EA022951B1

EA022951B1 - Способ и система прокладки подводных трубопроводов по дну водоема

Info

Publication number: EA022951B1
Application number: EA201071353A
Authority: EA
Inventors: Диего Ладзарин; Массимо Фонтолан
Original assignee: САИПЕМ С.п.А.
Priority date: 2008-05-23
Filing date: 2009-05-20
Publication date: 2016-03-31
Also published as: ITMI20080964A1; EP2283186A2; CA2725374A1; EA201071353A1; US8939678B2; WO2009141409A2; CA2725374C; WO2009141409A3; US20110211913A1; EP2283186B1

Abstract

Способ прокладки подводных трубопроводов по дну (3) водоема (2), при этом способ включает в себя прокладку подводного трубопровода (4) в заданном створе (Р) по дну (3) водоема (2), взрыхление грунтовой массы в створе (P) на заданную глубину на дне (3) и разжижение взрыхленной грунтовой массы под подводным трубопроводом (4) для заглубления подводного трубопровода (4) в разжиженную грунтовую массу.

Description

Изобретение относится к способу прокладки подводных трубопроводов по дну водоема.

Прокладка подводных трубопроводов с заглублением в дно общеизвестна как подземная прокладка и содержит прокладку трубопровода в заданном створе по дну водоема, взрыхление грунтовой массы в створе на заданную глубину, рытье траншеи или, как правило, удаление взрыхленной грунтовой массы, что обычно совпадает с этапом взрыхления грунтовой массы, а также возможное заглубление трубопровода.

В частности, используемые в настоящее время известные технологии содержат удаление взрыхленной грунтовой массы для образования траншеи на дне водоема, а также опускание трубопровода в траншею. В дальнейшем трубопровод может быть покрыт взрыхленной грунтовой массой для заполнения траншеи и заглубления трубопровода.

В силу различных причин, некоторые из которых рассмотрены ниже, подводные трубопроводы, по которым осуществляется транспортировка углеводородов, как правило, проложены полностью или частично под землей. Подводные трубопроводы обычно прокладывают под землей вблизи от подступов к берегу, в относительно мелких водах, чтобы защитить их от повреждения тупыми предметами, например, якорями или сетями, а иногда их прокладывают под землей для их защиты от естественных факторов, например, движения волн и течений, которые могут привести к серьезным нагрузкам. То есть, когда трубопровод проложен по дну водоема, он может соединять две опорных области дна, а значит, участок трубопровода может оказаться приподнятым над дном, и в этом случае трубопровод опасно обнажен и оказывает незначительное сопротивление сдвигам, вызванным движением волн и течениями. Подземная прокладка может быть необходима по соображениям тепловой неустойчивости, которая приводит к деформации (вспучиванию/боковому прогибу) трубопровода, или для защиты трубопровода от механического воздействия льда, которое в очень глубоких водах может привести к эрозии дна.

Для предотвращения повреждений трубопровод зачастую нужно просто уложить на дно достаточно глубокой траншеи, вырытой перед прокладкой (предварительная разработка траншеи) или чаще после прокладки трубопровода (заглубление трубопровода). Иногда защита, обеспечиваемая траншеей и возможной естественной засыпкой траншеи, недостаточна, и трубопровод должен быть заглублен с использованием взрыхленной грунтовой массы, извлеченной из траншеи, или любой имеющейся в наличии грунтовой массы рядом с траншеей.

Глубина траншеи, как правило, такова, что верхняя нитка трубопровода находится примерно на метр ниже поверхности дна, хотя суровые условия окружающей среды могут иногда требовать использования более глубоких траншей (глубиной в несколько метров). Разработка траншей и засыпка выполняются с использованием землеройного оборудования, а заглубление трубопровода (когда трубопровод уже уложен на дно) является нормальной практикой, когда разработку и засыпку траншеи осуществляют в ходе одного этапа.

Первый способ подземной прокладки подводных трубопроводов описан в патентной заявке \УО 2005/005736. Это способ заглубления, содержащий этапы взрыхления грунтовой массы дна для расчистки пути, и протягивание огромного плуга по вскрыше для образования траншеи, в которую опускают трубопровод.

Второй способ подземной прокладки подводных трубопроводов описан в патентной заявке \УО 2004/016366, в которой способ содержит взрыхление грунтовой массы дна, очистку траншеи с использованием насосов, установленных на вспомогательное судно, опускание трубопровода в траншею и замыв траншеи с использованием насосов на вспомогательном судне. Иными словами, сначала грунтовую массу отсасывают, а затем сбрасывают ниже по потоку от области всасывания с помощью насосов на вспомогательном судне, при этом между областью всасывания и областью сброса образована траншея.

Оба эти способа имеют тот недостаток, что они энергоемкие, хотя и по разным причинам. И в обоих случаях потребление энергии возрастает экспоненциально с увеличением глубины траншеи.

Одной из задач настоящего изобретения является создание способа, направленного на устранение недостатков предшествующего уровня техники.

Другой задачей настоящего изобретения является создание способа, направленного на минимизацию потребления энергии, особенно при подземной прокладке на значительную глубину.

Настоящее изобретение обеспечивает минимизацию перемещения грунтовой массы и минимизацию расстояния, на которое она перемещается, за счет устранения необходимости рыть траншею. Кроме того, часть разжиженной грунтовой массы перемещается самим подводным трубопроводом при его заглублении.

Поставленная задача решается путем обеспечения способа прокладки подводных трубопроводов по дну водоема, который включает этапы, на которых осуществляют прокладку подводных трубопроводов в заданном створе (Р) по дну водоема, взрыхление грунтовой массы дна в упомянутом створе (Р), разжижение взрыхленной грунтовой массы под подводным трубопроводом и заглубление подводного трубопровода в разжиженной грунтовой массе, в котором полученные частицы взрыхленной грунтовой массы взвешены в воде для уменьшения густоты взрыхленной грунтовой массы и образования ограниченной области для заглубления трубопровода, при этом на этапе разжижения взрыхленной грунтовой массы осуществляют распыление струи воды во взрыхленной грунтовой массе в первой области под подвод- 1 022951 ным трубопроводом и гидравлическое всасывание части взрыхленной грунтовой массы из первой области под подводным трубопроводом, а также перенесение упомянутой части взрыхленной грунтовой массы во вторую область над подводным трубопроводом и над первой областью, для обеспечения заглубления подводного трубопровода в слой грунта.

Предпочтительно этап разжижения взрыхленной грунтовой массы выполняют одновременно вдоль длины участка упомянутого створа (Р).

Более предпочтительно этап прокладки подводного трубопровода по дну предшествует этапу взрыхления грунтовой массы.

Еще более предпочтительно этап разжижения взрыхленной грунтовой массы осуществляют сразу же за этапом взрыхления грунтовой массы.

Наиболее предпочтительно этап взрыхления грунтовой массы предшествует этапу прокладки подводного трубопровода.

Дополнительно на этапе разжижения взрыхленной грунтовой массы можно осуществлять распыление множества струй воды во взрыхленной грунтовой массе в первой области под подводным трубопроводом.

Настоящее изобретение также относится к системе прокладки подводных трубопроводов по дну водоема.

В соответствии с настоящим изобретением предлагается система для осуществления вышеуказанного способа прокладки подводных трубопроводов, содержащая средства прокладки для прокладки подводного трубопровода в заданном створе (Р), средства взрыхления для взрыхления грунтовой массы дна в заданном створе (Р) и средства разжижения для разжижения взрыхленной грунтовой массы под подводным трубопроводом и заглубления подводного трубопровода в разжиженную грунтовую массу, содержащие по меньшей мере одну машину заглубления, при этом полученные частицы взрыхленной грунтовой массы взвешены в воде для уменьшения густоты взрыхленной грунтовой массы и образования ограниченной области для заглубления трубопровода, причем каждая машина заглубления содержит, по меньшей мере, один насос, и разжижитель, имеющий по меньшей мере один штуцер для направления струи воды во взрыхленную грунтовую массу в первую область под подводным трубопроводом, при этом разжижитель содержит одну трубу для всасывания части взрыхленной грунтовой массы из первой области под подводным трубопроводом, а также переноса упомянутой части взрыхленной грунтовой массы во вторую область над подводным трубопроводом и над первой областью.

Предпочтительно упомянутые средства взрыхления содержат землеройную машину, которая содержит два землеройных рабочих органа, выполненных с возможностью размещения под подводным трубопроводом и на противоположных сторонах подводного трубопровода.

Более предпочтительно каждый землеройный рабочий орган содержит вал, вращающийся вокруг соответствующей оси (А4) вращения, и нож, простирающийся вдоль вала в виде спирали с шагом (ΡΌ) и радиусом (К).

Предпочтительно соотношение между шагом и двойным радиусом составляет от 0,2 до 0,9, предпочтительно от 0,4 до 0,5 и более предпочтительно составляет 0,45.

Более предпочтительно каждый землеройный рабочий орган содержит множество зубьев, выполненных из твердого материала и расположенных вдоль ножа, а также размещенный вдоль вала и ножа смазочный контур для смазки ножа и упомянутых зубьев.

Наиболее предпочтительно машина заглубления дополнительно содержит регулировочное средство для регулировки глубины погружения разжижителя во взрыхленную грунтовую массу.

Еще более предпочтительно разжижитель содержит множество штуцеров, запитываемых от насоса, при этом штуцеры разделены на две группы обращенных друг к друг штуцеров для направления соответствующих струй воды в первую область под подводным трубопроводом.

Дополнительно насос может быть подсоединен к трубе для создания направленной вверх струи из трубы, так что струя вместе с трубой образует эжекторный насос.

Кроме того, труба может быть немного длиннее, чем глубина взрыхленной грунтовой массы.

Предпочтительнл разжижитель содержит, по меньшей мере, несколько труб, которые разделены на две группы труб, выполненных с возможностью размещения на противоположных сторонах подводного трубопровода, при этом каждая труба всасывает часть взрыхленной грунтовой массы из первой области под подводным трубопроводом, а также переносит часть взрыхленной грунтовой массы во вторую область над подводным трубопроводом и над первой областью.

Дополнительно машина заглубления может содержать тяговые средства для протаскивания подводного трубопровода в разжиженную грунтовую массу для содействия заглублению подводного трубопровода.

Кроме того, несколько машин заглубления могут быть расположены последовательно, образуя земснаряд, движущийся в направлении (Ό1) перемещения в заданном створе (Р), а соответствующие разжижители указанных машин заглубления расположены во взрыхленной грунтовой массе на соответствующих глубинах, уменьшающихся в направлении (Ό1) перемещения земснаряда.

Неограничительный вариант осуществления настоящего изобретения будет описан в качестве при- 2 022951 мера со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых на фиг. 1 и 2 представлен упрощенный вид сверху судна-укладчика подводного трубопровода на соответствующих этапах прокладки подводного трубопровода с использованием способа согласно настоящему изобретению;

на фиг. 3 представлен вид сбоку в частичном разрезе с удаленными для ясности частями на этапе прокладки подводного трубопровода по дну водоема в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг. 4 представлен вид сзади в частичном разрезе с удаленными для ясности частями на этапе взрыхления грунтовой массы способом в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг. 5 и 6 представлены виды в перспективе с удаленными для ясности частями землеройной машины в различных рабочих конфигурациях по отношению к подводному трубопроводу;

на фиг. 7 представлен увеличенный вид в перспективе с удаленными для ясности частями, деталей машины, показанной на фиг. 5 и 6;

на фиг. 8 и 9 представлены виды в перспективе, с удаленными для ясности частями, машины заглубления в различных рабочих конфигурациях по отношению к подводному трубопроводу;

на фиг. 10Ά-10Ό представлены виды спереди в разрезе с удаленными для ясности частями последовательных этапов заглубления подводного трубопровода.

Позиция 1 на фиг. 1 обозначает судно-укладчик, движущееся в водоеме 2 с целью прокладки подводного трубопровода 4 в заданном створе Р по дну 3 водоема 2.

В последующем описании термин водоем служит для обозначения любого водного объекта, например моря, океана, озера и т.д., а термин дно служит для обозначения вогнутого слоя земной коры, содержащего массу воды в водоеме.

Подводный трубопровод 4 может быть уложен в дно, т.е. под поверхностью дна 3, так как способ согласно изобретению содержит взрыхление грунтовой массы в створе Р и локальное разжижение взрыхленной грунтовой массы дна 3 под подводным трубопроводом 4 на заданную глубину, чтобы произвести заглубление подводного трубопровода 4 в разжиженную грунтовую массу.

На фиг. 1 подводный трубопровод 4 уложен до взрыхления грунтовой массы дна 3.

На фиг. 2 сначала произведено взрыхление грунтовой массы в створе Р, а затем подводный трубопровод 4 уложен на дно 3, более конкретно - на взрыхленную грунтовую массу.

Когда подводный трубопровод 4 укладывают до этапа взрыхления грунта, как показано на фиг. 1, взрыхленную грунтовую массу разжижают сразу при ее взрыхлении, тогда как при прокладке подводного трубопровода 4 после этапа взрыхления грунтовой массы, как показано на фиг. 2, подводный трубопровод 4 прокладывают между этапами взрыхления грунта и разжижения.

В нижеследующем подробном описании сделаны конкретные ссылки на режим, представленный на фиг. 1, хотя способ в соответствии с настоящим изобретением относится к обоим режимам.

Позиция 5 на фиг. 3 обозначает часть системы для прокладки подводных трубопроводов по дну 3 водоема 2. Система 5 прокладки также содержит судно-укладчик 1, представленное на фиг. 1 и 2. Как показано на фиг. 3, система 5 прокладки содержит вспомогательное судно 6, землеройную машину 7 и несколько машин 8 заглубления.

Машины 7 и 8 представляют собой подводные агрегаты, которые могут быть направлены по створу Р. Вспомогательное судно 6 служит для направления машин 7 и 8 по створу Р и для запитывания машин 7 и 8 электрической энергией, подачи на них сигналов управления, сжатого воздуха, гидравлической мощности и т.д. Соответственно каждая из машин 7 и 8 подключена к вспомогательному судну 6 с помощью пучка 9 кабелей и перемещается в створе Р по направлению Ό1 перемещения.

В примере, представленном на фиг. 3, система 5 прокладки содержит земснаряд, который, в свою очередь, содержит землеройную машину 7 и четыре машины 8 заглубления, расположенных одна за другой за землеройной машиной 7. Машины 7 и 8 перемещаются в направлении Ό1 перемещения в створе Р, при этом они расположены над подводным трубопроводом 4.

Количество машин 8 заглубления зависит от того, как глубоко (относительно отметки дна 3) должен быть проложен подводный трубопровод 4 - чем больше глубина, тем больше количество машин 8 заглубления.

Как показано на фиг. 5 и 6, подводный трубопровод 4 простирается вдоль оси Ά1, а землеройная машина 7 расположена вдоль оси Ά2 и содержит раму 10 седельного типа, которая размещена над подводным трубопроводом 4 (фиг. 4) с двух сторон и служит опорой для двух самоходных установок 11, в приведенном примере представляющих собой гусеницы на механической тяге, параллельные оси Ά2, расположенные с противоположных сторон подводного трубопровода 4 и опирающиеся на дно 3 (фиг. 3). Рама 10 служит опорой для двух землеройных установок 12 и двух скреперных ножей 13 для послойной разработки поверхности дна 3 с противоположных сторон подводного трубопровода 4 при взрыхлении грунтовой массы.

Как показано на фиг. 4, каждая землеройная установка 12 содержит бегун 14, жестко прикрепленный к раме 10 и расположенный вдоль оси А3, перпендикулярной оси Ά2, и при эксплуатации, по существу, перпендикулярной дну 3, ползун 15, установленный на бегуне 14 и выполненный с возможностью выборочного перемещения вдоль и вокруг оси А3, землеройный рабочий орган 16, установленный на

- 3 022951 ползуне 15 и направленный вниз по оси А4, немного наклонной по отношению к оси А3, а также двигатель 17 для вращения рабочего органа 16 вокруг оси А4 и относительно ползуна 15.

На фиг. 5 рабочие органы 16 показаны приподнятыми и разнесенными друг от друга, а на фиг. 4 и 6 рабочие органы 16 показаны опущенными в грунт и близко расположенными друг к другу. Небольшой наклон оси А4 относительно оси А3 более четко виден на фиг. 4, на который показано, что оси А4 фактически сходятся.

Как показано на фиг. 5 и 6, для регулирования положения рабочего органа 16, каждый ползун 15 перемещается вдоль соответствующего бегуна 14 с помощью привода 18, а вокруг соответствующего бегуна 14 с помощью привода 19,

Как показано на фиг. 7, каждый рабочий орган 16 предназначен для взрыхления грунтов любого типа, в том числе глинистых и каменистых, и содержит центральный вал 20, расположенный вдоль оси А4, нож 21, выполненный в виде спирали вокруг оси А4 с постоянным радиусом К от ползуна 15 до свободного конца рабочего органа 16, причем наиболее близкий к свободному концу виток немного уменьшен в радиусе относительно радиуса К, зубья 22, выполненные из твердого материала и равномерно расположенные вдоль ножа 21, а также рычаги 23, соединяющие вал 20 с ножом 21.

Шаг ΡΌ спирали ножа 21 имеет постоянную величину, а соотношение между шагом ΡΌ и двойным радиусом К, т.е. диаметром спирали, составляет между 0,2 и 0,9 и предпочтительно между 0,4 и 0,5. Наилучшим соотношением считается 0,45. Упомянутые соотношения улучшают режущую способность ножа 21 относительно его соскабливающей способности и таким образом снижают потребность в энергии, даже при работе с глинистыми грунтами, а также сводят к минимуму количество грунта, перемещаемого ножом 21. Они также обеспечивают одновременное участие большего числа витков, а, следовательно, и зубьев 22, на единицу длины вдоль оси А4.

Каждый рабочий орган 16 содержит смазочный контур 24, расположенный вдоль вала 20, нож 21 и рычаги 23, который содержит водонапорный насос (не показан) и заканчивается штуцерами (не показаны), расположенными вдоль ножа 21 на зубьях 22 для смазки ножа 21 и зубьев 22. Смазка особенно необходима при использовании рабочего органа 16 в глинистых грунтах, в которых нож 21 и зубья 22 могут застревать. Смазочную воду впрыскивают во взрыхленный грунт, что способствует пропитыванию взрыхленной грунтовой массы водой и, соответственно, способствует последующему этапу разжижения.

Как показано на фиг. 4, между каждым ползуном 15 и соответствующим ножом 21 оставлен зазор, так чтобы ползун 15 мог поворачиваться вокруг бегуна 14 для регулировки положения ножа 21 и взрыхления грунта прямо под подводным трубопроводом 4.

Как показано на фиг. 4, землеройные рабочие органы 16 взрыхляют грунтовую массу, расположенную непосредственно под подводным трубопроводом 4, простирающуюся в створе Р и имеющую, по существу, призматическую форму. Взрыхленная грунтовая масса имеет основную поверхность 25 на отметке дна 3 и имеет ширину предпочтительно от двух до четырех раз больше ширины подводного трубопровода 4, два почти вертикальных, слегка сходящихся боковых откоса 26 и нижнюю поверхность 27, которая немного уже основной поверхности 25.

Как показано на фиг. 8 и 9, каждая машина 8 заглубления расположена вдоль оси А5 и содержит раму 28 седельного типа, которая при необходимости может быть размещена сверху по обеим сторонам от подводного трубопровода 4, две самоходных установки 29 в представленном примере могут быть расположены с противоположных сторон подводного трубопровода 4, и устройство 30 заглубления.

Устройство 30 заглубления содержит четыре бегуна 31, каждый их которых жестко прикреплен к раме 28 и расположен вдоль оси А6, перпендикулярной оси А5, а при эксплуатации перпендикулярной дну 3 (фиг. 3), ползун 32, подвижный относительно бегунов 31 в направлении Ό2, параллельном оси А6, разжижитель 33 для разжижения взрыхленной грунтовой массы, а также два насосных узла 34, каждый из которых жестко прикреплен к раме 28 и содержит насос 35, предпочтительно представляющий собой центробежный насос с удлиненной подводящей трубой (не показана) для подачи чистой воды, и электродвигатель 36 для приведения в действие соответствующего насоса 35. Разжижитель 33 жестко прикреплен к ползуну 32 и может перемещаться вместе с ним в направлении Ό2.

Более конкретно, ползун 32 соединен с бегунами 31 приводными механизмами 37 для регулировки положения ползуна 32 в направлении Ό2 относительно рамы 28, и, следовательно, глубины погружения разжижителя 33 во взрыхленную грунтовую массу, как показано более четко на фиг. 3, в которой глубина погружения соответствующих разжижителей 33 машины 8 заглубления земснаряда уменьшается в направлении Ό1 перемещения. Положения разжижителей 33 на чертежах указаны ориентировочно, и идеальное положение задается регулировкой положения ползунов 32.

Как показано на фиг. 8 и 9, разжижитель 33 содержит две трубчатых конструкции 38, которые расположены с противоположных сторон подводного трубопровода 4, как показано на фиг. 8, и соединены толкателями 39, толкающими подводный трубопровод 4 вниз в направлении Ό2 и содействующими заглублению подводного трубопровода 4 в разжиженную грунтовую массу. В показанном на чертежах примере толкатели 39 представлены в виде перекладин 40, оснащенных роликами 41, которые помещают сверху на подводный трубопровод 4.

Как показано на фиг. 8 и 9, каждая трубчатая конструкция 38 содержит множество труб 42, парал- 4 022951 лельных оси А6, а также трубу 43, параллельную оси А4 и соединенную с дальними концами труб 42. Концы трубы 43 изогнуты для облегчения проникновения трубы 43 во взрыхленную грунтовую массу в направлении Ό1 перемещения.

Верхний конец каждой трубы 42 изогнут (вниз) в виде двойного колена, а нижний конец каждой трубы 42 трубчатой конструкции 38 изогнут так, чтобы быть обращенным к противоположной трубчатой конструкции 38.

Каждая труба 42 немного длиннее, чем глубина взрыхленной грунтовой массы, причем в трубы 42 и 43 каждой трубчатой конструкции подается вода под давлением соответствующим насосом 35; каждая труба 43 трубчатой конструкции 38 имеет штуцеры 44, обращенные к штуцерам 44 трубы 43 противоположной трубчатой конструкции 38; и в каждую трубу 42 одним из насосов 35 подается направленная вверх струя воды, при этом сочетание струй, направление струй, а также каждая труба 42 образуют так называемый эжекторный насос, в котором всасывающий патрубок образован нижней горловиной трубы 42, а напорный патрубок образован верхней горловиной трубы 42.

Как показано на фиг. 10Α-10Ό, трубы 42 и 43 соединены с соответствующими насосами 35 с помощью шлангов 45. Совместное действие струй воды из патрубков 44 труб 43 и всасывания через нижние горловины труб 42 разжижает взрыхленную грунтовую массу непосредственно под подводным трубопроводом 4, а также способствует заглублению подводного трубопровода 4. Регулируя глубину погружения разжижителя 33, можно производить локальное разжижение области непосредственно под подводным трубопроводом 4.

Более конкретно, разжижение взрыхленной грунтовой массы, как описано выше, уменьшает опору трубопровода взрыхленной грунтовой массой под подводным трубопроводом 4 и увеличивает объем взрыхленной грунтовой массы над трубопроводом 4 на участке створа Р (фиг. 3), имеющем, по существу, ту же длину, что и активная часть разжижителя 33.

Когда область под подводным трубопроводом 4 больше не может поддерживать трубопровод на упомянутом участке в створе, подводный трубопровод 4 заглубляется и сам выталкивает вверх часть взрыхленной грунтовой массы. В результате объем взрыхленной грунтовой массы, перенесенной за счет непосредственного приложения энергии, снижается до минимума, необходимого для частичного заглубления подводного трубопровода 4, и имеет меньшую величину, чем общий объем взрыхленного грунта. Кроме того, фактически перенесенная взрыхленная грунтовая масса перемещается только на очень небольшое расстояние, по существу, равное длине труб 42, т.е. чуть большее, чем максимальная глубина взрыхленной грунтовой массы, при этом часть взрыхленной грунтовой массы переносится не за счет всасывания разжиженной грунтовой массы, а за счет заглубления подводного трубопровода 4.

Другими словами, грунтовая масса, переносимая по трубам 42, составляет только малую часть общей взрыхленной грунтовой массы, и без учета скорости перемещения земснаряда в направлении Ό1, смещение грунтовой массы в направлении Ό1 перемещения по существу равно нулю.

Варианты

В описанном со ссылкой на чертежи примере, разжижение для содействия заглублению подводного трубопровода достигается за счет сочетания действия струй воды и гидродинамического всасывания под трубопроводом. Это наилучший способ осуществления изобретения, который дает отличные результаты независимо от типа грунтов. В различных вариантах способа, эффективность каждого из которых зависит от типа грунтов, взрыхленную грунтовую массу разжижают только с использованием водных струй под давлением или исключительно путем гидродинамического всасывания.

Основной принцип заключается в уменьшении консистенции взрыхленной грунтовой массы, так чтобы полученные частицы взрыхленной массы грунта были взвешены в воде, по меньшей мере, под подводным трубопроводом, и образовывали, по меньшей мере, ограниченную область для заглубления трубопровода.

Фактически производится локальное заглубление трубопровода на участке створа той же длины, что и длина разжижителя в направлении Ό1 перемещения.

В другом варианте землеройная машина и машина заглубления вручную управляются персоналом, в отличие от машин, управляемых со вспомогательного судна.

Настоящее изобретение имеет многочисленные преимущества, одно из которых заключается в наличии землеройного рабочего органа, минимизирующего количество перемещаемого материала и тем самым сокращающего потребление энергии, как описано выше.

Кроме того, как отмечено выше, заглубление трубопровода производят простым перемещением грунтового материала, необходимого для заглубления, при этом потребление энергии сводится к минимуму.

Кроме того, следует отметить, что фактически не производят рытья траншей, а это означает, что большая часть взрыхленной грунтовой массы не поднимается выше отметки дна. Это предотвращает боковые стенки от обрушения при работе в рыхлых грунтах дна, а также обеспечивает преимущество взрыхления относительно узких в поперечном сечении грунтовых масс (от двух до четырех раз относительно диаметра подводного трубопровода), что позволяет экономить энергию не только за счет взрыхления относительно небольшой грунтовой массы, но и за счет устранения необходимости в обустройстве

- 5 022951 боковых опорных стенок.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ прокладки подводных трубопроводов по дну (3) водоема (2), включающий этапы, на которых осуществляют прокладку подводных трубопроводов (4) в заданном створе (Р) по дну (3) водоема (2), взрыхление грунтовой массы дна (3) в упомянутом створе (Р), разжижение взрыхленной грунтовой массы под подводным трубопроводом (4) и заглубление подводного трубопровода (4) в разжиженной грунтовой массе, в котором полученные частицы взрыхленной грунтовой массы взвешены в воде для уменьшения густоты взрыхленной грунтовой массы и образования ограниченной области для заглубления трубопровода, при этом на этапе разжижения взрыхленной грунтовой массы осуществляют распыление струи воды во взрыхленной грунтовой массе в первой области под подводным трубопроводом (4) и гидравлическое всасывание части взрыхленной грунтовой массы из первой области под подводным трубопроводом (4), а также перенесение упомянутой части взрыхленной грунтовой массы во вторую область над подводным трубопроводом (4) и над первой областью для обеспечения заглубления подводного трубопровода (4) в слой грунта.
2. Способ по п.1, в котором этап разжижения взрыхленной грунтовой массы выполняют одновременно вдоль длины участка упомянутого створа (Р).
3. Способ по п.1 или 2, в котором этап прокладки подводного трубопровода (4) по дну (3) предшествует этапу взрыхления грунтовой массы.
4. Способ по п.3, в котором этап разжижения взрыхленной грунтовой массы осуществляют сразу же за этапом взрыхления грунтовой массы.
5. Способ по п.1 или 2, в котором этап взрыхления грунтовой массы предшествует этапу прокладки подводного трубопровода (4).
6. Способ по п.1, в котором на этапе разжижения взрыхленной грунтовой массы осуществляют распыление множества струй воды во взрыхленной грунтовой массе в первой области под подводным трубопроводом (4).
7. Система для осуществления способа прокладки подводных трубопроводов по п.1, содержащая средства прокладки для прокладки подводного трубопровода (4) в заданном створе (Р), средства взрыхления для взрыхления грунтовой массы дна (3) в заданном створе (Р) и средства разжижения для разжижения взрыхленной грунтовой массы под подводным трубопроводом (4) и заглубления подводного трубопровода (4) в разжиженную грунтовую массу, содержащие по меньшей мере одну машину (8) заглубления, при этом полученные частицы взрыхленной грунтовой массы взвешены в воде для уменьшения густоты взрыхленной грунтовой массы и образования ограниченной области для заглубления трубопровода, причем каждая машина (8) заглубления содержит по меньшей мере один насос (35) и разжижитель (33), имеющий по меньшей мере один штуцер (44) для направления струи воды во взрыхленную грунтовую массу в первую область под подводным трубопроводом (4), при этом разжижитель (33) содержит одну трубу (42) для всасывания части взрыхленной грунтовой массы из первой области под подводным трубопроводом (4), а также переноса упомянутой части взрыхленной грунтовой массы во вторую область над подводным трубопроводом (4) и над первой областью.
8. Система по п.7, в которой упомянутые средства взрыхления содержат землеройную машину (7), которая содержит два землеройных рабочих органа (16), выполненных с возможностью размещения под подводным трубопроводом (4) и на противоположных сторонах подводного трубопровода (4).
9. Система по п.8, в которой каждый землеройный рабочий орган (16) содержит вал (20), вращающийся вокруг соответствующей оси (А4) вращения, и нож (21), простирающийся вдоль вала (20) в виде спирали с шагом (ΡΌ) и радиусом (К).
10. Система по п.9, в которой соотношение между шагом и двойным радиусом составляет от 0,2 до 0,9, предпочтительно от 0,4 до 0,5 и более предпочтительно составляет 0,45.
11. Система по п.9 или 10, отличающаяся тем, что каждый землеройный рабочий орган (16) содержит множество зубьев (22), выполненных из твердого материала и расположенных вдоль ножа (21), а также размещенный вдоль вала (20) и ножа (21) смазочный контур для смазки ножа (21) и упомянутых зубьев (22).
12. Система по любому из пп.7-11, в которой машина (8) заглубления дополнительно содержит регулировочное средство (31, 32, 37) для регулировки глубины погружения разжижителя (33) во взрыхленную грунтовую массу.
13. Система по любому из пп.7-12, в которой разжижитель (33) содержит множество штуцеров (44), запитываемых от насоса (35), при этом штуцеры (44) разделены на две группы обращенных друг к друг штуцеров (44) для направления соответствующих струй воды в первую область под подводным трубопроводом (4).
14. Система по любому из пп.7-13, в которой насос (35) подсоединен к трубе (42) и создает направленную вверх струю из трубы (42), так что струя вместе с трубой (42) образует эжекторный насос.
15. Система по любому из пп.7-14, в которой труба (42) немного длиннее, чем глубина взрыхленной

- 6 022951 грунтовой массы.
16. Система по любому из пп.7-15, в которой разжижитель (33) содержит, по меньшей мере, несколько труб (42), которые разделены на две группы труб (42), выполненных с возможностью размещения на противоположных сторонах подводного трубопровода (4), при этом каждая труба (42) всасывает часть взрыхленной грунтовой массы из первой области под подводным трубопроводом (4), а также переносит часть взрыхленной грунтовой массы во вторую область над подводным трубопроводом (4) и над первой областью.
17. Система по любому из пп.7-16, в которой машина (8) заглубления содержит тяговые средства (39) для протаскивания подводного трубопровода (4) в разжиженную грунтовую массу для содействия заглублению подводного трубопровода.
18. Система по любому из пп.7-16, в которой несколько машин (8) заглубления расположены последовательно, образуя земснаряд, движущийся в направлении (Ό1) перемещения в заданном створе (Р), а соответствующие разжижители (33) указанных машин (8) заглубления расположены во взрыхленной грунтовой массе на соответствующих глубинах, уменьшающихся в направлении (Ό1) перемещения земснаряда.