es möglich, daß ein Schiff einen mit Wasserspülkopf ausgerüsteten Schlitten schneller schleppt, als der Kopf den Graben ziehen kann. Um eine Beschädigung des Kopfes zu verhindern, wenn der Schlitten schneller als die Grabenaushubgeschwindigkeit geschleppt wird, kann der Kopf aber an einer Scharnier- oder anderen Einrichtung so angeordnet sein, daß er sich gelenkig bewegen oder nach oben und aus dem Graben "treiben" kann, wenn er auf noch nicht aufgebrochenen Boden trifft. Wird die Schleppgeschwindigkeit gesenkt oder trifft der Kopf wieder auf "weichen" Boden und kann den Graben mit einer Geschwindigkeit ziehen, die gleich seiner Schleppgeschwindigkeit ist, kann der normale Grabenaushub fortgesetzt werden. Ist aber das Werkzeug für eine gewissen Zeit aus dem Graben "getrieben", so ist dieses Teilstück des Grabens nicht fertiggestellt.
• Folglich wäre es wünschenswert, ein Grabenaushubwerkzeug zu entwickeln, das die besten Merkmale sowohl des "aktiven" als auch "passiven" Grabenaushubverfahrens kombiniert. Besonders erwünscht wäre die Entwicklung eines passiven Werkzeugs, das hinter einem Schiff hergeschleppt werden könnte, allerdings mit stark verringerter Zugkraft infolge des Einsatzes der aktiven Wasserspültechnologie.
• Vor kurzem entwickelte die Firma Lucent Technologies (deren entsprechende Abteilung jetzt möglicherweise General Dynamics gehört) ein maßstäbliches Modell eines Testschlittens zur Kabel Verlegung, der sowohl ein aktives Grabenaushubwerkzeug als auch ein passives Grabenaushubwerkzeug aufwies. Gemäß Fig. 1 verfügt diese Vorrichtung über einen vorderen, gelenkig gelagerten Wasserspülkopf sowie ein hinteres, festes passives Pflugschar. Der vordere Spülkopf bezweckt, den Boden beim Vorwärtsbewegen des Schlittens zu verflüssigen oder fließfähig zu machen, so daß die Zugkraft auf das nachlaufende passive Werkzeug weitestgehend reduziert ist. Bei dieser Gestaltung ist der vordere Kopf gelenkig gelagert, so daß er nach oben und aus dem Weg "treiben" kann, wenn er auf harte Böden trifft, wodurch das passive Werkzeug zum Fertigstellen des Grabens bleibt.
• Obwohl diese Gestaltung mit zwei Werkzeugen einige der Vorteile sowohl der passiven als auch aktiven Grabenaushubtechnik zu besitzen scheint, wäre sie für das kommerzielle Kabellegen nicht praktikabel. Zunächst beschwört eine Konfiguration mit mehreren Werkzeugen unnötige technische Risiken für das Kabellegen herauf. Insbesondere erhöht der Einsatz zweier separater Werkzeuge die Möglichkeit einer mechanischen Störung und löst die Gefahr aus, daß sich ein Hindernis zwischen den Werkzeugen verklemmen kann. Würde man ferner diese Mehrwerkzeuggestaltung von ihrer Testkonfiguration als Maßstabsmodell auf die volle Produktionsgröße maßstabsgerecht vergrößern, wäre der resultierende Kabellegeschlitten viel zu groß und schwerfällig. Da der Raum an Bord eines Kabellegeschiffs (besonders eines kleinen Kabellegeschiffs) normalerweise knapp bemessen ist, wäre dies ein ernster Nachteil.
• Zudem arbeitet der Wasserspülkopf von Fig. 1 so, daß er einen "Fördervolumenstrom" aus verflüssigtem Erdreich erzeugt, der in Abwärtsrichtung unter und/oder um den Kopf fließt. Nachdem der Kopf den Boden durchlaufen hat, beginnt der verflüssigte Boden aber, sich abzusetzen und fest zu werden. Somit kommt es durch Plazieren eines passiven Werkzeugs hinter dem Wasserspülkopf nicht zum Optimieren (d. h. Minimieren) der Zugkraft auf das nachlaufende passive Werkzeug, da sich in der Zeit, die das passive Werkzeug zum Erreichen des verflüssigten Bodens benötigt, ein Teil des Bodens im Werkzeugweg bereits abgelagert und verfestigt hat.
• Somit besteht nach wie vor Bedarf an einem verbesserten Pflugschar, das sowohl als aktives als auch passives Grabenaushubwerkzeug fungieren kann. Insbesondere besteht Bedarf an einem in den Untergrund eindringenden Pflugschar, das aufgrund seiner Verwendung von "aktiver" Spültechnologie mit viel kleinerer Zugkraft als herkömmliche passive Werkzeuge durch das Erdreich gezogen werden kann. So könnte das Werkzeug von einem viel kleineren Schiff gezogen werden, ohne seine Grabenaushubgeschwindigkeit zu reduzieren, was die Betriebskosten für Seekabelbaufirmen senkt. Alternativ würde es ein solches Werkzeug einem geschleppten Kabellegeschlitten ermöglichen, höhere als normale Grabenaushubgeschwindigkeiten für eine bestimmte Zugkraft zu erreichen, wodurch ein bestimmter Kabellegevorgang in kürzerer Zeit abgeschlossen werden könnte.
• Zudem wäre es auch wünschenswert, wenn ein solches verbessertes Pflugschar (oder ein Abschnitt davon) als "Ruder" für den Kabellegeschlitten dienen könnte. Normalerweise sind Schlitten des Stands der Technik auf einen gelenkig gelagerten Lenkmechanismus angewiesen, um die Fahrtrichtung des Schlittens zu steuern. Durch die Funktion als Ruder könnte das Pflugschar aber das Lenk- und Drehvermögen des Kabellegeschlittens verbessern, an dem es befestigt wäre. Ferner würde ein solches Ruder auch die Zeit zwischen dem dem Erteilen eines Befehls zum Drehen des Kabellegeschlittens durch einen Bediener und dem ersten Anzeichen dafür verkürzen, daß sich der Schlitten als Reaktion auf den Befehl dreht.
• Die US-A-4498813 offenbart eine unterirdische Kabellegevorrichtung unter Nutzung eines motorisch betriebenen Landfahrzeugs und eines langgestreckten Kabellege-Pflugsterzes, der durch das Fahrzeug und zur Bewegung mit ihm so abgestützt ist, daß der unterste Endabschnitt des Schildes im Boden plaziert ist, wobei dessen Schneide in Bewegungsrichtung des Fahrzeugs angeordnet ist. Gemäß einem Betriebsmerkmal der Vorrichtung dienen mehrere Fluidstrahlen mit hoher Aufprallwirkung zur Unterstützung des Kabellege-Pflugschilds beim Durchschneiden des Erdreichs. Ferner wird der Schild in Schwingung versetzt, vorzugsweise durch Plazieren eines Rüttelteils an dem im Boden befindlichen Abschnitt des Schilds.
• Die US-A-5088857 offenbart eine Spülvorrichtung zur Erdverlegung von Kabeln o. ä. im Boden von Gewässern mit einem langgestreckten Spülschwert, das geeignet ist, in unterschiedlichen Höhen an einem auf dem Boden von Gewässern beweglichen Verlegefahrzeug oder an einem Oberflächenwasserfahrzeug angebracht zu sein, wobei das Schwert einen Führungskanal, der sich durch das Schwert von oben nach unten in seinem hinteren Bereich erstreckt, zur Führung des Kabels und zu seinem Ablegen auf dem Boden des freigespülten Grabens hat, wobei das Schwert ferner aufweist: einen Wasserkanal, der sich von oben nach unten in seinem vorderen Bereich durchgehend erstreckt und mit einer Druckwasserversorgung am oberen Ende sowie mit einem Satz von Spüldüsen verbunden ist, die an der Vorderseite des Spülschwerts liegen, und einen Rüttler für das Spülschwert, wobei der Rüttler mit einer auf den Fahrzeugen befindlichen Energiequelle durch Energieversorgungsleitungen verbunden ist, wobei der Rüttler im Spülschwert nahe der Sohle des Schwerts angeordnet ist und sich die Energieversorgungsleitungen für den Rüttler im Inneren des Schwerts erstrecken.
• Die Erfindung betrifft ein Pflugschar mit den Merkmalen der selbständigen Ansprüche 1 und 13. Die Unteransprüche 2 bis 12 und 14, 15 betreffen weitere Ausführungsformen der Erfindung.
• Angesichts der vorstehenden Darstellung wird ein verbessertes Pflugschar bereitgestellt. Obwohl es in jeder Anwendung unter Wasser oder an Land verwendet werden kann, bei der gepflügt oder ein Graben ausgehoben werden muß, ist das verbesserte Pflugschar so gestaltet, von einem Kabellegeschiff geschleppt und beim Einpflügen von Seekabeln verwendet zu werden, um Gräben in den Meeresboden zu pflügen.
• Das verbesserte Pflugschar verfügt über einen sich abwärts erstreckenden Schaft, mehrere mit dem Schaft gekoppelte Düsen und einen abwärts ausgezogenen Vorsprung zum Aufbrechen von schwierigem Boden und zum Steuern der Tiefe des Schafts im Boden, wenn der Graben gepflügt wird. Der Schaft ist steif und kann als passives Pflugschar wirken, während die Wasserspüldüsen, die große Wasservolumina in einem geringen Vorwärtswinkel relativ zur Lotrechten auf die Bodenlinie ausstoßen, als aktive Grabenaushubwerkzeuge fungieren.
• Da das Pflugschar sowohl passive als auch aktive Pflügetechnologie verwendet, kann es mit einer viel geringeren Zugkraft als herkömmliche passive Werkzeuge durch den Boden geschleppt werden. Insbesondere verflüssigt Wasser aus den Düsen den Boden vor dem Pflugschar und erzeugt einen "Fördervolumenstrom" aus verflüssigtem Erdreich, der in Abwärtsrichtung unter und/oder um das Pflugschar fließt. Durch Verflüssigen des Bodens vor dem Pflugschar verringert sich die Zugkraft auf das Pflugschar wesentlich, während es sich durch den Boden bewegt. Zur Erleichterung dieser Strömung aus verflüssigtem Boden ist der Schaft relativ zur Bodenoberfläche nach hinten geneigt.
• Schließlich kann das verbesserte Pflugschar relativ zur Pflugvorrichtung drehbar sein, wodurch es als "Ruder" für die Pflugvorrichtung dienen kann.
• Die Erfindung wird durch die nachfolgende nähere Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen besser verständlich. Es zeigen:
• Fig. 1 eine Darstellung einer Vorrichtung mit zwei Werkzeugen;
• Fig. 2 eine Seitenansicht der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
• Fig. 3 eine Draufsicht auf die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung von Fig. 2;
• Fig. 4 eine nähere Ansicht des vorderen Pflügebereichs der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung von Fig. 2;
• Fig. 5 eine Endansicht einer der Spülflächen von Fig. 4 unter Darstellung der darin enthaltenen Düsen;
• Fig. 6 eine Seitenansicht der Spülfläche von Fig. 5 unter Darstellung der darin enthaltenen Düsen;
• Fig. 7 eine Darstellung der Pumpeneinheit der Plügevorrichtung (nur teilweise gezeigt) und ihrer Verbindungen mit der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
• Fig. 8a-c grafische Darstellungen der Bewegungsrichtung des verbesserten Pflugschars.
• Bei der Erfindung handelt es sich um ein verbessertes Pflugschar. Obwohl die Erfindung zum Einsatz beim Einpflügen von Seekabeln (u. a. zum Beispiel Kommunikationskabelsysteme und Kabelsysteme zur Energieübertragung) gestaltet ist, kann sie in jeder See- oder Landanwendung verwendet kommen, bei der gepflügt oder ein Graben gezogen werden muß.
• Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 2 verfügt über einen sich abwärts erstreckenden Schaft 1 mit einem vorderen Pflügebereich 3. Die Vorderfläche des verbesserten Pflugschars weist eine vordere Pflügefläche 6 (in Fig. 3 gezeigt) mit einer Längsmittellinie CL (in Fig. 4 gezeigt) auf, die den vorderen Pflügebereich 3 in eine erste und eine zweite Spülfläche 3a und 3b aufteilt. Wie Fig. 3 zeigt, bilden die erste und zweite Spülfläche 3a und 3b gemeinsam vorzugsweise einen vorderen Pflügekeil oder -meißel mit einem Innenwinkel θ von etwa 60º.
• Jede Spülfläche 3a und 3b weist acht Wasserspüldüsen 4 auf, die in Düsenlöcher 5 eingelassen sind, wenngleich jede Anzahl von Düsen verwendet werden könnte und die Düsen 4 nicht eingelassen sein müssen. Diese Positionen der Düsen 4 in Zuordnung zur Spülfläche 3a sind in Fig. 5 und 6 ersicht lich, wobei Fig. 5 eine Endansicht der Spülfläche 3a und Fig. 6 eine Seitenansicht der Spülfläche 3a ist. Sowohl in Fig. 5 als auch in Fig. 6 sind die Düsen 4 mit punktierten Linien dargestellt und in die Düsenlöcher 5 eingelassen.
• In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Düsen 4 entfernbar und austauschbar. Jeder Düse 4 wird Wasser über eine hochvolumige Pump Vorrichtung P (gemäß Fig. 7) zugeführt, die über einen Schlauch H in Fluidverbindung mit dem Pflugschar steht. Wasser von der Pumpvorrichtung P wird durch den Schlauch H gepumpt und tritt in den Schaft 1 an einem Wassereinlaßanschluß 2 ein. Im Schaft 1 tritt das Wasser in einen Verteiler (nicht gezeigt) ein, von dem aus es zum vorderen Pflügebereich 3 kanalisiert wird, wo es schließlich aus dem Pflugschar über die Düsen 4 austritt. Jede Düse 4 kann etwa 200 Gallonen Wasser je Minute bei einem Düsendruck von bis zu 100 Pound je Quadrat-Inch für eine kombinierte maximale Ausgabe aus allen sechzehn Düsen 4 von etwa 3000 Gallonen Wasser je Minute ausstoßen. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die oberen vier Düsen 4a auf jeder Spülfläche 3a und 3b Düsen vom Typ "Standard Hughes MPD Nozzles" mit 0,750" großen Öffnungen, während die unteren vier Düsen 4b auf jeder Spülfläche 3a und 3b Düsen vom Typ "Standard Hughes MPD Nozzles" mit 0,875" großen Öffnungen sind. Als Ergebnis dieser Konfiguration stoßen die oberen Düsen 4a einen höheren Druck als die unteren Düsen 4b aus, obwohl die unteren Düsen 4b einen höheren Wasserdurchfluß als die oberen Düsen 4a aufrecht erhalten.
• Ist mit erneutem Bezug auf Fig. 2 jede Düse 4 in Gebrauch, stößt sie einen Wasserstrom w in einem Winkel β von etwa 20º relativ zur vorderen Pflügefläche 6 aus. Sind z. B. die Düsen 4 auf der Spülfläche 3a in Gebrauch und betrachtet man sie von der Seite wie in Fig. 2, schneidet jeder Wasserstrom w die Vorderkante 6a der vorderen Pflügefläche 6 in einem Winkel β von etwa 20º. Der vordere Pflügebereich 3 (mit der vorderen Pflügefläche 6 und den Vorderkanten 6a und 6b (siehe Fig. 3)) ist aber in einem Winkel α von etwa 75º relativ zur Oberfläche des Bodens nach hinten geneigt, durch den der Graben gepflügt wird. Dadurch wird jeder Wasserstrom w eigentlich in einem geringen Vorwärtswinkel von etwa 5º relativ zur Lotrechten auf die Bodenlinie abgegeben. Zum Maximieren der Wirksamkeit der Wasserstrahlen w wird jeder Strom w vorzugsweise in einer Ebene ausgestoßen, die parallel zur Längsmittellinienebene CP des Schafts 1 ist (in Fig. 3 und 4 gezeigt), die als Mittellinienebene des Schafts 1 festgelegt ist, wenn der Schaft 1 in Längsausrichtung zur Pflügerichtung V liegt (siehe Fig. 3).
• Das Abgeben von Wasserströmen w auf diese Weise bewirkt das Verflüssigen des Bodens vor dem Pflugschar und das Erzeugen eines "Fördervolumenstroms" aus verflüssigtem Boden, der in Abwärtsrichtung unter und/oder um das Pflugschar fließt. Folglich ist die Zugkraft auf die Pflügevorrichtung reduziert, wenn sich das Pflugschar in Richtung V durch das Erdreich bewegt.
• Der sich abwärts erstreckende Schaft 1 enthält auch einen nach unten ausgezogenen "Aufreißer" 7 (oder "Fuß") zum Aufbrechen von schwierigem Boden und zum Steuern der Tiefe des Schafts 1 im Boden. Insbesondere bricht die Vorwärtsbewegung des Aufreißers 7 durch den Boden in Richtung V den Boden im Weg des Schafts 1 auf und erzeugt außerdem eine Abwärtskraft F, die der natürlichen Tendenz eines nach hinten ausgezogenen Pflugschars (z. B. der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung) entgegenwirkt, aus einem Graben "nach oben zu treiben", wenn das Pflugschar auf schwierigen Boden trifft. Der Abwärts-"Auszug" φ des Aufreißers 7 kann ein Winkel sein, der sowohl zum Aufbrechen des Erdreichs als auch zum Steuern der Schafttiefe wirksam ist. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt der gesamte Abwärtsauszug φ des Aufreißers 7 22,5º.
• Obwohl Pflugschare, die "senkrecht" (d. h. parallel zur Lotrechten auf die Bodenlinie) oder "nach vorn ausgezogen" sind (d. h. ein Schaft, bei dem der Winkel α größer als 90º ist), eine geringere Abwärtskraft F als "nach hinten ausgezogene" Schafte zum Steuern der Tiefe des Pflugschars im Boden erfordern, ist bevorzugt, ein nach hinten ausgezogenes Pflugschar beim Einsatz einer aktiven Spüleinrichtung zu verwenden, um den "Fördervolumenstrom" aus verflüssigtem Erdreich zu erleichtern, der durch die nach unten abgebenden Wasserdüsen 4 erzeugt wird. Somit ist die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung auf den Aufreißer 7 angewiesen, um die Unterseite 8 des Schafts 1 in einer festen Tiefe unter der Bodenlinie zu halten und dadurch einen Graben mit ungefähr gleichmäßiger Tiefe d (in der Messung zur Unterseite des Aufreißers 7; siehe Fig. 2 und 7) zu erzeugen, besonders bei der Arbeit in harten, verdichteten Böden. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Pflugschar einen Graben mit etwa gleichmäßiger Tiefe d von annähernd 1,5 Metern in den meisten Böden herstellen.
• Vorzugsweise erstreckt sich der Aufreißer 7 vor dem Schaft 1 und weiter nach unten als dieser, obwohl andere Konfigurationen für den Aufreißer 7 verwendet werden können, um die Tiefe des Schafts 1 im Boden zu steuern. Zusätzlich können statt dessen andere Vorsprünge, z. B. nach unten ausgezogene Seiten-"Flügel", verwendet werden, um die Tiefe des Schafts 1 zu steuern, sofern das Auftreffen von Erdreich auf den Vorsprung eine ausreichende Abwärtskraft F erzeugt, um jede Neigung des Pflugschars zu überwinden, sich beim Pflügen nach oben und aus dem Graben zu bewegen.
• Gemäß Fig. 7 ist das Pflugschar mit einer Pflugvorrichtung 30 (nur die Pumpeinheit P und ein Teil des Stützaufbaus S sind in Fig. 7 gezeigt) und mit einem nachlaufenden Kabellegepfad 20 gekoppelt (grob durch punktierte Linien dargestellt). Insbesondere sind Koppelelemente 10 sowohl mit dem Schaft 1 als auch mit einem Teil des Stützaufbaus S für die Pflugvorrichtung 30 verbunden.
• In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Schaft 1 drehbar. Insbesondere weisen die Koppelelemente 10 Scharniere auf, durch die der Schaft 1 um den festen Stützaufbau S sowohl in Richtung D&sub1; als auch in Richtung D&sub2; drehen kann (in Fig. 3 gezeigt). Der in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendete Stützaufbau S (siehe Fig. 7) weist eine zylindrische Welle mit 5 Inch Durchmesser auf. Natürlich können auch andere Koppelelemente und Stützaufbauten verwendet werden.
• Vorzugsweise beträgt der Bewegungsbereich des Schafts 1 etwa +15º (d. h. in Richtung D&sub1;) bis etwa -15º (d. h. in Richtung D&sub2;). Den drehbaren Bereich des Schafts 1 kann man auch als relativ zur Längsmittellinienebene CP des Schafts 1 betrachten (siehe Fig. 3). Wie zuvor diskutiert wurde, ist die Längsmittellinienebene CP des Schafts 1 allgemein als Mittellinienebene des Schafts 1 definiert, wenn der Schaft 1 in Längsausrichtung zur Pflügerichtung V liegt. Ist ein Abschnitt des Schafts 1 statt der gesamte Schaft 1 drehbar (wie in einer alternativen Ausführungsform der Erfindung), so würde natürlich die Längsmittellinienebene CP des Schafts 1 bestimmt, wenn der drehbare Abschnitt in Längsausrichtung zur hinteren Fläche 9 läge (d. h. in seiner nicht gedrehten Position).
• Durch das Drehvermögen des Schafts 1 relativ zur Pflügerichtung V kann der Schaft 1 als "Ruder" für die Pflugvorrichtung 30 agieren und damit das Lenk- und Drehvermögen der Pflügevorrichtung 30 im Vergleich zu gelenkig gelagerten Lenkeinrichtungen des Stands der Technik verbessern. Will der Bediener insbesondere den Kurs der Pflugvorrichtung 30 von einer Pflügerichtung V zu einer neuen Pflügerichtung V&sub1; ändern (in Fig. 8 gezeigt), könnte er den Schaft 1 in Richtung D&sub1; drehen und weiter pflügen (siehe Fig. 8a). Als Ergebnis der Bedienerhandlungen würde die Pflugvorrichtung 30 in der Tendenz der neuen Pflügerichtung V&sub1; folgen (siehe Fig. 8b). Danach könnte der Schaft 1 in seine "nicht gedrehte" Position, d. h. in Längsausrichtung zur Längsmittellinienebene CP, zurückgeführt werden, und die Pflugvorrichtung 30 könnte dann in der neuen Pflügerichtung V&sub1; pflügen (siehe Fig. 8c).
• Während der Schaft 1 vorzugsweise durch eine mechanische Einrichtung gedreht wird, z. B. durch hydraulische Zylinder (nicht gezeigt), können auch Düsen 4 dazu dienen, das Drehen des Schafts 1 zu unterstützen. Zum Beispiel könnte der Bediener mehr Wasser w durch die Düsen 4 in einer Oberfläche (2. B. Spülfläche 3a) verglichen mit den Düsen 4 in der anderen Oberfläche (z. B. Spülfläche 3b) fließen lassen, was eine natürliche Drehneigung für den Schaft 1 erzeugt (besonders wenn die Düsen 4 in Ebenen ausstoßen, die nicht unbedingt pa rallel zur Längsmittellinienebene CP des Schafts 1 sind). Alternativ könnten die Düsen 4 in der Spülfläche 3a (oder in der Spülfläche 3b) beweglich gestaltet sein, so daß sie Wasser w in einem Winkel (z. B. lotrecht) zur Pflügerichtung V ausstoßen könnten, wodurch die Wasserströme w das Drehen des Schafts 1 unterstützen. Ebenso könnten Seitenstrahlen (nicht gezeigt) zur Unterstützung der Drehung des Schafts 1 nach Backbord und Steuerbord verwendet werden.
• In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist der Schaft 1 am Stützaufbau S befestigt, und der Stützaufbau S ist relativ zum Rest der Pflugvorrichtung 30 drehbar. In einer weiteren Ausführungsform kann nur ein Abschnitt des Schafts 1 (statt der gesamte Schaft 1) drehbar sein, obwohl der drehbare Abschnitt ausreichend groß ist, um die gewünschte Lenksteuerung der Pflugvorrichtung 30 zu bewirken.
• Dem Fachmann werden anhand der vorstehenden näheren Beschreibung weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung deutlich sein. Während z. B. die Erfindung im Zusammenhang mit dem Vergraben von Kabeln beschrieben wurde, die in Seekabelkommunikationssystemen notwendig sind, wären die neuen Merkmale der Erfindung bei jedem Kabeleinpflügevorgang, egal ob an Land oder unter Wasser, von besonderem Nutzen, u. a. beim Verlegen von Kabeln für die Energieübertragung. Daher sind die Zeichnungen und Beschreibungen als Veranschaulichung und nicht als Einschränkung zu betrachten.

Claims (15)

1. Pflugschar zum Pflügen von Boden, wobei das Pflugschar aufweist:

einen sich abwärts erstreckenden Schaft (1) mit einem vorderen Pflügebereich (3), wobei der Schaft eine Längsmittellinienebene festlegt;

eine Düse (4), die mit dem Schaft (1) am vorderen Pflügebereich (3) gekoppelt ist;

dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Abschnitt des vorderen Pflügebereichs (3) relativ zur Längsmittellinienebene (CP) des Schafts (1) drehbar ist.

2. Pflugschar nach Anspruch 1, wobei der sich abwärts erstreckende Schaft (1) mit einer Pflugvorrichtung (30) drehbar gekoppelt ist, und wobei der Schaft (1) relativ zur Längsmittellinienebene (CP) drehbar ist.

3. Pflugschar nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit:

einer vorderen Pflügefläche (6) des Schafts (1);

einer ersten Spülfläche (3a) des Schafts (1), wobei sich die erste Spülfläche (3a) in einer ersten Richtung von der Längsmittellinie (CL) der vorderen Pflügefläche (6) erstreckt, wobei die erste Spülfläche (3a) eine erste Düse (4a) hat; und

einer zweiten Spülfläche (3b) des Schafts (1), wobei sich die zweite Spülfläche (3b) in einer zweiten Richtung von der Längsmittellinie (C) der vorderen Pflügefläche (6) erstreckt, wobei die zweite Spülfläche (3b) eine zweite Düse (4b) hat.

4. Pflugschar nach Anspruch 3, ferner mit einem abwärts ausgezogenen Vorsprung, der mit dem Schaft (1) gekop pelt ist, wobei der abwärts ausgezogene Vorsprung (7) zum Steuern der Tiefe des Schafts (1) im Boden dient.

5. Pflugschar nach Anspruch 4, wobei der Abschnitt des vorderen Pflügebereichs (3) von etwa +15º bis etwa -15º relativ zur Längsmittellinienebene (CP) des Schafts (1) drehbar ist.

6. Pflugschar nach Anspruch 4, wobei der Schaft (1) von etwa +15º bis etwa -15º relativ zur Längsmittellinienebene (CP) des Schafts (1) drehbar ist.

7. Pflugschar nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei der abwärts ausgezogene Vorsprung (7) in einem Winkel zwischen etwa 15º und etwa 30º abwärts ausgezogen ist.

8. Pflugschar nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei sich der abwärts ausgezogene Vorsprung (7) weiter als der Schaft (1) abwärts erstreckt.

9. Pflugschar nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die vordere Pflügefläche (6) relativ zur Oberfläche des Bodens nach hinten geneigt ist.

10. Pflugschar nach Anspruch 9, wobei die vordere Pflügefläche (6) etwa 75º relativ zur Oberfläche des Bodens nach hinten geneigt ist.

11. Pflugschar nach Anspruch 10, wobei die erste und die zweite Düse (4a, 4b) jeweils in einem Winkel von etwa 20º relativ zur vorderen Pflügefläche (6) ausstoßen.

12. Pflugschar nach Anspruch 11, wobei die erste Düse (4a) in einer Ebene ausstößt, die parallel zur Längsmittellinienebene (CP) des Schafts (1) ist, und die zweite Düse (4b) in einer Ebene ausstößt, die parallel zur Längsmittellinienebene (CP) des Schafts (1) ist.

13. Verfahren zum Installieren von Kabel im Boden, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

a. Bereitstellen eines Pflugschars mit einem sich abwärts erstreckenden Schaft (1) mit einem vorderen Pflügebereich, wobei der Schaft eine Längsmittellinienebene festlegt; einer Düse (4), die mit dem Schaft (1) am vorderen Pflügebereich (3) gekoppelt ist, wobei mindestens ein Abschnitt des vorderen Pflügebereichs (3) relativ zur Längsmittellinienebene (CP) des Schafts (1) drehbar ist; und einem abwärts ausgezogenen Vorsprung (7), der mit dem Schaft (1) gekoppelt ist, wobei der abwärts ausgezogene Vorsprung (7) zum Steuern der Tiefe des Schafts (1) im Boden dient;

b. Ziehen des Pflugschars durch den Boden;

c. Ausstoßen von Fluid durch die Düse (4) und in den Boden;

d. Verdrängen des Bodens mit dem Schaft (1), um einen Graben zu bilden; und

e. Verlegen des Kabels im Graben.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt des Bereitstellens eines Pflugschars ferner den folgenden Schritt aufweist: Bereitstellen eines Pflugschars mit einer vorderen Pflügefläche (6) des Schafts (1), einer ersten Spülfläche (3a) des Schafts (1), wobei sich die erste Spülfläche (3a) in einer ersten Richtung von der Längsmittellinie (CL) der vorderen Pflügefläche (6) erstreckt, wobei die erste Spülfläche (3a) eine erste Düse (4a) hat, und einer zweiten Spülfläche (3b) des Schafts (1), wobei sich die zweite Spülfläche (3b) in einer zweiten Richtung von der Längsmittellinie (CL) der vorderen Pflügefläche (6) erstreckt, wobei die zweite Spülfläche (3b) eine zweite Düse (4b) hat.

15. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt des Bereitstellens eines Pflugschars ferner den folgenden Schritt aufweist: Bereitstellen eines Pflugschars mit einer vorderen Pflügefläche (6) des Schafts (1), wobei die vordere Pflügefläche (6) zwischen etwa 30º und etwa 75º relativ zur Oberfläche des Bodens nach hinten geneigt ist, mehreren Düsen (4), die mit dem Schaft (1) am vorderen Pflügebereich (6) gekoppelt sind, und wobei im wesentlichen alle Düsen (4) der mehreren Düsen (4) jeweils in einem Winkel zwischen etwa 0º und etwa 90º relativ zur vorderen Pflügefläche (6) ausstoßen.