用於切割水下結構的方法和設備的製作方法

2023-07-21 13:52:31 2

專利名稱：用於切割水下結構的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於切割水下結構(underwarter structures)的方法和設備。
背景技術：
目前，以清除和/或更換水中結構為目的的水中結構的切割是通過採用不同方法和應用不同種類的設備而實現的。
公知的用於切割水中結構的使用固定刀片操作的裝置例如在US-A-3056267中公開，而設有幾個作用相同的旋轉刀片的裝置在US-A-4180 047中公開。然而，這兩種設備都存在缺點，即僅能在水下結構的露出部分和自由端操作。
在屬於同一申請人的文獻EP-B-0 540 834中，記載了一種使用金剛石纜繩(diamond cable)作為切割裝置的用於切割水下結構的方法和設備；該設備允許在位於底面端和表面之間的任何深度切割水下結構。
目前，考慮到對環境的影響，對新的在實踐中各處均可實施的設備的要求非常嚴格，要求水下結構的切割不能留下從(海)底面凸出的殘留柱墩(stump)，而能實現低於其底面的深度的切割。在這些情況下，應用目前可利用的裝置，必須清除待切割的結構地基周圍的相應量的海底物。這種額外的操作，除了成本較高之外，經常會破壞環境，而正相反，這種類型的「地下」切割則將對環境起到保護作用。

發明內容
因此，本發明的目的是提供一種用於切割水下結構的方法，該方法能夠實現所述的在底面之下的深度進行切割，且消耗的裝置和能量最小，儘可能地限制對海洋環境的影響，且從海底清除的物質最少。
本發明的另一個目的是提供一種設備，該設備適於實施上述構思的切割方法。
因此，本發明的目的是提供一種用於在海底面深度之下切割水下結構的方法，所述結構被安置在海底上，該方法包括以下步驟-在考慮結構的特徵之後確定切割的理想平面，所述特徵即結構的形態及其在底面上的定位，底面本身的形狀和堅實性，以及切割必須被實現的位於底面水平之下的深度；-將切割裝置定位並錨定在切割區域附近；-在結構附近獲得至少一個穿孔或鑽孔，所述穿孔或鑽孔沿著平行於切割方向且優選是處於切割平面上的方向，穿過底面並至少到達對結構進行切割的預定深度；-將切割裝置引入所述穿孔或鑽孔內並對結構進行切割。
按照本發明的方法的一個優選實施例，優選的是獲得兩個具有平行軸線的穿孔或鑽孔，這兩個穿孔或鑽孔以這樣一種方式布置，即待切割的結構被置於所述穿孔或鑽孔之間。
在底面上的待切割結構附近以及在所述結構本身上，實現切割裝置的定位和錨定。
本發明的另一目的是提供一種用於實施按照本發明的方法的設備，該設備包括用於穿孔或鑽孔的裝置，包括一切割架和一可移動切割單元的用於切割的裝置，用於所述穿孔裝置和所述切割裝置的定位的裝置以及錨定裝置。
優選的是，所述用於穿孔的裝置與所述切割架相連，且穿孔裝置和切割裝置的用於定位和錨定的裝置是相同的。


根據本發明的以下優選實施例的詳細說明，本發明的其它優點和特徵將表現得更明顯，所述優選實施例是參照附頁的附圖的非限定示例，其中圖1為用於實施按照本發明的方法的設備的第一實施例的透視圖，其中所述設備位於待切割的水下結構附近；圖2到圖4連續地示出了按照本發明的方法的操作步驟；圖5為側視圖，其中部分為按照本發明的設備的第二實施例的截面圖；圖6為沿著圖5的線VI-VI的橫切面視圖；圖7示出了按照本發明的設備的第三實施例在待切割結構附近的定位；圖8示出了圖7所示設備的操作；圖9為沿著圖8的線IX-IX的截面圖；圖10示出了按照本發明的設備的另一實施例的操作；圖11為用於支撐按照圖10所示發明的設備的裝置的透視圖。
具體實施例方式
在圖1中示出了旨在執行按照本發明的方法的設備；附圖標記1表示設備的支撐基座，該基座基本上呈矩形形狀，在其上表面上的每個角落附近設有四個凸緣101，在其上緊固有連接基座1與牽引纜繩10的抬升杆或纜繩11。所述基座1還設有用於錨定到待切割結構30附近的底面20的裝置；所述錨定裝置包括爪201，所述爪可相對於從基座1凸出的耳狀凸緣301擺動，並被連接到設有相對的杆411的成對液壓千斤頂401上。
板2被連接到基座1上，藉助從導軌上凸出的垂緣(flap)322，兩導軌302在它們的一端被鉸接到板2的凸緣112上；在所述導軌302的另一端附近，所述導軌通過垂緣312被連接到按順序鉸接於板2的凸緣222上的鉸接臂202，212上。被連接於彼此之間的鉸接臂的分支202，212的兩端與千斤頂102的杆122相連，所述千斤頂的另一端可擺動地與凸緣112相連。藉助橫動杆402，兩導軌302在彼此之間被連接在一起。
兩個管狀元件3被安裝在導軌302上，由於與所述元件3一體的滑塊403的作用，所述兩個管狀元件可縱向滑動，而且所述管狀元件以懸於滑塊403之上的方式被安裝在所述滑塊403中。在所述管狀元件3的指嚮導軌302的直接鉸接在板2上的端部的端部處，安裝有用於對底面鑽孔的裝置，該裝置包括鑽孔或切割頭303，而在所述管狀元件3的相反一端，安裝有兩個用於排出在底面鑽孔期間被清除的物質的管203。在每個管狀元件3上均形成面對另一個管狀元件的一縱向槽103；在兩個槽之間，其中僅有一個在圖中是可見的，安裝切割工具，該切割工具包括金剛石纜繩4，藉助在下文將進行舉例說明和描述的裝置，該纜繩可在所述管狀元件3中移動。
在圖2中，按照本發明的設備已經被放置在臨近待切割結構30的底面20上，在千斤頂401的作用下，爪201自身已被推入底面之中，這樣就實現了基座1的錨定和設備的安置，從而為隨後的操作做好準備。
在圖3中，千斤頂102已被致動，從而抬升對導軌302起作用的鉸接臂202，212。從而，所述導軌302和安裝於其上的管狀元件3，相對於底面的平面適當地傾斜；所述傾斜根據已經為結構30的切割建立的理想切割平面進行選擇，且所述理想切割平面主要依賴於結構自身的特徵，例如位置、截面和材料，還依賴於底面的特徵以及切割必須被實現的底面本身的深度之下的深度。一達到所期望的傾斜，所述管狀元件就藉助滑塊403沿著導軌302移位，且鑽頭303鑽入底面20，這樣就形成了兩個鑽孔21。所獲得的鑽孔平行於切割工具4的理想切割方向，且以這樣一種方式獲得鑽孔，即結構被包含在所述鑽孔之間。由鑽頭303清除的物質被適當地沿著管狀元件3輸送，並藉助排出管203被排出到底面上。
在圖4中，底面的鑽孔步驟已經完成，且鑽頭已經達到並超過切割必須被實現的深度，在此位置，所述切割裝置被致動，且作為切割工具4的金剛石纜繩首先影響被包含在兩個鑽孔21之間的底面部分，然後影響結構30，這樣就形成了切口31。然後，通過使滑塊403在導軌302上沿相反方向滑動，所述切割裝置能夠向上退回到如圖3所示的位置，且所述鑽頭被從各鑽孔21中抽出；水下結構30的位於切口31之上的部分能夠被方便地抓住並被清除。
從上文所述明顯可以看出，在實現於所述結構位於其上的底面的深度之下對水下結構進行切割時，按照本發明的方法避免了至今所遇到的幾個不方便之處。實際上，到目前為止，為了達到所需深度，必須對結構的周圍進行充分挖掘，而與此不同的是，所述切割裝置被導入清除最少量底面部分的穿孔內，這樣就顯著地限制了操作的環境影響，而且顯著地增加了動作的簡易性和迅速性。
在圖5中示出了按照本發明的設備的第二實施例；相同的附圖標記表示相同的部件。在該例中，基座1被安裝在滑行底板(slidingshoes)5上，所述滑行底板5設有相對於所述滑行底板橫向定向的推進器105和軸向定向的推進器205。所述推進器105，205分別被安裝在支架115，215上。
從圖中可以注意到，位於管狀元件3的端部的鑽頭303被連接在減速器313的軸323上；按照本發明，鑽頭的基本上呈圓錐形伸展的側壁由等角度間隔設置的刀片343構成。在管狀元件的緊挨著所述減速器313的下遊部分，壁503進一步將所述元件3的內部劃分為管523和部分513，所述管523用於排出由鑽頭303清除的物質，而在部分513內安裝切割裝置，其通過槽103與外部相通，且切割工具4在所述槽中滑動。在所述管狀元件3的相反端，且在排出管523上，安置一抽吸器213，該抽吸器將碎片排入排出管203中。
管狀元件3以懸於滑塊403之上的方式被安裝在該滑塊上，由於與所述滑塊一體的減速器423的作用，所述滑塊沿著導軌302移動，在減速器的軸423上裝有一小齒輪433，該小齒輪與安裝在導軌302的側壁上的齒條332協同工作。
圖6為沿著圖5中線Vl-VI的截面圖；在管狀元件的內部安裝有切割裝置，該切割裝置包括纜繩4，而且纜繩優選為金剛石類型，該纜繩被安裝在滑輪104上，所述滑輪又被連接在插入滑架204中的軸114上。軸114的一端設有一小傘齒輪124，該小傘齒輪與安裝在滑架204上的減速器404的小傘齒輪414相嚙合。滑架204設有兩個滑行底板214，所述滑行底板214與導軌304協同操作，所述導軌304與壁503相連，所述壁503將管狀元件3分為部分513和輸送管523；在所述壁503上還裝有用於將供給液體輸送給鑽頭302的減速器313(見圖5)的管道333，在滑架204上以懸垂方式連接有減速器504，在該減速器的軸524上連接一小齒輪514，該小齒輪與安裝在壁503上的齒條533相嚙合。減速器404和504通過由可沿形成在管狀元件3的內壁上的導軌613移動的支撐元件603承載的管道424和534被進給。
通過以下說明，適於執行按照本發明的方法的設備的操作將表現得更明顯。如圖1所示，設備在底面30上的定位可以藉助牽引纜繩10從表面進行控制，或者是，通過使用直接置於設備本身之上的裝置，使設備能夠相對於待切割的結構被定位，上述裝置在如圖5所示的實施例的情況下是推進器105，205。在上述兩種情況下，在設備定位和錨定之後，由於作用在鉸接臂202，212上的千斤頂102的作用，導軌302相對於待切割結構被定向，從而將它們定位於所述結構的理想切割平面上。
隨後，減速器413被致動，以使載有管狀元件3的滑塊403向前運動，在所述管狀元件的端部安裝有由減速器313旋轉驅動的鑽頭303。在鑽頭鑽入底面30時，所產生的碎片被送入設置在管狀元件3內部的輸送管523中，並且在抽吸器213的作用下通過排出管203排出。
當鑽頭已到達相對於待切割結構的適當深度之後，鑽孔被中斷，安裝在滑架204上的減速器504被致動，與所述減速器一起，所述滑架還載有金剛石纜繩4，所述減速器驅動在其上安裝有纜繩4本身的滑輪104。所述切割裝置沿著管狀元件3向前移動，直到它們首先碰到底面20，然後到達結構30，並切入所述結構中形成切口31。在該位置，所述切割裝置也能夠停下來，隨後如果是在纜繩的情況下則通過放棄切割而被拉回；然後，所述管狀元件3將退回，並將恢復這樣切割的結構30。
在圖7中示出了按照本發明的設備的另一個實施例；相同的附圖標記表示相同的部件。在圖示說明的情況下，已說明的板2被連接在與可移動平面407和杆107，207一起形成的支撐件7上，它們彼此鉸鏈連接在一起，形成一個鉸接的平行四邊形。千斤頂307的杆以可擺動的方式連接到杆207上，而其另一端被鉸接到平面407上。所述板407的一端與錨定架8的凸緣408鉸鏈連接，而另一端與連接到所述錨定架8的千斤頂308的杆318相連。所述錨定架8設有兩個錨定夾具108，旨在卡住結構30。藉助被連接到槽508和507的抬升杆或纜繩41，所述設備被連接到牽引纜繩40。
在圖8中示出了按照圖7所示實施例的處於結構的切割結束階段的設備，所述管狀元件處於鑽孔21內，且切割工具4橫切結構30本身。從圖中可以了解，在設備的錨定直接在結構30本身上進行的情況下，鑽孔裝置和切割裝置的定位由三種不同的可能進行的調節而獲得，這三種調節分別由支撐件7的鉸接平行四邊形，可移動平面407的千斤頂308，以及與千斤頂102協同操作的鉸接臂202，212執行，另外，上述調節還以與前述按照本發明的設備的其它實施例相類似的方式進行操作。
在圖9中示出了沿著圖8中線IX-IX的截面的夾爪108。在兩個固定臂108上，安裝有一對可在銷138上搖擺的搖動杆118，其中每個搖動杆的一端設有一也可相對於杆118搖擺的閉鎖元件128，且在其另一端與千斤頂148的杆158鉸鏈連接，而所述千斤頂又可搖擺地連接到錨定架8上。在與臂相連的兩個千斤頂148之間，安裝有一個千斤頂208，在該千斤頂的杆上安置一閉鎖元件228，其能夠卡住結構30並對準該結構的中心。
該實施例的優點顯而易見，首先，由於與底面相接觸的部分僅是管狀元件3，鑽頭303和切割工具4穿透底面本身的部分，因此在其操作期間不受與底面特徵及其整齊度相關的任何影響。其次，在切割之後，由於結構30仍然與設備的支撐件相連，即與設備的以夾爪108為代表的錨定裝置相連，因此在結構的移動期間能夠較好地進行控制。
在圖10中示出了按照本發明的設備的另一實施例；板2被安裝在與支架9的豎直梁相連的基座409上，該支架9包括一斜梁209和一橫梁309；在斜梁209與橫梁309相連的端部，且在豎直梁109與橫梁309相連的端部均設有底腳219。所有底腳219均設有鑽孔裝置509和膨脹插入件609。鑽孔裝置509形成鑽孔22，所述底腳219和豎直梁的端部被插入所述鑽孔22中，所述膨脹插入件609將其鎖定在適當位置。參照圖11可以看出，支架9包括彼此面對的且由橫杆119和319連接起來的兩個豎直梁109，兩個斜梁209和兩個橫梁309。
按照這種方式構思的本發明的設備的支撐件顯著地減小了用於將設備定位在待切割結構附近所需要的空間，因此能夠被應用在底面的周圍不規則或平坦底面部分的範圍有限的情況下。此外，所述錨定系統表現出非常快速且有效，能夠適用於非常困難的周圍環境狀況。
因此，從操作的速度和效率的觀點來看，按照本發明的方法和用於實施所述方法的設備能夠達到顯著的效果，而且還顯著地限制了對環境的影響。
權利要求
1.一種用於在海底面深度以下切割水下結構的方法，所述結構被安置在海底上，該方法包括以下步驟-在考慮結構(30)的特徵之後確定切割的理想平面，所述特徵即結構的形態及其在底面(20)上的定位，底面(20)本身的形狀和堅實性，以及切割必須被實現的底面(20)的水平之下的深度；-將切割裝置(1，2，3，4；5，2，3，4；7，8，2，3，4；9，2，3，4)定位並錨定在切割區域附近；-在結構(30)附近獲得至少一個穿孔或鑽孔(21)，所述穿孔或鑽孔沿著平行於切割方向且優選是處於切割平面上的方向，穿過底面(20)並至少到達對結構進行切割的預定深度；-將切割裝置(3，4)引入所述穿孔或鑽孔(21)內並對結構(30)進行切割。
2.如權利要求1所述的方法，其中獲得兩個具有平行軸線的穿孔或鑽孔(21)，這兩個穿孔或鑽孔以這樣一種方式布置，即待切割的結構(30)被置於所述穿孔或鑽孔(21)之間。
3.如權利要求1所述的方法，其中在待切割結構(30)附近於底面(20)上進行切割裝置(1，2，3，4；5，2，3，4；9，2，3，4)的定位和錨定。
4.如權利要求1所述的方法，其中在同樣的待切割結構(30)上進行切割裝置(7，8，2，3，4)的定位和錨定。
5.一種用於實施在海底面以下對水下結構進行切割的方法的設備，所述方法包括以下步驟(a)在考慮結構的特徵之後確定切割的理想平面；(b)將切割裝置定位並錨定在切割區域附近；(c)在結構附近獲得至少一個穿孔或鑽孔穿過底面並至少到達對結構進行切割的預定深度，沿著平行於切割方向且優選是處於切割平面上；(d)將切割裝置引入所述穿孔或鑽孔內並對結構進行切割，其特徵在於，包括用於穿孔或鑽孔的裝置(303)，包括一個切割架(2，3，304，533)和一個可移動切割單元(204，504，404，4)的用於切割的裝置，用於所述穿孔裝置(2，3，303)和所述切割裝置(2，3，304，533，204，504，404，4)的定位的裝置(302，202，212，102，122；307，207，308，407)以及錨定裝置(201，401；108，509，609)。
6.如權利要求5所述的設備，其中所述用於穿孔或鑽孔的裝置(303)與所述切割架(2，302，3)相連，且切割裝置和穿孔裝置的定位裝置(302，202，212，102，122；307，207，308，407)是相同的。
7.如權利要求6所述的設備，其中所述切割架包括一板(2)，在該板上鉸接(322)有兩個彼此平行且被連接在一起的導軌(302)，設有相對於所述板(2)傾斜的調節裝置(102，122，202，212)，在所述導軌(302)上設置有縱向可移動的所述穿孔裝置(3，303)和所述可移動切割單元(204，504，404，4)，所述板(2)與所述支撐裝置(1；7，8；5；9)相連。
8.如權利要求7所述的設備，其中在所述導軌(302)上設置兩個管狀元件(3)，這兩個管狀元件均以懸臂的方式的方式每個安裝在驅動裝置(413，433，332)的作用下可在所述導軌(302)上移動的滑塊(403)上，所述穿孔裝置(303)被設置在所述管狀元件(3)的一端，在所述管狀元件的內部容納有所述可移動切割單元(204，504，404，4)，切割工具(4)相對於所述管狀裝置橫向布置，並穿過兩個在管狀元件中獲得的彼此面對的縱向槽(103)。
9.如權利要求8所述的設備，其中所述穿孔裝置包括設有驅動裝置(313，323)的、由設置在基本上呈圓錐形表面上且以平均角度間隔設置的若干刀片(343)形成的鑽頭(303)。
10.如權利要求8所述的設備，其中每個所述管狀元件(3)在其內部均包括一用於排出由所述穿孔裝置(303)清除的物質的排出管(523)，和一用於容納所述可移動切割單元(204，504，404，4)的空間(513)。
11.如權利要求8所述的設備，其中所述可移動切割單元包括設置在每個所述管狀元件(3)內部的滑架(204)，所述滑架可在由驅動裝置(504，533)合適地定位的導軌(304)上移動，在所述滑架上安裝有至少一個設有驅動裝置(404)的滑輪(104)，所述滑輪載有閉環纜繩，優選是金剛石纜繩。
12.如權利要求7所述的設備，其中所述支撐裝置包括一基本上呈平面的基座(1)，所述基座設有用於錨定到底面的裝置(201，401)。
13.如權利要求12所述的設備，其中所述錨定藉助重力而實現。
14.如權利要求12所述的設備，其中所述錨定裝置包括兩個或多個鉸鏈連接於所述基座(1)且設有致動裝置(401)的爪(201)。
15.如權利要求12所述的設備，其中所述錨定裝置包括兩個或多個設有穿孔裝置(509)和膨脹插入件(609)的底腳(219)，
16.如權利要求12所述的設備，其中所述基座(1)被安裝在滑行底板(5)上。
17.如權利要求12所述的設備，其中所述支撐裝置設有用於行動裝置的裝置(105，205)。
18.如權利要求17所述的設備，其中所述用於移動的裝置包括至少一個推進器(105，205)
19.如權利要求7所述的設備，其中所述支撐裝置包括一支架(9)，該支架大致由分別彼此平行的且由兩個位於所述斜梁(209)處的橫梁(119)連接起來的兩個豎直梁(109)，兩個斜梁(209)和兩個橫梁(309)形成，所述板(2)被定位在所述豎直梁(109)上，所述支架(9)設有四個裝有錨定裝置(509，609)的底腳(219)。
20.如權利要求7所述的設備，其中所述板(2)經可調節連接裝置(7，407，307，207)被連接到與待切割結構(30)錨定的錨定架(8)上，所述錨定架設有用於夾持待切割結構(30)的裝置(108)。
全文摘要
本發明披露了一種用於在海底面深度以下切割水下結構的方法及一種用於實施所述方法的設備，所述結構被安置在海底上，該方法包括以下步驟在考慮結構(30)的特徵之後確定切割的理想平面，所述特徵即結構的形態及其在底面(20)上的定位，底面(20)本身的形狀和堅固性，以及切割必須被實現的位於底面(20)的水平之下的深度；將切割裝置(1，2，3，4；5，2，3，4；7，8，2，3，4；9，2，3，4)定位並錨定在切割區域附近；在結構(30)附近獲得至少一個穿孔或鑽孔(21)，所述穿孔或鑽孔沿著平行於切割方向且優選是處於切割平面上的方向，穿過底面(20)並至少到達對結構進行切割的預定深度；將切割裝置(3，4)引入所述穿孔或鑽孔(21)內並對結構(30)進行切割。
文檔編號E02D9/04GK1531616SQ02806927
公開日2004年9月22日 申請日期2002年3月15日 優先權日2001年3月20日
發明者弗朗切斯科·馬泰烏奇, 弗朗切斯科 馬泰烏奇 申請人:Ts斯帕麥克技術有限責任公司