在地下敷設細長構件的方法和設備的製作方法

2023-06-09 06:45:41 1

專利名稱：在地下敷設細長構件的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及在地下敷設細長構件的方法和設備。
眾所周知，把供電電纜、通訊電纜、軟管或其它細長構件敷設在海底時，總是將其安置在適宜的溝槽中，以避免可能的傷害。考慮到海洋深度，有時還相應地考慮操作人員在這一深度工作時必然遇到的困難，敷設細長構件的工作往往由在補給船上搖控的鋪設機來進行，它逐步地在海底上前進，挖溝並將細長構件設置在其中。
更確切地說，上述機器升起細長構件，使之通過其自身的滑道，然後將構件放置在溝槽底部。由於在細長構件與滑動裝置間發生的高度摩擦，位於鋪設機下遊端的構件部分比位於上遊端的部分承受更大的張緊力，以致細長構件剩餘部分開始聚集在鋪設機的上遊端。
考慮到構件相當長，積累的剩餘部分可能在很短的時間內變得有害。實際上，細長構件可能呈小曲率半徑地彎曲，這將使構件受到損傷甚至被夾擠在鋪設機之下，則構件自身和/或鋪設機有受傷害的巨大風險。
為消除這一缺陷，某些鋪設機在其前部設有一個移動的機械臂，臂端部有細長構件在其中通過的導軌。當構件的過剩部分在鋪設機的上遊端發生積累時，機械臂升起，提升起細長構件而排除了構件和/或鋪設機的險情。
然而，這些機器僅能暫時地解決問題，因為它們不能將在上遊端積累起來的過剩部分能移到下遊端並由此而避免在機器逐步前進時產生積累。
本發明立足於克服上面指出的缺點，並提出一種能防止在鋪設設備上遊端細長構件過剩部分積累而進行地下鋪設的方法和設備。
為達到此目的，本發明的目標是提供一種利用有前進裝置和細長構件滑道的設備，將細長構件敷設於地下溝槽中的方法，其特徵在於有一自動張緊力作用在活動的細長構件上，其作用方向與鋪設設備的前進方向相反，以使位於所述設備上遊端的細長構件部分中所承受的張緊力等於或高於位於所述設備下遊端的構件部分的張緊力。
在一個最佳實施例中，位於鋪設設備上遊端的構件部分的張緊力連續可調，以保持大約為某一予設的最佳值。在第二個最佳實施例中，張緊力則保持在予設的最小值與最大值之間。當其低於該予設的最小值時，使鋪設機的前進設備停下來，而當其高於予設的最大值時，自動張緊則不再作用於細長構件上。
本發明的進一步的目標是提供一種將細長構件敷設在地下溝槽中的設備，它包括前進裝置與細長構件滑道，其特徵在於所述的滑道上設有細長構件活動張緊裝置，其作用方向與鋪設設備的前進方向相反，從而使位於該設備上遊端的細長構件部分承受的張緊力等於或高於位於該設備下遊端的構件部分中的張緊力。
在一個最佳實施例中，上述的自動張緊裝置包括許多滾輪，在第二個最佳實施例中，所述的張緊裝置是導軌，而在第三個最佳實施例中，一部分滾輪或導軌保持不動，其餘的可動。在另外的最佳實施例中，鋪設設備包括一鎖定環式控制電路，它能將位於設備上遊端的細長構件部分的張緊力保持在大約某一予先設定的數值上或在一個予設的數值範圍之內。
從下面的僅作為舉例而給出的但不受其局限的詳細描述與附圖中，將能更清楚地了解本發明的其它目標及優點。


圖1是相應於本發明的鋪設設備;
圖2是圖1的局部放大圖。
參照圖1，一種在海底前進以鋪設地下細長構件3的鋪設設備1，事先放在上述海底2上，鋪設設備1有一個由來自補給船的電纜4供電的電動機及由該電動機驅動的液壓裝置，特別是該液壓裝置驅動行進裝置，例如履帶5，而使鋪設設備前進，此外還驅動挖掘溝槽7的挖土鏟6以及細長構件3的張緊部件8，在別的實施例中，鋪設設備可由補給船拖曳著前進。
張緊部件8(在圖2中表示得更清楚)設置在滑道10的中央部分9之中，滑道10還包括一個前部11與一個後部12，至少該設備的前部帶有一個可動臂13，其端部有環18，細長構件3則插於其中，環18還用作構件位置感受器。
圖2是圖1中的張緊部件8，它包括兩對電機驅動的相對的滾輪14a、14b與15a、15b。每個滾輪可以單獨驅動，也可以一對滾輪共同驅動。滾輪14a與15a裝在一個固定支承15上，而滾輪14b與15b則裝在一個由千斤頂17推動的平衡式可動裝置16上。
所有四個滾輪14a、14b、15a、15b的園柱面都是凹面，其上設有凹槽，它們由高附著性材料製成，諸如橡膠或樹脂類有高摩擦係數的材料，用以確保對細長構件3的可靠地夾緊而又不致損傷該構件。
在另外一個實施例中，圖中未示出，滾輪由導軌代替，也有相對的凹面並由高附著性材料製成。在又一個圖中未示出的實施例中，由滾輪或導軌作用在細長構件上的夾緊力不是由千斤頂來提供而是由彈簧或平衡重來提供。
關於操作，首先由淺水潛水員19將細長構件3插入鋪設設備1中，特別是插入動臂13的環18之中，進入滑道9、10、11、12和張緊部件8的滾輪對14a、14b與15a、15b之間，啟動千斤頂17，於是兩滾輪對就對細長構件3進行夾緊。
鋪設設備前進時，滑道10的前部11提起設備1上遊端的細長構件3，張緊部件8對上述構件3施加張緊力，挖土鏟6挖掘溝槽7，而滑道10的後部12則將細長構件置位於上述溝槽7中。
張緊部件8以設備1前進方向的反方向對細長構件3自動張緊，用這種辦法，細長構件在設備上遊端的部分所受的張緊力等於或者大於下遊端部分的張緊力，於是不會在設備的上遊端發生細長構件的任何過剩積累。
鋪設設備1也設有一種通常的鎖定環式控制電路(未示出)，它使位於設備上遊端的細長構件部分保持在約為某一予設數值的不變張力下或在某一予設數值範圍之間。控制電路包括位置轉換器T1與T2，例如電磁式的轉換器，它們分別位於動臂13的上面和下面，並驅動張緊部件8的電動機。
在工作中，動臂13探測位置信號並由此而得到細長構件3在鋪設設備1上遊端部分所受的張緊力，位置轉換器T1與T2將此位置信號變換成電信號，反過來確定了張緊部件8的電機通過壓滾或導軌作用於細長構件3上的扭矩。
加在位於設備1上遊端的細長構件3部分上的最佳張力值一旦被予選定，於是上述部分的位置也就被選定，驅動張緊部件8的電機用來產生能保持這種位置的平均扭矩。
如果設備1上遊端的細長構件部分的位置降低了，這意味著作用於該部分上的張力小於最佳張力值，於是張緊部件8的電機就增加作用在細長構件3上的扭矩，使張力重新回到其予設值上。
反之，如果設備1上遊端的細長構件部分的位置升高，這意味著作用於該部分上的張力大於最佳張力，於是張緊部件8的電機減小作用在細長構件3上的扭矩並再次使張力回到其予設值上。
張緊部件8作用在細長構件3上的張力就用這種方法按照細長構件3位於鋪設設備1的上遊端的部分的位置而連續地調節。因此，上述調節可稱之為「模擬式」調節，在另外的實施例中，所述的調節可稱之為「數字式」調節。
在此情況下，位置轉換器T1和T2則是限制細長構件3在設備1上遊端部分的所容許的最小與最大的位置開關，此外，它不可能改變由張緊部件8施加在所述細長構件3上的扭矩。
上開關T1控制著張緊部件8的電機，下開關T2則控制著鋪設設備的前進裝置。當動臂13閉合下開關T2時，意味著細長構件3在設備1上遊端的部分呈松馳狀態而且積累太多，上述開關閉合使設備1的前進運動停止，與此同時，張緊部件8將所積累的長度自設備的上遊端轉移至下遊端。
當全部剩餘量都已轉移到下遊端時，細長構件在設備上遊端的部分則被拉伸處於予設值極限範圍之內，動臂13升起，下開關T2重新打開，設備1再度開始向前運動。
當動臂13閉合上開關T1時，意味著細長構件3在設備1的上遊端部分拉伸得太緊，而上述開關閉合使張緊部件8的電動機停止轉動，釋放夾緊細長構件的滾輪或導軌。因此，張緊部件8不再拉伸細長構件3，此時鋪設設備1繼續前移。
當細長構件3位於鋪設設備1的上遊端部分中的張力下降至其予設的極限值時，則該構件隨動臂13一起下降，動臂13再次打開上開關T1，重新啟動張緊部件8的電機而自動張緊力重新加於細長構件3上。在以上描述的兩種解決辦法中，防止過剩積累的合適扭矩或位置轉換器間或開關間的距離均被選定為用於地下敷設細長構件的特性函數。
從上面的描述中顯然可見本發明實現了當地下敷設細長構件時，在鋪設設備上遊端避免構件積累的目標。實際上，張緊部件8對細長構件施加一自動張緊力，能克服當細長元件在上述鋪設設備的滑道中通過時由於摩擦所產生的對前進的阻力。
此外，鎖定環式控制電路能保證細長構件在鋪設設備的上遊端部分始終處於最佳張緊狀態，既可防止細長構件本身也可防止鋪設設備受到任何損傷。
最後，平衡式可動裝置可使滾輪或導軌作一定的獨立的運動，從而當遇到細長構件的粗大部分時，使之能在張緊部件上通過而不致有夾住的危險。
實現本發明目的的、操作人員很難介入的海底鋪設細長構件的方法與設備業已作出描述，顯然它們也能高度機械化地在陸地表面下鋪設細長構件。
應該了解到，除了上面僅作為舉例而加以描述的關於鋪設地下細長構件的方法與設備的各實施例以外，綜合上面指出的發明構思而又一點也不違反新穎性原則下可以做出其它的修正與變型。
權利要求
1.一種藉助於有前進裝置與細長構件滑道的設備在地下溝槽中鋪設細長構件的方法，其特徵在於與該鋪設設備(1)前進方向相反的方向上，向細長構件(3)施加一個自動張緊力，以使細長構件(3)的位於上述設備(1)上遊端的部分上承受一個等於或大於細長構件(3)位於上述設備(1)下遊端的部分的張緊力。
2.一種如權利要求1中所述的鋪設方法，其特徵在於細長構件(3)的位於鋪設設備(1)的上遊端部分的張緊力被連續調節在某一予設值上，從而當上述部分的張緊力低於該予設值時，自動張緊力增加，而當其高於該予設值時，自動張緊力減小。
3.一種如權利要求1中所述的鋪設方法，其特徵在於細長構件(3)的位於鋪設設備(1)上遊端的部分中的張緊力保持在予設的最小值與最大值之間。
4.一種如權利要求3中所述的鋪設方法，其特徵在於當細長構件(3)的位於鋪設設備(1)的上遊端部分的張緊力小於上述予設的最小值時，鋪設設備(1)的前進運動停止。
5.一種如權利要求3中所述的鋪設方法，其特徵在於當細長構件(3)的位於鋪設設備(1)的上遊端部分的張緊力高於上述予設最大值時，上述自動張緊力則不加於所述細長構件(3)上。
6.一種在地下溝槽中鋪設細長構件的設備，它包括前進裝置及上述細長構件滑道，其特徵在於上述滑道(10)上設有上述細長構件(3)的自動張緊裝置(14a、14b、15a、15b)，其作用方向與鋪設設備(1)的前進方向相反，以使細長構件位於所述設備的上遊端部分承受一個等於或大於細長構件的位於所述設備的下遊端部分中的張緊力。
7.一種如權利要求6中所述的鋪設設備，其特徵在於上述細長構件(3)的自動張緊裝置(14a、14b、15a、15b)至少包括一對電機驅動的相對滾輪(14a、14b 5a、15b)。
8.一種如權利要求6中所述的鋪設設備，其特徵在於上述細長構件(3)的自動張緊裝置(14a、14b、15a、15b)至少包括一對由電機驅動的相對導軌。
9.一種如權利要求7或8中所述的鋪設設備，其特徵在於上述滾輪(14a、14b、15a、15b)或導軌的相對表面是凹面並設有凹槽。
10.一種如權利要求7和8中所述的鋪設設備，其特徵在於上述滾輪(14a、14b、15a、15b)或導軌的相對表面由具有高摩擦係數的彈性材料製成。
11.一種如權利要求7或8中所述的鋪設設備，其特徵在於上述滾輪(14a、15a)或導軌之一連接在一個固定支承(15)上，而另外的滾輪(14b、15b)則連接在一可動裝置(16)上。
12.一種如權利要求11中所述的鋪設設備，其特徵在於上述可動裝置(16)由一個千斤頂(17)推動。
13.一種如權利要求11中所述的鋪設設備，其特徵在於上述可動裝置(16)由彈簧推動。
14.一種如權利要求11中所述的鋪設設備，其特徵在於上述可動裝置(16)被一平衡重推動。
15.一種如權利要求11中所述的鋪設設備，它還包括第二對滾輪或導軌，其特徵在於上述可動裝置是平衡式的。
16.一種如權利要求6中所述的鋪設設備，其特徵在於它包括一個鎖定環式控制電路，它能使細長構件(3)的位於上述設備(1)上遊端部分中的張緊力大致保持在一個予設值上或予設值範圍之中。
17.一種如權利要求16中所述的鋪設設備，其特徵在於鎖定環式控制電路有一個動臂(13)，其自由端上有環(18)，上述細長構件(3)則自環中通過。
18.一種如權利要求17中所述的鋪設設備，其特徵在於上述鎖定環式控制電路包括位於動臂(13)的上面和下面的一對位置轉換器(T1、T2)，它們控制著上述自動張緊裝置(14a、14b、15a、15b)。
19.一種如權利要求17中所述的鋪設設備，其特徵在於上述鎖定環式控制電路包括位於上述動臂的上面與下面的一對開關(T1、T2)，它們控制著該鋪設設備(1)的上述前進裝置(5)和上述自動張緊裝置(14a、14b、15a、15b)。
全文摘要
本發明描述了一種在地下鋪設細長構件的方法和設備，它能防止該細長元件在鋪設設備的上遊端的任何積累。這是由於在鋪設設備運動方向的相反方向上對細長構件施加活動張緊力而獲得的。細長構件在鋪設設備上遊端的部分中的張緊力被保持在預設的範圍之內。
文檔編號H02G1/10GK1037571SQ89102530
公開日1989年11月29日 申請日期1989年4月21日 優先權日1988年4月22日
發明者弗朗西斯科·馬格安尼, 帕羅·米娜狄 申請人:英得斯特·皮裡公司