JP2015508461A - 長尺部材を埋設するための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、長尺部材をトレンチ内に敷設するための埋設装置及び方法を提供する。当該埋設装置は、本体部と、当該本体部が装着され、使用時に地上を移動可能である接地手段と、前記長尺部材を、初期位置から長尺部材の敷設位置まで移動させるよう構成された長尺部材移動手段と、前記本体部に装着され、前記長尺部材を、前記敷設位置からトレンチ内位置までガイドするよう構成されたデプレッサと、を具える。該デプレッサは、長尺部材導入部と、長尺部材導出部と、を有し、使用時に、前記長尺部材の長手方向軸線に実質的に平行な軸線を中心として回転可能である。

Description

本発明は、長尺部材を埋設する装置及び方法に関し、特には、長尺部材を予め形成されたトレンチ、又は、同時に形成されたトレンチに埋設する装置及び方法に関する。長尺部材は、典型的には、パイプ、又は、電力送電ケーブルや通信ケーブルのようなケーブルである。

本発明の装置及び方法は、パイプやケーブルのような長尺部材を海底に埋設するのに特に適している。さらに、本発明の装置及び方法は、直線状でないトレンチ、より具体的には、比較的小さい半径の曲線に従うトレンチ、とりわけ長尺部材の最小曲率半径に近づく曲率半径に沿うトレンチへの、長尺部材の埋設に適したものである。

パイプ又はケーブルのような長尺部材を埋設する技術は十分に確立されており、当該分野では、多くの装置や方法が既知のものとなっている。多くの場合、トレンチ掘削装置は、単一のオペレーションにて、海底にトレンチを掘削し、その新たに形成されたトレンチ内に長尺部材を埋設する。ある場合には、トレンチの形成と、該トレンチ内への長尺部材の埋設と、が別のオペレーションとして、個々のタイミングで異なる装置を用いて行われる。

このタイプの装置では、長尺部材をトレンチ内に移送する段階で、いわゆるディップレッサが用いられる。このデプレッサは、トレンチの底部又は床部の所期した場所へと長尺部材をガイドするよう作用し、また、長尺部材が該長尺部材の最小曲率半径よりも大きく曲がって破損しないように補助する。

従来、長尺部材をトレンチ内に敷設するための装置は、実質的に直線状のトレンチ内に部材を敷設するよう構成されている。デプレッサは、ほとんどの場合、装置の後方へと長手方向に延在する構成要素であって、長尺部材をトレンチの底部へとガイドするよう作用する湾曲した底面を有する要素として構成される。この装置の後方へと延びるデプレッサは、トレンチが直線状の場合であれば何の問題もない。

しかしながら、今日、パイプやケーブルのような長尺部材を、非直線状の（すなわち湾曲した）トレンチ内に敷設することがより頻繁に求められている。沖合の風力発電所設備にケーブルを提供する用途等では、トレンチ内の曲線の曲率半径は小さい。デプレッサの著しく後方に延びる形状は、かように湾曲したトレンチにおいて、その長さ故に大きな問題となる場合がある。すなわち、デプレッサがトレンチの壁面に接触して、特定の位置で挟まったり詰まったりしてしまう場合がある。詰まった状態のデプレッサを解放するのはしばしば困難で、詰まりの解消を試みている間の時間と費用が少なくとも無駄になる。

本発明は、これらの問題を回避又は軽減することを目的とする。

第１の態様において本発明は、トレンチ内に長尺部材を敷設するために用いるよう構成されたデプレッサを提供するものであり、当該デプレッサは、長尺部材導入部と、長尺部材導出部とを有し、該デプレッサの使用時に、前記長尺部材の長手方向軸線と実質的に平行な軸線を中心として回転可能である。

好ましくは、前記デプレッサの回転軸線が、前記長尺部材の長手方向軸線と実質的に同軸である。

好ましくは、前記デプレッサの回転軸線が、当該デプレッサの前記長尺部材導入部における、前記長尺部材の長手方向軸線と実質的に平行である。

好適な実施形態において、前記長尺部材はパイプ又はケーブルである。

好ましくは、前記デプレッサが前記長尺部材と係合及び係合解除可能である。いくつかの好適な実施形態において、前記デプレッサは、前記長尺部材を係合する寸法を有するチャンネル又は溝を具える。

第２の態様において本発明は、長尺部材をトレンチ内に敷設するための敷設装置を提供するものであり、当該敷設装置は、本体部と、該本体部が装着され、使用時に地上を移動可能である接地手段と、前記長尺部材を、初期位置から長尺部材敷設位置まで移動させるよう構成された長尺部材移動手段と、前記本体部に装着され、前記長尺部材を、前記長尺部材敷設位置からトレンチ内位置までガイドするよう構成されたデプレッサと、を具え、該デプレッサは、長尺部材導入部と、長尺部材導出部と、を有し、当該デプレッサは、該デプレッサの使用時に、前記長尺部材の長手方向軸線に実質的に平行な軸線を中心として回転可能である。

好ましくは、前記デプレッサの回転軸線が、前記長尺部材の長手方向軸と実質的に同軸である。

好適な実施形態では、前記デプレッサの回転軸線が、当該デプレッサの前記長尺部材導入部における、前記長尺部材の長手方向軸線と実質的に平行である。

好ましくは、前記長尺部材はパイプ又はケーブルである。

好ましくは、前記デプレッサが、前記長尺部材と係合及び係合解除可能である。いくつかの好適な実施形態において、前記デプレッサは、前記長尺部材を係合する寸法を有するチャンネル又は溝を具える。

前記敷設装置の好適な実施形態では、前記敷設装置がさらにトレンチ掘削手段を具える。

好ましくは、前記トレンチ掘削手段が、チェーンカッタ、削岩ホイール、せん断機、及び、噴射手段の１つ以上から選択される。

好ましくは、前記デプレッサが、前記トレンチ掘削手段の（トレンチの掘削方向において）即後方で前記敷設装置上に配置される。

第３の態様において本発明は、長尺部材をトレンチ内に敷設する敷設方法を提供するものであり、当該敷設方法は、デプレッサを用いて、前記長尺部材を、長尺部材敷設位置からトレンチ内位置にガイドするステップと、前記デプレッサを、前記長尺部材の長手方向軸線に対して実質的に平行な軸線を中心に回転させることによって、当該デプレッサの向きを調整するステップと、を含む。

好ましくは、前記デプレッサの回転軸線が、前記長尺部材の長手方向軸線と実質的に同軸である。

好ましくは、前記デプレッサが長尺部材の敷設装置に搭載され、当該方法がさらに、前記敷設装置が前記トレンチのカーブに位置する際、又は、当該カーブに接近した際に、前記デプレッサを、前記回転軸線を中心に回転させるステップを具える。

好ましくは、前記長尺部材の敷設装置がさらにトレンチ掘削手段を具える場合に、当該敷設方法がさらに、前記トレンチ内に前記長尺部材を敷設するに先立って、前記トレンチ掘削手段を用いて前記トレンチを直ちに掘削する工程を具える

本発明の実施形態をさらに、添付の図面を参照しながら以下に記載する。

トレンチを掘削して長尺部材を敷設するための、本発明に係る敷設装置の一部を示す概略図である。 本発明に係る敷設装置の平面図である。 本発明に係る敷設装置の側面図である。 トレンチを掘削してケーブルを敷設するための、デプレッサを具える従来の典型的な装置の図示例である。

まず初めに、図４には、トンレンチを掘削すると同時に、その新規に掘削されたトレンチ内に長尺部材を敷設する、従来の典型的なトレンチ敷設装置が示されている。この敷設装置１００は、運搬手段１２０に装着された本体部１１０を有し、運搬手段１２０は、当該本体部１１０を地面１３０の上方で運搬する。地面１３０は、典型的に（しかしながら、限定的ではないが）海底である。かかる運搬手段１２０は、従来、図示するような無端状の関節トラックユニットの形態であるが、代替的に、スキッド又はその類の形態のものもある。これらの特徴の構造詳細それ自体は、本発明の一部ではないので、図１から図３には記載していない。無端状の関節トラックユニット１２０は、本体部１１０と無端状の関節トラックユニット１２０との間に装着されたアクチュエータ１４０によって操縦可能である点に留意されたい。

敷設装置はさらに、トレンチ掘削手段２０及びデプレッサ４０を具え、図４には、両者の輪郭線だけが示されている。図４には、さらに、デプレッサ４０によって所定位置までガイドされる長尺部材が示されている。

図４には特に示されていないが、トレンチ掘削手段２０及びデプレッサ４０は、敷設装置１００の本体部１１０上に直接又は間接的に装着されている。

以下において、接尾語「Ａ」が付く図１から図３に記載の参照番号は、トレンチの直線部３２に長尺部材を敷設するための、部分、構成要素及びその類を示している。また、接尾語「Ｂ」が付く図１から図３に記載の参照番号は、トレンチの湾曲部３４に長尺部材の敷設するための、部分、構成要素及びその類を示している。

ここで、図１から図３を参照すると、長尺部材５０をトレンチ内に敷設するための敷設装置１００の一部が示されている。長尺部材５０は、一般に、電力ケーブルもしくは電話線のようなパイプ又はケーブルである。以下、参照を容易にするために、長尺部材を「ケーブル」と称し、トレンチ内に長尺部材を敷設することを「ケーブル敷設」と称するが、「ケーブル」への言及は、パイプのような他の長尺部材も包含すると理解される。

図１から図３に示される実施形態において、本発明の敷設装置１００は、模式的に示されるトレンチ掘削手段２０を具える。トレンチ掘削手段２０は、敷設装置１００の本体部１１０上に直接又は間接的に装着されて使用される。図示例を簡潔にするべく、図１から図３の図示例には、敷設装置１００及び本体部１１０を示さない。トレンチ掘削手段２０それ自体は、当技術分野で既知である任意の適切な設計とすることができ、チェーンカッタ、削岩ホイール、せん断機、噴射装置等の１つ以上を含む。トレンチ掘削手段２０は、図１から図３に記載される、直線部３２及び湾曲部３４を有するトレンチ３０を掘削するよう作用する。好適な構成において、トレンチの壁面３０．１及び３０．２は略垂直である。壁面３０．１及び３０．２は互いに対向し、底部又は床部３６とともに、実質的に矩形のトレンチ３０を区画している。トレンチの掘削作業中及びケーブルの敷設作業中における、本発明の敷設装置１００の進行方向は、図１、２、４に矢印「Ａ」で示されている。

本発明の敷設装置は、デプレッサ４０を具える。図示の実施形態では、トレンチ掘削手段２０の（ケーブルの敷設方向において）即後方に装着されたデプレッサ４０が示されている。デプレッサ４０は敷設装置１００の本体部１１０に直接又は間接的に取り付けられる。一般に、敷設装置１００の本体部は、ケーブルをリフトし、且つ／又は、運搬する機構を具え、ケーブル５０を初期位置から当該ケーブルの敷設位置まで移送する。例えば、当初のケーブル５０は、トレンチの経路の向きにおよそ沿って、又は該経路に隣接して、トレンチの底部に敷設されている。ケーブル運搬機構により、ケーブル５０がケーブル敷設位置に向けられると、当該敷設位置でケーブル５０は、デプレッサ４０のケーブル導入部４２におけるケーブルの受け入れに適切な配置とされている。当技術分野では既知のように、デプレッサ４０の主な機能は、ケーブル５０を、敷設装置上のケーブル敷設位置から、トレンチ３０の底部３６までガイドすることであり、ケーブル故障の原因となり得る過度の折曲折からケーブル５０を保護しながらガイドすることである。

デプレッサ４０は、金属構造のような実質的な剛性要素を具え、該剛性要素は、ケーブル５０をトレンチ内に移送させる際にケーブル５０に当接する湾曲した底面を有する。デプレッサの湾曲した底面は、その下側面を、チャンネル又は開口溝の形態とすることができ、当該チャンネル又は溝はケーブル５０に係合する。デプレッサを適用することにより、ケーブル敷設作業を通してケーブル５０を「固定する」必要がなくなる。このように、ケーブルは、ケーブルの敷設作業中に、デプレッサと係合及び係合解除することができる。従って、本実施形態のデプレッサは、従来技術のケーブル敷設装置、例えば、ケーブルが継続的に固定され、トレンチの掘削とケーブルの敷設とを同時に行うよう構成された敷設装置とは区別される。一般的に、トレンチの掘削作業とケーブルの敷設作業とを同時に行うよう構成された従来の敷設装置では、ケーブルを敷設する工程の間、ケーブルの解放を阻止することによりケーブル敷設装置からのデプレッサの係合解除を確実に不可能としている。ケーブル５０は、ケーブル導入部４２にてデプレッサ４０の下側から導入され、当該導入部４２と離間したケーブル導出部４４にて導出される。

デプレッション４０は、所定の長さを有し、該長さはデプレッサの横幅よりも大きい。このように、デプレッサ４０は、ケーブル敷設装置（図示例の実施形態では、特に、トレンチ掘削手段２０）の後方に、所定の長さを有して延びる。かかる形態のデプレッサ４０は、トレンチの直線部３２にケーブルを敷設する場合に適しているが、トレンチの湾曲部３４にケーブルを敷設する場合、デプレッサ４０がトレンチ３０の壁面３０．１及び３０．２に接触して挟まったり詰まったりする可能性があり、デプレッサ４０が解放されるまで、ケーブルの敷設作業が中断されるという問題が生じる。

かかる問題を解決するために、本発明は、ケーブル５０の長手方向軸線に少なくともおよそ平行である軸線、好ましくは実質的に平行である軸線を中心に回転可能であるデプレッサ４０を提供する。好ましい形態において、デプレッサ４０が回転する軸線は、ケーブル５０の長手方向軸線と少なくともおよそ、好ましくは実質的に同軸である。
デプレッサ４０の回転軸となる軸線が、当該デプレッサの導入部４２におけるケーブル５０の長手方向軸線と実質的に平行であることが特に好ましい。実際は、敷設装置１００がおかれる動作条件及び動作環境によって、デプレッサ４０の回転軸線を、ケーブル５０の長手方向軸線の向きと確実に平行にすることができない場合がある。例えば、地面１３０が平滑でないこと、及び／又は、トレンチ掘削手段２０が様々であることによって、対応しなければならない所望のトレンチプロファイルに対する敷設装置１００の位置合せに、短期的な変化がもたらされる。このように、本発明の敷設装置は、デプレッサ４０の回転軸線とケーブル５０の長手方向軸線との平行配列の実現を目指しているが、正確な位置合わせができない場合があるため、本明細書では「少なくともおよそ平行」及び「実質的に平行」（並びに、同様の語形）といった表現を使用している。

デプレッサ４０が、ケーブル５０の長手方向軸線を中心として回転することは、ケーブルの最小曲率半径を下回るかもしれないケーブル経路にて、ケーブルが不連続になる可能性をなくすのに有益である。

デプレッサ４０がトレンチ内の屈曲部分に近づいたとき、又は、該屈曲部分に差し掛かったときにデプレッサ４０を回転させると、デプレッサ４０の湾曲した構成がトレンチの曲線とより密接に一致するため、デプレッサ４０とトレンチの壁面３０．１及び３０．２とが接触し難くなる。その結果、デプレッサ４０がトレンチ３０内で詰まってしまう可能性をかなり低減できる。デプレッサ４０を背面から見たときに、デプレッサ４０を特定の軸線を中心として時計とは反対（半時計周り）に回転させると、デプレッサ４０がトレンチ３０の左側に曲がり、同軸線を中心として時計周りに回転させると右側（右舷側）に曲がる。

デプレッサ４０を回転させる目的で、油圧アクチュエータのような適当なアクチュエータが、デプレッサ４０とケーブル敷設装置の本体部との間に配置されている。アクチュエータの操作は、直接的に手動制御することができ、又は、全自動又は半自動の制御手段によって制御することもできる。

他の実施形態において、デプレッサ４０の回転は、中央（非偏向）位置に向かってデプレッサ４０を付勢するよう構成された、コイルスプリング又はゴムスプリングのような受動的手段によって達成し得る。

デプレッサ４０の回転量は、線形可変容量変換器（ＬＶＤＴ）のような適切な測定手段によって測定することができる。

いくつかの好適な実施形態において、デプレッサ４０の回転量は、トレンチの弧度に関するデータとの関係で（例えば、制御手段によって）決定される。このようなデータとは、例えば、トレンチ３０を掘削する間にトレンチ掘削手段２０の位置決定に用いられるデータ、又はケーブル敷設装置のステアリング装置の位置に関するデータであってもよい。

本明細書及び特許請求の範囲の記載を通して、「具える」、「含む」、及びその類の用語は、「具える又は含むが、それに限定されない」ことを意味し、他の部分、他の追加物、他の構成要素、他の数値又は他のステップを除外すること、又は、除外しないことを意図していない。本明細書の記載及び特許請求の範囲を通して、特に断りのない限り、単数形は複数形を包含する。特には、文脈から他の解釈が必要でない限り、不定冠詞は、単数と同様に複数を意図するものとして解釈されるよう使用されている。

本発明の特定の態様、実施形態又は事例に関連して記載される特徴、数値、特性、化合物、化学部分又はグループは、矛盾しない限り、本明細書に記載される他のすべての態様、実施形態又は事例に適用可能であると理解される。本明細書（添付の特許請求の範囲、要約書及び図面を含む）に開示されるすべての特徴、及び／又は、同様に開示されるいずれの方法又は工程のすべてのステップは、相互に排他的である組合せを除き、任意の組合せにて組み合わせることができる。本発明は、前述の任意の実施形態の詳細に限定されない。本発明は、本明細書（添付の特許請求の範囲、要約書及び図面を含む）に開示された特徴の任意の新規なものの１つ、又は、任意の新規の組合せ、又は、記載された任意の方法又は任意の工程のステップの、新規のもの又は新規の組合せに及ぶ。

本明細書の読者の注意・関心は、本出願に関連して、本出願と同時に又は以前より出願され、本明細書とともに公衆の閲覧に付されているすべての論文及び文書に向けられており、かような論文及び文書の内容は、参照により本明細に組み込まれる。

Claims (17)

1. トレンチ内に長尺部材を敷設するために用いるよう構成されたデプレッサであって、長尺部材導入部と、長尺部材導出部とを有し、該デプレッサの使用時に、前記長尺部材の長手方向軸線と実質的に平行な軸線を中心として回転可能であるデプレッサ。
2. 前記デプレッサの回転軸線が、前記長尺部材の長手方向軸線と実質的に同軸である、請求項１に記載のデプレッサ。
3. 前記デプレッサの回転軸線が、当該デプレッサの前記長尺部材導入部における、前記長尺部材の長手方向軸線と実質的に平行である、請求項１又は２に記載のデプレッサ。
4. 前記長尺部材がパイプ又はケーブルである、請求項１から３のいずれか一項に記載のデプレッサ。
5. 前記デプレッサが前記長尺部材と係合及び係合解除可能である、請求項１から４のいずれか一項に記載のデプレッサ。
6. 長尺部材をトレンチ内に敷設するための敷設装置であって、当該敷設装置は、
   ・本体部と、
   ・該本体部が装着され、使用時に地上を移動可能である接地手段と、
   ・前記長尺部材を、初期位置から長尺部材敷設位置まで移動させるよう構成された長尺部材移動手段と、
   ・前記本体部に装着され、前記長尺部材を、前記長尺部材敷設位置からトレンチ内位置までガイドするよう構成されたデプレッサと、を具え、該デプレッサは、長尺部材導入部と、長尺部材導出部と、を有し、当該デプレッサは、該デプレッサの使用時に、前記長尺部材の長手方向軸線に実質的に平行な軸線を中心として回転可能である敷設装置。
7. 前記デプレッサの回転軸線が、前記長尺部材の長手方向軸と実質的に同軸である、請求項６に記載の敷設装置。
8. 前記デプレッサの回転軸線が、当該デプレッサの前記長尺部材導入部における、前記長尺部材の長手方向軸線と実質的に平行である、請求項６又は７に記載の敷設装置。
9. 前記長尺部材はパイプ又はケーブルである、請求項６から８のいずれか一項に記載の敷設装置。
10. 前記デプレッサが、前記長尺部材と係合及び係合解除可能である、請求項６から９のいずれか一項に記載の敷設装置。
11. 前記敷設装置がさらにトレンチ掘削手段を具える、請求項６から１０のいずれか一項に記載の敷設装置。
12. 前記トレンチ掘削手段が、チェーンカッタ、削岩ホイール、せん断機、及び、噴射手段の１つ以上から選択される、請求項１１に記載の敷設装置。
13. 前記デプレッサが、前記トレンチ掘削手段の（トレンチの掘削方向において）即後方で前記敷設装置上に配置される、請求項１１又は１２に記載の敷設装置。
14. 長尺部材をトレンチ内に敷設する敷設方法であって、
    デプレッサを用いて、前記長尺部材を、長尺部材敷設位置からトレンチ内位置にガイドするステップと、
    前記デプレッサを、前記長尺部材の長手方向軸線に対して実質的に平行な軸線を中心に回転させることによって、当該デプレッサの向きを調整するステップと、を含む敷設方法。
15. 前記デプレッサの回転軸線が、前記長尺部材の長手方向軸線と実質的に同軸である、請求項１４に記載の敷設方法。
16. 前記デプレッサが長尺部材の敷設装置に搭載されている場合における請求項１４又は１５に記載の方法であって、当該方法がさらに、前記敷設装置が前記トレンチのカーブに位置する際、又は、当該カーブに接近した際に、前記デプレッサを、前記回転軸線を中心に回転させるステップを具える敷設方法。
17. 前記長尺部材の敷設装置がさらにトレンチ掘削手段を具える場合における請求項１６に記載の敷設方法であって、当該方法がさらに、前記トレンチ内に前記長尺部材を敷設するに先立って、前記トレンチ掘削手段を用いて前記トレンチを直ちに掘削する工程を具える敷設方法。

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