УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ЗАГЛУБЛЕНИЯ УДЛИНЕННОГО ЭЛЕМЕНТА
DEVICE AND METHOD OF ELONGATED ELEMENT EMBEDMENT

Область техники, к которой относится настоящее изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству и способу укладки удлиненного элемента, в частности заглубления удлиненного элемента в заранее сформированную или одновременно формируемую траншею. Удлиненный элемент обычно может представлять собой трубопровод или кабель, такой как кабель для передачи электроэнергии или кабель дальней связи.
Устройство и способ особенно подходят для заглубления удлиненного элемента, такого как трубопровод или кабель, в морское дно. Устройство и способ согласно настоящему изобретению главным образом направлены на заглубление удлиненного элемента в непрямолинейную траншею, а конкретнее туда, где траншея сопровождает изгиб относительно небольшого радиуса, в особенности туда, где радиус кривизны приближается к минимальному радиусу кривизны удлиненного элемента.
Предшествующий уровень техники настоящего изобретения
Уровень техники заглубления удлиненных элементов, таких как трубопроводы или кабели, является надежно отработанным, и из уровня техники известны многочисленные устройства и способы. Во многих случаях используются устройства для прокладки траншеи, которые в единичную операцию роют траншею в морском дне и прокладывают удлиненный элемент в только что образованной траншее. В некоторых случаях формирование траншеи и прокладка удлиненного элемента в траншее осуществляются как отдельные операции в разные периоды времени и с использованием различного оборудования.
Часто в устройствах такого типа на стадии переноса удлиненного элемента в траншею используется так называемый заглубитель. Заглубитель служит для направления удлиненного элемента в его предполагаемое положение в основании или на дне траншеи, а также способствует обеспечению того, чтобы удлиненный элемент не был изогнут еще больше его минимального радиуса кривизны, что может вызвать повреждение удлиненного элемента.
Обычно устройство для прокладки удлиненного элемента в траншее выполнено с возможностью прокладки элемента в, по существу, прямолинейной траншее. Заглубитель наиболее часто сконфигурирован как продольно протяженный элемент, выступающий с тыльной стороны устройства и характеризующийся наличием изогнутой нижней части, которая служит для направления удлиненного элемента к основанию траншеи. Там, где траншея прямолинейная, протяженность заглубителя с тыльной стороны не вызывает проблем.
Однако в настоящее время чаще существует необходимость прокладки удлиненного элемента, такого как трубопровод или кабель, в непрямолинейной (т.е. изогнутой) траншее. При применениях, таких как обеспечение кабелей для ветровых энергоустановок, изгиб в траншее может характеризоваться небольшим радиусом поворота. Значительная протяженность заглубителя с тыльной стороны может стать значительный проблемой в таких изогнутых траншеях, поскольку ввиду своей длины заглубитель может контактировать со стенками траншеи и заклиниваться или, по-другому, застревать или защемляться в определенном положении. Высвобождение заглубителя из его защемленного состояния зачастую является сложным и в самом крайнем случае приводит к потере времени и денег, в то время как предпринимаются попытки устранения неисправностей.
Настоящее изобретение направлено на устранение или минимизацию этих проблем.
Краткое раскрытие настоящего изобретения
В соответствии с первым аспектом настоящих изобретений предложен заглубитель, сконфигурированный для использования в прокладке удлиненного элемента в траншее, причем заглубитель характеризуется наличием участка входа удлиненного элемента и участка выхода удлиненного элемента и при этом заглубитель выполнен с возможностью поворота при эксплуатации вокруг оси, по существу, параллельной продольной оси удлиненного элемента.
Предпочтительно ось поворота заглубителя, по существу, соосна с продольной осью удлиненного элемента.
Предпочтительно ось поворота заглубителя, по существу, параллельна продольной оси удлиненного элемента на участке входа удлиненного элемента заглубителя.
Согласно предпочтительным вариантам осуществления настоящего изобретения удлиненный элемент представляет собой трубопровод или кабель.
Предпочтительно заглубитель выполнен с возможностью обеспечения зацепления и расцепления с удлиненным элементом. Согласно некоторым предпочтительным вариантам осуществления настоящего изобретения заглубитель содержит канал или канавку, сконфигурированную для зацепления удлиненного элемента.
Согласно второму аспекту изобретения предложено устройство для прокладки удлиненного элемента в траншее, при этом устройство содержит:
основной корпус;
контактирующее с грунтом устройство, на которое установлен основной корпус и посредством которого устройство может при эксплуатации перемещаться по грунту;
устройство перемещения удлиненного элемента, выполненное с возможностью перемещения удлиненного элемента из исходного положения в положение прокладки удлиненного элемента; и
заглубитель, прикрепленный к основному корпусу и выполненный для направления удлиненного элемента из его положения прокладки удлиненного элемента в его положение в траншее, причем заглубитель характеризуется наличием участка входа удлиненного элемента и участка выхода удлиненного элемента,
при этом заглубитель выполнен с возможностью поворота при эксплуатации вокруг оси, по существу, параллельной продольной оси удлиненного элемента.
Предпочтительно ось поворота заглубителя, по существу, соосна с продольной осью удлиненного элемента.
Согласно предпочтительным вариантам осуществления настоящего изобретения ось поворота заглубителя, по существу, параллельна продольной оси удлиненного элемента на участке входа удлиненного элемента заглубителя.
Согласно предпочтительным вариантам осуществления настоящего изобретения удлиненный элемент представляет собой трубопровод или кабель.
Предпочтительно заглубитель выполнен с возможностью обеспечения зацепления и расцепления с удлиненным элементом. Согласно некоторым предпочтительным вариантам осуществления настоящего изобретения заглубитель содержит канал или канавку, сконфигурированную для зацепления удлиненного элемента.
Согласно предпочтительным вариантам осуществления настоящего изобретения устройство дополнительно содержит устройство для рытья траншеи.
Предпочтительно устройство для рытья траншеи выбрано из одной или нескольких цепных пил, копающих колес, врубовых машин и гидромониторных устройств.
Предпочтительно заглубитель расположен на устройстве непосредственно сзади (с учетом направления рытья траншеи) устройства для рытья траншеи.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предложен способ прокладки удлиненного элемента в траншее, при этом способ предусматривает направление удлиненного элемента из положения прокладки удлиненного элемента в положение в траншее при помощи заглубителя и регулирование ориентации заглубителя посредством поворота заглубителя вокруг оси, по существу, параллельной продольной оси удлиненного элемента.
Предпочтительно ось поворота заглубителя, по существу, соосна с продольной осью удлиненного элемента.
Предпочтительно заглубитель установлен на устройстве для прокладки удлиненного элемента, при этом способ дополнительно предусматривает стадии поворота заглубителя вокруг указанной оси, когда указанное устройство для прокладки удлиненного элемента находится возле изгиба или приближается к изгибу в траншее.
Предпочтительно устройство для прокладки удлиненного элемента дополнительно содержит средства для рытья траншеи, при этом способ дополнительно предусматривает рытье траншеи при помощи указанных средств для рытья траншеи непосредственно перед прокладкой указанного удлиненного элемента в траншее.
Краткое описание фигур
Варианты осуществления изобретения далее раскрыты в настоящем описании со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг. 1 представляет собой схематическое изображение, показывающее часть устройства для рытья траншеи и прокладки удлиненного элемента согласно настоящему изобретению;
фиг. 2 показывает вид сверху устройства согласно настоящему изобретению;
фиг. 3 показывает вид сбоку устройства согласно настоящему изобретению; и
фиг. 4 представляет собой изображение типового устройства для прокладки траншеи и прокладки кабеля, содержащего заглубитель.
Подробное раскрытие настоящего изобретения
Обращаясь изначально к фиг. 4, показано типовое устройство для прокладки траншеи и одновременно прокладки удлиненного элемента в только что вырытой траншее. Устройство 100 содержит основной корпус 110, который установлен на средствах 120 для перемещения основного корпуса 110 по грунту 130. Грунт 130 обычно (но не исключительно) представляет собой грунт морского дна. Такие средства 120 в целях удобства представлены в виде бесконечных сочлененных гусеничных агрегатов (как изображено), но в альтернативном варианте могут представлять собой полозья и тому подобное. Детали конструкции данных признаков сами по себе не являются частью настоящего изобретения, и вследствие этого они не изображены на фиг. 1-3. Следует отметить, что бесконечные сочлененные гусеничные агрегаты 120 управляются посредством приводов, установленных между основным корпусом 110 и сочлененными гусеничными агрегатами.
Устройство дополнительно содержит устройство 20 для рытья траншеи и заглубитель 40, оба в общих чертах отображены только на фиг. 4. На фиг. 4 дополнительно показан удлиненный элемент 50, направляемый в заданное положение посредством заглубителя 40.
Несмотря на то, что на фиг. 4 это конкретно не изображено, устройство 20 для рытья траншеи и заглубитель 40 установлены непосредственно или опосредованно на основном корпусе 110 устройства 100.
Ниже ссылочные номера фиг. 1-3 с индексом «А» обозначают части, компоненты и тому подобное в положении для прокладки удлиненного элемента в прямолинейном участке 32 траншеи, а ссылочные номера фиг. 1-3 с индексом «В» обозначают части, компоненты и тому подобное в положении для прокладки удлиненного элемента в криволинейном участке 34 траншеи.
Обращаясь теперь к фиг. 1-3, изображена часть устройства 100 для прокладки удлиненного элемента 50 в траншее. Удлиненный элемент 50 обычно представляет собой трубопровод или кабель, такой как кабель электропитания или кабель дальней связи, и для упрощения ссылки удлиненный элемент будет именоваться «кабель», а прокладка удлиненного элемента в траншее будет именоваться «прокладка кабеля» с тем пониманием, что ссылки на «кабель» охватывают также другие удлиненные элементы, такие как трубопроводы.
Согласно варианту осуществления, изображенному на фиг. 1-3, устройство 100 согласно настоящему изобретению содержит устройство 20 для рытья траншеи, показанное схематически. Устройство для рытья траншеи при эксплуатации устанавливается непосредственно или опосредованно на основной корпус 110 устройства 100 для прокладки кабеля. Для упрощения иллюстрации устройство 100 и основной корпус 110 на фиг. 1-3 не показаны. Устройство 20 для рытья траншеи само по себе может иметь любую подходящую конструкцию, известную из уровня техники, включая одну или несколько цепных пил, копающих колес, врубовых машин и гидромониторных устройств и тому подобное. Устройство 20 для рытья траншеи при эксплуатации служит для рытья траншеи 30, изображенной на фиг.1-3 как характеризующейся наличием прямолинейного участка 32 и криволинейного участка 34. Согласно предпочтительным конфигурациям стенки 30.1 и 30.2 траншеи являются, по существу, вертикальными. Стенки 30.1 и 30.2 являются противоположными друг другу и вместе с основанием или дном 36 определяют траншею 30, по существу, прямоугольной формы. Направление устройства 100 по изобретению во время операций рытья траншеи и прокладки кабеля показано на фиг. 1, 2 и 4 стрелкой «А».
Устройство согласно настоящему изобретению содержит заглубитель 40. Согласно изображенному варианту осуществления заглубитель 40 показан установленным непосредственно позади (относительно направления прокладки кабеля) устройства 20 для рытья траншеи. Заглубитель 40 прикреплен непосредственно или опосредованно к основному корпусу 110 устройства 100. Обычно основной корпус устройства 100 содержит механизм подъема и/или перемещения кабеля, который переносит кабель 50 из исходного положения в положение прокладки кабеля. Например, кабель 50 может быть первоначально уложен на грунт приблизительно вдоль или смежно с предполагаемым направлением траншеи. Механизм перемещения кабеля направляет кабель 50 в положение прокладки кабеля, при котором кабель 50 далее имеет конфигурацию, подходящую для принятия участком 42 входа кабеля заглубителя 40. Как известно из уровня техники, главная функция заглубителя 40 заключается в направлении кабеля 50 из положения прокладки кабеля на устройстве к дну 36 траншеи 30, при этом обеспечивая защиту кабеля 50 от чрезмерного изгибания, которое может привести к повреждению кабеля.
Заглубитель 40 содержит, по существу, жесткий элемент, например, металлической конструкции, характеризующийся изогнутой поверхностью нижней части, которая плотно прилегает к кабелю 50 при его переносе в траншею. Изогнутая нижняя часть заглубителя может принимать форму канала или канавки, открытой на своей нижней стороне. Канал или канавка зацепляют кабель 50. Заглубитель регулируется так, что кабель 50 не обязательно должен быть «захвачен» на всем протяжении операции прокладки кабеля. Таким образом, кабель может быть зацеплен и отцеплен от заглубителя во время операции прокладки кабеля. Следовательно, заглубитель отличается от устройства для прокладки кабеля из уровня техники, содержащего, например, устройство, выполненное для одновременных операций прокладки, при которых кабель остается постоянно захваченным. Как правило, устройство из уровня техники выполнено для одновременных операций прокладки, не допускающих высвобождения кабеля, обеспечивая невозможность его отцепления от устройства во время процесса прокладки кабеля. Кабель 50 входит под заглубителем 40 на участке 42 входа кабеля и выходит на участке 44 выхода кабеля, удаленном от участка 42 входа.
Заглубитель 40 характеризуется значительной длиной, намного большей, чем его ширина. Таким образом, заглубитель 40 выступает с тыльной стороны устройства для прокладки кабеля (в частности, устройства 20 для рытья траншеи на изображенном варианте осуществления) ввиду значительной длины. При прокладке кабеля 50 в прямолинейном участке 32 траншеи данная конфигурация заглубителя 40 является подходящей. Однако проблемы могут возникнуть, когда кабель прокладывается в криволинейном участке 34 траншеи, поскольку заглубитель 40 может контактировать со стенками 30.1, 30.2 траншеи 30 и застревать (заклиниваться или защемляться), так что операции прокладки кабеля неизбежно приостанавливаются, пока заглубитель 40 не высвободится.
Для преодоления данной проблемы настоящее изобретение предусматривает, что заглубитель 40 выполнен с возможностью поворота вокруг оси, по меньшей мере, приблизительно параллельной, а предпочтительно - по существу, параллельной продольной оси кабеля 50. Согласно предпочтительным конфигурациям ось, вокруг которой заглубитель выполнен с возможностью поворота, по меньшей мере, приблизительно, а предпочтительно - по существу, соосна с продольной осью кабеля 50. Особенно предпочтительно, чтобы ось, вокруг которой может поворачиваться заглубитель 40, была, по существу, соосна с продольной осью кабеля 50 на участке 42 входа заглубителя. Достижение полностью параллельной ориентации оси поворота заглубителя 40 в отношении продольной оси кабеля 50 не может быть возможно на практике в условиях эксплуатации и рабочей среды, воздействию которых подвержено устройство 100. Например, поверхность 130 грунта может быть неровной, и/или опытные данные о состоянии грунта от устройства 20 для рытья траншеи могут варьироваться, приводя к кратковременным изменениям в ориентации устройства 100 относительно необходимого профиля траншеи, которая должна быть обеспечена. Следовательно, несмотря на то что устройство согласно настоящим изобретениям стремится к достижению наиболее близкой практической параллельной ориентации между осью поворота заглубителя 40 и продольной осью кабеля 50, точная ориентация не может быть достигнута, и это отражается в использовании формулировок «по меньшей мере, приблизительно на одной оси» и «по существу, на одной оси» (и подобных грамматических форм) в данном документе.
Поворот заглубителя 40 вокруг продольной оси кабеля 50 эффективен для предотвращения возможности перегиба кабеля по траектории кабеля, который может выходить за пределы минимального радиуса изгибания кабеля.
Благодаря повороту заглубителя 40 при приближении или при выполнении поворота в траншее изогнутая конфигурация заглубителя 40 точнее соответствует изгибу траншеи, таким образом контакт между заглубителем 40 и стенками 30.1, 30.2 траншеи возникает с меньшей вероятностью. Следовательно, вероятность застревания заглубителя в траншее 30 значительно снижается. Если смотреть сзади, для выполнения левого поворота в траншее 30 заглубитель 40 поворачивается против часовой стрелки (против хода часовой стрелки) вокруг упомянутой оси, а для выполнения правого (направо) поворота в траншее 30 заглубитель 40 поворачивается по часовой стрелке вокруг упомянутой оси.
Для осуществления поворота заглубителя 40 между заглубителем 40 и основным корпусом устройства для прокладки кабеля размещаются подходящие приводы, такие как гидравлические приводы. Работа приводов может регулироваться непосредственно вручную, или приводы могут регулироваться устройством автоматического или полуавтоматического управления.
Согласно другим вариантам осуществления настоящего изобретения поворот заглубителя 40 может быть достигнут при помощи пассивных средств, таких как винтовые пружины или резиновые пружины, выполненных для принуждения заглубителя 40 к центральному (неотклоненному) положению.
Градус поворота заглубителя 40 может быть измерен с помощью соответствующего измерительного устройства, такого как измерительный преобразователь линейных перемещений (ИПЛП).
Согласно некоторым предпочтительным вариантам осуществления степень поворота заглубителя 40 определяется (например, устройством управления) в соответствии с данными, касающимися градуса кривизны траншеи. Такими данными могут быть данные, которые используются для определения положения устройства 20 для рытья траншеи во время рытья траншеи 30, или могут быть, например, данные, относящиеся к положению рулевого устройства устройства для прокладки кабеля.
По всей описательной части и формуле настоящего описания слова «содержит» и «вмещает», а также их варианты означают «включающий, но не ограничивающийся», и они не направлены на исключение (и не являются исключением) других веществ, добавок, компонентов, систем или этапов. По всей описательной части и формуле настоящего описания единственное число включает множественное число за исключением случаев, когда контекст требует иного. В частности, в случае, когда используется неопределенный артикль, описание должно пониматься как предполагающее множественность, равно как и единственность, за исключением случаев, когда контекст требует иного.
Признаки, числа, характеристики, соединения, химические вещества или группы, описанные в связи с конкретным аспектом, вариантом осуществления или примером настоящего изобретения, являются понятными для применения по любому другому аспекту, варианту осуществления или примеру, описанному здесь, за исключением противоречащих с ними. Все признаки, раскрытые в данном описании (включая еще сопутствующие формулу, реферат и изображения), и/или все из этапов любого способа или процесса, раскрытого таким образом, могут быть объединены в любой комбинации, за исключением комбинаций, где по меньшей мере некоторые из данных признаков и/или этапов несовместимы. Изобретение не ограничено деталями каких-либо описанных выше вариантов осуществления. Изобретение распространяется на любой новый или любую новую комбинацию признаков, раскрытую в данном описании (включая еще сопутствующие формулу, реферат и изображения), или на любой новый этап или любую новую комбинацию этапов любого способа или процесса, раскрытых таким образом.
Внимание читателя направлено на все бумаги и документы, которые поданы одновременно с или перед данным описанием по отношению к данной заявке и которые открыты к доступу посредством данного описания, а содержание всех таких бумаг и документов включено в настоящий документ посредством ссылки.