022243 B1 022243 B1 (11) 022243

Евразийское
патентное
ведомство
(19)
(11)
022243
(13)
B1
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45)
Дата публикации и выдачи патента
2015.11.30
(21)
Номер заявки
(51) Int. Cl. E02F 5/10 (2006.01)
F16L 1/16 (2006.01)
E02F 5/00 (2006.01)
201190233
(22)
Дата подачи заявки
2010.04.20
(54)
CПОСОБ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОКЛАДКИ И ЗАКАПЫВАНИЯ
ТРУБОПРОВОДОВ НА МОРСКОМ ДНЕ
B1
(72)
Изобретатель:
(74)
Представитель:
(57)
Настоящее изобретение относится к способу и оборудованию для прокладки и закапывания
трубопроводов на морском дне, причем оборудование для прокладки и закапывания, выполненное
в соответствии с настоящим изобретением, содержит копающее устройство (11), снабженное, по
меньшей мере, средством для резки морского дна (20) и средством для зацепления с трубопроводом
(15) и для скольжения по нему и отличается тем, что оно содержит по меньшей мере одно
поплавковое устройство (14), выполненное с возможностью прикрепления к трубопроводу (15)
для поддержания его (15) в промежуточном положении и соединенное с задней частью указанного
копающего устройства (11) относительно направления его (11) перемещения.
Ладзарин Диего, Форменти
Массимилиано (IT)
Поликарпов А.В. (RU)
B1
022243
(56) US-B1-6196766
EP-A2-1985766
DE-A1-3045901
US-A-4149326
US-A-4516880
US-A1-2004031174
JP-A-2003336765
US-A-2731800
022243
(31) MI2009A000689
(32) 2009.04.23
(33) IT
(43) 2012.04.30
(86) PCT/IB2010/000871
(87) WO 2010/122395 2010.10.28
(71)(73) Заявитель и патентовладелец:
САЙПЕМ С.П.А. (IT)
022243
Настоящее изобретение относится к способу и оборудованию для прокладки и закапывания трубопроводов на морском дне.
При прокладке трубопроводов на морском дне также желательно закапывать их для того, чтобы защитить их от специфических локальных факторов, таких как рыболовство, навигация, течения, движение
волн, природные явления и т.п.
На основе этих факторов и в зависимости от структуры и батиметрических данных морского дна
вдобавок к принятию решения о необходимости закапывания отдельного участка или всей длины трубопровода, также устанавливаются характеристики траншеи, то есть глубина выкапывания, содержание и
гранулометрический состав покрытия морского дна.
В последние годы, в согласии с экономическим аспектом, принимаемым во внимание при работах
по закапыванию трубопроводов на морском дне, эта работа стала стандартной на околобереговых участках, также из-за установления нормативных требований.
Существует, в частности, три способа прокладки и закапывания трубопроводов на морском дне:
предварительное выкапывание траншеи, то есть предварительное выкапывание и обработка траншеи, предназначенной для размещения трубопровода, перед выполнением работы по его прокладке;
совместное выкапывание траншеи во время спуска и прокладки трубопровода и
последующее выкапывание траншеи после прокладки трубопровода, то есть закапывание трубопровода путем удаления расположенного под ним материала, после его спуска, перетаскивания или размещения в требуемом положении.
Способы предварительного выкапывания траншеи предпочтительно применяются в случае плотного морского дна, состоящего из цементированных осадков или окаменелостей или камней. Способы совместного или последующего выкапывания траншеи, напротив, в особенности подходят для морского
дна, покрытого покровом осадков, имеющим толщину большую, чем глубина, необходимая для проведения раскопок, или состоящего из неокаменевших или нецементированных материалов или легко разрушаемых материалов.
Способы предварительного выкапывания траншеи требуют намного большей выемки грунта, чем
размер трубопровода, так как последний прокладывается последовательно или в соответствии с особенно
точным техническим приемом прокладки, который называется направляемой прокладкой.
Способы совместного выкапывания траншеи требуют согласованности двух типов устройств, устройства для спуска и устройства для выкапывания, и синхронности этих двух видов работ, что делает
осуществление процедуры затруднительным.
Способы последующего выкапывания траншеи могут осуществляться после прокладки трубопровода, так как они не требуют одновременного присутствия двух различных морских средств.
Способы совместного и последующего выкапывания имеют недостаток, заключающийся в возможности деформации или повреждения труб на этапе выкапывания, как показано на фиг. 1.
Во время выкапывания трубопроводы, в действительности, находятся в так называемом "промежуточном" положении, то есть подвешены между уже выкопанным участком морского дна и еще не освобожденным участком морского дна, в частности, в соответствии с непосредственным положением траншейного экскаватора.
В этом положении, если различие в уровне между невыкопанной и выкопанной частью является
значительным, трубопроводы подвергаются давлению, которое может привести к их деформации или
даже разрушению.
Следовательно, предварительное и совместное выкапывание в настоящее время выполняются последовательными проходами небольшой глубины для того, чтобы уменьшить промежуток, образующийся между экскаватором и уже вырытым морским дном, до минимума.
Необходимость различных вырытых проходов в любом случае приводит к удлинению всего рабочего периода, необходимого при предварительных и совместных способах выкапывания траншеи.
Целью настоящего изобретения является преодоление указанных выше недостатков и, в особенности, создание способа и оборудования для прокладки и закапывания трубопроводов на морском дне,
обеспечивающих возможность расположения труб in situ в течение коротких промежутков времени, одновременно поддерживая напряжение, испытываемое указанными выше трубопроводами, в пределах
допустимого отклонения.
Еще одной целью настоящего изобретения является создание способа и оборудования для прокладки и закапывания трубопроводов на морском дне, которые обеспечивают возможность выполнения раскопок морского дна во время или после прокладки труб, что уменьшает риск их деформации или разрушения.
Еще одной целью настоящего изобретения является создание способа и оборудования для прокладки и закапывания трубопроводов на морском дне, которые обеспечивают возможность выполнения глубоких раскопок морского дна с уменьшенным количеством проходов, без повреждения труб, которые
должны быть проложены и закопаны.
Эти и другие цели в соответствии с настоящим изобретением достигаются путем создания способа
и оборудования для прокладки и закапывания трубопроводов на морском дне, выполненных в соответст-1-
022243
вии с независимыми пунктами формулы изобретения.
Дальнейшие особенности оборудования и способа для прокладки и закапывания трубопроводов на
морском дне определены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Особенности и преимущества оборудования и способа для прокладки и закапывания трубопроводов
на морском дне, выполненных в соответствии с настоящим изобретением, станут более очевидными из
следующего иллюстративного и неограничивающего описания со ссылками на приложенные схематические чертежи, на которых
фиг. 1 представляет собой схематическую конфигурацию возможных последствий прокладки и закапывания трубопроводов, выполненных в соответствии с используемыми в настоящее время способами;
фиг. 2а-2с иллюстрируют последовательность рабочих этапов, выполняемых в способе прокладки и
закапывания трубопроводов на морском дне, выполненном в соответствии с настоящим изобретением;
фиг. 3 представляет собой частичный вид в аксонометрии проложенной и закопанной группы трубопроводов на морском дне, в соответствии с настоящим изобретением;
фиг. 4 представляет собой вид в аксонометрии двух поплавковых элементов, используемых при
прокладке и закапывании трубопроводов на морском дне в соответствии с настоящим изобретением;
фиг. 5 представляет собой увеличенный вид сбоку двух поплавковых элементов, изображенных на
фиг. 4;
фиг. 6 представляет собой увеличенный вид спереди поплавкового элемента, используемого при
прокладке и закапывании трубопроводов на морском дне, в соответствии с настоящим изобретением;
фиг. 7 представляет собой разрез по линии А-А, показанной на фиг. 5;
фиг. 8 представляет собой блок-схему способа прокладки и закапывания трубопроводов на морском
дне, выполненного в соответствии с настоящим изобретением.
Со ссылкой на чертежи, видно, что они иллюстрируют прокладку и закапывание группы трубопроводов на морском дне, в целом обозначенной номером 10 позиции.
Оборудование 10 для прокладки и закапывания трубопроводов содержит копающее устройство 11,
такое как, например, траншейный экскаватор, оборудованное средством 16 для резки морского дна 20,
таким как фрезерные резцы, зубчатые колеса и/или алмазные диски, и средством 13 для всасывания и
удаления осадков, таким как дренажные насосы и/или всасывающие насосы, которые всасывают мусор
от места раскопки и сбрасывают его сбоку этого места, что образует кромки и зубцы на краях траншеи,
образованной копающим устройством 11.
Для того чтобы произвести раскопку морского дна 20 во время или после прокладки трубопроводов
15, копающее устройство 11 оборудовано средством для зацепления с трубопроводом 15 и средство для
скольжения по нему, такие как, например, захватные и тяговые зажимы и/или прорезиненные ролики.
Таким образом, возможно как поддерживать относительное расположение между трубопроводом 15
и копающим устройством 11 для предотвращения случайного повреждения покрытия, в общем случае из
цементированного материала, которое покрывает его с внешней стороны, из-за перемещения фрезерных
резцов и механических режущих элементов 16, так и скольжение вдоль трубопровода 15 во время продвигающегося этапа.
Работа копающего устройства 11 во время продвижения и раскопки обычно управляется дистанционно и регулируется разъемным кабелем (не показан), состоящим из группы соединений, которые подают, с одной стороны, гидравлическую текучую среду и электропитание и, с другой стороны, команды
приведения в действие различных функций и датчиков, установленных непосредственно на копающем
устройстве 11.
В соответствии с настоящим изобретением оборудование 10 содержит поплавковые устройства 14,
соединенные с копающим устройством 11 и выполненные с возможностью прикрепления к трубопроводу 15.
Конкретно, первое поплавковое устройство 14 соединено специальным первым соединительным
средством 12, таким как, например, кабели, позади копающего устройства 11 относительно направления
его рабочего хода и, в особенности, позади средства 13 для всасывания и удаления осадков.
Последующие поплавковые устройства 14 соответствующим образом соединены с непосредственно
предыдущим поплавковым устройством, относительно направления рабочего хода копающего устройства 11. Таким образом, образуется так называемая группа или цепь поплавковых устройств 14, которые во
время этапа выкапывания постепенно становятся ограниченными трубопроводом 15 для его поддержки,
когда он находится в промежуточном расположении между передней частью раскопки и передней частью траншеи.
Количество поплавковых устройств 14, используемых в последовательных этапах в оборудовании
10 для поддержки трубопровода, в соответствии с настоящим изобретением варьируется в зависимости
от глубины и разработки траншеи, выполненной посредством связанного устройства 11, дополнительно
к характеристикам трубопровода 15.
Общее количество поплавковых устройств 14, используемых во время всей процедуры прокладки и
закапывания, определяется по отношению к физическим характеристикам трубопровода 15 и глубине
закапывания.
-2-
022243
Физические характеристики трубопровода 15, которые влияют на определение общего количества
необходимых поплавковых устройств 14, представляют собой:
вес, связанный с толщиной трубчатого корпуса трубы 15, обычно выполненного из стали, и ее
внешнего покрытия из цементирующего материала; и
жесткость, также связанная с толщиной стального корпуса, которая вызывает отвод трубы назад и,
вместе с типом используемого материала, его предел сопротивления в свободном промежутке.
Поплавковые устройства 14, используемые в оборудовании 10, выполненные в соответствии с настоящим изобретением, предпочтительно содержат жесткую конструкцию 17, выполненную, например,
из стали, имеющую удлиненную форму с продольным элементом, к которому интегрально прикреплен
по меньшей мере один поплавковый элемент 18, предпочтительно выполненный из материала, имеющего более низкую плотность относительно плотности воды, такого как, например, полиэтиленовые пластины.
В предпочтительной проиллюстрированной форме жесткая конструкция 17 и по меньшей мере
один поплавковый элемент 18 образуют конструкцию типа "сэндвич", в которой жесткая конструкция 17
содержит две торцевые стенки 17а относительно ее продольного элемента, между которыми вставлен по
меньшей мере один поплавковый элемент 18.
В периферийном положении поплавкового устройства 14 предусмотрены зацепляющие средства 19,
которые образуют трубчатую поверхность, которая проходит вдоль всего продольного элемента поплавкового устройства 14.
Указанные зацепляющие средства 19 предпочтительно выполнены из пар лопастей 19а, 19b серповидной формы, шарнирно прикрепленных к жесткой конструкции 17 и распределенных вдоль всей ее
продольной длины так, что образуется трубчатое зажимное устройство.
Открытие и закрытие зажимного устройства 19а, 19b управляется посредством гидравлических
приводов или масляных динамических поршней, таких как, например, гидравлические подъемники, приводимые в действие разъемным кабелем.
Внутри трубчатой конструкции пары лопастей 19а, 19b предпочтительно поддерживают скользящие блоки 21, имеющие удлиненную форму и расположенные параллельно друг другу вдоль продольной
длины жесткой конструкции 17.
Когда поплавковое устройство 14 зацепляется с трубопроводом 15, оно опирается на параллельные
скользящие блоки 21, которые обеспечивают возможность его скольжения относительно поплавкового
устройства 14.
Скользящая поверхность скользящих блоков 21, соприкасающаяся с трубопроводом 15, предпочтительно выполнена из материала с низким коэффициентом трения, такого как политетрафторэтилен
(PTFE) или износостойкая сталь. Поплавковые устройства 14 также предпочтительно содержат зацепляющие средства 22 для зацепления с огражденной транспортировочной конструкцией 30, используемой
для размещения каждого поплавкового устройства 14, зацепленного с трубопроводом 15.
Поплавковые устройства 14 извлекаются посредством транспортировочной конструкции 30 с базы
хранения, расположенной, например, на обслуживающем судне (не показано), транспортируются в соответствии с трубопроводом 15 на этапе выполнения и направляются на этапе зацепления к трубопроводу
15 и к ранее установленному устройству 14. Для поддержания минимального обоюдного расстояния между двумя последовательными поплавковыми устройствами 14, указанные поплавковые устройства 14
содержат по меньшей мере одно жесткое разделительное средство 23, выступающее из торцевых стенок
17а жесткой конструкции 17.
Кроме того, для управления положением цепи поплавковых устройств 14 относительно копающего
устройства 11, по меньшей мере, первое поплавковое устройство 14 снабжено тормозным средством,
состоящим, например, из скользящего блока, запрессованного на трубопровод 15, преодолевающего сопротивление пружины. Активация указанного тормозного средства может быть гидравлической.
Целью активации тормозных средств является, например, предотвращение слишком сильного приближения цепи поплавковых устройств 14 к режущим средствам 16 копающего устройства 11.
Для выполнения действий по поддержанию трубы от случая к случаю поплавковые устройства 14
при необходимости оснащены балластами 24, имеющими вес, достаточный для калибровки силы, приложенной поплавковыми устройствами 14 к трубопроводу 15.
Работа 100 оборудования для прокладки и закапывания трубопроводов 10 состоит в следующем.
Копающее устройство 11 начинает создавать траншею на морском дне 20 в соответствии с положением прокладки трубопровода 15 (этап 110).
Первый этап выкапывания продолжается без каких-либо дальнейших вмешательств, пока трубопровод 15 не приблизится к положению "критического промежутка", то есть когда расстояние между
двумя точками равновесия трубопровода 15 станет таким, что оно создаст напряжение, действующее на
трубопровод 15, которое может привести к его разрушению или деформации.
Незадолго до этого положения критического промежутка первое поплавковое устройство 14 забирают с базы хранения и транспортируют совместно с трубопроводом 15 (этап 120).
Первое поплавковое устройство 14 затем прикрепляют к трубопроводу 15 в заднем положении от-3-
022243
носительно копающего устройства 11 и соединяют с ним 11 (этап 130).
Когда часть трубопровода, которая находится в подвешенном положении, увеличивается, по мере
того как продолжается раскопка, дальнейшие поплавковые устройства 14 забирают по очереди с базы
хранения и транспортируют совместно с трубопроводом 15 (этап 140).
Последующие поплавковые устройства 14 прикрепляют к трубопроводу и соединяют с ранее установленным поплавковым устройством 14 (этап 150).
Таким образом, постепенно образуется цепь поплавковых устройств 14, соединенных с копающим
устройством 11 и прикрепленных к трубопроводу 15, для поддержания его в его промежуточном положении во время процедуры выкапывания, со стороны копающего устройства 11. По мере того, как копающее устройство 11 продвигается, цепь поплавковых устройств 14 скользит вдоль трубопровода 15
для сохранения постоянного обоюдного положения между копающим устройством 11 и первым поплавковым устройством 14, расположенным в непосредственном соединении с ним 11.
Поэтому способ и оборудование для прокладки и закапывания трубопроводов на морском дне, выполненные в соответствии с настоящим изобретением, обеспечивают возможность расположения трубопроводов на месте с последующей и одновременной раскопкой морского дна для их закапывания, не
подвергая их напряжению из-за того, что они находятся в промежуточном положении, которое создается
в результате разницы в уровне между точками равновесия трубопровода, образованными раскопкой.
Поэтому становится возможным осуществлять раскопку за один проход или за уменьшенное количество проходов на большой глубине, уменьшая, таким образом, время общего выполнения работы и
закапывания трубопроводов на морском дне.
Наконец, очевидно, что оборудование для прокладки и закапывания трубопроводов, выполненное
таким образом, может быть подвержено многочисленным модификациям и вариантам, которые все
включены в изобретение; кроме того, все детали могут быть заменены технически эквивалентными элементами. На практике используемые материалы, также как и размеры, могут варьироваться в соответствии с техническими требованиями.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Оборудование для прокладки и закапывания трубопроводов на морском дне, содержащее траншейный экскаватор, предназначенный для копания траншеи на морском дне и снабженный, по меньшей
мере, средством для резки морского дна и средством для зацепления вокруг трубопровода и скольжения
по нему в направлении рабочего хода, причем указанное оборудование также содержит поплавковые
устройства, предназначенные для прикрепления вокруг трубопровода с возможностью скольжения для
поддержания его безопорной части и присоединения сзади траншейного экскаватора относительно направления его рабочего хода, в котором при этом поплавковые устройства содержат первое поплавковое
устройство, соединенное непосредственно с траншейным экскаватором первым соединительным средством сзади указанного экскаватора относительно направления его рабочего хода, и второе поплавковое
устройство, соединенное с первым поплавковым устройством сзади него относительно направления рабочего хода траншейного экскаватора, с образованием цепи поплавковых устройств, скользящей вдоль
трубопровода с сохранением постоянного обоюдного положения между траншейным экскаватором и
первым поплавковым устройством.
2. Оборудование по п.1, в котором каждое поплавковое устройство содержит жесткую конструкцию, выполненную с продольным элементом, к которому жестко присоединен по меньшей мере один
поплавковый элемент, причем в периферической части указанной жесткой конструкции предусмотрено
средство для зацепления с указанным трубопроводом.
3. Оборудование по п.2, в котором указанная жесткая конструкция и поплавковый элемент образуют конструкцию типа сэндвич, причем указанная жесткая конструкция содержит две торцевые стенки
относительно ее продольной длины, между которыми расположен указанный поплавковый элемент.
4. Оборудование по п.2 или 3, в котором указанное средство для зацепления содержит пары лопастей серповидной формы, шарнирно прикрепленных к указанной жесткой конструкции и распределенных вдоль ее продольной длины с образованием трубчатого зажимного устройства.
5. Оборудование по п.4, в котором указанное трубчатое зажимное устройство выполнено с возможностью открытия и закрытия посредством гидравлических приводов.
6. Оборудование по п.4 или 5, в котором указанная пара лопастей поддерживает скользящие блоки,
имеющие удлиненную форму и расположенные параллельно друг другу и параллельно продольной длине указанной жесткой конструкции внутри указанного трубчатого устройства.
7. Оборудование по п.6, в котором указанные скользящие блоки имеют скользящую поверхность,
выполненную, по меньшей мере частично, из политетрафторэтилена.
8. Оборудование по любому из пп.3-7, в котором указанное первое поплавковое устройство содержит по меньшей мере одно разделительное средство, выступающее из указанных торцевых стенок жесткой конструкции.
9. Оборудование по любому из предыдущих пунктов, в котором первое поплавковое устройство со-4-
022243
держит тормозное средство, выполненное с возможностью предотвращения скольжения указанного первого поплавкового средства по трубопроводу.
10. Способ прокладки и закапывания трубопроводов на морском дне, включающий этапы, на которых
копают траншею на морском дне в положении прокладки трубопровода с помощью траншейного
экскаватора,
забирают первое поплавковое устройство с базы хранения и транспортируют его к указанному трубопроводу при приближении трубопровода к положению критического промежутка,
прикрепляют первое поплавковое устройство к указанному трубопроводу сзади указанного траншейного экскаватора и присоединяют первое поплавковое устройство к траншейному экскаватору, когда
по меньшей мере одна часть трубопровода находится в подвешенном положении,
забирают второе поплавковое устройство по мере того, как указанная часть трубопровода, которая
находится в подвешенном положении, увеличивается, и
прикрепляют указанное второе поплавковое устройство к указанному трубопроводу и присоединяют его к указанному первому поплавковому устройству.
11. Способ по п.10, в котором указанное копающее устройство и указанные поплавковые устройства образуют оборудование для прокладки и закапывания трубопроводов на морском дне, выполненное
по любому из пп.1-9.
Фиг. 1
Фиг. 2а
Фиг. 2b
Фиг. 2с
-5-
022243
Фиг. 3
Фиг. 4
Фиг. 5
-6-
022243
Фиг. 6
Фиг. 7
-7-
022243
Фиг. 8
Евразийская патентная организация, ЕАПВ
Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
-8-