NO300930B1 - Undervanns graveutstyr - Google Patents

Abstract

En undervanns utgravningsanordning innbefatter et rør (10) i hvilket en propell (18) er montert for rotasjon.Propellbladenes tupper er utformet med dyser (30) som blir tilfart fra en høytrykks vannkilde gjennom passasjer i propellbladene. Vannstrålene støter mot vinger (31) montert på rørveggen rundt propellen for å få propellen til å rotere og dermed trekke vann gjennom røret fra et innløp i en ende til et utløp i den andre ende for å virke mot sjøbunnen. Anordningen er spesielt anvendelig for utgravning av grøfter på sjøbunnen og avdekke tidligere tildekte installasjoner på sjøbunnen.

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en undervanns utgravningsanordning omfattende et sylindrisk, hult legeme, med et innløp for mottak av vann, et utløp for utslipp av vann, en propell montert for rotasjon i det hule legemet for å trekke vann gjennom innløpet og avgi en vannstrøm gjennom utløpet; vanndyseorganer anordnet på propellen for rotasjon av propellen og innretninger anordnet for å levere vann under trykk til dyseorganene for å få propellen til å rotere for å fortrenge eller drive bort materiale på sjøbunnen.

Således vedrører oppfinnelsen undervanns graveutstyr og særlig, skjønt ikke utelukkende, utnyttbart på den undervanns graveanordning som er beskrevet og vist i søkerens europeiske patentpublikasjon nr. 0289520.

Europeisk patentpublikasjon nr. 0289520 beskriver og viser en undervanns graveanordning innbefattende et rør i hvilket en propell er montert som, når den er aktivisert, frembringer en ubegrenset vannstrøm av tilstrekkelig volum og hastighet til å transportere bort sjøbunnmateriale. Propellen drives av en motor montert i stålrøret og forbundet via en kabelstreng til en krafttilførsel på overflaten.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt en utgravningsanordning av den innledningsvis nevnte art, som er kjennetegnet ved at den del av det hule legemet som omsirkler propellen er anordnet med faste reaksjonsvinger plassert i avstand rundt legemet og dyseorganene på propellen er vinklet for å virke på vingene for å få propellen til å rotere inne i legemet.

Graveanordningen kan beveges uavhengig over sjøbunnen eller kan benyttes i kombinasjon med en borestreng som forløper til sjøbunnen med det hule legemet montert i den nedre ende av borestrengen for å fortrenge materialet under borestrengen. Det etterfølgende er en beskrivelse av noen bestemte utførelser av oppfinnelsen, der det gis henvisning til de vedlagte tegninger hvor: Fig. 1 er et vertikalsnitt gjennom en undervanns graveanordning;

fig. 2 er et horisontalsnitt langs linjen 2-2 ifølge fig. 1; fig. 3 er et vertikalsnitt gjennom en foretrukket form av

graveanordningen;

fig. 4 er et vertikalsnitt gjennom nok en form for undervanns graveanordning;

fig. 5 er et horisontalsnitt langs linjen 5-5 ifølge fig. 4;

og

fig. 6 viser anvendelsen av graveanordningen ifølge fig. 4

og 5 på den nedre ende av en borestreng som forløper nedad fra en borerigg.

Tegningene viser en undervanns graveanordning omfattende et hult sylindrisk rør 10 plassert med sin akse forløpende vertikalt og har en øvre innløpsende 11 gjennom hvilken vann kan trekkes inn i røret og en nedre utløpsende 12 hvorfra vann kan utgå fra røret.

To lagerhus 13,14 er montert på avstandsliggende steder langs rørets akse på et sett bærende armer 15,16 som forløper radielt mellom husene og den indre omkrets av røret. Som et eksempel, kan hvert armsett omfatte fire armer. Armene 15,16 ligger i plan som forløper lengdeveis av røret for et ytterligere formål som vil bli beskrevet senere.

En aksel 17 forløper mellom og er montert for rotasjon i lagerhusene 13,14 for å bære en propell indikert med 18 anordnet på akselen mellom husene. Propellen innbefatter et nav 19 festet til akselen og fire (eller fler) utad forløp-ende blader 20. En hylse 21 omskriver og er festet til bladenes tupper 22, der hylsen danner et smalt ringformet gap 23 med innersiden av røret 10.

Akselen 17 har en øvre ende 24 som stikker gjennom et lagerhus 13 og en kabelstreng 25 transporterer en høytrykks vanntilførsel og er forbundet til en øvre ende av akselen ved hjelp av en høytrykks vann-slippring 26 for å kunne la akselen rotere i forhold til kabelstrengen. Akselen 17 er utformet med et gjennomløp 26 som forløper fra dens øvre ende 24 til området som befinner seg inne i propellnavet 19. Gjennomløpet 27 åpner inn i en manifold 28 utformet i akselen og er forbundet til radielle passasjer som går gjennom navets 19 vegg til passasjer 29 som går utad gjennom propellbladene 20. Mot bladtuppene, er passasjene 29 vinklet fremad i en retning med urviseren når sett ovenfra (i fig. 2) og avslutter i fremad og utad vinklede dyser 30 i hylsens 21 vegg.

Dysene fra propellblad-tuppene 30 reagerer mot en ring på faste reaksjonsblader eller vinger 31 montert i røret anordnet rundt omkretsen av hylsen 21. Bladene 31 forløper lengdeveis av røret 10, og avsmalner mot rørets utløpsende. Vingene er konkavt krummet mot dysene 30 og som best vist i fig. 2, er kammeret utformet mellom tilstøtende vinger inne i røret 10 og rundt hylsen 21 inn i hvilke dysene sender suksessivt ut for å gjøre reaksjonen fra strålene mot bladene størst mulig.

Vann fra dysene 30 levert fra kabel strengen 25 via den hule aksel 17 og passasjen 29 reagerer eller har reaksjon mot de faste reaksjonsvinger 31 som bevirker at propellen 18 roterer i retningen indikert med pilene A i fig. 2 for å trekke vann gjennom røret 10 fra innløpet 11 langs røret i retning av pilen 33, og for å utgå ved utløpet 12. Vann levert fra dysene 30 som har reagert med de faste vinger 31 passerer også nedad fra passasjen 23 mellom hylsen 21 og rørveggen 10 som indikert med pilene 35.

De faste armer 15 og 16 i røret bærer navene 13 og 14 for propellakselen 17 for å redusere virvlingen i vannstrømmen gjennom røret slik at en hovedsakelig lineær vannstrømning utgår fra røret. Utslippet benyttes til å virke mot sjøbunnen for å fortrenge løst materiale, slik som sand eller silt som danner sjøbunnen, for å skape en rørledningsgrøft eller innfylle en grøft eller et eller annet lignende formål.

I arrangementet vist i tegningene, har røret 11 et åpent øvre innløp slik at vann trekkes inn i røret og slippes ut fra røret i samme retning. I en ytterligere form av oppfinnelsen som vist i fig. 3, er innløpet til røret utformet av et nedad vendende ringformet innløp 38 inn i røret rundt dens øvre ende slik at vann trekkes inn i røret i den motsatte retning fra den i hvilken den slippes ut hvorved reaksjonen av inntrekkingen av vannet motvirker utslippets skyvkraft. Arrangementet med det ringformede innløp er tilveiebragt av en hattformet øvre endevegg 39 som forløper over den øvre ende av røret for å gi et nedad vendende ringformet innløp rundt en ytre periferi av røret og for å få vannstrømmen til å reversere ved passering fra innløpet inn i den øvre enden av røret.

De forannevnte armer 15,16 som reduserer virvlingen i vannstrømmen langs røret har også virkningen av å motvirke momentet generert ved virkningen av propellen under rotasjon i røret. Således gjøres begrensningen som kreves for å opprettholde røret på et ønsket nivå og mot rotasjon minst mulig.

Røret 10 er i bruk i den vertikale stilling som vist i fig. 3, båret ved hjelp av en flottørpute 36 festet til den hattformede endevegg 39 for å gi den øvre ende av røret oppdrift. Den nedre ende av røret er forbundet med et forankringsarrangement 37 til sjøbunnen. Forankringsarrange-mentet er utformet til å la røret bli fremført langs sjøbunnen for å forskyve materialet på sjøbunnen etter ønske. Det vises nå til fig. 4 og 5, der en modifisert form av graveanordningen ifølge fig. 1 og 2 er vist og like deler har fått de samme henvisningstall. Hovedforskjellen er at de faste vinger 31 på innersiden av røret 10 rundt periferien av propellen er utelatt. Isteden er røret utformet med en smal ringformet spalt 60 som omsirkler den ytre periferi av propellen og vertikalt ragende faste vinger 61 er festet til utsiden av røret og går tvers over spalten på avstandsbeliggende steder rundt røret som best vist i fig. 5. En ringformet hylse 62 omsirkler og er festet til de ytre periferier av vingene 62 for å styrke konstruksjonen. Dype slisser 63 forløper inn i vingene 62 fra slissen inn i røret, der bunnen av slissene er avrundet som indikert ved 64. Propellbladene er tildannet med forlengede dyserør 62 som stikker ut fra den ytre periferi av bladene for å stikke gjennom slissen 60 i røret og i flukt med spaltene i vingene. Strålerørene er dreid til å vende tangensielt av propellen for å rette vannstrålene fra disse mot vingene 62 og det statiske vannlegemet som ligger mellom vingene for å få propellen til å rotere og trekke vann gjennom røret som tidligere. I dette tilfellet virker imidlertid strålene ikke i den turbulente vannstrømning som passerer gjennom røret under virkningen av propellen som i arrangementene ifølge fig. 1 til 3. En ytterligere fordel fås for en gitt diameter av røret og propellen ved økningen i radius ved hvilken strålene virker fra propellens akse, som dermed øker momentet som genereres på propellen av strålene for et gitt vanntrykk.

Det vises nå til fig. 6, hvor det er vist en anvendelse av utgravningsanordningen ifølge fig. 4 til 5 på en borestreng. Under boring i "åpent hull" fra boreriggene, dumpes borkakset på sjøbunnen og dekker svært ofte opp til brønnrammen og andre konstruksjoner. Den foreliggende fremgangsmåte for å fjerne denne borkaks (som kan være opp til 5 m dyp) er å anvende høytrykksvann pumpet ned borestrengen gjennom et "dyse-rørstuss" verktøy. Verktøyet er vanligvis ikke spesielt vellykket i å rense store områder og operatørene er ofte varsomme med å bruke disse fordi de høye trykk (høy vann-hastighet) kan skade utstyr på sjøbunnen. Et svært mye bedre system er å skylle området med en svært stor vannstrøm med lav hastighet (ikke-destruktiv). Dette kan oppnås ved å anpasse det undervanns utgravningsutstyr som beskrevet tidligere direkte mot borestrengen og benytte det høye trykk i vanntilførselen til å drive den som det nå vil bli beskrevet i detalj med henvisning til fig. 6.

En borerigg er indikert generelt ved 50 hvorfra en borestreng 51 henger ned. En høytrykks vannpumpe 52 er montert på dekk av boreriggen som trekker vann inn i et innløpsrør 53 fra sjøen og sender vann ut med høyt trykk gjennom en sentral rørledning 54 i borestrengen.

Den undervanns utgravningsanordning er montert i den nedre ende 55 av borestrengen og like deler er blitt gitt de samme henvisningstall. Den ytre hylse 56 på den nedre ende av borestrengen har et utvendig gjenget parti 57 for å foreta inngrep i en skruegjenget sokkel i kraven 13 i den øvre ende av røret 10 for å feste graveanordningen til den nedre ende av borestrengens hylse. En høytrykks rotasjonskopling 26 i graveanordningen befinner seg i den nedre ende av hylsen 13 istedenfor over hylsen som i den tidligere beskrevne utførelsen og den indre rørledning 54 av borestrengen er forbundet til oversiden av koplingen. Den nedre side av koplingen er forbundet til en rørledning 17 til propellen som tidligere. Tilførselen av høytrykksvann blir dermed kommuni-sert fra borestrengen til bladene av dyse-propellen.

Den høytrykks vannstråle levert gjennom borestrengen utgår fra dysene i den ytre periferi av propellen for å støte mot vingene og det statiske vann mellom vingene for å bevirke at propellen roterer hvilket trekker vann nedad gjennom rørledningen og avgir vannet i den nedre enden av rørled-ningen for å virke mot sjøbunnen som illustrert med de tykke piler. Således kan en gjenstand som skal avdekkes eller "undersøkes på sjøbunnen før utgravning avdekkes med vann-strålen som virker mot sjøbunnen for å skape en grunn grøft på sjøbunnen som illustrert.

Claims (16)

1. Undervanns utgravningsanordning omfattende et sylindrisk, hult legeme (10) med et innløp (11) for mottak av vann, et utløp (12) for utslipp av vann, en propell (18) montert for rotasjon i det hule legemet for å trekke vann gjennom innløpet og avgi en vannstrøm gjennom utløpet; vanndyseorganer (30) anordnet på propellen for rotasjon av propellen og innretninger (25) anordnet for å levere vann under trykk til dyseorganene for å få propellen til å rotere for å fortrenge eller drive bort materiale på sjøbunnen, karakterisert ved at den del av det hule legemet (10) som omsirkler propellen (18) er anordnet med faste reaksjonsvinger (31;61) plassert i avstand rundt legemet (10) og dyseorganene (30) på propellen (18) er vinklet for å virke på vingene for å få propellen til å rotere inne i legemet (10).

2. Undervanns utgravningsanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at vanndyseorganene (30) befinner seg i tuppen eller spissen (22) av propellens blader (20) og innretninger (29) er anordnet for å mate vann under trykk fra propellens senter til dyseorganene.

3. Undervanns utgravningsanordning ifølge krav 2, karakterisert ved at propellens blader (20) er hule for å tilveiebringe passasjer (29) som forløper fra propellens sentrum til bladspissene (22) og nevnte dyseorganer (30) i bladspissene står i kommunikasjon med passasjene.

4. Undervanns utgravningsanordning ifølge ett av kravene 1-3, karakterisert ved at de faste vinger (31;61) forløper lengdeveis av det hule legemet (10).

5. Undervanns utgravningsanordning ifølge krav 4, karakterisert ved at vingene (31) er konkavt krummet i tverrsnitt gjennom legemet, idet de konkave sider av vingene vender mot dysene (30) på propellen (18) når den roterer^

6. Undervanns utgravningsanordning ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at en ringformet hylse (21) omsirkler og er forbundet til omkretsene av bladene; dyseorganene i bladperiferiene forløper gjennom hylsen, idet hylsen ligger tett innenfor bladenes (20) periferier for å danne kammeret mellom tilstøtende vinger inn i hvilke dyseorganene sender ut.

7. Undervanns utgravningsanordning ifølge krav 6, karakterisert ved at vingene (31) avsmalner mot utløpet av det hule legemet.

8. Undervanns utgravningsanordning ifølge ett av kravene 1 til 4, karakterisert ved at det hule legemet (18) har en omsirklende slisse (60) rundt periferien av propellen (18), der vingene (61) er anordnet rundt den ytre periferi av legemet som forløper til hver side av slissen, der vingene har spalter (63) som forløper inn i vingene fra slissen i det hule legemet og propellens blader har dyser (65) som forløper utad fra dette gjennom slissen i det hule legemet på linje med spaltene i de ytre vinger, idet dysene er vendt til å stå tangensielt av propellen for å støte mot vingene og det statiske vann mellom vingene.

9. Undervanns utgravningsanordning ifølge krav 8, karakterisert ved at en ringformet hylse (62) omsirkler og er festet til de ytre omkretser av de ytre vinger (61).

10. Undervanns utgravningsanordning ifølge ett av de foranstående krav, karakterisert ved at propellen (18) er montert på en aksel (17) båret i avstandsbeliggende lagernav (13,14) montert i det hule legemet, der akselen er hul for å tilveiebringe en passasje for en tilførsel av høytrykksvann til dysene på propellbladene.

11. Undervanns utgravningsanordning ifølge krav 10, karakterisert ved at lagernavene (13,14) er montert på radielt forløpende vinger (15,16) som forløper til veggen av det hule legemet oppstrøms og/eller nedstrøms av propellen, idet vingene ligger i planene som forløper langs det hule legemet for å rette strømning lengdeveis langs det hule legemet og redusere virvlingen som skyldes propellens virkning.

12. Undervanns utgravningsanordning ifølge ett av de foranstående krav, karakterisert ved at innløpet (11) til det hule legemet vender i den samme retning som utløpet (12) og innløpet kommuniserer med det hule legemet gjennom en passasje som vender tilbake på seg selv slik at vannstrømmen reverseres gjennom 180° før strømning gjennom det hule legemet til utløpet (12) hvorved kraften generert på det hule legemet ved suging av vann inn i innløpet (11) motvirker reaksjonen i legemet ved utsending av vann gjennom utløpet (12).

13. Undervanns utgravningsanordning ifølge krav 12, karakterisert ved at innløpet (11) omsirkler det hule legemet nær dets ene ende og innretninger (38,39) er anordnet for å reversere strømningsretningen mellom innløpet og det hule legemet hvorved strømningsretningen inn i innløpet er motsatt av strømningsretningen fra utløpet.

14. Undervanns utgravningsanordning ifølge ett av de foranstående krav, karakterisert ved at oppdriftsorganer (36) er anordnet for å gi anordningen oppdrift under vann, samt at forankringsinnretninger (37) er anordnet for å holde det hule legemet med utløpet vendende nedad for å virke mot sjøbunnen.

15. Undervanns utgravningsanordning ifølge ett av kravene 1 til 13 i kombinasjon med en borestreng (51) karakterisert ved at det hule legemet (12) av anordningen er montert i den nedre ende av borestrengen for å fortrenge materialet på sjøbunnen under borestrengen.

16. Undervanns utgravningsanordning ifølge krav 15, karakterisert ved at borestrengen innbefatter en høytrykks vanntilførsel (52,53) som forløper aksielt ned senteret av borestrengen og forbundet til vanndyseorganene på propellen av graveanordningen for å rotere denne propell og dermed skape vannstrømningen gjennom det hule legemet i utgravningsanordningen rettet mot sjøbunnen under borestrengen .