JP4012147B2 - ケーブル又はパイプの回収及び埋設装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、水中において地盤内に埋められたケーブル又はパイプを回収するための回収装置及び方法に係り、更にはケーブル又はパイプを埋めるための装置及び方法に関する。

ケーブル又はパイプが、地域又は国間における電力又は通信リンクを提供するために、海洋等の水中の広大な地域に設置されることは周知の事項である。その様なケーブル又はパイプを海底等の地盤の表面に単純に横たえることよりむしろ、これらを地盤自体内に物理的に埋めることが有利である。これにより前記ケーブル又はパイプに、より安定していて且つ保護的な環境を提供し、特には漁業行為による損傷又は切断を防止する。

地盤表面下の埋め込み深さは、該ケーブル又はパイプの機能、場所、海底が形成される地層材料のタイプに依存する。一般的な埋め込み深さは１から４メーター（ｍ）の範囲にある。

特定の種類の漁業行為において、「オッターボード」という網が、海底表面を日常的に貫通しており、そのため該ケーブル又はパイプがそれらの到達範囲外に埋められることが重要である。しかし近年、漁業作業における開発により、これらの貫通深さが増大されてきており、その結果世界の幾つかの地域において、ケーブル又はパイプの埋め込み深さを増大することが必要になってきた。

埋め込み深さを増大することに関連する多くの技術的問題が存在しており、一般的には、より大きな装置が、その様なより深い深さにおける埋め込み、アクセス（ケーブル等への到達）又は回収作業のために必要である。これはまた、費用の面における不利益に関係する。

ケーブル又はパイプは従来、「グラプネル（grapnel：つかみ機）」を使用してそれらの埋設位置から回収される。これは、２つの主要構成要素により形成されており、海底に設置されるシャンク（柄）と、前記シャンクに取り付けられるフルーク（鈎）である。フルークは、前記ケーブル又はパイプに係合するに十分な深さまで海底を貫通する。シャンクとフルークは従って、フックとして効果的に作動し、シャンクが水面の船により海底表面を横切り曳航される場合に、フルークは、ケーブル又はパイプに接触するまで、海底下の地層を通り引張られる。グラプネルの作動可能な回収深さは、フルークの長さにより決定され、従来のグラプネルの設計に関して、シャンク長さはフルーク長さの約３倍であるべきであることが確立されている。この理由により、深いケーブルの回収のためのグラプネルは大きく且つ重くなる。

例えば長いチェーン等の形の曳航ラインは、洋上の船舶をシャンクに接続しており、このチェーン内の張力は曳航作業中に監視される。ケーブル又はパイプがフルークにより係合される場合に、曳航ライン内の張力は増大する。フルークは、ケーブル又はパイプが海底の表面に引き出されるような角度が付けられており、更なる従来の回収作業はその後、例えば水中遠隔操作走行装置（ＲＯＶ）を使用して実施される。

水中ケーブルに関して、種々のケーブルサイズが、電力輸送又は通信等のそれらの機能によって使用される。例えば、外装（アーマード）電力ケーブルは、１００ｍｍの一般的な直径を有する場合があり、一方、軽量の光ファイバー通信ケーブルは約１５ｍｍほどの直径しか有さない場合がある。ケーブルは、曳航ライン張力の増加を検知して一般的に位置出しされるので、一般的により弱いより小径のケーブルが、大きな曳航力が使用されることにより、グラプネルにより簡単に切断される高いリスクが存在する。

このことは、より大きく且つより重いグラプネルが使用され、対応する曳航力がより大きい、大埋設深度において特に問題となる。この場合において、ケーブルとの接触により生じる張力の増加は、全体の曳航張力におけるより小さな小部分であるので、検知がより困難である。

例えば、２．５ｍにおいて埋設されたケーブルの回収用に設計されたグラプネルの一般的な曳航力は、４０ｔｏｎまである可能性がある。その一方で、一般的な光ファイバーケーブルは約３０ｔｏｎまでの単一の軸方向の張力を耐え得るだけである。
EP-A-0828031は、第１の役割と可動な第２の役割とを有する水中式プラウを開示しており、前記プラウにより提示（実現）される掘られた外形の深さは変化させることが可能である。これとは別の案においてUS-A-5456551は、海底地層に溝を掘るための水中自己案内式システム（装置）を開示する。

本発明の第１の形態に従い、回収装（１）は、第１の表面（１０）を有するシャンク（３）と、第２の表面（１３）を有するフルーク部材（５）とを具備しており、通常の作業条件下で、前記装置が曳航方向（９）で曳航される場合に、前記フルーク部材及び前記シャンクの少なくとも一部分は、前記ケーブル又はパイプ（２３）を回収するのに適した前もって決められた深さまで、前記海底地層内において埋設されており、更に前記第２の表面は、前記曳航方向に対して、前記第１の表面に比べて、横断面積において実質的により幅広く、前記通常の作業条件下で、前記海底地層と少なくとも前記第１と第２の表面との間の相互作用が、前記装置を実質的に前記前もって決められた深さにおいて保持させる、前記第１と第２の表面における対向する力を生成するように、前記第１と第２の表面はお互いに対して配置される、回収装置を提供する。

多くの従来技術の問題は、回収装置を利用することにより処理可能であり、その回収装置は、前記海底地層の表面に沿って設置される、シャンクを具備することに依存しないことに気が付いた。対照的に、本発明の回収装置において、前記シャンクの少なくとも一部分は使用において埋設されており、多くの場合において、前記シャンク及びフルーク部材は、曳航時において、前記海底地層内に全体的に潜っている。

同じ解決案がケーブル又はパイプの埋設に適用可能であることにやはり気が付いた。従って本発明の第２の形態に従い、海底地層内に水中でケーブル又はパイプを埋設するための装置が、第１の表面を有するシャンクと、第２の表面を有するフルーク部材とを具備しており、通常の作業条件下で、前記装置が曳航方向で曳航される場合に、前記フルーク部材及び前記シャンクの第１の表面の少なくとも一部分は、前記ケーブル又はパイプを埋設するのに適した溝を掘るように、前もって決められた深さまで、前記海底地層内において埋設されており、更に前記通常の作業条件下で、前記海底地層と少なくとも前記第１と第２の表面の埋設された部分との間の相互作用が、前記装置を実質的に前記前もって決められた深さにおいて保持させる、前記第１と第２の表面における対抗する力を生成するように、前記第１と第２の表面はお互いに対して配置されており、更に前記装置は、ケーブル又はパイプを前記溝へ案内するための手段を具備する。

前記案内手段は、チューブ、フープ（輪）、フラップ（羽根板）又は指を具備しても良く、従って前記ケーブル又はパイプを完全に囲い込む必要がない。前記海底地層は、曳航時に前記シャンクの周りで流動する傾向があり、この地層材料は、前記シャンクが通過して一種の船首波効果を生じた後に、短時間の間その位置を保持することが分かっている。これにより、前記ケーブル又はパイプを、任意の関連する装置と共に、前記シャンクの後部に沿って溝内へ通過することにより埋設可能にする。フラップ又は指は静止しても良く、あるいは水圧的に可動に構成されて溝幅を拡げて、リピーター等のより大型の装置のより容易な埋設を可能にしても良い。

従来、回収又は解説作業に関して、装置は任意の所望の前もって決められた深さにおいて作動するように構成されても良い。例えば２ｍ以上の前もって決められた大きな深さは従って、装置の寸法及び重量を大幅に増大する必要なしで実現可能である。既知の装置と異なり、本発明のシャンクは、この機能を実行するように形成された単なるフルークよりむしろ、ケーブル又はパイプに係合するように使用されても良い。結果として、装置の全体の寸法及び重量は、既知のグラプネルに対して減少可能である。２．５ｍにおけるケーブル回収に使用される本発明による装置の一例において、装置の典型的な重量は約１トンであり、その一方で同等の従来のグラプネルは３トンオーダーの重量を有する。

これの主要な利点は、特に深いケーブル又はパイプに関して、対応する曳航力が従来のグラプネル及びプラウ（鋤）に対して、より小さいことである。回収のケースにおいて、これは、小径のケーブル又はパイプを、損傷の可能性を低下した状態で検知可能にする。

装置の寸法及び対応する曳航力の低減の可能性はまた、回収又は溝掘り作業の全体費用が減少可能であるので経済的に好ましい。本発明はまた、現在使用される深さに比べて、より大深度でのケーブル又はパイプの将来的回収又は埋設の可能性を提供し、その一方で従来の装置の大型化は、曳航中の検知の容易性及び費用の面において益々困難性が増大する。

装置は、装置の重量と、３００ｋＰａ以上までのせん断強さを保有可能である、例えば粘土又は砂等の典型的な海底地層材料と、構成要素の寸法及び配置と、更に特には第１と第２の表面の配置とを考慮して、特定の前もって決められた深さにおいて稼働するように設計される。曳航速度は、曳航力に直接的に影響し、装置の作動には影響しないが、約０．５から１ｋｍ／ｈｒ等の遅い曳航速度が使用されなければならない。

一般的に、通常の作業条件下で、前記第１の表面は、上方向力成分が前記シャンク内で、それ（前記第１の表面）が前記海底地層を通り通過する際に生成されるように、下向きに傾斜させられる。従って、前記第２の表面は、下方向力成分が前記フルーク部材内で、それ（前記第２の表面）が前記海底地層を通り通過する際に生成されるように、上向きに傾斜させられる。

多くの場合において、シャンク及びフルーク部材の全体は、前もって決められた深さで回収又は埋設作業中に埋設される。一般的に装置は、チェーン又は鋼製ケーブル等の、シャンクに取り付けられた曳航部材を更に具備する。シャンクが完全に埋設された場合に、通常の作業条件下で曳航部材の少なくとも一部分は、装置が前もって決められた深さで保持されるように海底地層と相互作用する。従って、海底地層と曳航部材との間の相互作用に対して考慮されることが好ましい。船舶等の、装置を曳航するために使用される手段は、上方向力を提供しない。

曳航部材は従って、フレキシブルであるか又は剛体部材のいずれかであっても良く、剛体の場合、シャンクは使用中に、曳航部材に回転可能に連結されるように形成されることが好ましい。曳航部材はまた、スキッド部材を更に具備することが好ましく、前記スキッド部材は使用において、装置が前もって決められた深さにある場合に、海底地層の表面上に留まるように形成される。曳航部材は１つ以上の剛体リンクを具備しても良い。各これらのリンクはお互いに回転可能に連結されることが好ましい。一般的にその様なリンクは細長い形状で形成されるが、１つ以上のそれら（リンク）は、追加的シャンク及びフルーク部材を実際に具備しても良く、これらはお互いに対して配置される表面を有するので、通常の作業条件下で、海底地層と表面との間の相互作用は、装置が使用中に前もって決められた深さに保持されるように、対抗する力を生成する。この構成において、多数のその様なグラプネルが共に連結されて、回収又は埋設のより大深度を実現しても良い。

装置は、海底地層と相互作用するように使用において形成される、１つ以上の相互作用表面を更に具備して、第１及び／又は第２の表面のそれら（力）と同様な意味の力を生成することが好ましい。これらは、「翼」又は小さな側板として配置されることが好ましい。翼は従って、リンク（もし存在すれば）上に、又は例えば装置のシャンク上に具備されても良い。一般的に１つ以上の翼が、これらの任意のものの上に具備されても良い。

翼は従って、第１と第２の表面のそれぞれの形態に依存する、上方向力又は下方向力を生成するように構成されても良い。しかし翼は、フルーク部材により具備される第２の表面のそれ（力）と同様な意味における力を生成するように具備されることが好ましい。その様な別の相互作用表面の使用は、追加的な力を生成しており、その力により、より小さいフルーク部材の表面が、与えられた前もって決められた稼働深さにおいて使用可能である。リンクに関連して使用される場合に、これらは、リンク又はシャンクに余剰の回転を与え、それにより貫通深さを深くする。

角度は、装置が開始位置にある場合に、海底地層の表面に対する相互作用表面間に形成可能である。一般的にこの角度は、３０から５５度の間にあり、最初の埋設プロセスを補助する。

回収又は埋設装置の曳航に必要な曳航力を最小にすることが望ましく、更に前もって決められた深さにある場合に、装置が海底上から曳航されても良いが、しかし曳航方向に対するその（装置）の外形が実質的に一定で保持されるように、装置のネットの（正味の）回転は存在しないことがやはり望ましい。

一般的に従ってシャンクは、細長い形状で形成されており、曳航中にシャンクの細長い長さは、曳航方向に沿って配置されているが、第１の表面に力を生成するためにそれ（曳航方向）に対してある角度で配置される。フルーク部材がシャンクに直接取り付け可能であったが、しかしシャンクは、軸線を規定する細長い部分と、この軸線から空間的に離れる遠位端部を有する別の分離部分とを有することが好ましい。フルーク部材は、分離部分の遠位端部に取り付けられることが好ましいが、それは、このことがケーブル又はパイプとの係合の可能性のある垂直方向の範囲を増大するからである。分離部分は一般的に、フルーク部材とシャンクに対して後側に配置されるので、一旦係合すると、ケーブル又はパイプは分離部分に隣接して保持される。

フルーク部材（又はリンクとして作用する任意の追加的フルーク部材）の第２の表面は、シャンク（又は任意の追加的シャンク）の幅に比べて、曳航方向に対する横断面の幅が実質的により広いことが好ましい。各フルーク部材は一般的に略平面であり、第２の表面として作動する上部の平らな表面が、曳航方向に略直交する平面法線を有するように配置されるが、しかしこの方向に向かって少し角度が付けられる（２〜３度の角度で）ので、力は第２の表面上において生成される。

フルーク部材の第２の表面において分解される曳航方向成分は従って、曳航方向に対して１０度以下の角度にあることが好ましく、更に曳航方向に対して実質的に２度にあることがより好ましい。フルーク部材が結局、曳航走行中に到達し保持する角度は、海底地層のタイプ、装置の寸法等の多数の要素に依存する。より小さな角度はドラッグ（抗力）を減少するが、より大きな角度に対してより小さな垂直力を生成することが分かっている。

各フルーク部材の第２の表面は、第２の表面に対する法線に沿って見た場合に、それが２つの先端部に向かって狭くなるように配置されることが好ましく、それら（先端部）は、シャンクの各側部に配置されていて且つ一般的に曳航方向に突き出る。これらの先端部は、追加的支持なしでの任意の貫通の前に、装置を海底地層において垂直にそれ自体を配置可能である。これらはまた、フルーク部材のより大きな部分により最初に海底地層を貫通させて、これによりシャンクが海底地層に接触する前に、より大きな下方向力を形成する。これは、「引き込む」力を増大させて、それにより貫通を補助する。

シャンクの第１の表面は一般的に細長く、且つフルーク部材の平らな表面に対して狭い。第１の表面は従って、曳航方向の方向において比較的長い相互作用長さを形成しており、これは、第２の表面と協働して、曳航中における装置の回転及び垂直な向きを保持する。

シャンクは一般的に細長いが、しかしこれが直線状の形状であることは必要ではなく、実際に曲線形状が使用可能であり、一例は蹄鉄（Ｕ字形）の形状である。シャンクの任意の形状が、適切な第１の表面が形成される限り、使用可能であるが、しかし海底地層から離れるようにシャンクを曲げることには利点があり、その理由は、このことが、シャンクがそれ（海底地層）に接触する前に、フルーク部材のより多くの部分を海底地層に侵入可能にするからであり、その様な接触は海底の貫通に対して機能する上方向力を生成する。しかし装置は、埋設前に海底地層の表面における開始位置において使用される場合に、第２の表面が海底地層の表面に対して３０から５５度の間の角度にあるように装置が形成されるように、配置されることが好ましい。この角度は、海底地層との任意の追加的相互作用表面（存在する場合には）により形成される角度と同じ角度であることが好ましい。

分離部分に対して遠位のシャンクの端部は一般的に、曳航部材への接続に使用されるが、その理由はこの端部が曳航方向に対して最前部であるからである。

本発明による回収又は埋設装置にはまた、それが稼働のために、前もって決められた深さまで最初に埋設することを必要としないという利点がある。それは、海底地層に向かって角度を有するフルーク部材の第２の表面（及び任意の追加的相互作用表面）により、海底地層の表面に単に設置されても良く、装置が最初に曳航された場合に、第２の表面は海底地層内にくい込み、そして装置は海底表面下に引き込まれる。装置は従って自己埋設機能を提供する。

本発明の第３の形態に従い、海底地層において水中で特定の深さで埋設されたケーブル又はパイプの回収方法は、前記本発明の第１の形態による回収装置を曳航する手順であって、そこでは前記装置は、前記ケーブル又はパイプが係合させられるまで前記特定の深さにおいて使用されるように構成される、曳航する手順と、前記ケーブル又はパイプを回収する手順とを具備する。

一般的に、船等の洋上船舶は、曳航手段として具備されており、曳航作業を遂行するために使用される。前記方法は、曳航前に海底地層の表面に装置を配置する手順を更に具備して、前記曳航する手順が実施される場合に、装置は海底地層と相互作用して前もって決められた深さまで移動することが好ましい。

場合によって、曳航作業は、海底地層の表面上の潜水式遠隔操作走行装置（ＲＯＶ）の形態の曳航手段により実施されても良い。これは、より軽量のケーブル又はパイプが、例えば湖や川等の環境で使用される場合に、特に利点がある。ＲＯＶは遠隔で装置を曳航しても良く、これにより作業中に装置から分離されても良い。これとは別に、ＲＯＶはヒッチポイント（引っ掛け点）において装置に直接的に連結されても良い。

一般的に、ケーブル又はパイプが係合される場合に、該方法は、前記ケーブル又はパイプと回収装置との間の接触を、例えば曳航ラインにおける張力を監視することにより検知する手順を更に具備する。係合後に、方法は一般的に、曳航作業を終了する手順と、回収装置を使用して海底地層の表面までケーブル又はパイプを持ち上げる手順とを更に具備する。

本発明の第４の形態に従い、海底地層において特定の深さでケーブル又はパイプを埋設する方法は、本発明の第２の形態による装置を曳航して、特定の深さで溝を掘る手順と、前記ケーブル又はパイプを前記溝に供給する手順とを具備する。

ＲＯＶはまた、曳航作業を実施してケーブル又はパイプを埋設する作業に使用可能であり、その場合、装置を遠隔で曳航するか、又はそれに直接的に連結されるかのいずれかにより実施される。ケーブルは、ＲＯＶ上又は溝掘り装置自体上に配置されたリール又は「糊壺」(glve pot)から分配されても良い。

本発明の別の利点は、装置の可動深さが既知の装置に比べてより一定であることである。これは、一般的にその様な従来の装置は、車輪又はスキッドを使用して曳航力を減少させるからであり、シャンクは、海底地層の表面に沿う曳航において、表面輪郭により、垂直に撓んでも良い。これは、下のフルーク内において対応する動きを生じる。これは一般的に、本発明により発生しないが、その理由は、シャンクが少なくとも部分的に埋設されており、多くの場合に海底地層下に完全に埋設されることによる。

本発明に従う回収及び埋設装置、及び方法の例は添付図面を参照しながら、既知の装置と比較して以下に説明される。

図１は従来のケーブル回収グラプネル１００を示す。これは、シャンク（柄）１０１と、該シャンクの一方の端部に取り付けられたフルーク(鈎)１０２とを有する。シャンクは、フルーク１０２が海底１０３を貫通した状態で海底の表面に設置される。曳航ワイア１０４は、遠隔の洋上船舶（図示されない）により曳航方向１０５でグラプネルが曳航されることを可能にする。

図１に示されるように、海底を貫通するためのグラプネルの設計に対する従来の（解決）案は、グラプネルシャンクの長さがフルークの長さの約３倍であるものである。前述したように、３ｍの貫通深さを得るために、約９ｍ長さのグラプネルシャンクが使用される。その様なグラプネルの重量は一般的に、３から５トンの間にある。このことは、曳航ワイア１０４を介してグラプネルに伝達されるべき過大な曳航力を必要とする。その様な力は４０トンにまでなる可能性があるが、但しこれは、シャンクと、フルークと更に海底の地質の正確な設計に依存する。

図２は、本発明のグラプネル１の例を示しており、それが海底６に置かれて最初の位置とその後埋設される位置の２つの状態を示す。これは、細長い部分３と分離部分４とを有する、シャンク２を有する。シャンク２の全長は約１ｍである。フルーク部材５は、シャンク２の分離部分４の端部に取り付けられる。チェーンの形の曳航ライン８は遠隔の洋上船舶（図示されない）に取り付けられており、前記洋上船舶は、曳航方向９において海底地層７を介してグラプネル１を曳航するために使用される。

曳航ライン８はスキッド（そり）板８Ａ（スキッド部材）に連結されており、前記スキッド板はソリッド（堅固な）リンク８Ｂによりシャンク２に連結される。リンク８Ｂは、堅固な（ソリッド）構造であるべきであり、それによりシステム（装置）に捻り剛性を与えて、グラプネルが大きな石等に衝突した場合に、グラプネルが横向きに回転することを防止補助することにより、性能を改善することが分かっている。このリンク８Ｂの最適長さは下記の表１に示される。リンクのより長い長さに関して、取り扱いをより容易にするために、リンクを関節式にする方法を含むことが有用である場合がある（後記するように）。各リンク構成部分の一般的な寸法は、長さ２．５ｍで厚み約２０ｍｍで幅約１５０ｍｍである。
スキッド板８Ａは、システム（装置）に追加的安定性を付与補助する。

グラプネルが曳航方向９で曳航される際に、細長い部分３の下部表面は、海底地層７に対する第１の表面１０を形成する。これは、シャンク２の細長い部分３に作用する、垂直力成分と水平力成分を生成する。

分離部分４の端部に取り付けられたフルーク部材５は、拡げられた上部表面１３を有する概略平面である（図３）。グラプネル１が曳航方向９で曳航される際に、これは海底地層７との相互作用のための第２の表面を形成する。第２の表面１３は、曳航方向９（のそれ）に対して角度βをなす（図２に示される）。角度βは、装置の設計及び表面１３の関連する寸法に依存する。この場合にβは約２度である。海底地層７との相互作用はフルーク部材内に下方向力成分と水平力成分とを生成する。

図２に示されるように、それが実際に貫通する前の海底に対するフルークチップ（先端部）の角度は、レイク（傾斜）角度又は貫通角度αとして定義される。これは、海底地層のタイプに依存し、一般的に約３０度から５５度の範囲にある。一般的に、粘土地質において、３０から３５度が適当であり、一方砂及び堆積地質では４０から５５度が使用されるべきである。柔らかい土質での一般的な使用に関して、約４５度の角度は良好な結果を生じる。

この場合において、グラプネル１が曳航中保持される深さは、リンク８Ｂ及び細長い部分３の長さに主に依存することが分かっている。

図３は、第２の表面１３を垂直方向から見たフルーク部材５を示す。曳航方向９もまた指示されている（上記のように）。シャンク２は断面が長方形であり、その断面は曳航方向９に対する横方向において狭い寸法１６を有することが分かる。これは、曳航中におけるシャンク２により生成されるドラッグ（引き力）を減少するように作用する。第２の表面１３は一般的に、長方形であり、例寸法は下記表１に示される。フルーク部材５の第２の表面１３は従って、かなりの表面積を有するが、この表面は曳航方向９に対して小さな角度を示しており、実施にこの部材の断面積もまた図２に示されるように、ドラッグ（引き力）を減少するように非常に限定されることが記憶されるべきである。

下記の表１は１〜３ｍの埋設深さに必要とされるグラプネルの一般的な寸法を示す。

第２の表面１３は、シャンク２のいずれの側部にも等しい表面積を有しており、曳航方向９に対してこの表面の前部分において尖った三角形領域１７を有する。これらの各三角形領域は、ナイフとして作用していて且つフルーク部材５の海底地層７内への切るような進行を補助すると共に貫通の前に装置を安定させる、地点１８で終結する。

上記の装置を使用して埋設された水中ケーブルを回収するための回収作業は以下、図４，５ａ及び５ｂを参照して検討される。

回収作業は図４のステップ（手順）５０で開始する。図５ａに示されるようにグラプネル１は、フルーク部材が角度αで海底地層７内で下向きに傾斜した状態で開始位置において海底６に当初設置される。曳航ライン８は洋上船舶２０に接続されており、洋上船舶２０は、曳航ライン８の部分２１により指示されるように、曳航方向９においてグラプネル１から空間的に分離される。図５ａに示されるように、水中ケーブル２２は、曳航方向においてグラプネルの前方の特定水深に埋設される。このケーブル２２の埋設深さは既知であるので、ケーブル２２の回収に適した作業深さを有するグラプネルが予め選定される。

洋上船舶はその後、適切な速度で曳航方向において移動開始する（図４のステップ５１）。これは、グラプネル１のフルーク部材５を海底地層７内へ突き込ませる。この段階において、フルーク部材５における下方向の力は、シャンク２の第１の表面１０の任意の上方向の力に比べてかなりより大きく、従ってグラプネル１は、曳航作業が進行すると、図４のステップ５２において貫入する。貫入が継続すると、グラプネルは、シャンクが埋め込まれる際に回転を開始し、海底地層７は表面１０と相互作用を開始する。これは、図５ａにおいて矢印２３により示される。

グラプネル１の回転は、曳航方向に対して、減少された第２の表面面積１３と増加された第１の表面面積１０を形成する。グラプネル１が回転すると、シャンク２における上方向力成分は増大し、フルーク部材５における下方向力成分は減少する。

グラプネル１の埋設深さが増大すると、リンク８Ａもまた埋め込まれて、グラプネルへの垂直力成分を、水平力成分と共に生成する。システム（装置）は結局、リンク８Ｂと第１の表面１０への上方向力が、全体としてグラプネルとチェーンの重量と共に、曳航方向９に対して角度βでの表面１３への下方向力により、対抗（反対方向に作用）されるように安定する。リンク及び曳航ラインは接続されるが、曳航ラインはグラプネルを前方へ引くことに純粋に使用され、リンクは種々の深さへの貫通のために使用される（即ち、リンクがより長いと、埋設深さはより深い）。この地点において、もはやグラプネルへの任意のネットの（正味の）回転又は垂直方向の力は存在しない。従って図４のステップ５３において、グラプネルはその所望の深さを保持する。曳航が継続されると、グラプネル１は、図５ａの２５で示されるように、大体一定の深さで地層７を通り移動する。

曳航ライン８の張力は、曳航ライン自体のそれ（水平力成分）と共に、全体として水平力成分を含む、グラプネル１により生じる合計のドラッグ（引き力）の関数である。

グラプネルはその後、ケーブル２２がシャンク２の細長い部分３により係合されるような位置２６に達する。これは、図４のステップ５４で発生し、この地点において曳航ライン８内の張力における増加は、船舶２０上の適当な監視装置（モニタリングデバイス）を使用して検知される。ケーブル２２が係合されると、それはシャンク２の細長い部分３に沿って移動し、更に分離部分４に隣接する領域内に移動する。ケーブル２２は従って、効果的にフック（鈎掛け）されて、船舶２０はその後、図５ｂで示されるように、グラプネルの前又は直上に再度位置決めされる。

曳航ライン８は通常、船舶がグラプネルに接近する際に、張力下で船舶上に回収される。曳航ラインがより垂直な状態に接近すると、シャンク２を有するグラプネル１は、ケーブルの周りでより垂直な状態まで回転する。ケーブル２２はフルーク部材５と分離部分４に隣接するシャンク２との間に保持される。

図４のステップ５５において、曳航ライン８が船舶２０が船舶２０上に巻き上げられると、グラプネル１は海底地層７を通り上方向に引き抜かれ、それによりケーブルをそれと共に引き抜く。この様に、ケーブル２２は海底６の表面まで運ばれる。海底表面において一度、更なる従来の定められた通常のケーブル保守及び回収作業が実施可能であり、それは例えば、洋上船舶２０の甲板上に２つの端部を運び上げ可能にするために、ＲＯＶを使用してケーブルを切断することである。

図６は本発明のこれとは別の例を示しており、そこでは前述のものに同様の装置が同様な参照番号により指示されている。この実施の形態では、グラプネルは、モジュール式の関節状リンク共に使用されることに適合するように構成されて、グラプネルを種々の深さにおいてケーブル又はパイプの回収あるいは埋設に使用する能力を提供するように構成される。図６において、その様なグラプネル１は、任意のリンクを全く有さない状態で示されており、従って「ヒッチポイント（つなぎ点）」３０においてスキッド板８Ａに旋回可能に直接取り付けられる。図６はまた、海底地層７への侵入のためのグラプネルの開始地点を示しており、これにおいて「レイク（傾斜）」又は「貫通」角度αは約４０度であり、この角度はフルーク部材５が海底地層７に対して成す角度である。

前の例のように、グラプネルの作動位置がまた、角度βであるように示されており、その角度βはフルーク部材５の表面１３と水平方向との間に形成された角度である。この場合において、最小の曳航張力を与えるための角度βは約２度である。これは、グラプネルの幾何学的形状や土質等の幾つかの要素に依存しており、２から１０度の範囲が通常である。

記述された配置は、合理的に浅い回収深さに適している。しかし、より大きな深さに関して、一以上のリンク８Ｂが、前記ヒッチポイント３０及びグラプネル１のシャンクに対して使用されており、各々はお互いに回転可能に接続される。

この例において、多数のリンクが装備される（例えば、２または３基）場合、リンクの列とグラプネル１により形成された安定状態の形態は、直線状ではなく、むしろ海底地層７内へ下向きの曲線である。その様なリンク状システム（装置）の効果は、必要な全体的曳航力は、同様な寸法の大型の単一デバイスに比べて低減されることである。特には、各リンク間の回転可能な接続部（カップリング）とヒンジポイント３０とグラプネルは、ケーブル又はパイプが係合されてしまった時に、図５ｂに示す位置までグラプネルを回転するのに必要な力を大幅に減少させる。これは、全体的に結合された装置が一度に新規の形態に強制的に動かされることよりむしろ、装置の部分が一度に一つ独立して回転可能であることによる。これにより、装置の全体の構造的強度要求を軽減する。

上記の関節式リンクシステム（装置）はまた、非常に深いケーブル又はパイプの回収に関して、増大した数のリンクが同じグラプネルと共に使用可能であることに利点を有する。これらが装置に沿って種々の点で回転しないならば、装置は全体として、回収作業の前及び後の両者において、洋上船舶上で操作することが非常に困難なものになる。特に、装置が海から船舶の上に引き上げられる場合に、それは一般的に曲面上をたぐり寄せられる。そうする場合に、それは種々の点で回転しており、そのことは、装置をこの面に、より容易に適合可能にする。これは順に、荷上げ装置を一層よりコンパクトに形成可能である。更に船舶上で一度、それぞれのリンク８Ｂは取り外し又は折りたたみ可能であり、装置の容易な貯蔵を可能にする。

使用において、多数のリンク８Ｂを有するグラプネルの当初の埋設プロセスにおいて、装置の構成要素は、グラプネルの端部から実質的に配置のそれらの順番でそれら自体を埋設する。最初に装置のグラプネル部分は、海底地層内へ貫入し、その作動位置に向かって回転し、その際残りの他のリンクは海底表面に直線状に配置されたままである。グラプネルに取り付けられた第１のリンクはその後、次のリンクと共にその回転地点の周りで回転を開始し（スキッド板８Ａに対してより近く）、残りのリンクは回転表面上に留まる。埋設が継続するに従い徐々に、リンクは、最後のリンクがヒンジポイント３０の周りで回転する順番で埋設される。スキッド板８Ａは、海底地層７の表面に留まる。

図７示されるように、装置は別の相互作用表面を具備可能であり、前記相互作用表面はフルーク部材５の表面１３と同じ方法で作用する。単一のリンク８Ｂがまた図示される。その様なリンクのための一般的な長さは１から２ｍの間にある。

本例において、２つの別の相互作用表面が、追加的対の翼３１としてグラプネル１に適用されており（装置のいずれかの側に）、その一方で別の対の翼３２がまたリンク８Ｂに付加される。
これらの翼は図８ａ、８ｂ及び８ｃにより明確に示される。

図８ａは、グラプネル部材１の側部に取り付けられた翼３１の立体図を示す。曳航方向９がまた示される。同様な翼が、グラプネル１のいずれかの側部に具備されることが分かるはずである。この場合において、これらは主要フルーク部材５に対して同様な角度βで傾けられる。図８ｂは翼の上からの第２の図を示しており、そこでは海底地層が相互作用する表面３３の範囲が示される。図８ｃは翼３１又は３２のそれぞれのグラプネルシャンク２の本体又はリンク８Ｂとの角度を図解する。この場合において前記角度はＸと指示されており、翼が安定状態の埋設位置にある場合に、それらが水平方向に対して約βの角度を成すように、これは一般的に配置されても良い。リンク８Ｂとグラプネル１は、それらが安定状態の埋設位置にある場合に、必ずしも直線状形態を形成しないので、対の翼の各々の関する実際の角度Ｘは異なっても良い。

翼３１，３２はフルーク部材５に対して同様な状態で作動する。しかしそれらは、装置がケーブル又はパイプに係合完了しており更に回収のために回転される必要がある場合に、この回転が、単一のフルーク部材５における対応するより大きな表面１３よりむしろ、少数の別個の表面（翼の表面３３及びフルーク部材５の表面１３により形成される）の使用により非常に助けられるという別の利点を提供する。これは、装置内の応力を大幅に減少する一方で、それは吊り上げ位置へ回転させられる。

グラプネルシャンク２及びリンクの表面が上向きの力を形成するので、装置の全体の作動はしかし、同様な状態で実行されており、その一方でフルーク部材及び翼のこれら（作動）は下向きの力を形成し、更にこれらの力は装置の安定状態の深さを維持するようにバランスされる。

本明細書の任意の例において記述された装置は、洋上船舶又は海底地層の表面に沿って駆動されるＲＯＶのいずれにより曳航されても良い（必要な曳航力に依存して）ことが認識される。ＲＯＶは従って、曳航ライン８に接続されて装置から分離した状態のままであっても良く、あるいは実際にそれは、スキッド部材としてスキッド板８Ａを置換しても良いが、その場合において装置は上記のヒッチポイント３０を使用してＲＯＶに取り付けられる。

図９ａから９ｄに示される別の実施の形態において、実際のグラプネルはリンク８Ｂとして使用されており、これはフルーク部材３４を有する。図９ａに示されるように、スキッド板８Ａは再度ヒッチポイント３０を具備しており、それに対して前出の例に従う上記のタイプの第１のグラプネルが取り付けられており、これはリンク８Ｂを形成する。このリンク８Ｂの後部端部において、主なグラプネル１が回転可能に接続される。前の例の翼は従って、「リンクグラプネル」８Ｂのフルーク部材３４により効果的に置換される。図９ａから９ｄは、この合成式グラプネルシステム（装置）の所望の安定状態の作動深さへの進行的埋設作業を示す。これらの図には示されていないが、２つのグラプネル８Ｂの各々に関して角度βは、第２のグラプネルが作業中に第１のものに比べてより深い深さに埋設されるので、異なって形成されても良い。

上記のように、上記の回収用グラプネルにより使用されるために開発された原理は更に、図１０に示されるような埋設プラウ（鋤）に適用可能である。図１０に示されるプラウは、シャンク３と、図２に示されるものと同様なフルーク５とを具備しており、シャンクは曳航ワイア８を介して曳航船に接続される。この場合においてしかし、案内チューブ６０はシャンク３の上表面に設置されており、埋設されるべきケーブル６２はチューブ６０を介して、曳航方向９におけるプラウの動きにより形成された溝（わだち）６４内に案内される。

図１１はこれとは別の例を示しており、そこではフープ（輪）６５が、それの上表面上のシャンク３の頂部及び底部に隣接して配置されて、案内手段として作用する。海底地層との摩擦は、シャンク３からケーブル又はパイプを離すように引くよう作用しても良いが、しかし設置作業におけるケーブル又はパイプ内の張力は、必要に応じてシャンク３に隣接して、それ（ケーブル又はパイプ）が留まることを確保する。ケーブル又はパイプの回収に関して、ＲＯＶは埋設作業のための曳航手段として使用可能である。

上記のような埋設プラウは従って、上記例の任意のものに関連して使用可能であり、埋設及び回収機能を有する装置を提供可能であることが理解されるはずである。

図１は既知のグラプネルの説明図を示す。 図２は第１の例に従う自己埋設グラプネルの説明図である。 図３は前記第１の例のフルーク部材の構成を示す。 図４は例示の方法のフロー図である。 図５ａは第１の例に従う自己埋設及び回収作業を図解する。 図５ｂは、係合後における海底へのケーブルの持ち上げを示す。 図６は、スキッド板に回転可能に接続された回収装置の第２の例を示す。 図７は、回転可能な剛体リンクと追加的翼を有する第３の例を示す。 図８ａは翼の立体図である。 図８ｂは上から見た翼を示す。 図８ｃは埋設前の翼の角度を図解する。 図９ａは第４の例の装置の進行的埋設作業を示しており、そこではグラプネルはリンクとして使用される。 図９ｂは第４の例の装置の進行的埋設作業を示しており、そこではグラプネルはリンクとして使用される。 図９ｃは第４の例の装置の進行的埋設作業を示しており、そこではグラプネルはリンクとして使用される。 図９ｄは第４の例の装置の進行的埋設作業を示しており、そこではグラプネルはリンクとして使用される。 図１０は、チューブを案内手段として使用する埋設装置の例の図である。 図１１は、フープ（輪）を案内手段として使用する埋設装置の別の例を示す。

Claims (32)

1. 海底地層において水中で埋設されたケーブル又はパイプを回収するための回収装置（１）において、この回収装置が、
   第１の表面（１０）を有するシャンク（３）と、
   第２の表面（１３）を有するフルーク部材（５）と、
   を具備しており、
   通常の作業条件下で、前記装置が曳航方向（９）で曳航される場合に、前記フルーク部材及び前記シャンクの少なくとも一部分は、前記ケーブル又はパイプ（２２）を回収するのに適した前もって決められた深さまで、前記海底地層内において埋設されており、更に
   前記第２の表面は、前記曳航方向に対して、前記第１の表面に比べて、横断面積において実質的により幅広く、
   前記通常の作業条件下で、前記海底地層と少なくとも前記第１と第２の表面との間の相互作用が、前記装置を実質的に前記前もって決められた深さにおいて保持させる、前記第１と第２の表面における対向する力を生成するように、前記第１と第２の表面はお互いに対して配置される、
   回収装置。
2. 通常の作業条件下で、前記第１の表面は、上方向力成分が前記シャンク内で、前記シャンクが前記海底地層を通り通過する際に生成されるように、下向きに傾斜させられる請求項１に記載の装置。
3. 通常の作業条件下で、前記第２の表面は、下方向力成分が前記フルーク部材内で、前記フルーク部材が前記海底地層を通り通過する際に生成されるように、上向きに傾斜させられる請求項２に記載の装置。
4. 前記シャンク（３）は細長い請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記シャンクは、軸線を形成する細長い部分と、前記軸線から空間的に離れる遠位端部を有する分離部分（４）と、を有する請求項４に記載の装置。
6. 前記フルーク部材は、前記分離部分の前記遠位端部において又はそれに隣接して前記シャンクに取り付けられる請求項５に記載の装置。
7. 前記シャンクに取り付けられた曳航部材を更に具備しており、
   通常の作業条件下で、前記曳航部材の少なくとも一部分は、前記装置が前記前もって決められた深さにおいて保持されるように、前記海底地層と相互作用する請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記シャンクは、使用中に前記曳航部材に回転可能に連結されるように形成される請求項７に記載の装置。
9. 前記曳航部材は、スキッド部材（８Ａ）を更に具備しており、前記スキッド部材は、前記装置が前記前もって決められた深さにある時に、前記海底地層の表面に留まるように使用において形成される請求項７又は８のいずれかに記載の装置。
10. 前記曳航部材は、前記装置を曳航するための使用において適用される遠隔操作式走行装置（ＲＯＶ）を具備する請求項７又は８に記載の装置。
11. 前記曳航部材の一部分は１つ以上の剛体リンク（８Ｂ）により形成される請求項７から９のいずれか一項に記載の装置。
12. 前記一つ以上のリンク及び前記シャンクは各々、お互いに回転可能に連結される請求項１１に記載の装置。
13. 前記リンクは、連結及び離脱されるように形成される請求項１１又は１２のいずれかに記載の装置。
14. １つ以上の前記剛体リンクが、追加的なシャンクとフルーク部材とを具備しており、前記追加的なシャンク及びフルーク部材は、前記通常の作業条件下において、前記海底地層と前記表面と間の相互作用が対抗する力を生成して、前記装置が使用中に前記前もって決められた深さに保持されるように、お互いに対して配置される表面を有する、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の装置。
15. 前記装置は、１つ以上の別の相互作用表面を更に具備しており、前記相互作用表面は、前記海底地層と相互作用して、前記第１と前記第２の表面の内のいずれか又は両者と同様な意味の力を生成するように使用において形成される請求項１から１４のいずれか一項に記載の装置。
16. 生成される前記力は、前記フルーク部材により生成される力と同様な意味を有する請求項１５に記載の装置。
17. 前記別の相互作用表面は、翼（３１，３２）として配置される請求項１６に記載の装置。
18. 各翼は、前記装置が前記海底地層の表面における開始位置に使用において配置される場合に、前記翼が前記海底地層の表面に対して３０から５５度の間の角度を成すように配置される請求項１７に記載の装置。
19. 前記追加的フルーク部材の表面は、前記それぞれのシャンクの前記曳航方向に対する横断面における幅に比べて、前記曳航方向に対する横断面において、実質的により幅広い請求項１４に記載の装置。
20. 前記装置が前記海底地層の表面における開始位置に使用において配置される場合に、前記第２の表面は前記海底地層の表面に対して略３０から５０度の間の角度にあるように、前記装置は前記海底地層のタイプに従って形成される、請求項１から１９のいずれか一項に記載の装置。
21. 前記角度は３０から３５度の範囲にある請求項２０に記載の装置。
22. 前記角度は４０から５５度の範囲にある請求項２０に記載の装置。
23. 前記角度は実質的に４５度である請求項２２に記載の装置。
24. 通常の作業条件下で、前記フルーク部材の前記第２の表面において分解された前記曳航方向の成分は、前記曳航方向に対して１０度以下の角度にある請求項１から２３のいずれか一項に記載の装置。
25. 前記第２の表面において分解された前記成分は、前記曳航方向に対して実質的に２度の角度にある請求項２４に記載の装置。
26. 海底地層において水中で特定の深さで埋設されたケーブル又はパイプの回収方法において、この方法は、
    請求項１から２５のいずれか一項に記載の回収装置を曳航する手順（５１）であって、そこでは前記装置は、前記ケーブル又はパイプが係合させられる（５４）までの前記特定の深さにおける使用するように構成される、曳航する手順と、
    前記ケーブル又はパイプを回収する手順（５５）と、
    を具備する方法。
27. 前記ケーブル又はパイプが係合された場合に、前記ケーブル又はパイプと前記回収装置との間の接触を検知する手順を更に具備する請求項２６に記載の方法。
28. 前記ケーブル又はパイプを係合した後に曳航作業を終了する手順と、
    前記ケーブル又はパイプを、前記回収装置を使用して前記海底地層の表面まで持ち上げる手順と、
    を更に具備する請求項２６又は２７のいずれかに記載の方法。
29. 曳航する前に、前記装置を前記海底地層の表面に位置決めする手順を更に具備するので、前記曳航する手順が実施された場合に、前記装置は前記海底地層と相互作用し、更に前記前もって決められた深さへ移動する請求項２６から２８のいずれか一項に記載の方法。
30. 曳航手段を使用して前記装置を曳航する手順を更に具備する請求項２６から２９のいずれか一項に記載の方法。
31. 前記曳航手段は洋上船舶である請求項３０に記載の方法。
32. 前記曳航手段は遠隔操作走行装置（ＲＯＶ）である請求項３０に記載の方法。

Images