NO140863B - Fremgangsmaate for graving av en groeft under en nedsenket n roerledning, og maskin for gjennomfoering av fremgangsmaate - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte for graving av en grøft under en rørledning, samt maskin for utførelse av fremgangsmåten. Hovedformålet med oppfinnelsen er å gjøre graveoperasjonen enklere, hurtigere, bedre økonomisk akseptabel, samt gjøre gravingen av en grøft under en rørledning som ligger på sjø-bunnen teknisk bedre enn det som oppnås med kjente fremgangsmåter og maskiner, også når sjøbunnen omfatter klipper og stener, og også på store dyp.

Det er kjent at det er nødvendig å beskytte en rørledning som ligger på sjøbunnen mot knusing og brekkasje som kan forårsakes av slepende ankre fra skip, ved å grave en grøft under rørled-ningen .

Det er imidlertid også nødvendig at graveoperasjonen foregår

med god sikkerhetsmargin for de operasjoner som trenges for ut-førelsen av arbeidet, slik at dette kan gjennomføres i et jevnt tempo, slik at det unngås spill av tid, idet dette alltid har negativ virkning på den økonomiske side av operasjonen. Dessuten må de midler som brukes for å gjennomføre gravingen fylle de krav som stilles med hensyn til tilpassing til forskjellige forhold på sjøbunnen.

Ut fra dette er det funnet behov for anvendelsen av en maskin tilpasset formålet, og som er i stand til å utføre flere typer arbeide, på en enkel, rask og sikker måte. Tidligere kjente maskiner for graving av en grøft under en nedsenket rørledning lider alle av mangler med hensyn til både praktisk anvendelse og med hensyn til den økonomiske side av arbeidet.

Flere typer kjente maskiner er for graveoperasjonen utstyrt med redskap som omfatter flere blader anordnet på en kurvlignende måte på enden av motoraksler, montert på bærerammer, og som kan roteres og innstilles i vinkel for utførelse av graving rundt en rørledning.

Bladene anordnet i kurvform er ikke beregnet for graving på

fast bunn, og på grunn av belastningen på akslene er det nød-vendig å finne en løsning på forskjellige problemer med hensyn til innstilling etter utformningen av sjøbunnen.

Videre er slike kjente graveredskaper og andre redskaper ut-formet konisk og utstyrt med blader eller punkter på endene av roterende aksler montert på forskjellige typer rammer, hvilke noen ganger er utstyrt med drivbelter drevet av tunge og uhånd-terlige motorer i de forskjellige operasjoner, slik at gravingen foregår sakte.

Dessuten, hvis innretningen for styring av gravemaskinen er av elektronisk type, bæres innretningen av en arm på rammen eller kjøretøyet som bærer gravutstyret, og hvis innretningen for styring er av mekanisk type med hjul, er innretningen montert mellom rammen og rørledningen. I begge tilfeller er styre-innretningene utilstrekkelig pålitelige for oppnåelse av en nøyaktig bevegelse langs lengdeaksen av rørledningen.

Andre kjente maskiner er beheftet med ubalanse, hovedsakelig

i tverretning på grunn av strømmer som ikke blir tilstrekkelig utbalansert ved bruk av lodder og luftbeholdere på rammen. Dessuten, på grunn av den varierende form av havbunnen, der det bl.a. kan finnes spredte klipper, kan anvendelsen av mekaniske, fremadragende armer hindre bevegelsen av graveutstyret.

Videre vil fremdriftssystemet i kjente anordninger, dersom det består av motordrevne belter, i bruk være begrenset til fast sjøbunn som også må være plan, fordi bunn med nudder eller klipper hindrer larveføttene i å gi normal fremdrift. Hvis derimot fremdriftssystemet omfatter en trekkekabel fra et skip i overflaten, er styringen beheftet med den usikkerhet som ligger i signalforbindelsen og variasjoner i kabelstrekket mellom skipet på overflaten og gravemaskinen, som arbeider på sjøbunnen.

Fra GB-PS 1.256.439 er kjent en fremgangsmåte og en maksin for legging av en undervanns-rørledning, idet maskinen er innrettet til å trekke seg frem langs en wire ved hjelp av klembakker og hydrauliske jekker. Den kjente maskin er dessuten utstyrt med oppdriftsbeholdere for stabilisering av maskinen. Wiren er festet til sjøbunnen, og kan også benyttes til å trekke rør-ledningen frem langs bunnen, idet maskinen og rørledningen f.eks. trekkes vekselvis frem. Maskinen er således ikke innrettet til å grave en grøft for rørledningen, men bar til frem-trekking av en rørledning langs sjøbunnen.

Et formål med den foreliggende oppfinnelse er å komme frem til

en fremgangsmåte og en maskin for graving av en grøft under en nedsenket rørledning, under unngåelse av de ulemper som tidligere kjente fremgangsmåter og maskiner er beheftet med.

I henhold til oppfinnelsen oppnås dette ved en fremgangsmåte

som angitt innledningsvis, og som kjennetegnes ved at to faste kapper med sirkulært tverrsnitt og åpne nedentil plasseres på rørledningen, at en største sektor av en mantel, sammen med den største sektor av en fremre skive utstyrt med skjær for graving, roteres 180° fra en øvre stilling til en nedre stilling, og at den minste sektor av henholdsvis mantlen og skiven forskyves forover for å kobles til de største sektorer, hvoretter den komplette skive roteres ved hjelp av en hydraulisk motor rundt rørledningen, minst ett par klembakker som befinner seg bakenfor gravestedet klemmer omkring rørledningen, hvoretter jekker for fremdrift av maskinen aktiveres, slik at resten av maskinen, omfattende gravetustyret, tvinges til å bevege seg forover, hvoretter klembakkene løsnes fra rørledningen, et annet par klembakker klemmer låsene om rørledningen, og en tverrliggende jekk aktiveres i samsvar med signaler fra en posisjonsføler,

slik at maskinen stabiliseres.

En maskin i henhold til oppfinnelsen, for gjennomføring av fremgangsmåten, kjennetegnes ved at den omfatter to bærebjelker som ender i to faste kapper med sirkeltverrsnitt, og som er

åpne nedentil, på hvilke, i føringer med svalehaleform langs omkretsen, en største sektor av en mantel kan roteres 180°

ved hjelp av en hydraulisk motor, idet en mindre sektor anordnet på toppen av kappen kan beveges aksialt, drevet av en jekk festet til kappen, i svalehaleformede føringer både på mantlen og på kappen, slik at den store og den lille sektor sammen danner en lukket sløyfe som sentrisk eller eksentrisk omgir rørledningen, idet sektorene har fremre, sirkulære føringer med svalehaleform for å passe sammen med sektorer av en fremre skive utstyrt med skjær idet skiven roteres ved hjelp av tann-hjul sover setting fra en hydraulisk motor, samt at bærebjelkene i sine midtre partier understøtter to sett klembakker som drives hydraulisk for å holde maskinen fast på rørledningen,

for å skyve maskinen fremover og for å stabilisere den, idet maskinen holdes på ønsket nivå ved hjelp av et reservoar med komprimert luft.

En foretrukket utførelsesform av fremgangsmåten kjennetegnes

ved at den forblir uforandret når maskinen skifter bevegelsesretning, med unntak av at de to par klembakker aktiveres i motsatt rekkefølge.

En foretrukket utførelsesform av maskinen i henhold til oppfinnelsen kjennetegnes ved at hver gruppe klembakker er lagret på en halvsirkelformet bro svingbart understøttet i sine ender på to glidere som kan beveges i føringer langs de to bærebjelker, idet broen kan rotere i et spor i en føring som også er halv-sirkelf ormet , ved at broen føres i føringen drevet av en tverrliggende jekk forbundet med en føler for balansen, idet føringen understøtter en øvre klembakke og svingebolter for fire sideklembakker som påvirkes parvis av to dobbeltvirkende stempler, idet endene av de øvre klembakker dessuten er forbundet med endene av to torsjonsstaver og idet de andre ender av torsjonsstavene ligger an mot rørledningen via trinser, mens to jekker for forflytning av maskinen er lagret ved endene av føringene mellom den halvsirkelformede bro og bærebjelkene, og en ytterligere utførelsesform kjennetegnes ved at skjærene for gravingen er lagret fritt roterbare langs to konsentriske sirkler på de to fremre skiver, idet skjærene i den ytre sirkel har egenrotasjon om en akse som er skrådd i forhold til skiveaksen, mens dé øvrige skjær har egenrotasjon om en akse normalt på skiveaksen.

Ved grøftegravemaskinen i henhold til denne oppfinnelse oppnås fremdrift av maskinen i den ene eller den annen retning samtidig med at maskinen stabiliseres, idet maskinen beveges i den retning gravingen skrider frem, trukket av to hydrauliske jekker som ligger an mot bærebjelkene på maskinen og mot en glidebro som via to glidere ligger an mot bærebjelkene, idet broen ved hjelp av en føring understøtter et første sett klembakker, plassert på hver side av og over toppartiet av rørledningen,

og som klemmes til rundt rørledningen ved hjelp av to hydrauliske jekker og en torsjonsstav, idet et annet sett klembakker på forhånd er løsgjort fra rørledningen. Så snart de to første jekker er ferdige med å trekke de to bærebjelker, og følgelig også de roterende skiver, i den retning gravingen skrider frem, hvilende på det første sett klembakker som klemmer om røret, klemmer det annet sett klembakker til om røret, og det første sett klembakker er umiddelbart etter frigjort fra rørledningen, og den første skyvejekk beveger seg tilbake. Deretter utøver det annet sett klembakker, som klemmer rundt rørledningen, en rotasjon av broen på en føring, idet klembakken påvirkes av en hydraulisk jekk plassert på tvers av røret og drevet av en mekanisme styrt av en føler som måler gravemaskinens avvikelse fra dens normale stilling, slik at bevegelsen blir på tvers av lengdeaksen til røret, idet broen er i forbindelse med bærebjelkene, dvs. med skivene som holder skjærene, og idet føringen er forbundet med klembakkene som klemmer omkring røret, slik at broen innrettes, i tilfelle den er ute av balanse, til normal stilling i vertikalplanet. Maskinen i henhold til den foreliggende oppfinnelse gjenvinner således sin normale balanse i planet på tvers av rørledningen under bevegelsen langs rør-ledningen, hver gang balansen eventuelt forskyves.

Når bevegelsesretningen for maskinen i henhold til oppfinnelsen er den motsatte, oppnås fremdrift ved hjelp av to ytterligere hydrauliske jekker som virker på en side av bærebjelken av maskinen, og, på den annen side, via broen, gliderne og føringen på det annet sett av klembakker som klemmer mot rørledningen, hvilken hittil, dvs. ved den motsatte bevegelsesretning, tjente til stabilisering ved å klemme rundt rørledningen ved hjelp av den tverrliggende jekk, nå bare tjener til fremdrift langs rørledningen i motsatt retning av det som er beskrevet hittil, idet det første sett klembakker nå bare virker til stabilisering av maskinen, ved å klemmes rundt rørledningen av den tverrliggende jekk. Maskinen i henhold til den foreliggende oppfinnelse omfatter altså to bærebjelker på viss ender det er anordnet mekanismer som holder skivene som er utstyrt med skjærene for graving, roterbare om rørledningen. Bjelkene er forbundet med hverandre med to brolignende rammer som hver i sin ende er lagret på bjelkene ved hjelp av to bolter som kan rotere om relative seter plassert på to glidere som hver inngår i de respektive bærebjelker.

Broboltene har, når maskinen beveges langs rørledningen, den oppgave å hindre uønsket fastklemming av klembakkene på rør-ledningen når rørledningen ikke er rettlinjet, under hvilke forhold det blir et lineært avvik mellom rørledningen og maskinen i lengderetningen.

I det følgende skal oppfinnelsen forklares nærmere, under hen-visning til de vedføyde tegninger, som viser foretrukne ut-førelsesformer av oppfinnelsen som eksempler. Fig. la, lb, 2a, 2b, 3a, 3b viser skjematisk plasseringen av maskinen.

Fig. 4 viser maskinen skjematisk fremstilt, sett ovenfra.

Fig. 5 viser maskinen sett fra siden, idet den annen side er et speilbilde av det viste. Fig. 6 viser i lengdesnitt kappen, mantlen og skiven ved en ende av maskinen.

Fig. 7 viser en ende av maskinen sett ovenfra.

Fig. 8 viser, sett fra siden, kappen ved en ende av maskinen.

Fig. 9 viser et tverrsnitt langs linjen A-A i fig. 6.

Fig. 10 viser et tverrsnitt langs linjen B-B i fig. 6.

Fig. 11 viser skjematisk skiven med skjærene anordnet eksentrisk i forhold til rørledningen, samt dekslet med ejektorene og styre-hjulene for maskinen. Fig. 12 viser den lille og store sektor av skiven med skjærene.

Fig. 13 viser en komplett skive.

Fig. 14 og 15 viser, delvis i snitt, to typer skjær som kan monteres på skiven.

Fig. 16 viser skjematisk omrisset av to skjær.

Fig. 17 viser sett fra siden en del av en øvre klembakke som en føring er sveiset til.

Fig. 18 viser føringen sett forfra.

Fig. 19 viser en del av den øvre klembakke og føringen sett ovenfra. Fig. 20 viser et lengdesnitt gjennom den øvre klembakke og føringen. Fig. 21 viser en av de to broer, svingbart lagret på to bjelker. Fig. 22 viser et tverrsnitt, i maskinens lengderetning, av en bro. Fig. 23 viser en del av en øvre klembakke og en sideklembakke sett fra siden. Fig. 24 viser et tverrsnitt langs linjen C-C i fig. 23, og viser sideklembakkene for å klemme maskinen fast på rørledningen, sett forfra. Fig. 25 viser en del av en øvre klembakke og to sideklembakker sett fra siden. Fig. 26 viser en torsjonsstav for løfting av den øvre klembakke, sett fra siden.

I fig. la - 3b er vist maskinen 1, som kan balanseres ved hjelp av beholderen 56, hvilken maskin er vist under anbringelse skrevs over røret 49, med klembakkene 61 og 62 ført ut til sidene,

idet den store sektor 7 på skiven med skjærene ligger som en opp-ned U. Når maskinen 1 er ført ned på røret 49, suges sand eller slam fra bunnen 57 inn i rørene 52, slik at det skaffes plass for ferdigmonteringen av skiven 12 med skjærene, idet skiven, etter monteringen, starter gravingen etter å ha blitt satt i bevegelse av de hydrauliske drivmidler som drives av elektriske motorer i beholderen 54. Motorene tilføres energi gjennom kablene 60.

Kablene 60 vist i fig. 4, for energitilførsel til de elektriske motorer, kommer fra et overflatefartøy (ikke vist). Fig. 5 viser oppdriftsbeholdeme56 som letter stabiliseringen av maskinen 1, både når maskinen er anbrakt skrevs over rørled-ningen 49 etter å ha blitt senket fra et overflatefartøy ved hjelp av en kabel (ikke vist), og under bevegelse av maskinen langs rørledningen. De elektriske motorer for de hydrauliske drivmidler som skal aktivere jekkene og ejektorene i maskinen cr plassert i beholderen 54. Bærebjelken 31 forbinder, sammen med den annen bjelke anordnet på motsatt side av rørledningen 49, i begge ender de mekanismer som inngår i graveutstyret, og bærer på sine midtre partier de mekanismer som inngår i stabiliseringen av maskinen 1. Den ene av de to gravemekanismer, vist i fig. 5, omfatter en fast kappe 5, som er sveiset til en ende av begge bjelker 31 og har opp-ned U-form i tverrsnitt, samt er festet med den andre ende til skjermen 17, som vist i fig. 6.

Skjermen 17 er utstyrt med et sett hjul 19 innrettet til å

styre maskinen 1 på rørledningen 49.

På den faste kappe 5 er det, som vist i fig. 7, anordnet to føringer 16 med svalehaleform, hvilket gjør at den store sektor 2 på mantlen, ved hjelp av føringene 15 anordnet på denne sektor, kan roteres ved hjelp av den hydrauliske motor 29 vist i fig. 5, via et pinjongdrev 6 liggende an mot en tannkrans på den store sektor 2 på mantlen, slik at den store sektor 2

kan beveges fra en utgangsstilling der den har omvendt U-form for å føres ned på røret 49, til en stilling der den ligger som en U og er festet til den faste mantel 5 ved hjelp av en pinne 23.

Den store sektor 2 på mantlen 11 understøtter den store sektor

7 på skiven med skjærene, via pinnen 25 og svalehalesporene 22 vist i fig. 6, slik at skiven roteres 180° sammen med den store sektor 2, på mantlen 11. På dette stadium er både den store sektor 2 på mantlen 11 og den store sektor 7 på skiven, hvilke opprinnelig hadde omvendt U-form, nå er i vanlig U-stilling,

slik at jekken 8 på den faste kappe 5 trer i funksjon for å

skyve i lengderetningen fra venstre til høyre i fig. 5, den lille sektor 3 på mantlen mot svalehalesporene 9 vist i fig. 7, idet den lille sektor 3 understøtter, via stoppeknastén 26 vist i fig. 5 og hulrommene i fig. 10, den minste sektor 4 på skiven 12 med skjærene. Når bevegelsen av jekken 8 er fullført, som vist i fig. 5, fører den lille sektor 3 på mantlen og den lille sektor 4 på skiven, som vist i fig. 10, de svalehaleformede deler 13 inn i uttagningene inntil delene 13 bunner i uttagningene, som vist i fig. 7, og samtidig låser stoppeknastén 24 vist i fig. 5 sektoren 3 til kappen 5. Knastene 25 og 26 trekkes deretter tilbake, ved hjelp av en automatisk mekanisme som ikke er vist, og frigir skiven 12 med skjærene, som nå er komplett som vist i fig. 13 fra mantlen 11 som også er komplett og ut-gjøres av mantelsektorene 2 og 3. Skiven 12 er derved klar til å starte rotasjonen drevet av pinjongdrev 64 på hydrauliske motorer 30, av hvilke en er vist i fig. 5, i inngrep med en tannkrans på skiven.

I fig. 5 er også vist, med stiplede linjer, et av hjulene 19

som maskinen 1 hviler på røret 49 med, og dessuten er vist åpningen 59 i skiven for utgravd masse, skjærmen 63 på skiven 12 som beskytter røret 49 mot utgravd masse, og to av skjærene på skiven 12, nemlig skjæret 27 på det ytre sett og skjæret 28 på det indre sett, hvilke utgjør den ytre begrensning for gravetverrsnittet 58 under bevegelsen mot høyre av maskinen 1 slik det er vist i fig. 5.

Fig. 5 viser dessuten sugerøret 52 for masse, som sammen med et tilsvarende sugerør på den motsatte side av røret 49, suger masse fra gravingen ved hjelp av ejektoren 53 ettersom masse kommer gjennom ledningen 59 fra skjærene på skiven 12, hvoretter masse føres ut gjennom utløpet 55. Dessuten er vist med stiplede linjer en glider 32 på bærebjelken 31, og som broen 34 er lagret på. Broen 34 tvinges til, sammen med resten av maskinen, å inn-stille seg etter de sideveis forskyvninger som oppstår under bevegelsen av maskinen, på grunn av at klembakkene 41 og 3 9 klemmer rundt røret påvirket av de bevegelige armer 42, hjulet 45 og torsjonsstaven 46, og broen 34 påvirkes av den tverrliggende jekk 40 som er festet til føringen 35 på broen, som vist i fig. 17, og drives av en mekanisme forbundet med føler, ikke vist,

som påvirkes når broen 34 får en helning.

I fig. 5 er også vist en av de to jekker 48 for den langsgående bevegelse av maskinen 1, hvilken jekk er festet til en ende av bjelken 31 og med den annen ende til broen 34. En forstivnings-ribbe 38 er sveiset til den øvre klembakke 39.

I fig. 6 er vist en av ejektorene 18 på skjermen 17 som hindrer utgravd masse i å komme innenfor den faste kappe 5.

Fig. 7 viser den minste sektor 3 på mantlen klar til å bli for-skjøvet, sammen med den minste sektor 4 på skiven, langs føring-ene 9 for komplettering av den faste mantel 11 som den komplette skive 12 skal rotere på.

I fig. 8 er vist den største sektor 2 av mantlen, i lengdesnitt

i forhold til røret, før den begynner sin roterende bevegelse

på føringene 16 for å innta sin omvendte U-stilling på den faste kappe 5. Fig. 9 til 26 viser detaljer av det som er vist på de øvrige figurer, idet det er vist midtpartiet 51 av en skive med skjær, svingeboltene 33 for broen 34, føringen 35 for broen 34, sporene 36 og 37 i broen 34 for føringen 35 for broen 34. Dessuten er vist svingetappene 43 for klembakkene 41 som klembakkene svinger om, drevet av de hydrauliske jekker 44.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for graving av en grøft under en nedsenket rørledning, karakterisert ved at to faste kapper med sirkulært tverrsnitt og åpne nedentil plasseres på rørledningen, at en største sektor av en mantel, sammen med den største sektor av en fremre skive utstyrt med skjær for graving, roteres 180° fra en øvre stilling til en nedre stilling, og at den minste sektor av henholdsvis mantlen og skiven forskyves forover for å kobles til de største sektorer, hvoretter den komplette skive roteres ved hjelp av en hydraulisk motor rundt rørledningen, minst ett par klembakker som befinner seg bakenfor gravestedet klemmer omkring rørledningen, hvoretter jekker for fremdrift av maskinen aktiveres, slik at resten av maskinen, omfattende graveutstyret, tvinges til å bevege seg forover, hvoretter klembakkene løsnes fra rørledningen, et annet par klembakker klemmer låsene om rørledningen, og en tverrliggende jekk aktiveres i samsvar med signaler fra en posisjonsføler, slik at maskinen stabiliseres.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at den forblir uforandret når maskinen skifter bevegelsesretning, med unntak av at de to par klembakker aktiveres i motsatt rekkefølge.

3. Maskin for gjennomføring av fremgangsmåten angitt i krav 1 eller 2, for graving av en grøft under en nedsenket rørledning, karakterisert ved at den omfatter to bærebjelker (31) som ender i to faste kapper (5) med sirkeltverrsnitt, og som er åpne nedentil, på hvilke, i føringer (16) med svalehaleform langs omkretsen, en største sektor (2) av en mantel (11) kan roteres 180° ved hjelp av en hydraulisk motor (29), idet en mindre sektor (3) anordnet på toppen av kappen kan beveges aksialt, drevet av en jekk (8) festet til kappen, i svalehaleformede føringer (9, 13) både på mantlen og på kappen, slik at den store og den lille sektor (2, 3) sammen danner en lukket sløyfe som sentrisk eller eksentrisk omgir rørledningen, idet sektorene (2, 3) har fremre, sirkulære føringer med svale-halef orm for å passe sammen med sektorer (4, 7) av en fremre skive (12) utstyrt med skjær (27, 28) idet skiven roteres ved hjelp av tannhjulsoversetting fra en hydraulisk motor (30), samt at bærebjelkene (31) i sine midtre partier understøtter to sett klembakker (39, 41, 61, 62) som drives hydraulisk for å holde maskinen fast på rørledningen, for å skyve maskinen fremover og for å stabilisere den, idet maskinen holdes på ønsket nivå ved hjelp av et reservoar (56) med komprimert luft.

4. Maskin som angitt i krav 3, karakterisert ved at hver gruppe klembakker (39, 41, 61, 62) er lagret på en halvsirkelformet bro (34) svingbart understøttet i sine ender på to glidere (32) som kan beveges i føringer langs de to bærebjelker (31), idet broen (34) kan rotere i et spor i en føring (35) som også er halvsirkelformet, ved at broen (34) føres i føringen drevet av en tverrliggende jekk (40) forbundet med en føler for balansen, idet føringen understøtter en øvre klembakke (3 9) og svingebolter for fire sideklembakker (41) som påvirkes parvis av to dobbeltvirkende stempler, idet endene av de øvre klembakker (39) dessuten er forbundet med endene av to torsjonsstaver (46) og idet de andre ender av torsjonsstavene ligger an mot rørledningen via trinser (45), mens to jekker (48) for forflytning av maskinen er lagret ved endene av føringene mellom den halvsirkelformede bro (34) og bærebjelkene (31).

5. Maskin som angitt i krav 3 eller 4, karakterisert ved at skjærene (27, 28) for gravingen er lagret fritt roterbare langs to konsentriske sirkler på de to fremre skiver (12), idet skjærene i den ytre sirkel har egenrotasjon om en akse som er skrådd i forhold til skiveaksen, mens de øvrige skjær har egenrotasjon om en akse normalt på skiveaksen.