(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水底トレンチ掘削装置に用いるポンプ装置であって、液体の供給源と流体接続をするための入口、および噴射ツールの第１のセクションに流体接続をするための出口を有する第１のポンプと、液体の供給源と流体接続をするための入口、および前記噴射ツールの第２のセクションに流体接続をするための出口を有する第２のポンプとを備えており、前記第１のポンプの出口は、前記第１のポンプの吐出流れの少なくとも一部を、前記噴射ツールの前記第１のセクションから、前記第２のポンプの入口へ分岐する操作が可能である弁手段によって、前記第２のポンプの入口へ流体接続されていることを特徴とするポンプ装置。
【請求項２】
液体の供給源と流体接続をするための入口、および前記噴射ツールの第３のセクションと流体接続をするための出口を有する第３のポンプを備え、前記第２のポンプの出口は、前記第２のポンプの吐出流れの少なくとも一部を、前記第３のポンプの入口へ分岐させる操作が可能である、前記装置の別の弁手段によって、前記第３のポンプの入口に流体接続されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記各弁手段は、運転中に、前記吐出流れを分岐させる割合を変化させるべく調節することが可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記各弁手段は、混合弁を備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記各弁手段は、運転中に、前記ポンプの出口と他のポンプの入口との流体接続を開ける前に、または開けるときに、前記ポンプの出口と前記噴射ツールの関連するセクションとの流体接続を閉じるような操作が可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項６】
前記各弁手段は、有向プラグ弁を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項７】
前記各ポンプを制御するように操作上、接続され、かつ構成されている制御手段を備えていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記各弁手段は、前記制御手段によって操作上、接続され、かつ自動的に制御可能なアクチュエータを有する弁を備えることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記供給源と流体接続をするための入口、および前記第２のポンプの入口と流体接続をするための出口を有する逆止弁手段を備え、前記逆止弁手段は、前記供給源から前記第２のポンプの入口へ流体が流れることを可能にし、かつ前記供給源側へ流体が流れることを防止するように構成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記供給源と流体接続をするための入口、および前記第３のポンプの入口と流体接続をするための出口を有する別の逆止弁手段を備え、前記別の逆止弁手段は、前記供給源から前記第３のポンプの入口へ流体が流れることを可能にし、かつ前記供給源側へ流体が流れることを防止するように構成されていることを特徴とする請求項２を引用する請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１および第２のポンプのそれぞれの入口に操作上、接続され、かつ前記第１または第２のポンプにおけるキャビテーションを防止するために、入口圧力が実質的に不十分である場合に、前記入口圧力を局所的に上昇させる操作が可能な昇圧手段を備えていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記昇圧手段は、１台以上の噴射ポンプを備えていることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
各供給源と各ポンプまたは逆止弁手段との接続部は、取水口フィルタを備えていることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
水底トレンチ掘削装置であって、
請求項１から１３のいずれか１項に記載のポンプ装置と、
第１および第２のセクションを有する噴射ツールとを備えており、
前記第１のポンプの出口は、前記噴射ツールの前記第１のセクションと流体接続し、前記第２のポンプの出口は、前記噴射ツールの前記第２のセクションと流体接続していることを特徴とする水底トレンチ掘削装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の水底トレンチ掘削装置の操作方法であって、前記噴射ツールの前記第２のセクションに供給される前記第２のポンプの吐出流れの圧力を上昇させるために、前記第１のポンプの吐出流れの一部を前記噴射ツールの前記第１のセクションから、前記噴射ツールの前記第２のセクションへ流体接続をしている前記第２のポンプの入口に分岐させる方法。
【請求項１６】
請求項２に記載のポンプ装置を備えた水底トレンチ掘削装置を操作するとき、前記噴射ツールの第３のセクションに供給される第３のポンプの吐出流れの圧力を上昇させるために、前記第２のポンプの吐出流れの一部を前記噴射ツールの前記第２のセクションから、前記噴射ツールの前記第３のセクションへ流体接続をしている前記第３のポンプの入口へ流すことをさらに含んでいる請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
吐出流れの一部が前記噴射ツールの第１のセクションに供給され、吐出流れの別の部分が第２のポンプの入口へ供給されるように、第１のポンプの吐出流れの一部のみを流すことを含んでいる請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項１８】
ユーザによって受信されたコマンドに応答して、および／または要求の変化に従って、吐出流れの分岐する割合を変化させることを含んでいる請求項１５から１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
制御手段を用いて１台以上のポンプの吐出流れを分岐することを含んでいる請求項１５から１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
キャビテーションを抑制するために、前記第１および／または第２のポンプの入口への流体の流れの圧力を局所的に上昇させることを含んでいる請求項１５から１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
請求項１５から２０のいずれか１項に記載の方法を実施する手順をプロセッサーに実行させるためのコンピュータ読取り可能なプログラムコード手段を含んでいるコンピュータプログラム要素。
【請求項２２】
請求項１５から２０のいずれか１項に記載の方法を実施する手順をコンピュータに実行させるように構成されたプログラムを記憶しているコンピュータ読取り可能な媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水底トレンチ掘削装置およびポンプ装置に関する。特に、本発明は、その構成が、複数のポンプから、例えば、トレンチ掘削用高圧噴射ツールのような噴射ツールの所定のセクションに累積ポンプ圧を調節して供給することができるように構成されているポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧噴射水を用いてトレンチを形成するトレンチ掘削装置は、海底環境で知られている。噴射ツールの出口に高圧水を供給するために、１台以上のポンプを用いて、噴射ツールの周りの環境から水を圧送する。
【０００３】
海底の特徴は、大きく異なることが知られている。現在のトレンチ掘削装置は、出口噴射への供給を徐々に減らすことによって、ポンプの負荷を変化させるようにしている。このような配置は、多くの状況において有用であるが、噴射圧力は、各ポンプの吐出圧力範囲に制限されている。
【０００４】
出願人は、軟らかい砂および粘り気のない粘土を掘削する多くの場合には、低い噴射圧力と大きい流量とが必要とされ、粘り気の強い粘土および硬い土を掘削する多くの場合には、高い噴射圧力が要求されるが、大きい流量は、必要ではないことを経験している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、特にトレンチ掘削操作において、適応性を大とする解決策を提供することを策を提供することを課題としている。本発明のより具体的な課題は、改良されたトレンチ掘削装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、水底トレンチ掘削装置であって、第１および第２のポンプと、第１および第２のセクションを有するトレンチ掘削噴射ツールとを備えており、前記第１のポンプは、流体、例えば水の供給源と流体接続をするための入口、および前記噴射ツールの前記第１のセクションと流体接続をするための出口を有しており、前記第２のポンプは、流体、例えば水の供給源と流体接続をするための入口、および前記噴射ツールの前記第２のセクションと流体接続をするための出口を有しており、前記第１のポンプの出口は、運転中に、例えば、前記第２のポンプの吐出流れの圧力を上昇させるために、前記第１のポンプの吐出流れの一部を前記第２のポンプの入口へ分岐する操作が可能である弁手段によって、前記第２のポンプの入口へ流体接続されている装置が提供される。
【０００７】
本発明の第２の態様によれば、水底トレンチ掘削装置に用いるポンプ装置であって、流体、例えば気体または水のような液体の供給源と流体接続をするための入口、および噴射ツールの第１のセクションに流体接続をするための出口を有する第１のポンプと、流体、例えば気体または水のような液体の供給源と流体接続をするための入口、および噴射ツールの第２のセクションに流体接続をするための出口を有する第２のポンプとを備えており、前記第１のポンプの出口は、運転中に、前記第２のポンプの吐出流れの圧力を上昇させるために、前記第１のポンプの吐出流れの一部を、前記噴射ツールの前記第１のセクションから、前記第２のポンプの入口へ分岐する操作が可能である弁手段によって、前記第２のポンプの入口へ流体接続されている装置が提供される。
【０００８】
前記供給源によって供給される場合、前記第１のポンプの吐出流れを、前記第２のポンプの入口へ流すことによって、前記噴射ツールの第２のセクションに供給される流体圧力は、前記第２のポンプによって達成可能な圧力を上昇させることができる。
【０００９】
前記装置は、液体の供給源と流体接続をするための入口、および／または噴射ツールの第３のセクションと流体接続をするための出口を有する第３のポンプを備えることができる。前記弁手段は、第１の弁手段を備えることができる。第１および／または第２のポンプの出口は、第１および／または第２のポンプの吐出流れの一部を、第３のポンプの入口へ分岐させる操作が可能である、前記装置の別の弁手段、例えば、前記第１の弁手段または第２の弁手段によって、前記第３のポンプの入口に流体接続をすることができる。前記装置は、第４および／または後続のポンプを備えることができる。前記第４または後続のポンプは、液体の供給源と流体接続をするための入口、および／または前記噴射ツールの第４または後続のセクションと流体接続をするための出口を有することができる。第１の、および／または第２の、および／または第３のポンプの出口は、第１の、および／または第２の、および／または第３のポンプの吐出流れの一部を、前記第４のポンプの入口へ分岐する操作が可能である、前記装置のさらに別の弁手段によって、前記第４のポンプの入口に流体接続をすることができる。同様に、前記第１および／または第２および／または第３および／または第４ポンプの出口は、前記第１の、および／または第２の、および／または第３の、および／または第４のポンプの吐出流れの一部を、前記後続のポンプの入口へ分岐する操作が可能である、前記装置のさらにもう一つの弁手段によって前記後続のポンプの入口に流体接続をすることができる。
【００１０】
疑義を回避するために、前記装置は、ポンプの数よりも少ない数のセクションを有する噴射ツールと共に用いることができるものである。このような実施形態では、追加のポンプからの吐出流れは、１つ以上の他のポンプの入口へ分岐することが必要となるまで停止させることができる。ある実施形態では、前記装置は、第２のポンプの出口が第１のポンプの入口へ、弁手段、例えば第２の弁手段によって、流体接続をするように構成されていてもよい。実際、前記装置は、例えば、装置が接続している噴射ツールの任意のセクションまたは噴射ツールに高圧を供給可能とするために、２台以上のポンプの各々が、各ポンプに、および１台おきのポンプに接続されるような構成とすることができる。
【００１１】
弁手段の少なくとも１つは、運転中に、吐出流れを分岐させる割合を変化させるように調節することが可能であるのがよい。実施形態では、弁手段の少なくとも１つは、運転中に、噴射ツールの関連するセクションに供給するために、吐出流れの第１の割合を、および／または他の、例えば第２、第３、または第４のポンプの入口に供給するために、吐出流れの第２の割合を連続的または段階的に調節可能であるのがよい。弁手段の少なくとも１つは、混合弁、例えば三方混合弁を備えていてもよい。実施形態では、弁手段は、流れを所望通りに分岐することができる四方弁、または適宜の多方弁を備えている。
【００１２】
実施形態では、弁手段の少なくとも１つは、運転中に、ポンプの出口と他の入口、例えば第２、第３、または第４のポンプの入口との流体接続を開ける前に、または開けるときに、ポンプの出口と噴射ツールの関連するセクションとの流体接続を閉じるような操作が可能であるのがよい。弁手段の少なくとも１つは、有向プラグ弁、例えば三方有向プラグ弁を備えているのがよい。
【００１３】
弁手段の少なくとも１つ、好ましくはすべての弁手段が、１つ以上の弁、例えば１つ以上の三方弁を備えているのがよい。各弁は、例えば、ハンドル、レバーまたはホイールを介して手動で操作するものであってもよい。これに加えて、またはこれに代えて、各弁は、アクチュエータ、例えば動力駆動アクチュエータまたは自動アクチュエータを備えていてもよく、および／またはこれらによって操作されるようになっていてもよい。アクチュエータは、機械的および／または電子機械的、および／または空気的、および／または油圧的、および／または電子的に操作されるようになっていてもよい。
【００１４】
前記装置は、制御手段、例えば制御装置、制御システム、制御ユニットまたは制御モジュールを備えていてもよい。制御手段は、１台以上のポンプ、および／または１台以上の弁アクチュエータ、例えば１つ以上の操作パラメータを操作し、および／または制御するように操作可能に接続され、および／または構成されていてもよい。制御手段とポンプ、および／または弁アクチュエータとの操作可能な接続は、有線接続または無線接続であってもよい。各ポンプおよび／または弁アクチュエータは、制御手段によって操作可能に接続されていてもよく、また自動的に制御可能であってもよい。
【００１５】
前記装置または弁手段は、供給源と流体接続をするための入口、および第２のポンプの入口と流体接続をするための出口とを有する逆止弁手段を備えることができる。この逆止弁手段は、供給源から第２のポンプの入口へ流体が流れることを可能にし、および／または供給源側へ流体が流れることを防止するように構成され、または操作することができるものである。前記装置が第３のポンプを備えている実施形態では、前記装置は、供給源と流体接続をするための入口、および第３のポンプの入口と流体接続をするための出口とを有する第２の逆止弁手段を備えることができる。第２の逆止弁手段は、供給源から第３のポンプの入口へ流体が流れることを可能にし、および／または供給源側へ流体が流れることを防止するように構成され、または操作することができる。前記装置が第４または後続のポンプを備える実施形態では、前記装置は、供給源と流体接続をするための入口、および第４または後続のポンプの入口と流体接続をするための出口を有する第３または後続の逆止弁手段を備えることができる。第３または後続の逆止弁手段は、供給源から第４または後続のポンプの入口へ流体が流れることを可能にし、および／または供給源側へ流体が流れることを防止するように構成され、または操作することができる。
【００１６】
第１のポンプの流体供給源および／または第２のポンプの流体供給源は、相対的に低圧の流体供給源とすることができる。第１のポンプの出口および／または第２のポンプの出口は、相対的に高圧の流体出力とすることができる。この前記装置は、第１または第２のポンプにおけるキャビテーションを防止するために、入口の周囲圧力が実質的に不十分である場合に、入口圧力を局所的に上昇させる操作が可能な手段を備えることができる。
【００１７】
前記装置は、昇圧手段、例えば昇圧装置を備えることができる。昇圧手段は、第１のポンプの入口に設けることができ、または操作可能に接続することができ、および／または第２のポンプの入口に設けることができ、または操作可能に接続することができる。昇圧手段は、圧力を局所的に上昇させる操作が可能な手段を備えることができ、または提供することができる。前記装置は、各ポンプに、例えば各ポンプの入口に関連付けた昇圧手段を備えることができる。あるいは、前記装置は、すべてのポンプに共通する単一の昇圧装置を備えていてもよい。
【００１８】
好ましい実施形態では、前記装置は、噴射ポンプ、例えば、昇圧手段を備えることができ、または圧力を局所的に上昇させる操作が可能な手段は、噴射ポンプを備えることができる。噴射ポンプは、入口および出口を有していることが好ましい。入口は、第１および第２のポンプの少なくとも１つの出口と流体連通することができる。出口は、第１および第２のポンプの少なくとも１つの入口と流体連通することができる。昇圧手段は、欧州特許出願公開第２７９５１２６号明細書に開示されているものと同様の配置を備えることができ、その内容は、参照用として本明細書に組み込まれるものとする。
【００１９】
前記装置は、噴射ポンプを第１のポンプの高圧出口から隔離する操作が可能なアイソレータをさらに備えることができる。これに加えて、またはこれに代えて、前記装置は、１つ以上の弁、例えば制御可能な流量制限弁を備えることができ、この流量制限弁は、第１のポンプの出口側の上流および／または第２のポンプの出口側の上流に設けることができる。流量制限弁の少なくとも１つは、流量制限状態と流量非制限状態とを有することができる。流量制限状態は、流量非制限状態と比較して、運転中に、ポンプへの入口流れを操作上、減少させ、および／またはポンプ出口の吐出圧力を上昇させることができる。
【００２０】
各ポンプの入口は、供給ラインを介して各供給源に流体接続をすることができる。実施形態では、各ポンプの入口は、例えばそれぞれの供給ラインを介して単一の供給源へ流体接続をしている。実施形態では、各ポンプの入口は、それぞれの供給ラインを介して、それぞれの供給源に流体接続をしている。弁手段は、第１のポンプの出口を第２のポンプの供給ラインへ流体接続をすることができる。さらなる弁手段は、第１のポンプの出口を第２のポンプの供給ラインへ流体接続をすることができる。さらに別の弁手段は、第１のポンプの出口を第２のポンプの供給ラインへ流体接続をすることができる。逆止弁手段は、供給ラインに組み込まれていてもよく、および／またはバルブ手段と第２ポンプの供給ラインとの接続部の上流に配置されていてもよい。
【００２１】
各供給源と各ポンプまたは逆止弁手段または供給ラインとの接続部は、取水口を備えることができる。各取水口は、例えば、なんらかの破片の吸引を防ぐために、ストレーナなどのろ過手段またはフィルタを備えることができる。実施形態では、各供給源と各ポンプまたは逆止弁手段または供給ラインとの接続部は、取水口のろ過手段またはフィルタに含めることができる。
【００２２】
本発明の別の態様は、上述したように、水底トレンチ掘削装置の操作方法が提供される。前記の方法は、噴射ツールの第２のセクションに供給する第２のポンプの吐出流れの圧力を上昇させるために、第１のポンプの吐出流れの一部を噴射ツールの第１のセクションから、噴射ツールの第２のセクションへ流体接続をしている第２のポンプの入口に流すことを含んでいる。
【００２３】
前記の方法は、噴射ツールの第３のセクションに供給する第３のポンプの吐出流れの圧力を上昇させるために、第２のポンプの吐出流れの一部を噴射ツールの第２のセクションから、噴射ツールの第３のセクションへ流体接続をしている第３のポンプの入口へ流すことをさらに含むことができる。前記の方法は、噴射ツールの第４または後続のセクションに供給する第４または後続のポンプの吐出流れの圧力を上昇させるために、第３のポンプの吐出流れの一部を、噴射ツールの第３のセクションから、噴射ツールの第４または後続のセクションへ流体接続をしている第４または後続のポンプの入口へ流すことをさらに含むことができる。
【００２４】
前記の方法は、第１のポンプの吐出流れのすべてではなく、一部のみを流すことを含むことができる。これにより、吐出流れの一部が、噴射ツールの第１のセクションに供給され、吐出流れの別の部分が、第２のポンプの入口に供給されるようになる。同様に、前記の方法は、第２、第３または第４のポンプのうちの１台以上の吐出流れのすべてではなく、一部のみを流すことを含むことができる。この方法は、例えばある時間にわたり、例えば所定の時間、吐出流れの分岐する部分または割合または量を変化させることを含むことができる。前記の方法は、ユーザによって受信されたコマンドに応答して、および／または要求の変化に従って、吐出流れの分岐する部分、または割合、または量を変化させることを含むことができる。
【００２５】
前記の方法は、第１のポンプの出口と噴射ツールの第１のセクションとの流体接続を閉じること、および第１のポンプの出口と第２のポンプの入口との流体連通を開けることを含むことができる。前記の方法は、第１のポンプの出口と第２のポンプの入口との流体連通を開ける前に、第１のポンプの出口と噴射ツールの第１のセクションとの流体接続を閉じることを含むことができる。同様に、前記の方法は、第２、第３または第４のポンプのうちの１台以上の出口と噴射ツールの関連するセクションとの流体接続を閉じること、および第２、第３または第４のポンプのうちの１台以上の出口と関連する後続のポンプの入口との流体連通を開けることを含むことができる。前記の方法は、第２、第３または第４のポンプのうちの１台以上の出口と後続のポンプの入口との流体連通を開ける前に、第２、第３または第４のポンプのうちの１台以上の出口と、噴射ツールの関連するセクションとの流体接続を閉じることを含むことができる。
【００２６】
前記の方法の実施形態では、吐出流れ、例えば第１のポンプの吐出流れのすべてを分岐することを含んでいる。これにより、第１のポンプの吐出流れのすべてを第２のポンプの入口に供給するようにする。同様に、前記の方法は、吐出流れ、例えば第２、第３または第４のポンプのうちの１台以上の吐出流れのすべてを分岐することを含むことができる。これにより、例えば第２、第３または第４のポンプのうちの１台以上の吐出流れのすべてを第３、第４または後続のポンプの入口に供給することができる。
【００２７】
前記の方法は、手動もしくは自動で吐出流れを分岐すること、または、手動もしくは自動化された手段、例えば手動もしくは自動化されたアクチュエータを用いて、吐出流れを分岐することを含むことができる。実施形態では、前記の方法は、制御手段を用いて１台以上のポンプの吐出流れを分岐することを含んでいる。
【００２８】
前記の方法は、第１のポンプの吐出流れを第２のポンプの入口へ分岐する前に、流体、例えば水の供給源から、第２のポンプの入口へ流体を流し得ることを含むことができる。前記の方法は、例えば第１のポンプの吐出流れが、第２のポンプの入口へ分岐されるとき、第２のポンプの入口から、流体の供給源への流体の流れを防止することを含むことができる。同様に、前記の方法は、流体、例えば水の供給源から、第３、第４または後続のポンプのうちの１台以上の入口へ、流体を流し得ること、および／または第３、第４または後続のポンプの入口から、流体の供給源への流体の流れを防止することを含むことができる。
【００２９】
前記の方法は、例えば、キャビテーションを抑制するために、第１および／または第２のポンプの入口への流体流れの圧力を局所的に上昇させることを含むことができる。前記の方法は、例えば、第１および／または第２のポンプにおけるキャビテーションを防止するため、周囲圧力が実質的に不十分である相対的に低圧の流体の供給源からの流体流れの圧力を局所的に上昇させることを含むことができる。前記の方法は、昇圧手段、例えば噴射ポンプ等の昇圧装置の使用を含むことができる。
【００３０】
疑義を回避するために、本明細書に記載された特徴のいずれかは、本発明のいずれかの態様にも等しく適用することができる。水底トレンチ掘削装置は、それに関連するポンプ装置の１つ以上の特徴を含むことができ、逆も同様であり、および／または、前記の方法は、水底トレンチ掘削装置またはポンプ装置の１つ以上の特徴に関連する１つ以上の特徴または工程を含むことができる。
【００３１】
本発明のさらなる態様は、プロセッサーに上述の方法を実施する手順を実行させるためのコンピュータ読取り可能なプログラムコード手段を含むコンピュータプログラム要素を提供することである。本発明のさらに別の態様は、コンピュータ読取り可能な媒体上に具体化されたコンピュータプログラム要素を提供することである。本発明のさらに別の態様は、プログラムを記憶しているコンピュータ読取り可能な媒体を提供することであり、プログラムは、コンピュータに上述の方法を実施する手順を実行させるように構成されている。
【００３２】
本発明のさらに別の態様は、上述のコンピュータプログラム要素、またはコンピュータ読取り可能な媒体を含む制御手段、または制御システム、またはコントローラを提供することである。
【００３３】
本出願の範囲内で、既述の段落、特許請求の範囲、および／または以下の記載および図面、ならびにそれらの個々の特徴に記載された様々な態様、実施形態、実施例および代替物は、独立して、または任意の組み合わせで実施し得ることは明白である。すなわち、すべての実施形態、および／または任意の実施形態の特徴は、そのような特徴に互換性がある限り、任意の方法および／または組み合わせで組み合わせることができる。疑義を回避するために、本明細書で使用される「可能である」、「および／または」、「例えば」、ならびに任意の同様の用語は、そのように記載された任意の特徴が存在することが必要でないように、非限定的であると解釈されるべきである。実際、任意の特徴の如何なる組合せは、明示的に特許請求の範囲に記載されているか否かにかかわらず、本発明の範囲から逸脱することなく、明示的に想定されるものである。出願人は、最初に提出した請求項を変更する権利、またはそれに応じて新しい請求項を提出する権利を留保している。すなわち、最初に特許請求の範囲に記載されていないが、他の請求項のいずれかの特徴に依存し、および／または他の請求項のいずれかの特徴を組み込むために、最初に提出した請求項を修正する権利を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】軟らかい砂および粘り気のない粘土から成る層を掘削する第１の操作モードで示された、本発明の実施形態による水底トレンチ掘削装置の模式図である。
【図２】粘り気の強い粘土および硬い土から成る層を掘削する第２の操作モードで示された、図１の水底トレンチ掘削装置の模式図である。
【図３】軟らかい砂および粘り気のない粘土から成る層を掘削する第１の操作モードで示された、本発明の別の実施形態による水底トレンチ掘削装置の模式図である。
【図４】軟質かつ中間程度の粘土および土から成る層を掘削する第２の操作モードで示された、図２の水底トレンチ掘削装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明の実施形態を、添付の図面を参照しながら説明する。
【００３６】
図１には、第１、第２および第３のポンプ２ａ、２ｂ、２ｃと、上部、中間部および下部セクション３ａ、３ｂ、３ｃを含む噴射ツール脚部または刀部３とを備える水底トレンチ掘削装置１が示されている。１台の噴射ツールだけが示されているが、噴射ツールは、それぞれ上部、中間部および下部セクション３ａ、３ｂ、３ｃを含む複数の噴射掘削脚部３を備えることができる。図１に示す噴射掘削脚部３およびセクション３ａ、３ｂ、３ｃを、セクション３ａ、３ｂ、３ｃをそれぞれ含む複数の噴射掘削脚部３を有する実施形態に等しく適用しうることは、当業者によって理解しうることと思う。ポンプ２ａ、２ｂ、２ｃは、公知のタイプであり、単段ポンプであることが好ましい。
【００３７】
運転中に、各セクション３ａ、３ｂ、３ｃに供給される加圧水は、それぞれの出口から放出され、砂および／または粘土、および／または土からなる海底である好適な隣接する層に、トレンチまたは穴を掘削する。
【００３８】
３台のポンプ２ａ、２ｂ、２ｃの各々は、入口２０と出口２１とを備え、各入口２０は、供給ライン５を介して取水口４に流体接続をしている。取水口４は、水の供給源内に配置され、各々の取水口は、破片が供給ライン５、したがって、その後、ポンプ２ａ、２ｂ、２ｃのいずれかに入ることを防止するためのフィルタを備えている。
【００３９】
各ポンプ２ａ、２ｂ、２ｃの出口２１は、吐出ライン６を介して、それぞれのセクション３ａ、３ｂ、３ｃに流体接続をしている。こうして、第１のポンプ２ａは、上部セクション３ａへ流体接続をし、第２のポンプ２ｂは、中間部セクション３ｂへ流体接続をし、第３のポンプ２ｃは、下部セクション３ｃへ流体接続をしている。
【００４０】
第１のポンプ２ａを上部セクション３ａへ接続している吐出ライン６は、直列に接続された第１および第２の三方弁７ａ、７ｂを含んでいる。第１のバルブ７ａは、第１の分岐ライン８ａを介して第２のポンプ２ｂの供給ライン５へ流体接続をしている。第２のバルブ７ｂは、第１のバルブ７ａの下流にあり、第２の分岐ライン８ｂを介して第３のポンプ２ｃの供給ライン５へ流体接続をしている。第２のポンプ２ｂを中間部セクション３ｂへ接続している吐出ライン６は、第３の分岐ライン８ｃを介して第３のポンプ２ｃの供給ライン５へ流体接続をしている第３の三方弁７ｃを含んでいる。
【００４１】
逆止弁９は、第２および第３のポンプ２ｂ、２ｃの供給ライン５であって、それぞれ接続する分岐ライン８ａ、８ｂの上流に設けられている。各逆止弁９は、取水口４から関連するポンプ２ｂ、２ｃへの流体の流れを可能にするが、逆方向への流体の流れを防止するように構成されている。
【００４２】
第１、第２および第３の三方弁７ａ、７ｂ、７ｃは、無線または有線の通信手段を介して、遠隔配置されたコントローラ（図示せず）に、操作可能に接続されている。次に、コントローラは、三方弁７ａ、７ｂ、７ｃを遠隔的に調節し、そこを通る水の流路を変更するように操作することができる。
【００４３】
図１に示す第１の構成では、各ポンプ２ａ、２ｂ、２ｃがそれぞれの噴射脚部セクション３ａ、３ｂ、３ｃに接続するように、三方弁７ａ、７ｂ、７ｃが構成されている。より具体的には、第１のポンプ２ａは、上部セクション３ａにのみ流体接続をし、第２のポンプ２ｂは、中間部セクション３ｂにのみ流体接続をし、第３のポンプ２ｃは、下部セクション３ｃにのみ流体接続をしている。
【００４４】
運転中に、ポンプ２ａ、２ｂ、２ｃは、起動され、供給ライン５を介して取水口４を通してポンプ２ａ、２ｂ、２ｃの入口２０へ水が吸入される。水は、ポンプ出口２１から、三方弁７ａ、７ｂ、７ｃを通して、それぞれのセクション３ａ、３ｂ、３ｃへ、高圧で圧送される。この第１の構成では、噴射脚部３の３つのセクション３ａ、３ｂ、３ｃのすべてに、すべての流れが供給されている。その結果、噴射脚部３のセクション３ａ、３ｂ、３ｃの出口から、適度な圧力で相対的に多い流量の水が、吐き出される。この構成は、粘り気のない粘土、および軟らかい砂から成る層を掘削する場合に有用であり、所定の時間で、相当に広い領域にわたって掘削を行うことができる。
【００４５】
図２には、図１の水底トレンチ掘削装置１は、第１の三方弁７ａが、第１のポンプ２ａの出口２１からの加圧水のすべてを第１の分岐ライン８ａを介して、第２のポンプ２ｂの入口２０へ流すように調整されている第２の構成を示している。第３の三方弁７ｃも、第２のポンプ２ｂの出口２１からの加圧水のすべてを第３の分岐ライン８ｃを介して、第３のポンプ２ｃの入口２０へ流すように調整されている。逆止弁９は、加圧水が取水口４へ戻ることを防止している。
【００４６】
図２の構成では、ポンプ２ａ、２ｂ、２ｃは、第１のポンプ２ａの出口２１から吐き出される流れの圧力が、第２のポンプ２ｂによって上昇させられ、かつ、第２のポンプ２ｂの出口２１から吐き出される流れの圧力が、第３のポンプ２ｃによって上昇させられるように、直列に配置されている。したがって、第３のポンプ２ｃの出口２１から吐き出される流れの圧力は、３台のすべてのポンプ２ａ、２ｂ、２ｃで発生した圧力の組み合わせとなる。したがって、下部セクション３ｃに供給され、続いて下部セクション３ｃから放出される水圧は、図１に示された構成よりも著しく高くなる。
【００４７】
高圧水は、図１の構成によって吐き出される低圧水によって掘削することが困難な粘り気の強い粘土、および硬い土を含む隣接する層を掘削するのに有用であるという利点を有している。しかし、この第２の構成では、流量が大きく減少するので、所定の時間で、より狭い領域しか掘削することはできない。
【００４８】
図３には、本発明の代替的実施形態による水底トレンチ掘削装置１０が示されている。前述したのと同じ特徴については、同じ符号が付されており、これ以上の説明は行われない。この実施形態では、水底トレンチ掘削装置１０は、噴射ポンプ１１の第１の入口１１ａに流体接続をしている１つの取水口４のみを備えている。
【００４９】
噴射ポンプ１１は、第２の中間入口１１ｂおよび出口１１ｃも備えている。噴射ポンプ１１の第２の入口１１ｂは、調圧ライン１２を介して第１のポンプ２ａの出口２１と流体接続をしている。噴射ポンプ１１の出口１１ｃは、各ポンプ２ａ、２ｂ、２ｃの供給ライン５に流体接続をしている。噴射ポンプ１１は、各ポンプ２ａ、２ｂ、２ｃの入口２０へ供給する水の昇圧の程度を調整することができ、それにより、ポンプ内のキャビテーションの可能性を著しく低減している。流量調節弁１３は、調圧ライン１２に含まれており、有線または無線の通信手段を介して遠隔配置されたコントローラ（図示せず）に操作可能に接続されている。
【００５０】
運転中に、水底トレンチ掘削装置１０を深い水中に配置する場合、周囲の水圧は、相対的に高いので、ポンプ２ａ、２ｂ、２ｃ内のキャビテーションの危険性は、相対的に低くなる。したがって、水深が深い状態では、流量制限弁１３は、第１のポンプ２ａの出口２１と噴射ポンプ１１の入口１１ｂとの流体連通を閉じるように操作することができる。
【００５１】
これとは逆に、水底トレンチ掘削装置１０を浅い水中に配置する場合、水圧は、相対的に低いので、ポンプ２ａ、２ｂ、２ｃ内のキャビテーションの危険性は、相対的に高くなる。したがって、水深が浅い状態では、第１のポンプ２ａから噴射ポンプ１１へ、高圧の出口流れの一部を分岐するために、流量制限弁１３は、第１のポンプ２ａの出口２１と噴射ポンプ１１の入口１１ｂとの流体連通を開けるように操作することができ、これによって、キャビテーションの発生を防止または減少することができる。
【００５２】
運転中に、図３に示す水底トレンチ掘削装置１０の構成は、図１に示す水底トレンチ掘削装置１の構成と同様の方法で、加圧水を各セクション３ａ、３ｂ、３ｃに吐き出している。上述のように、この配置は、軟らかい砂、および粘り気のない粘土から成る隣接する層を掘削するのに有用である。
【００５３】
図４には、図３の水底トレンチ掘削装置１０が、異なる構成で示されている。この構成では、第２の三方弁７ｂは、第２の分岐ライン８ｂを介して、第１のポンプ２ａの出口２１から第３のポンプ２ｃの入口２０へ、すべての加圧水を流すように調整されている。第２のポンプ２ｂの運転はそのままで、噴射脚部３の中間部セクション３ｂへ流体を供給している。第２の逆止弁９は、加圧水が噴射ポンプ１１の出口１１ｃに戻るのを防止している。
【００５４】
こうして、第１及び第３のポンプ２ａ、２ｃは、直列に配置されているので、第３のポンプ２ｃの出口２１から下部セクション３ｃへ圧送される水の圧力は、第１および第３のポンプ２ａ、２ｃによって発生する圧力の組み合わせとなる。一方、第２のポンプ２ｂは、図３に示す構成と同じ圧力で、図３と同じように作動し、加圧水を中間部セクション３ｂに圧送する。図４の構成では、水は上部セクション３ａに圧送されない。
【００５５】
図４の構成は、図３の構成と比較すると、下部セクション３ｃから高い圧力の水を供給するという利点を有している。下部セクション３ｃからの高い圧力の水は、中間程度の粘土および土から成る隣接する層を掘削することに適している。しかし、同時に、中間部セクション３ｂは、低い圧力であるが、加圧水を供給し続けている。この方法で、中間部セクション３ｂは、軟質の粘土および土から成る隣接する層を掘削することができる。この構成は、水底トレンチ掘削装置１０によって掘削され得る層の硬度が増加しても、トレンチを掘削する速度を可能な限り維持できるという利点を有している。
【００５６】
当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく、上述の実施形態に対するいくつかの変化形を想定し得ることを理解しうると思う。例えば、水底トレンチ掘削装置１、１０の三方弁７ａ、７ｂ、７ｃの有用な構成が可能であることを理解しうると思う。例えば、図３に示す水底トレンチ掘削装置１０の代替的実施形態では、水底トレンチ掘削装置１の第１の実施形態に関連している図２に示す三方弁７ａ、７ｂ、７ｃの構成に近似するように調整される三方弁７ａ、７ｂ、７ｃを有することができる。追加的または代替的に、水底トレンチ掘削装置１の第１の実施形態は、図４に示す水底トレンチ掘削装置１０の代替的実施形態に関連して説明した方法で構成される３方弁７ａ、７ｂ、７ｃを有することができる。第１の実施形態による水底トレンチ掘削装置１は、逆止弁１３を有する、または有していないポンプ２ａ、２ｂ、２ｃの１台以上と流体接続をしている１台以上の噴射ポンプ１１または他の昇圧手段を含むことができる。
【００５７】
上記実施形態では、３台のポンプ２ａ、２ｂ、２ｃを示しているが、同じである必要はなく、水底トレンチ掘削装置１、１０は、２台だけのポンプ２ａ、２ｂ、または３台よりも多くのポンプ、例えば４台、５台または６台のポンプを備えていてもよい。水底トレンチ掘削装置１、１０が、上述した実施形態とは異なる台数のポンプを含む場合、それぞれのセクション３ａ、３ｂ、３ｃ、三方弁７ａ、７ｂ、７ｃ、逆止弁９、供給ライン５、分岐ライン８ａ、８ｂ、８ｃおよび吐出ライン６の数を、変化に応じて変更することは理解されると思う。
【００５８】
水底トレンチ掘削装置は、噴射ツールを含む必要がないことが、想定され、特許請求の範囲に記載されている。例えば、本発明は、ポンプ装置にも関連している。ポンプ装置は、そのポンプ装置に含まれるポンプの台数よりも多くの、または少ないセクションを有する噴射ツールと共に用いられてもよい。そのような例では、当業者であれば、様々な接続構成が可能であることを理解しうると思う。
【００５９】
追加的または代替的に、噴射掘削脚部３のセクション３ａ、３ｂ、３ｃの１つ以上への加圧水の供給を、１台以上の絞り弁の使用によって、さらに調整可能に制御することができる。例えば、このような絞り弁が吐出ライン６に設けられる場合である。セクション３ａ、３ｂ、３ｃの１つ以上への加圧水の流れを選択的に減少または増加させるために、絞り弁は、絞り弁の絞りを調節することができる遠隔に配置されたコントローラに操作上、接続することができる。この方法で、ポンプ２ａ、２ｂ、２ｃのうちの１台以上によって吐き出される加圧水の圧力および流量を選択的に制御することができる。
【００６０】
三方弁７ａ、７ｂ、７ｃは、加圧水のすべてを通過させる、または分岐するように調整されているとして上述したが、必ずしもそうである必要はない。三方弁７ａ、７ｂ、７ｃのうちの１台以上が、段階的にまたは連続的に調整されてもよい。これにより、三方弁７ａ、７ｂ、７ｃのうちの１台以上によって吐き出される加圧水の第１の部分は、吐出ライン６を流れ、加圧水の第２の部分は、分岐ライン８ａ、８ｂ、８ｃを流れるようになる。追加的または代替的に、三方弁７ａ、７ｂ、７ｃは、手動で調節可能であってもよい。
【００６１】
水底トレンチ掘削装置１の第１の実施形態は、ポンプ２ａ、２ｂ、２ｃの各々のために別々の取水口４を備えるとして説明したが、必ずしもそうである必要はない。水底トレンチ掘削装置１は、図３に示されている水底トレンチ掘削装置１０の代替的実施形態に関して説明したように、３つ未満の取水口４、例えば１つのみの取水口４を備えていてもよい。
【００６２】
追加的または代替的に、水底トレンチ掘削装置１、１０の噴射掘削脚部３は、１つ以上の代替的噴射掘削脚部３、例えば、３つのセクション３ａ、３ｂ、３ｃより多くのまたは少ないセクションからなる噴射掘削脚部３によって使用前に、取り外し可能であっても、取り換え可能であってもよい。例えば、代替的噴射掘削脚部３は、２つのセクション３ａ、３ｂ、すなわち上部セクション３ａおよび下部セクション３ｂのみを備え、図１の実施形態で説明した噴射掘削脚部３よりも高さを低くしてもよい。水底トレンチ掘削装置１、１０が、２つのセクション３ａ、３ｂのみを有する噴射掘削脚部３を備えている場合、ポンプ２ａ、２ｂ、２ｃのうちの１つは、例えば１台のバルブによって、加圧水を噴射掘削脚部に向けて圧送することを選択的に停止してもよい。追加的または代替的に、水底トレンチ掘削装置１、１０が、セクション３ａ、３ｂ、３ｃよりも多くの台数のポンプを含む場合、三方弁７ａ、７ｂ、７ｃのうちの１台以上は、加圧水を、ポンプ２ａ、２ｂ、２ｃの１台以上の出口２１からポンプ２ａ、２ｂ、２ｃの別のポンプの入口２０に向けて分岐するように調節してもよい。この方法において、セクション３ａ、３ｂ、３ｃに加圧水を吐き出すポンプの台数は、使用可能なセクション３ａ、３ｂ、３ｃの数と一致させてもよい。
【００６３】
上述の特徴および／または添付の図面に示されるものの任意の数の組み合わせは、先行技術に対して明確な利点を提供し、かつ本明細書に記載される本発明の範囲内にあることは、当業者にも理解しうると思う。
【００６４】
本明細書及び特許請求の範囲の記載を通して，用語「備える」及び「含む」，並びにそれらの変化形は，「備えるも，限定されるわけではない」ことを意味しており，他の部分，添加剤，成分，個数または工程を除外することを意図するものではない。
本明細書および特許請求の範囲の記載を通して，単数での表記は、特段の事由のない限り複数である場合を含んでいる。特に，不定冠詞が使用される場合には，特段の事由のない限り、明細書は、単数のみならず複数である場合も含むものと解すべきである。
【００６５】
本発明の特定の態様、実施形態または実施例に関連して記載される特徴、数値、特性、化合物、化学成分または化学基は、その性質に反しない限り、本明細書に記載される他の態様、実施形態または実施例に適用可能であると理解されるべきである。本明細書（添付の特許請求の範囲、要約書及び図面を含む）に開示されたすべての特徴、および／または、同様に開示された任意の方法またはプロセスのすべての工程は、そのような特徴および／または工程の少なくともいくつかが、互いに排他的である組み合わせを除いて、任意に組み合わせることができる。本発明は、前述の任意の実施形態の詳細に限定されるものではない。本発明は、本明細書（添付の特許請求の範囲、要約書及び図面を含む）に開示された特徴の任意の新規なもの、または任意の新規なものの組合せ、または、開示された任意の方法、またはプロセスの工程の任意の新規なもの、または任意の新規なものの組合せに及んでいる。
【００６６】
読者の関心は、本出願に関連して、本明細書と同時にまたは以前に出願され、かつ本明細書とともに公衆の縦覧に供されているすべての論文および文書に向けられると思うが、かかる論文および文書の内容は、参照のために本明細に組み込まれているものとする。
【符号の説明】
【００６７】
１      水底トレンチ掘削装置
２ａ    第１のポンプ
２ｂ    第２のポンプ
２ｃ    第３のポンプ
３      噴射掘削脚部
３ａ    上部セクション
３ｂ    中間部セクション
３ｃ    下部セクション
４      取水口
５      供給ライン
６      吐出ライン
７ａ    第１の三方弁
７ｂ    第２の三方弁
７ｃ    第３の三方弁
８ａ    第１の分岐ライン
８ｂ    第２の分岐ライン
８ｃ    第３の分岐ライン
９      逆止弁
１０    水底トレンチ掘削装置
１１    噴射ポンプ
１１ａ  第１の入口
１１ｂ  第２の入口
１１ｃ  出口
１２    調圧ライン
１３    流量制限弁（流量調節弁）
２０    ポンプの入口
２１    ポンプの出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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