ITMI20092015A1 - Metodo e gruppo di scavo per scavare una trincea lungo una scarpata di un letto di un corpo d'acqua - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“METODO E GRUPPO DI SCAVO PER SCAVARE UNA TRINCEA LUNGO UNA SCARPATA DI UN LETTO DI UN CORPO D'ACQUA”

La presente invenzione riguarda un metodo e un gruppo di scavo per scavare una trincea lungo una scarpata di un letto di un corpo d’acqua.

Generalmente, le trincee scavate nel letto di un corpo d’acqua hanno la funzione di alloggiare tubazioni subacquee per il trasporto di idrocarburi o cavi subacquei per il trasporto di energia elettrica o di dati. Talvolta, è anche necessario ricoprire le tubazioni e i cavi alloggiati nelle trincee in particolare in prossimità delle coste per isolare termicamente le tubazioni e i cavi e per proteggere le tubazioni e i cavi da reti, ancore e qualsiasi altro corpo che può essere trascinato sul letto del corpo d’acqua ed eventualmente arare (scouring) il letto del corpo d’acqua. Il letto di un corpo di acqua presenta dei tratti generalmente pianeggianti o con una scarsa inclinazione e dei tratti caratterizzati da scarpate talvolta molto ripide. In generale, ciascun letto di corpo d’acqua è caratterizzato da una propria batimetria.

Talvolta, è necessario realizzare delle trincee lungo scarpate particolarmente ripide con pendenze dell’ordine del 10% e del 70% e spesso variabili lungo la scarpata in modo da definire un profilo della scarpata molto irregolare. In tali casi è necessario non solo realizzare la trincea lungo la scarpata, ma anche spianare parte della scarpata in modo da eliminare brusche variazioni di pendenza. Di conseguenza, in questi casi è necessario asportare una grande massa di letto (dell’ordine di migliaia di metri cubi) lungo la scarpata e, nello stesso tempo, realizzare una trincea con una faccia di fondo con un profilo relativamente regolare in modo da non determinare flessioni, in particolare, nelle tubazioni.

Alla luce di quanto sopra esposto, risulta particolarmente complesso coniugare un’elevata precisione con l’asportazione di una massa elevata di suolo, tra l’altro in condizioni particolarmente difficili determinate dalla pendenza della scarpata e, spesso, anche dalla profondità a cui devono essere effettuate le operazioni di scavo della trincea. Generalmente, tali scavi sono effettuati a profondità comprese fra i 10 e 1000 m con difficoltà crescenti man mano cresce la profondità del letto del corpo d’acqua.

Un’ulteriore difficoltà è determinata dalla composizione del letto, che in taluni casi può essere molto coeso e in altri casi molto friabile o ancora di composizione variabile.

In acque profonde, le tecniche note di scavo prevedono di impiegare degli scavatori a flusso di massa (Mass Flow Excavators), i quali proiettano contro il letto del corpo d’acqua getti d’acqua che polverizzano il letto formando una depressione nel letto del corpo d’acqua. Tali scavatori riescono a spostare delle masse importanti di suolo, ma sono scarsamente precisi e sono costosi.

In acque basse, le tecniche note prevedono di impiegare dei veicoli subacquei di scavo supportati da un natante di appoggio come illustrato nella domanda di brevetto WO 2004/057115 A1. Tuttavia, gli attuali veicoli subacquei di scavo non sono in grado di operare lungo scarpate molto ripide o accidentate.

Altre tecniche di scavo prevedono l’impiego di benne eventualmente pilotate da un ROV (Remote Operated Vehicle) quando devono operare a profondità elevata.

Uno scopo della presente invenzione è quello di fornire un metodo per scavare una trincea lungo una scarpata di un letto di un corpo d’acqua che ovvi agli inconvenienti dell’arte nota.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire un metodo per scavare una trincea lungo una scarpata di un letto di un corpo d’acqua che sia pratico, sicuro, e preciso.

Secondo la presente invenzione è fornito un metodo per scavare una trincea lungo una scarpata di un letto di un corpo d’acqua, il metodo comprendendo le fasi di fissare un’ancora nel letto del corpo d’acqua a monte di almeno di una porzione della scarpata per mezzo di un natante di sollevamento; appoggiare sul letto del corpo d’acqua un veicolo subacqueo di scavo; collegare il veicolo subacqueo di scavo con l’ancora tramite un cavo di un verricello; rimuovere almeno uno strato del letto del corpo d’acqua lungo la scarpata tramite il veicolo subacqueo di scavo; e assistere il veicolo subacqueo di scavo durante i suoi spostamenti lungo la scarpata tramite il verricello.

Grazie alla presente invenzione, è possibile realizzare una trincea in modo preciso lungo una scarpata ripida e dal profilo irregolare.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di realizzare un gruppo di scavo per scavare una trincea lungo una scarpata di un letto di un corpo d’acqua, in cui il gruppo di scavo comprende un natante di sollevamento; un’ancora atta a essere fissata nel letto del corpo d’acqua a monte di almeno di una porzione della scarpata per mezzo del natante di sollevamento; un veicolo subacqueo di scavo mobile sul letto del corpo d’acqua per rimuovere almeno uno strato del letto del corpo d’acqua; un cavo atto a collegare il veicolo subacqueo di scavo con l’ancora; un verricello per controllare il cavo e per assistere gli spostamenti del veicolo subacqueo di scavo durante i suoi spostamenti lungo la scarpata.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione che segue di un suo esempio non limitativo di attuazione, con riferimento alle figure dei disegni annessi, in cui:

- la figura 1 è una vista in elevazione laterale di un gruppo di scavo realizzato in accordo con la presente invenzione in una fase di scavo lungo una scarpata; e

- la figura 2 è una vista prospettica, in scala ingrandita e con parti asportate per chiarezza, del gruppo di scavo della figura 1.

Con riferimento alla figura 1, con 1 è indicato nel suo complesso un gruppo di scavo per scavare un trincea 2 lungo una scarpata 3 del letto 4 di un corpo d’acqua 5.

La scarpata 3 è caratterizzata da una pendenza media elevata e da un profilo irregolare con brusche variazioni di pendenza, mentre la trincea 2 presenta due facce laterali 6 (una sola delle quali illustrata nella figura 1) e una faccia di fondo 7 in fase di realizzazione. Come è chiaro dalla figura 1, la faccia di fondo 7 presenta un profilo più regolare del profilo della scarpata 3. Nella fattispecie illustrata, la scarpata 3 presenta una zona di monte sostanzialmente pianeggiante.

Il gruppo di scavo 1 comprende un natante di sollevamento 8, un’ancora 9, un veicolo subacqueo di scavo 10, e un ROV 11, il quale ha la funzione di assistere il gruppo di scavo 1 nella fase di installazione sul letto 4 del corpo d’acqua 5 e nella fase di rimozione dal letto 4 del corpo d’acqua 5.

Il natante di sollevamento 8 comprende uno scafo 12; un dispositivo di posizionamento dinamico 13; una gru principale 14, e una gru secondaria 15.

Il natante di sollevamento 8 ha le funzioni di trasportare l’ancora 9, il veicolo subacqueo di scavo 10, e il ROV 11; calare nel corpo d’acqua 5 l’ancora 9, il veicolo subacqueo di scavo 10, e il ROV 11; recuperare l’ancora 9, il veicolo subacqueo di scavo 10, e il ROV 11; controllare le operazioni del veicolo subacqueo di scavo 10 e del ROV 11 tramite rispettivi collegamenti flessibili 16 e 17 (umbilicals), e fornire l’energia al veicolo subacqueo di scavo 10 e al ROV 11 tramite i collegamenti flessibili 16 e 17. A questo scopo, il sistema di posizionamento dinamico 13 del natante di sollevamento 8 provvede a mantenere una posizione stabile del natante di sollevamento 8 rispetto alla scarpata 3 durante le operazioni di scavo.

Preferibilmente, l’ancora 9 è un’ancora ad aspirazione (suction anchor), la quale è definita sostanzialmente da un bicchiere rovesciato piantato nel letto 4 e la cui penetrazione nel letto 4 è realizzata tramite un pompa di aspirazione dell’acqua (non illustrata nelle figure allegate) disposta sul ROV 11 e collegata all’ancora 9 tramite un collegamento flessibile (non illustrato nelle figure allegate).

Nella fattispecie illustrata nelle figure allegate, il veicolo subacqueo di scavo 10 è un veicolo cingolato ed è atto a muoversi lungo la scarpata 3. Secondo una forma di attuazione alternativa della presente invenzione, il veicolo subacqueo di scavo è equipaggiato con ruote anziché di cingoli.

Con riferimento alla figura 2, il veicolo subacqueo di scavo 10 comprende un telaio 18 e una coppia di cingoli 19 motorizzati per avanzare il veicolo subacqueo di scavo 10 lungo la scarpata 3. Il veicolo subacqueo di scavo 10 comprende, inoltre, un attrezzo 20 per rompere una porzione di letto 4, e un dispositivo di rimozione 21 per rimuovere la porzione rotta di letto dalla trincea 2.

Nella fattispecie, illustrata nelle figure allegate, l’attrezzo 20 è supportato dal telaio 18 ed è definito da una fresa rotante estendentesi lungo un asse di rotazione A1. Il dispositivo di rimozione 21 è definito da un dispositivo di dragaggio e comprende una cappa 22 disposta lungo l’attrezzo 20, condotti 23 collegati alla cappa 22 per condurre al di fuori della trincea 2 la porzione rotta di letto 4, e un’unità di pompaggio 24 disposta lungo i condotti 22 per aspirare e convogliare la porzione rotta di letto 4 fuori dalla trincea 2. La parte terminale dei condotti 23 è selettivamente orientabile rispetto al veicolo subacqueo 10 per convogliare la porzione rotta di letto 4 fuori dalla trincea 2 indipendentemente dalla posizione del veicolo subacqueo di scavo 10 rispetto alla trincea 2.

Il veicolo subacqueo di scavo 10 comprende, inoltre, un verricello 25 montato sul telaio 18 e provvisto di un cavo 26, la cui estremità libera è fissabile all’ancora 9. Il verricello 25 ha la funzione di assistere il veicolo subacqueo 10 negli spostamenti dello stesso lungo la scarpata 3 e lungo la faccia di fondo 7 della trincea 2 che, sebbene regolare, presenta pur sempre delle pendenze elevate.

Il gruppo di scavo 1 comprende, inoltre, degli elementi di guida 27, uno dei quali è illustrato nella figura 2 ed è fissato al letto 4 in corrispondenza del cambio di pendenza della zona pianeggiante della scarpata 3 e la faccia di fondo 7 della trincea 2. L’elemento di guida 27 nella fattispecie è un cavalletto che può essere equipaggiato con un rullo e ha la funzione di guidare il cavo 26 ed evitare l’interramento del cavo 26 e il danneggiamento del cavo 26 stesso.

Con riferimento alla figura 1, le operazioni del gruppo di scavo 1 prevedono di condurre il natante di sollevamento 8 sopra la scarpata 3 e di trasportare con il natante di sollevamento 8 l’ancora 9, il veicolo subacqueo di scavo 10, e il ROV 11 sopra la scarpata 3. Dapprima, il natante di sollevamento 8 installa nel letto 4 del corpo d’acqua 5 tramite una delle gru 14 o 15 l’ancora 9 in una posizione che permette di eseguire le operazioni di scavo lungo la parte di scarpata 3 a valle dell’ancora 9.

Successivamente, il veicolo subacqueo di scavo 10 viene disposto sul letto 4 del corpo d’acqua tramite una delle gru 14 e 15, preferibilmente in prossimità dell’ancora 9, e il ROV 11 viene disposto nel corpo d’acqua 5 preferibilmente in prossimità dell’ancora 9 e del veicolo subacqueo di scavo 10.

Il ROV 11 collega il cavo 26 all’ancora 9. Di seguito, il ROV 11 può essere recuperato a bordo del natante di sollevamento 8 e mantenuto in prossimità della scarpata 3 pronto a intervenire in caso di necessità.

Le operazioni di scavo prevedono di asportare strati successivi del letto 4 del corpo d’acqua 5 in modo da eliminare le irregolarità del profilo della scarpata 3 e realizzare una trincea 2 con una faccia di fondo 7 con una pendenza grossomodo costante o perlomeno con un profilo relativamente regolare caratterizzato da variazioni graduali di pendenza.

Gli strati del letto 4 del corpo d’acqua 5 sono asportati con passate successive del veicolo subacqueo di scavo 10 i cui spostamenti lungo la scarpata 3, ovvero la faccia di fondo 7 della trincea 2 in corso di realizzazione, sono assistiti dal verricello 25 per evitare scivolamenti, ribaltamenti e altri incidenti che potrebbero essere causati dall’irregolarità e dalla pendenza della scarpata 3. In altre parole, i cingoli 19 motorizzati sono in grado di spostare in modo autonomo il veicolo subacqueo di scavo 10 lungo la scarpata 3, tuttavia l’assistenza fornita dal verricello 25 garantisce una maggiore sicurezza e anche una garanzia circa la precisione delle operazioni di scavo. Inoltre, quando il veicolo subacqueo di scavo 10 risale la scarpata 3, il verricello 25 fornisce parte della forza di trazione, mentre, quando il veicolo subacqueo di scavo 10 scende lungo la scarpata 3, il verricello 25 fornisce parte della forza frenante.

Una volta che le operazioni di scavo sono terminate e la trincea 2 è stata terminata, il ROV 11 scollega il cavo 26 dall’ancora 9, e l’ancora 9, il veicolo subacqueo 10 e il ROV 11 sono recuperati sul natante di sollevamento 8.

I vantaggi forniti dalla presente invenzione consistono nella relativa semplicità ed efficienza, anche in termini di costi, del gruppo di scavo nel suo complesso e nella possibilità di ottenere degli elevati livelli qualitativi dello scavo anche quando le condizioni operative non sono agevoli. Inoltre, il metodo oggetto della presente invenzione può essere applicato in combinazione con altri metodi di scavo come ad esempio a una benna supportata dal natante di sollevamento e operato da un ROV per asportare grandi masse di letto, mentre il successivo lavoro di finitura è realizzato con il gruppo di scavo oggetto della presente invenzione.

È evidente infine che alla presente invenzione possono essere apportate varianti rispetto alla forma di attuazione descritta senza peraltro uscire dall’ambito di protezione delle seguenti rivendicazioni.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per scavare una trincea (2) lungo una scarpata (3) di un letto (4) di un corpo d’acqua (5); il metodo comprendendo le fasi di fissare un’ancora (9) nel letto (4) del corpo d’acqua (5) a monte di almeno una porzione della scarpata (3) per mezzo di un natante di sollevamento (8); appoggiare sul letto (4) del corpo d’acqua (5) un veicolo subacqueo di scavo (10); collegare il veicolo subacqueo di scavo (10) con l’ancora (9) tramite un cavo (26) di un verricello (25); rimuovere almeno uno strato del letto (4) del corpo d’acqua (5) lungo la scarpata (3) tramite il veicolo subacqueo di scavo (10); e assistere il veicolo subacqueo di scavo (10) durante i suoi spostamenti lungo la scarpata (3) tramite il verricello (25).
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, comprendente la fase di collegare il cavo (26) all’ancora (9) tramite l’ausilio di un ROV (11).
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui l’avanzamento del veicolo subacqueo di scavo (10) sul letto (4) del corpo d’acqua (5) è realizzato per mezzo di elementi (19) motorizzati disposti a contatto del letto (4) e l’assistenza del verricello (25); l’azionamento del cavo (26) tramite il verricello (25) essendo funzione dell’azionamento degli elementi (19) motorizzati.
4. 4. Gruppo di scavo per scavare una trincea (2) lungo una scarpata (3) di un letto (4) di un corpo d’acqua (5), in cui il gruppo di scavo (8) comprende un natante di sollevamento (8); un’ancora (9) atta a essere fissata nel letto (4) del corpo d’acqua (5) a monte di almeno di una porzione della scarpata (3) per mezzo del natante di sollevamento (8); un veicolo subacqueo di scavo (10) mobile sul letto (4) del corpo d’acqua (5) per rimuovere almeno uno strato del letto (4) del corpo d’acqua (5); un cavo (26) atto a collegare il veicolo subacqueo di scavo (10) con l’ancora (9); e un verricello (25) per controllare il cavo (26) e per assistere il veicolo subacqueo di scavo (10) durante i suoi spostamenti lungo la scarpata (3).
5. 5. Gruppo di scavo secondo la rivendicazione 4, comprendente un ROV (11) atto a collegare il cavo (26) all’ancora (9) e scollegare il cavo (26) dall’ancora (9).
6. 6. Gruppo di scavo secondo la rivendicazione 4 o 5, in cui il veicolo subacqueo di scavo (10) comprende elementi (19) motorizzati disposti a contatto del letto (4) del corpo d’acqua (5) per avanzare il veicolo subacqueo di scavo (10) sul letto (4) del corpo d’acqua (5) e il verricello (25), il quale è atto ad azionare il cavo (26) in funzione dell’azionamento degli elementi (19) motorizzati.
7. 7. Gruppo di scavo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 4 a 6, in cui il veicolo subacqueo di scavo (10) comprende una attrezzo (20) per disgregare una porzione del letto (4), preferibilmente l’attrezzo (20) essendo una fresa rotante.
8. 8. Gruppo di scavo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 4 a 7, in cui il veicolo subacqueo di scavo (10) comprende un dispositivo di rimozione (21) per rimuovere la porzione disgregata di letto (4) dalla trincea 2.
9. 9. Gruppo di scavo secondo la rivendicazione 8, in cui il dispositivo di rimozione (21) comprende una cappa (22) disposta lungo l’attrezzo (20) e dei condotti (23) collegati alla cappa (22); e una unità di pompaggio (24) per convogliare la porzione disgregata di letto (4) fuori dalla trincea (2); preferibilmente la parte terminale dei detti condotti (23) essendo orientabile rispetto al veicolo subacqueo di scavo (10).
10. 10. Gruppo di scavo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 4 a 9, in cui la detta ancora (9) è un’ancora ad aspirazione atta a penetrare in profondità nel letto (4) del corpo d’acqua (5).