PT80387B - Marine pipeline trenching plow with progressive cutting elements for simultaneous pipe laying and entrenchment - Google Patents

Description

Descrição da Técnica anterior

Hoje em dia é prática comum proceder ao assentamento ou ao enterramento de pipelines marítimos no fundo do oceano ou de outras massas de água a fim de proteger o pipeline de estragos provocados por correntes submarinas, por âncoras, ou por outros perigos de natureza subaquática. 0 pipeline é normalmente transportado por uma barcaça de lançamento e é enrolado num adequado sistema de tambor que se encontra montado na barcaça e a partir do qual é depois desenrolado de maneira a fazer com que o pipeline seja transferido para o fundo do oceano. Alêm disso, os abre-valas maritimos são normalmente rebocados pelas barcaças a fim de abrirem no fundo da massa de água as valas destinadas a receber os pipelines. As técnicas convencio nais subaquáticas de abrir valas no fundo do mar compreendem frequentemente a qoeração de corte ou rasgamento inicial da vala no fundo do oceano e a subsequente operação de assentamento do pipeline no interior da vala acabada de abrir. Outro método vulgar de instalação de pipelines submarinos compreende o assentamento do pipeline no fundo do mar e a subsequente abertura de uma vala por debaixo do tubo utilizando um trenó accionado por um jacto de água a alta pressão. Têm sido feitas muitas tentativas para resolver os problemas relacionados com o assentamento de pipelines maritimos, conforme se pode ver na patente no. 3.401.473 de Schrom, na patente no. 3.333.432 de Hale et al, na patente no. 3.952.532 de Spearman, na patente no. 4.011.727 de Suzuki et al, na patente no. 4.129.992 de Carlsson et al, na patente no. 3.898.852 de Ezoe et al, na patente no. 3.824.789 de Shiroyama et al, na patente no. 3.788.085 de Holberg, na patente no. 3.540.226 de Sherrod, na patente no. 3.347.054 de Sherrod, na patente no. 3.217.499 de Moore, na patente no. 2.142.136 de Lawton, na patente no. 2.067.717 de Lawton et al, na patente no. 4.112.695 de

- - 'v W-

Change et al, na patente no. 4.091.629 de Gunn, na patente no. 4.037.422 de deBoer et al, na patente no. 3.786.642 de Good et al, na patente no. 3.372.461 de Tesson, na patente no. 3.982.402 de Lang et al, e na patente no. 4.260.287 de Veyda et al. No entanto estes dispositivos apresentam certos inconvenientes na medida em que a maior parte deles necessitam que as operações de assentamento do tubo e de abertura da vala destinada a receber esse mesmo tubo sejam efectuadas de modo separado, o que não sô é caro como também demorado.

Sumário do invento

0 presente invento proporciona um novo aparelho combinado próprio para efectuar a abertura de valas e o assentamento de tubos que foi especialmente concebido e construído com o objectivo de ultrapassar os inconvenientes anteriormente referidos. 0 novo dispositivo combina as funções de assentamento do pipeline e de abertura de uma vala destinada a receber o referido pipeline, executando-as numa única operação, proporcionando deste modo tanto

j uma maior economia como uma redução do tempo necessário

para a execução da operação de assentamento ou de construção de um pipeline marítimo. 0 novo dispositivo compreende uma série de elementos de corte de profundidade progressiva que se encontram colocados em linha uns a seguir aos

. outros por forma a constituírem um único abre-valas, ao

^r contrário do que acontece no caso dos abre-valas convencionais que apresentam apenas uma única lâmina. Esta forma de construção reduz a força de reboque que é necessário seja exercida pela barcaça a fim de esta puxar o abre-valas dentro de água. Além disso as características estruturais que são exigidas pela necessidade de apoio para os elementos de corte ou lâminas são reduzidas em comparação com as necessidades de apoio exigidas por um abre-valas dotado de uma única lâmina, o que faz com este tipo de construção

-6seja simultaneamente mais leve e mais eficaz. A medida que os vários elementos de corte colocados uns a seguir aos outros se vão deslocando através do solo no fundo do oceano, a água proveniente do elemento de corte que se acha colocado imediatamente antes de um elemento de corte é injectado no interior do corte directamente a seguir ao bordo de corte pelo que a água pode ser dispersada a toda a profundidade da vala, ou pode ser selectivamente dirigida ou aplicada contra um determinado elemento de corte ou lâminc.

Cada uma das lâminas está equipada com uma rampa de fuga curva que faz com que o material que vai sendo removido se desloque para cima subindo desde o fundo da vala que está a ser aberta até ao nível do terreno ou do fundo da massa de água. 0 material que vai sendo removido e que se vai deslocando para cima vai sendo desviado ou separado por meio de um sistema de desvio em forma de V que faz com que o material que vai sendo removido seja descarregado a uma distância suficientemente grande da vala de maneira a eliminar substancialmente a possibilidade de que esse mesmo material que acaba de ser removido possa cair novamente para dentro da vala acabada de abrir. Além disso é proporcionada a existência de um ressalto na zona de junção entre o elemento de corte e a respectiva rampa de subida que permite a injecção da água de lubrificação entre o material removido e a rampa de subida a fim de reduzir o atrito durante a operação de abertura da vala e de facilitar a subida do material que vai sendo removido de maneira a que este se vá afastando do fundo da vala. Este ressalto também provoca a fractura do material que vai sendo removido, o que faz aumentar o grau de msitura do material removido com a água de lubrificação, o que faz por sua vez aumentar a eficácia da operação de abertura de valas. Também é conveniente proporcionar a existência de uns bicos injectores de água na zona do vértice do sistema de desvio em forma de V a fim de facilitar ainda mais a saída

-7do material removido de dentro da vala.

Os elementos de corte ou lâminas encontram-se ligados de forma articulada ao trenó ou patim que lhes serve de apoio e que se desloca de forma deslizante sobre a superfície do fundo do oceano ao mesmo tempo que vai sendo rebocado pela barcaça de lançamento. E proporcionada a existência de uns actuadores adequados, por exemplo sistemas hidráulicos, próprios para fazer rodar o módulo de corte no plano vertical de modo a levantar os elementos de corte para uma posição situada por cima do ou fora de contacto com o fundo do oceano, permitindo deste modo que o aparelho na sua totalidade possa ser rebocado através do oceano ou da massa de água sem abrir qualquer vala. Isto constitui uma caracteristica importante uma vez que existem muitos locais subaquáticos nos campos petrolíferos situados ao largo da costa onde muitos pipelines já foram anteriormente enterrados a uma profundidade de aproximadamente três pés. A capacidade de rodar no plano vertical que é apresentada pelo novo aparelho e que permite a elevação dos elementos de corte, permite que o aparelho se possa deslocar sobre ou através de uma instalação de pipelines já existente sem causar danos a essa mesma instalação e sem que se criem obstáculos ao funcionamento do novo aparelho combinado de abertura de valas e de assentamento de tubos.

A parte de trás ou extremidade traseira dos elementos de corte finais ou traseiros encontra-se ligado de forma articulada um sistema de regulação da profundidade. Este sistema de regulação da profundidade pode apresentar-se sob a forma de uma almofada que assenta no fundo da vala que vai sendo aberta e o ângulo de inclinação da almofada de regulação pode ser ajustado em correspondência com o fundo da vala. A aplicação de uma força dirigida de cima para baixo contra o fundo da vala por intermédio da almofada de regulação permite efectuar o controlo da profundidade a que a vala será aberta. 0 solo encontrado no fundo da vala é normalmente mais resistente do que o solo na camada superior de lodo, assim a utilização do sistema de regulação da profundidade no fundo da vala permite efectuar um controlo mais rigoroso da profundi dade da vala. No patim ou trenó também é proporcionada a existência de um adequado sistema de placa de orientação retráctil e extensível a fim de facilitar a execução de curvas de pequeno raio de curvatura durante as operações de abertura de valas e de assentamento de tubos. E proporcionada a existência de uma série de sistemas de rolos adequadamente amortecidos, de preferência na parte de trás do aparelho, próprios para guiarem o tubo que vai sendo lançad da barcaça de lançamento para dentro da vala acabada de abrir pelos elementos de corte que se acham colocados para o lado da frente dos rolos.

Existe um sistema sensor de cargas que se encontra funcionalmente ligado entre os sistemas de rolos e uns adequados aparelhos indicadores que se acham instalados na barcaça, proporcionando assim uma informação visual sobre o modo como o tubo está encostado e a exercer pressão contra uma determinada zona do sistema de rolos. Esta característica única pode ser considerada determinante para o funcionamento do novo aparelho combinado de assentamento de tubos e de abertura de valas uma vez que é

altamente conveniente que o aparelho seja posicionado dentro de limites bem definidos em relação à curva catenária do pipeline durante a operação de assentamento a fim de se evitar que o tubo seja danificado. Conforme é bem conhecido, a catenária do tubo é função da profundidade da água, das características mecânicas do tubo e da tensão de tracção aplicada ao tubo. Para uma determinada profundidade de água, o perfil da catenária do tubo ê constante. A catenária do cabo de reboque do aparelho não ê constante devido ao facto de a força de rasgamento do solo estar constantemente a mudar â medida que vamos deparando com diferentes tipos de solo durante a operação de abertura da vala. 0 sistema de rolos equipado com instrumentos de medida fornece ao operador do equipamento uma indicação substancialmente instantânea acerca da posição do abre-valas em relação ao tubo, permitindo deste modo proceder, caso seja necessário a um ajuste imediato do comprimento do cabo de reboque a fim de se evitar que o tubo seja danificado. 0 novo aparelho combinado de assenta mento de tubos e de abertura de valas ê de funcionamento siiples e eficaz e de construção económica e duradoura.

Breve descrição dos desenhos

A Figura 1 é uma vista em alçado lateral de um aparelho combinado de abertura de valas e de assentamento de tubos que constitue um modelo de realização do invento, e apresenta o aparelho de abertura de valas numa posição elevada;

a Figura 2 ê uma vista parcial e em

alçado lateral de um aparelho combinado de abertura de

valas e de assentamento de tubos que constitue um modelo

de realização do invento, e apresenta o aparelho de aberj tura de valas numa posição rebaixada;

a Figura 3 é uma vista segundo a linha

3-3 da Figura 2;

a Figura 4 é uma vista parcial e em alçado lateral de um aparelho combinado de abertura de valas e de assentamento de tubos que constitue um modelo de realização do invento e que representa especialmente uma calha para cabos equipada com instrumentos de medida, tal como é utilizada no presente invento;

a Figura 5 é uma vista em alçado lateral de um outro modelo de realização da estrutura do abre-valas caracteristico do invento;

i a Figura 6 é uma vista em alçado de

topo do modelo de realização da estrutura do abre-valas que se encontra representado na Figura 5; e

a Figura 7 ê uma vista em planta do modelo de realização da estrutura do abre-valas que se encontra representado na Figura 5.

Descrição pormenorizada do modelo de realização preferencial

Passando agora a fazer-se referência aos desenhos de uma maneira pormenorizada temos que o número de referência (10) indica genericamente um aparelho combinado de abertura de valas e de assentamento de tubos que compreende um adequado sistema ou conjunto de patins (12) que apresenta um par de patins (14) e (16), paralelos um ao outro e substancialmente afastados um do outro, que são próprios para deslizar sobre o fundo de uma massa de água durante a realização de uma operação de abertura de valas e de assentamento de tubos. Os patins (14) e (16) encontram-se de preferência equipados com extremidades dianteiras cortadas em plano inclinado, conforme se encontra representado pelo número de referência (18) na Figura 1, a fim de facilitar o movimento de deslocação do conjunto de patins (12) sobre o fundo da massa de água, havendo um adequado sistema (20) que se encontra situado na extremidade dianteira de cada um dos patins (14) e (16) e que se destina à ligação com uma barcaça ou navio de reboque (não representado) por intermédio de um normal cabo de reboque (22), conforme é já bem conhecido na técnica da especial idade.

0 conjunto abre-valas (24) apresenta uma das suas extremidades ligada de forma articulada ao conjunto de patins (12) por meio de uma qualquer maneira adequada, e conforme se encontra indicado através do número de referência (26), de modo que o conjunto (24) pode ser deslocado de uma forma selectiva entre uma posição elevada, conforme se encontra representado na Figura 1, e uma posição rebaixada conforme se encontra representado na Figura 2. Quando o conjunto abre-valas (24) se acha na posição elevada o aparelho (10) pode ser rebocado ao longo e sobre o fundo da massa de água sem causar problemas a qualquer outro tubo já anteriormente assente, ou a qualquer outro objecto do mesmo tipo, que se possa encontrar presente na zona onde está a ter lugar a operação de assentamento do tubo e de abertura da vala. Quando o conjunto abre-valas (24) se acha na posição rebaixada, é possível proceder à operação de abertura de valas, da maneira que irá ser a seguir descrita.

A fim de fazer subir e descer o conjunto abre-valas (24), ou de fazer rodar o conjunto (24) em torno do sistema de ligação articulado (26), é preferível aplicar um adequado sistema de cilindro e haste (28) entre o conjunto de patins (12) e o conjunto abre-valas (24). E evidente que a expansão do sistema de haste e cilindro (28) irá, conforme se encontra representado na Figura 11, elevar o conjunto (24) em relação ao fundo do conjunto de patins (12) e que a contracção do sistema de haste e cilindro (28) irá fazer baixar o conjunto abre-valas até este atingir a posição de trabalho, de rasgamento ou de abertura de valas.

Pode ser conveniente proporcionar a existência de um sistema (30) de almofada de regulação da profundidade da vala na extremidade traseira do conjunto abre-valas (24), apesar de haver muitas instalações que não necessitam desse elemento. A almofada de regulação da profundidade da vala pode ter uma das suas extremidades ligada de forma articulada â parte de trás do conjunto abre-valas por meio de uma qualquer maneira adequada, conforme se encontra indicado através do número de referência (32), podendo um adequado sistema de cilindro e haste (34) encontrar-se aplicado entre o conjunto abre-valas (24) e o sistema (30) de almofada de regulação da profundidade da vala, a fim de comandar o movimento de rotação do sistema de almofada em torno da ligação articulada (32).

0 conjunto abre-valas compreende uma adequada estrutura de suporte (36) na parte inferior da qual se encontram montadas uma série de colheres (38), (40) e (42) que se acham alinhadas umas a seguir âs outras e afastadas umas das outras. Apesar de nos desenhos apenas se encontrarem representadas três dessas colheres, é evidente que não existe qualquer intenção de limitar o invento a esta quantidade de colheres, uma vez que se descobriu que duas ou mais colheres permitiam obter resultados eficazes na abertura de valas. As colheres (38),

(40) e (42) são de construção genericamente semelhante umas às outras, com excepção da dimensão relativa à profundidade total. A colher dianteira (38) apresenta uma dimensão de profundidade ou de penetração total com um valor pré-determinado, indo a colher (40), que se acha colocada imediatamente a seguir à referida colher dianteira, apresentar uma dimensão de profundidade ou de penetração total ligeiramente maior do que a dimensão de profundidade ou de penetração da colher (38), e indo a colher (42), que se acha colocada imediatamente a se-

guir à colher (40), apresentar uma dimensão de profundidade ou de penetração total ligeiramente maior do que a dimensão de profundidade ou de penetração da colher (40). Desta maneira, durante uma operação de abertura de valas, a vala ê aberta inicialmente pela colher dianteira (38), sendo depois aprofundada por cada uma das sucessivas colheres (40) e (42), de modo a atingir-se a profundidade final que se deseja que a vala apresente. E evidente que a penetração inicial do fundo da massa de água por meio de uma primeira colher relativamente pouco profunda, como por exemplo a colher (38), seguida pelo sucessivo aprofundamento da vala inicialmente aberta realizado pelas colheres (40) e (42), vai criar um esforço considerável mente menor sobre o aparelho (10) do que aquele que iria ser criado pela escavação ou abertura de uma vala, â profundidade final desejada, através da penetração do fundo da massa de água por meio de uma única colher.

Cada uma das colheres (38), (40) e (42) compreende de preferência um par de placas laterais substancialmente paralelas e afastadas uma da outra (44),

(46) e (48), respectivamente (Figura 3). Cada par de placas (44), (46) e (48) encontra-se ligado de forma rígida a uma placa de fundo curva (50), (52) e (54), respectivamente, de modo que cada uma das colheres (38),

(40) e (42) apresenta uma configuração substancialmente em forma de concha, achando-se as suas extremidades dianteiras abertas de maneira a poderem realizar a operação de escavação. As placas curvas (50), (52) e (54) do fundo das colheres funcionam como rampas de subida para a respectiva colher. Evidentemente que cada uma das colheres (38), (40) e (42) também se encontra equipada com uma aresta ou elemento de corte afiado (56), (58) e (60), respectivamente (Figura 2), conforme é já bem conhecido, a fim de facilitar a penetração do solo por parte das colheres duranti

a operação de escavação ou abertura de valas, conforme será descrito a seguir. A superfície exterior das placas curvas (50), (52) e (54) encontram-se rigidamente ligadas umas nervuras (62), (64) e (66), respectivamente, que se estendem segundo uma direcção longitudinal e se acham colocadas na zona central de cada uma das referidas placas curvas.

Cada uma das placas curvas ou rampas de subida (50), (52) e (54) termina na sua extremidade superior em comunicação com um sistema de placas de desvio em forma de V (68), (70) e (72), respectivamente. Além disso na zona de junção de cada um dos elementos de corte (56), (58) e (60) com a respectiva rampa de subida (50), (52) e (54), encontram-se situados uns ressaltos (74), (76) e (78), respectivamente. Os ressaltos (74), (76) e (78) permitem ou proporcionam a injecção de água de lubrificação entre o material que vai sendo removido e as rampas de subida durante a operação de abertura de valas, reduzindo assim ao mínimo o atrito e ajudando o material removido a subir ao longo das rampas, afastando-se do fundo e dos bordos da vala. Os ressaltos também vão promover a fractura do material que vai sendo removido, o que faz aumentar o grau de mistura entre o material removido e a água de lubrificação durante a operação de abertura da vala, fazendo assim aumentar o rendimento global da referida operação. Pode ser conveniente proporcionar a existência de um sistema de bicos injectores de água de lubrificação (não representados) na zona do vértice de cada um dos sistemas de placas de desvio (68),

(70) e (72), podendo fixar-se ao conjunto abre-valas(24) uma mangueira (80) de água em comunicação com os bicos injectores, a fim de fornecer a água de lubrificação a estes bicos injectores, conforme já é bem conhecido. Também pode ser conveniente proporcionar a existência de um sistema de jactos de água (não representados) na zona de cada um dos ressaltos (74), (76) e (78) a fim de dirigir a água de lubrificação contra a rampa de subida que a cada um deles se encontra

associado durante a operação de abertura de vala.

A extremidade traseira do conjunto abre-valas (24) encontra-se equipada com uma armação vertical, genericamente designada por meio do número de referência (82), que apresenta um par de braços de apoio (84) e (86) que divergem um em relação ao outro â medida que se afastam do referido conjunto abre-valas, determinando entre si a formação de uma calha (87) substancialmente em forma de V própria para receber um troço de tubo (88) a ser assente ou depositado no fundo da vala que está a ser escavada pelas colheres (38), (40) e (42). A calha (87) em forma de V abre para um hiato (96) formado entre um par de rolos sensores verticais (92) e (94) que se encontram afastados um do outro e dirige o tubo (88) para uma posição no interior do hiato durante a operação de assentamento do tubo, conforme será descrito a seguir. 0 sistema de rolos sensores (92) e (94) encontra-se adequadamente montado na armação vertical (82) e encontra-se funcionalmente ligado a um adequado sistema de detecção e medição de cargas genericamente indicado através do número de referência (98). Na armação de suporte vertical (82) encontra-se montado pelo menos um rolo sensor horizontal (100) que se acha situado na proximidade do fundo do hiato (96) e que é próprio para detectar a presença do tubo quando este encosta contra si próprio durante a operação de assentamento do tubo.

No conjunto abre-valas (24) encontra-se montada uma segunda armação de suporte (102) que se encontra equipada com pelo menos um rolo sensor horizontal (104) contra o qual o tubo (88) irá encostar antes de entrar no hiato (96). 0 sistema de detecção e medição de cargas e/ou

os rolos sensores encontram-se funcionalmente ligados a um adequado ou já bem conhecido equipamento ou aparelho de medição (não representado) que se encontra situado no navio ou barcaça de reboque (não representado), e são acti-

vados quando o tubo (88) entra em contacto com eles, indo então transmitir ao pessoal que se encontra a bordo da barcaça informações relativas à posição do tubo durante a operação de assentamento, conforme será descrito a seguir.

Agora em relação â Figura 4 podemos ver uma calha de guiamento de cabos equipada com instrumentos de medida que se encontra genericamente indicada com o número de referência (106) e que pode ser fixada ao conjunto abre-valas (24) de uma qualquer maneira adequada e

I que é própria para receber um cabo (89) que passará através dela ou encostada contra ela durante a operação de assentamento do tubo. A calha (106) encontra-se de preferência equipada com uns adequados rolos sensores (108) e (110) que se acham colocados nas extremidades opostas da referida calha e que se encontram por sua vez equipados de uma qualquer maneira já bem conhecida com instrumentos de medida a fim de poderem transmitir informações para a superfície da massa de água ou para a instrumentação de medida que se acha situada a bordo da barcaça de lançamento. A pressão exercida pelo cabo (89) sobre a calha (106) pode ser transmitida de maneira a poder ser interI pretada de modo visual por parte do pessoal que se encontra a bordo do navio de lançamento a fim de estes poderem acompanhar o progresso da operação de assentamento do cabo.

Quando em utilização, o aparelho (10)

| abre inicialmente uma vala no fundo de uma massa de água

e assenta o tubo no fundo da vala acabada de abrir ao mesmo tempo que vai continuando a abrir a vala â frente do tubo que vai sendo assente no fundo da própria vala. 0 patim (12) pode ser puxado sobre a superfície do fundo da massa de água por meio do cabo de reboque (22) que se encontra preso entre a barcaça ou navio de reboque e o patim (12), conforme ê já bem conhecido. 0 sistema de

cilindro e haste (28) pode ser accionado de uma qualquer maneira adequada ou já bem conhecida a fim de provocar a contracção da haste, fazendo com que o conjunto abre-valas (24) vá assumir a sua posição mais baixa, entrando assim em contacto com o fundo da massa de água. A disposição de profundidade progressiva entre as colheres (38), (40) e (42) que se encontram colocadas ou montadas umas a seguir âs outras vai facilitar grandemente a operação de abertura da vala, sendo evidente que a abertura inicial da vala é realiza_ da pela colher dianteira (38), e a profundidade da vala vai sendo aumentada ã medida que as colheres (40) e (42) vão começando também a rasgar o solo. As rampas de subida (50), (52)e (54) obrigam o material removido a dirigir-se para cima a partir do fundo e das bordas da vala até entrar em contacto com os respectivos sistemas de desvio (68), (70) e (72). Estes sistemas de desvio obrigam o material que acaba de ser removido a dirigir-se para fora e para cada um dos lados da vala. Além disso os ressaltos (74), (76) e (78) fracturam o material removido, facilitando assim a dispersão deste material pelas placas de desvio. A água de lubrificação das lâminas é dirigida pera a lâmina substancialmente imediata ou directamente a seguir aos elementos de corte (56), (58) e (60), o que faz reduzir o atrito entre o material removido e as rampas de subida. E evidente que este método e este aparelho próprios para a abertura de valas no fundo de uma massa de água reduz grandemente a força de reboque que é necessário exercer para fazer deslocar o aparelho (10) dentro de água durante a operação de abertura de valas.

0 tubo (88) é transportado pelo conjunto abre-valas (24) e é dirigido sobre o rolo sensor (104) e através do hiato (96) a fim de ir entrar na vala aberta substancialmente imediatamente a seguir ao aparelho (10).

A medida que o aparelho (10) vai avançando sobre o fundo da massa de água, a vala vai sendo aberta pelas colheres (38), (40) e (42), e o tubo (88) vai sendo depositado no interior da vala imediatamente a seguir ao aparelho (10) que continua a avançar.

Pode ser conveniente utilizar o sistema de almofada (30) de regulação da profundidade durante a operação de abertura da vala. Caso isso aconteça, o sistema de almofada pode ser obrigado a descer até encostar contra o fundo da vala, indo desta maneira limitar ou determinar a posição da colher traseira (42) e controlar a profundidade fj_ nal da vala. No entanto, em muitos casos, descobriu-se que esta caracteristica não era necessária.

No caso de o aparelho (10) se aproximar de uma zona do fundo da massa de água onde já tenham sido anteriormente assentes tubos, cabos ou quaisquer outros objectos semelhantes, e não seja conveniente afectar esses mesmos objectos, o sistema de haste e de cilindro (28) pccfe ser accionado da maneira já conhecida a fim de obrigar o conjunto abre-valas (24) a rodar em torno da articulação (26) a fim de fazer com que as colheres (38), (40) e (42) se elevem para uma posição acima do fundo da massa de água.

0 aparelho (10) pode então ser rebocado ou obrigado a deslocar-se dentro de água sem que as colheres contactem com o fundo, evitando-se deste modo produzir qualquer estrago no equipamento pré-existente que se acha enterrado (ou não enterrado) .

Os rolos sensores que são utilizados no aparelho caracteristico do presente invento encontram-se de preferência cobertos ou revestidos de borracha, ou de qualquer outro material semelhante, a fim de se evitar que a periferia exterior do tubo (88) se estrague no caso de o tubo entrar em contacto com eles. Os rolos sensores verticais (92) e (94) são activados quando o tubo contacta com eles, dando então origem à produção de um sinal que é enviado para o pessoal operador que se encontra a bordo do navio de lançamento, e que dá informações respeitantes â posição do tubo, permitindo a adopção de medidas adequadas no sentido de se proceder à correcção da posição do tubo. Do mesmo modo, no caso de a carga exercida sobre qualquer um dos rolos sensores, ou de quaisquer outros sistemas de detecção e medição, ultrapassar um valor prê-determinado, é enviado para o pessoal operador um sinal que indica uma posição ou uma situação incorrecta do troço submerso do tubo, podendo essa situação ser rapidamente corrigida da maneira usual ou já bem conhecida. A configuração em forma de V apresentada pela calha (87) facilita o posicionamento do tubo (88) no interior do hiato (96), e uma vez que isto é frequentemente realizado quando o tubo se encontra debaixo de água e não é facilmente visível, esta característica assume uma grande importância.

A característica ou capacidade de sinalização apresentada pelo aparelho (10), através da qual ê possível detectar â superfície da massa de âgua e orientação que o tubo vai tendo, é uma característica importante para o funcionamento global do aparelho (10), uma vez que a curva catenária do pipeline é de importância decisiva a fim de se evitarem estragos no tubo durante a operação de assentamento. A detecção das cargas aplicadas sobre os sistemas de detecção e medição de cargas permite determinar de uma maneira fácil se a curva catenária do pipeline se encontra ou não dentro dos limites admissíveis, proporcionando deste

-21modo não apenas uma eficaz operação de abertura de valas como também uma operação de assentamento de tubos controlada de uma maneira eficaz.

Conforme se pode ver na Figura 3, o sistema sensor (98) inclui um rolo sensor superior (97) que se encontra normalmente situado numa posição horizontal através da extremidade superior do hiato (96). 0 rolo (97) pode de

preferencia rodar em torno de uma articulação situada numa das suas extremidades de maneira a que o rolo se possa deslocar para uma posição substancialmente vertical a fim de permitir o acesso ao hiato (96) quando o tubo é inicialmente instalado ou admitido no interior do hiato. 0 rolo (97) pode rodar em torno de uma articulação situada numa das suas extremidades e de uma qualquer maneira adequada, como por exemplo actuado por meio de um cilindro hidráulico ou pneumático (99), podendo regressar da mesma maneira à sua posição horizontal normal quando o tubo (88) já tiver sido introduzido no hiato (96). Os rolos sensores (97) e (100) enviam um sinal para a superfície ou para um local afastado do aparelho de assentamento de tubos quando a posição do tubo no interior do hiato (96) é excessivamente alta ou baixa, permitindo assim que o pessoal operador possa ajustar a posição do tubo de modo a que este assuma a melhor posição debaixo de água, que é a de se encontrar de preferência colocado numa posição substancialmente central ou centrada no interior do hiato (96). 0 tubo que se estende através do

hiato (96) segundo o ângulo ou inclinação da sua curva catenária natural, é assente no interior do fosso ou vala aberta pelo aparelho abre-valas, e vai apoiar-se essencialmente no fundo da vala dirante a operação de assentamento do tubo.

Ao proceder-se a operações de abertura de valas descobriu-se que diferentes tipos de solos subaquáticos respondiam ã operação de abertura de valas de maneiras também diferentes ou específicas e em consequência disso não é prático considerar-se que uma estrutura constituida por uma única colher possa ser utilizada de uma maneira eficaz em todos os tipos de solos. Certos solos subaquáticos não são capazes de se manter firmes nas paredes verticais laterais de uma vala aberta no seu seio, podendo ruir para o interior da vala ou terem tendência para voltar a fechar a vala. Neste caso, pode ser utilizada a configuração especial que se encontra representada nas Figuras 5, 6 e 7 em vez da configuração do abre-valas que se encontra representado nas Figuras 1 a 4. 0 número de referência (130) indica genericamente a

estrutura de um modelo de realização alternativo do abre-valas caracteristico do invento e que compreende as lâminas de escavação (132), (134) e (136) que são substancialmente idênticas às anteriormente descritas lâminas ou colheres (38), (40.) e (42), respectivamente, e que funcionam da mesma maneira que aquelas durante a operação de abertura de valas.

No entanto os lados opostos de cada uma das lâminas de escavação (132), (134) e (136) encontram-se formados por umas paredes laterais que se estendem para trás a partir de cada uma das lâminas ou colheres e substancialmente ao longo de todo o comprimento do sistema de patins (12) e deslizam ao longo das paredes laterais da vala à medida que esta vai sendo aberta pelas lâminas ou colheres. Conforme se encontra representado nas figuras, existe um par de placas alongadas (138) e (140) que se acham afastadas uma da outra e que se estendem de cima para baixo, a partir do conjunto de patins (12) e substancialmente ao longo de todo o comprimento deste, e que se eçcontram de preferência orientadas de maneira a definirem entre si um ângulo convergente no sentido de cima para baixo. As placas (138) e (140) deterPllBHt-Λ!

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minam a formação de umas paredes laterais para a lâmina de escavação dianteira (132) e à medida que a lâmina ou colher (132) vai inicialmente abrindo a vala, as paredes (138) e (140) vão deslizando ou escorregando ao longo da vala acabada de abrir, a fim de compactarem o solo a seguir à colher (134), por forma a evitar de uma maneira substancial a derrocada de vala à medida que esta vai sendo aberta. Ao longo do bordo inferior das placas (130) e (140) pode ser fixado um segundo par de placas alongadas (142) e (144), respectivamente, que se acham afastadas uma da outra e que formam as paredes laterais da lâmina ou colher de escavação (134), e que se estendem para trás a partir desta última lâmina ou colher, de maneira a desempenharem substancialmente as mesmas funções que as placas (138) e (140). Também pode ser conveniente que as placas (142) e (144) sejam convergentes no sentido de cima para baixo.

Outro par de placas alongadas (146) e (148), que se acham afastadas uma da outra, pode encontrar-se adequadamente fixado ao longo do bordo inferior das placas (142) e (144), respectivamente, indo estas placas formar as paredes laterais da lâmina ou colher de escavação (136) e estender-se para trás a partir desta última colher, de maneira a desempenharem substancialmente as mesmas funções que as placas (138) e (140), e as placas (142) e (144). Também beste caso pode ser conveniente que as placas (146) e (148) sejam convergentes no sentido de cima para baixo.

-24Além disso, a fim de facilitar a estabilização das superfícies superiores das paredes laterais da vala durante a operação de abertura da vala, pode ser conveniente proporcionar a existência de umas abas ou placas horizontais (150) e (152), situadas uma para cada um dos lados do aparelho (130), que são próprias para deslizar sobre e ao longo do fundo da massa de água e nos bordos da vala acabada de abrir. Estas abas (150) e (152) podem apresentar-se sob a forma de umas placas alongadas que se encontram situadas num plano substancialmente horizontal e que se acham ligadas de forma fixa aos lados opostos das paredes (138) e (140) e na zona dos bordos superiores destas mesmas paredes, de maneira que as placas (150) e (152) irão ficar aplicadas contra as superfícies horizontais na extremidade ou bordo superior da vala acabada de abrir.

E evidente que o aparelho (130) proporciona um sistema de paredes próprias para deslizarem ao lonfo das paredes laterais substancialmente verticais de uma vala, que se estendem desde os bordos da vala até ao fundo da vala, durante a operação de abertura da vala, bem como um sistema de placas ou abas horizontais próprias para se deslocarem ou deslizarem sobre a superfície do fundo da massa de água, numa zona imediatamente adjacente aos bordos laterais da vala acabada de abrir, facilitando deste modo a operação de abertura de valas em solos relativamente instáveis ou noutros meios semelhantes que não são capazes de promover a estabilização das paredes laterais da vala acabada de drir.

Daqjilo que foi dito anteriormente resulta evidente que o presente invento proporciona um novo aparelho combinado de abertura de valas e de assentamento de tubos ao qual a operação de abertura de valas é realizada por meio de uma série de colheres de profundidade progressiva, sendo o tubo assente no fundo da vala acabada de abrir substancialmente imediatamente a seguir às referidas colheres.

E proporcionado um sistema de sensores próprio para ajustar a orientação do pipeline que está a ser assente no -fundo da vala, de maneira que é possível manter um controlo da curva catenária do tubo durante a operação de assentamento do tubo a fim de evitar de uma maneira substancial a produção de estragos no tubo durante o assentamento deste.

Apesar de o presente invento ter sido descrito em especial correspondência com os desenhos anexos, chama-se a atenção para o facto de que é possível efectuar outras modificações para além daquelas que aqui foram apresentadas ou sugeridas, sem se sair do espirito e do âmbito do invento.

Claims (20)

1. REIVINDICAÇÕES

   I^a. - Aparelho combinado, próprio para proceder à abertura de valas e ao assentamento de tubos, caracterizado por compreender um abre-valas que apresenta uma extremidade traseira e uma extremidade dianteira, encontrando-se o referido abre-valas equipado com pelo menos duas colheres destinadas uma a proceder à abertura inicial e outra ao subsequente aprofundamento de uma vala, e um aparelho de assentamento de tubos que se encontra montado no próprio abre-valas e que é próprio para depositar o tubo na vala acabada de abrir, substancialmente para trás da colher mais recuada, ao mesmo tempo que prossegue simultaneamente com a operação de abertura da vala.
2. 2^a. - Aparelho combinado, próprio para proceder à abertura de valas e ao assentamento de tubos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido abre-valas compreender uma colher dianteira que dispõe de meios de corte próprios para proceder â abertura inicial da vala, e pelo menos uma colher traseira que trabalha a uma profundidade maior do que a colher dianteira e que é própria para aprofundar a vala inicialmente aberta por esta última.
3. 3^a. - Aparelho combinado, próprio para proceder â abertura de valas e ao assentamento de tubos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por incluir um dispositivo sensor que se encontra montado no abre-valas e que reage à orientação que o tubo vai tendo durante a operação de assentamento, de maneira a fornecer uma indicação visual da posição do tubo graças à qual é possivel efectuar um controlo capaz de reduzir os estragos produzidos no tubo durante a operação de assentamento do tubo.
4. 4^a. - Aparelho combinado, próprio para proceder à abertura de valas e ao assentamento de tubos, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o dispositivo sensor incluir um rolo sensor que reage quando é contactado pelo tubo durante a operação de assentamento de tubo, a fim de fornecer a referida indicação da posição do tubo.
5. 5^a. - Aparelho combinado, próprio para proceder à abertura de valas e ao assentamento de tubos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por incluir uns patins próprios para servirem de apoio ao abre-valas e ao aparelho de assentamento de tubos quando estes se deslocam sftre uma superfície na qual se pretende abrir a vala.
6. 6^ã. - Aparelho combinado, próprio para proceder â abertura de valas e ao assentamento de tubos, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por incluir um sistema de articulações através do qual o abre-valas se encontra ligado aos patins, e um dispositivo que trabalha aitre os patins e o abre-valas e que é próprio para fazer o abre-valas rodar em torno do sistema de articulações, de maneira a fazer com que o abre-valas possa assumir alternadamente uma posição rebaixada ou uma posição elevada.
7. 7^S. - Aparelho combinado, próprio para proceder â abertura de valas e ao assentamento de tubos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por cada uma das colheres compreender um par de placas laterais para^ leias e afastadas uma da outra, uma placa curva que se encontra fixada entre as placas laterais e que determina em cada uma das colheres a formação de uma rampa de subida própria para facilitar a subida do material que vai sendo removido do fundo da vala durante a operação de abertura da vala.
8. 8^â. - Aparelho combinado, próprio para proceder â abertura de valas e ao assentamento de tubos, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por cada uma das colheres se encontrar equipada na zona do bordo dianteiro da rampa de subida com um elemento de corte próprio para abrir a vala e fazer com que o material que vai sendo removido se dirija para a rampa de subida, deslizando sobre esta em movimento ascendente que faz com que o referido material se vá afastando do fundo da vala.
9. 9^. - Aparelho combinado, próprio para proceder à abertura de valas e ao assentamento de tubos, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por na zona de junção entre cada elemento de corte e a respectiva tampa de subida existir um ressalto próprio para promover a fractura do material removido, e fim de reduzir o atrito durante a operação de abertura da vala.
10. 10^s. - Aparelho combinado, próprio para proceder à abertura de valas e ao assentamento de tubos, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por incluir um sistema de placas de desvio que se acham em comunicação com a rampa de subida de cada colher e que são próprias para desviar o material removido, fazendo com que este se afaste da extremidade aberta superior da vala durante a operação de abertura da vala.

    ll³. - Aparelho combinado, próprio para proceder à abertura de valas e ao assentamento de tubos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por incluir um sistema de controlo de profundidade que se acha montado na extremidade traseira do abre-valas e que é próprio para controlar a profundidade final da vala.
11. 12^s. - Aparelho combinado, próprio para proceder à abertura de valas e ao assentamento de tubos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o abre-valas compreender uma primeira colher com uma determinada profundidade que é própria para a abertura inicial da vala, uma segunda colher que se encontra alinhada segundo uma direcção substancialmente axial em relação à primeira colher e que apresenta uma profundidade maior do que a da primeira colher a fim de aumentar a profundidade da vala.
12. 13⁵. - Aparelho combinado, próprio para proceder ã abertura de valas e ao assentamento de tubos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por incluir um dispositivo de recepção de tubos que se encontra montado no abre-valas e que ê próprio para guiar o tubo de maneira a fazer com que este assuma no aparelho uma posição óptima para assentar o tubo na vala aberta, para trás da extremidade traseira do abre-valas.
13. 14⁵. - Aparelho combinado, próprio para proceder â abertura de valas e ao assentamento de tubos, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por o dispositivo de recepção de tubos compreender uma calha em forma de V que se acha em comunicação com um hiato de recepção de tubos a fim de facilitar o posicionamento db tubo no hiato.
14. 15⁵. - Aparelho combinado, próprio para proceder à abertura de valas e ao assentamento de tubos, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por incluir um conjunto de rolos sensores que se encontram colocados nas partes laterais do hiato e que reagem â posição lateral do tubo de modo a proporcionarem uma indicação visual deste a fim de que o tubo possa ser mantido numa posição capaz de proporcionar uma orientação óptima para este mesmo tubo durante a operação de assentamento do tubo.
15. 16⁵. - Aparelho combinado, próprio para proceder â abertura de valas e ao assentamento de tubos, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por incluir um conjunto de rolos sensores que se encontram colocados nas extremidades superior e inferior do hiato e que reagem à posição vertical do tubo de modo a fazerem com que o tubo possa ser mantido numa posição capaz de proporcionar uma orientação óptima para este mesmo tubo durante a operação de assentamento do tubo.
16. 17^â. - Aparelho combinado, próprio para proceder à abertura de valas e ao assentamento de tubos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por nos lados opostos de cada colher se encontrarem situadas umas paredes laterais que se estendem ao longo de cada um dos lados da respectiva colher e continuando depois a prolongar-se atê â extremidade posterior do abre-valas, e que são próprias para entrar em contacto deslizante com as paredes laterais da vala aberta pelo respectivo abre-valas, a fim de facilitar a operação de abertura da vala.
17. 18^a. - Aparelho combinado, próprio para proceder à abertura de valas e ao assentamento de tubos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por no aparelho de assentamento de tubos se encontrarem situadas umas saliências em forma de prateleira que se estendem num plano substancialmente horizontal e em sentidos opostos, uma para cada lado, e que são próprias para entrar em contacto deslizante com a superfície superior imediatamente adjacentes aos bordos superiores da vala acabada de abrir, durante a operação de abertura da vala.
18. 19^a. - Aparelho combinado, próprio para proceder à abertura de valas e ao assentamento de tubos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por cada colher compreender um par de placas laterais paralelas e afastadas uma da outra, uma placa curva que se encontra fixada entre as placas laterais e que determina em cada uma das colheres a formação de uma rampa de subida própria para facilitar a subida do material que vai sendo removido do fundo da vala durante a operação de abertura da vala, encontrando-se cada uma das colheres equipada na zona do bordo dianteiro da rampa de subida com um elemento de corte próprio para abrir a vala e fazer com que o material que vai sendo removido se dirija para a rampa de subida deslizando sobre esta em movimento ascendente e afastando-se do fundo da vala, existindo na zona de junção entre cada elemento de corte e a respectiva rampa de subida um ressalto próprio para promover a fractura do material removido a fim de reduzir o atrito durante a operação de abertura da vala, e existindo na proximidade de cada um dos ressaltos um conjunto de agulhetas de água próprias para facilitar a operação de abertura da vala.
19. 20^â. - Aparelho combinado, próprio para proceder à abertura de valas e ao assentamento de tubos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por cada uma das colheres compreender um par de placas laterais para_ leias e afastadas uma da outra, uma placa curva que se encontra fixada entre as placas laterais e que determina em cada uma das colheres a formação de uma rampa de subida própria para facilitar a subida do material que vai sendo removido do fundo da vala durante a operação de abertura da vala, encontrando-se cada uma das colheres equipada na zona do bordo dianteiro da rampa de subida com um elemeii to de corte próprio para abrir a vala e fazer com que o material que vai sendo removido se dirija para a rampa de subida deslizando sobre esta em movimento ascendente e afastando-se do fundo da vala, um sistema de placas de desvio que se encontram em comunicação com a rampa de subida de cada colher e que são próprias para desviar o material que vai sendo removido de maneira a fazer com que este se afaste da extremidade aberta superior da vala durante a operação de abertura da vala, e existindo na proximidade do sistema de placas de desvio um conjunto de agulhetas de ãgua próprias para facilitar a operação de abertura da vala.

    -3321®. - Aparelho combinado, próprio para proceder à abertura de valas e ao assentamento de objectos alongados, caracterizado por compreender um abre-valas que apresenta uma extremidade traseira e uma extremidade dianteira, encontrando-se o referido abre-valas equipado pelo menos com pelo menos duas colheres destinadas uma a proceder à abertura inicial e outra ao subsequente aprofundamento de uma vala, e um aparelho de assentamento de objectos alongados que se encontra montado no próprio abre-valas e que é próprio para depositar o objecto alongado na vala acabada de abrir, substancialmente para trás da colher mais recuada, ao mesmo tempo que prossegue simultaneamente com a operação de abertura da vala.
20. 22^a. - Aparelho combinado, próprio para proceder à abertura de valas e ao assentamento de objectos alongados, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado por o objecto alongado ser um cabo.