JP7229403B2 - 海底にトレンチを形成する方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、海底にトレンチを形成する方法及び装置に関し、具体的には、限定的ではないが、海底のトレンチにケーブルを設置する方法及び装置に関する。

トレンチが形成されることになる領域からの巨礫（boulder）のようなデブリ（debris）を除去するために巨礫除去装置を用いることによって海底のトレンチにケーブルを設置し、その後相互に傾斜した側壁を有するトレンチを形成するために船でトレンチプラウ（trenching plough）を牽引することが知られている。ケーブルがトレンチ内に置かれた後、埋め戻し装置が、ケーブルを埋めるためにトレンチの形成によって移された残土（spoil）をトレンチ内に押し込めるために使用される。

この既知の装置は、コストを大幅に増加させるいくつかの別個の装置が必要であるという不利があり、２．５メートルの深さまでケーブルを埋設するために、既知のケーブルプラウは、３５０トンの引張力で動作し、１６０トンの重量を有する。

特許文献１は、トレンチを形成し、トレンチにケーブルを埋め込む装置を開示しており、この装置では、装置が巨礫除去、初回通過トレンチング（first pass trenching）、完全深さトレンチング（full depth trenching）及び埋め戻し動作を実行することを可能にするために、装置のいくつかの部分が交換可能である。しかし、この装置は、かなりの数の交換可能な構成要素が必要であり、装置の異なるモードの少なくともいくつかの間で変更（conversion）が行われることを可能にするために装置を水面（surface）に回収しなければならないという欠点がある。

欧州特許出願第２８４０１８７号

本発明の好ましい実施形態は、先行技術の上記の欠点の１つ又は複数を克服しようとするものである。

本発明の態様によれば、海底にトレンチを形成する及び／又は海底上の物質（material）を移動させるための装置が提供され、この装置は：
ボディと；
海底に係合し且つボディを支持するようにボディに取り付けられる海底係合手段と；
を有し、
海底係合手段は、海底係合手段が前記海底に係合する海底係合手段の第１のモードと、海底係合手段がトレンチに隣接した海底及びトレンチの少なくとも１つの壁に係合する海底係合手段の第２のモードとの間で調節可能である。

海底係合手段が海底に係合する海底係合手段の第１のモードと、海底係合手段がトレンチに隣接した海底及びトレンチの少なくとも１つの壁に係合している海底係合手段の第２のモードとの間で調整可能な海底係合手段を設けることによって、海底係合手段を変更する必要なしに、装置の第１及び第２のモードでの装置の改善された制御の利点を提供するという利点がある。これは、装置の構成要素のコストを低減するとともに、海底係合手段を交換するために装置が水面に回収される必要がある間の時間を短縮することによって、装置の運転のコストも低減する。

本装置は、海底でトレンチを切り取る（cutting）ためにボディによって支持されるトレンチ切り取り手段をさらに有し得る。

海底係合手段は、少なくとも１つのスキッド（滑走部）（skid）を有し得る。

少なくとも１つのスキッドは、第１及び第２のモードで海底に係合する第１の部分と、第１のモードで海底に係合するとともに第２のモードでトレンチの壁に係合する、第１の部分に対して旋回可能（pivotable）な、第２の部分とを有し得る。

これは、調整が容易である低コストで単純なスキッドの構成を提供するという利点を提供する。

海底係合手段の高さは、ボディに対して調整可能であり得る。

これは、トレンチ切り取り手段の深さを調節することを可能にするという利点を提供する。

本発明の別の態様によれば、海底にトレンチを形成する及び／又は海底上の物質を移動させるための装置が提供され、この装置は：
ボディと；
海底でトレンチを切り取るためにボディに支持されるトレンチ切り取り手段と；
海底に係合し且つボディを支持するようにボディに取り付けられる海底係合手段と；
トレンチに沿った装置の移動の結果として海底上の物質を移動させる物質移動手段であって、物質移動手段は、トレンチから除去される物質がトレンチから横方向に離れて移動される物質移動手段の第１のモードと、トレンチに隣接する物質がトレンチ内に移動される物質移動手段の第２のモードとの間で調節可能である、物質移動手段と；を有する。

トレンチに沿った装置の移動の結果として海底上の物質を移動させる物質移動手段を設けることによって、物質移動手段は、トレンチから除去される物質がトレンチから離れて横方向に移動される物質移動手段の第１のモードと、トレンチに隣接する物質がトレンチ内に移動される物質移動手段の第２のモードとの間で調節可能であり、これにより、単一の装置によって別々のデブリ除去し且つ埋め戻し動作を実行することを可能にするという利点を提供し、それによって、コンポーネントのコストを低減し、第１及び第２のモードの一方に適した物質移動手段を第１及び第２のモードの他方に適した物質移動手段に交換するために装置が水面に回収される必要がある時間を短縮することによって、装置の運転のコストを低減することによっても、装置の運転のコストを低減することができる。

物質移動手段は、物質移動手段の第１のモードと第２のモードとの間で旋回可能な複数の第１の物質移動部材を有し得る。

装置は、物質移動手段の第２のモードにおいて、ボディに対する前記第１の物質移動部材の外側への旋回を抑制する抑制手段をさらに有し得る。

本発明の更なる態様によれば、海底にトレンチを形成する及び／又はトレンチ内に物質を挿入するための装置が提供され、装置は：
ボディと；
海底に係合し且つボディを支持するようにボディに取り付けられる海底係合手段と；
海底に沿った装置の移動の結果として海底上の物質を移動させる物質移動手段であって、物質移動手段は、ボディに取り付けられる複数の第１の物質移動部材、及び物質移動手段の第１のモードにおける装置の横方向の幅が、物質移動手段の第２のモードにおける装置の横方向の幅よりも大きくなるように、物質移動手段の第１のモードにおいて第１の物質移動部材に取り付けられる複数の第２の物質移動部材を有する、物質移動手段と；を有する。

海底に沿った装置の移動の結果として海底上の物質を移動させる物質移動手段を設けることによって、物質移動手段は、ボディに取り付けられた複数の第１の物質移動部材と、物質移動手段の第１のモードにおける装置の横方向の幅が、物質移動手段の第２のモードにおける装置の横方向の幅よりも大きくなるように、物質移動手段の第１のモードにおいて第１の物質移動部材に取り付けられる複数の第２の物質移動部材とを有し、これは、トレンチ操作によって覆われているよりも広い経路（path）にわたってデブリの除去及び／又は埋め戻しを行うことを可能にすることによって装置のより効率的な動作を確実にするという利点を提供し、それにより大きなデブリが埋め戻し作業においてトレンチに挿入される傾向を減少させる。この装置はまた、水面からの展開中の装置の幅を減少させることを可能にし、それにより水面からの展開及び水面への回収を容易にする。

この装置は、海底でトレンチを切り取るためにボディによって支持されたトレンチ切り取り手段をさらに有し得る。

少なくとも１つの前記第２の物質移動部材は、それぞれの前記第１の物質移動部材に旋回可能に取り付けられ得る。

物質移動手段はさらに、海底上の物質を、海底係合手段の前方に、装置の横方向外側に移動させるように適合され得る。

これは、デブリ除去作業をさらに支援する利点を提供する。

物質移動手段は、ボディに取り付けられた少なくとも１つの第３の物質移動部材によって物質を移動させるように適合され得る。

第３の物質移動部材は、取り外し可能であり得る。

本発明の好ましい実施形態は、添付の図面を参照して、限定ではなく、単なる一例として記載される。

デブリ除去及び初回通過トレンチングモードの本発明を具体化するトレンチング装置の斜視図である。 完全深さトレンチングモードの図１の装置の斜視図である。 埋め戻しモードの図１の装置の斜視図である。 図１の装置の平面図である。 水上艦艇から発進又は水上艦艇への回収用に構成される図４の装置の側面図である。 海底に着地する構成における装置の図５に対応する図である。 図４の装置の側面図である。 図２の装置の平面図である。 水上艦艇から発進又は水上艦艇への回収用に構成される図８の装置の側面図である。 海底に着地する構成における装置の図９に対応する図である。 図８の装置の側面図である。 図３の装置の平面図である。 水上艦艇から発進又は水上艦艇への回収用に構成される図１２の装置の側面図である。 図１２の装置の側面図である。

図１、４及び７を参照すると、トレンチが形成されることになる海底の領域からの巨礫のようなデブリを除去し、初回通過でトレンチの一部を切り取るユニバーサルプラウ（汎用すき）（universal plough）２が、プラウ２のデブリ除去モードで示されている。プラウ２は、水上艦艇（図示せず）から海底へのプラウ２の展開、又は海底から水上艦艇へのプラウ２の回収を可能にするためのリフトワイヤ（図示せず）への接続のためのシングルポイントリフトアタッチメント（single point lift attachment）６を有するボディ４を有している。プラウは、アンビリカルケーブル（umbilical cable）（図示せず）によって供給される電力によって制御される。

ボディ４は、プラウシェア（すきの刃）（plough share）８の形態のトレンチ切り取り手段を支持し、一対の固定モールドボード（fixed mouldboards）１０が、プラウ２が前方に牽引されるときにプラウシェア８によって形成されるトレンチから土を移動させるために、プラウシェア８の上方に配置されている。ボディ４はまた、リンク１４を介してビーム１６に旋回可能に取り付けられた一対のフロント（前部）スキッド１２の形態の海底係合手段を支持し、このビーム１６は、ボディ４の前部に旋回可能に取り付けられている。フロントスキッド１２のそれぞれは、それぞれの油圧アクチュエータ１８によってボディ４に対して昇降されることができ、固定された第１の部分２０と、第１の部分２０に旋回可能に取り付けられた第２の部分２２とを有し、これらの動作は、図３及び１２乃至１４を参照して以下に詳細に記載される。デブリ除去部材２４がフロントスキッド１２に取り外し可能に取り付けられ、牽引ケーブル２６がビーム１６の各端部に取り付けられて、プラウ２の牽引を可能にする。デブリ除去部材２４は、図１、４、６、７に示されるように、下方に突出するとともに前方を向く複数の歯を有する。

物質移動手段が、プラウシェア８及び固定モールドボード１０の後部に対してボディ４に旋回可能に取り付けられた一対の旋回可能なモールドボード２８の形態の第１の物質移動部材と、旋回可能なモールドボード２８に旋回可能に取り付けられた一対のモールドボード延長部３０の形態の第２の物質移動部材とを含む。旋回可能なモールドボード２８は、油圧アクチュエータ３２によってボディ４に対して旋回可能であり、モールドボード延長部３０は、油圧アクチュエータ３４（図３）によって旋回可能なモールドボード２８に対して旋回可能である。ボディ４は、一対のリア（後部）スキッド３６（図３）によって海底上にさらに支持される。一対の旋回可能なスラスタ３８、４０は、海底に接触する前の持ち上げワイヤによって支持されている間のプラウ２の向きの制御を可能にする。

デブリ除去及び初回通過トレンチングモードにおけるプラウ２の動作を以下に説明する。

図５を参照すると、発進／回収構成では、デブリ除去部材２４と共に、プラウ２のフロントスキッド１２が、フロントスキッド１２とリンク１４との間に接続された油圧アクチュエータ４２によりボディ４に対してほぼ垂直な向きに旋回され、フロントスキッド１２及びリンク１４を介してプラウ２の全長を減少させる。プラウ２の横方向の幅もまた、モールドボード延長部が、プラウ２の長手方向軸４４にほぼ平行である向き３０Ａ（図４）に配置されるまで、油圧アクチュエータ３４によりモールドボード延長部３０を旋回させることによって減少する。

プラウ２は次に水上艦艇から海底まで降下され、海底に近づくにつれてデブリ除去部材２４とともにフロントスキッド１２が油圧アクチュエータ４２によって図６に示されるように概して水平方向に下げられる。モールドボード延長部３０もまた、各旋回可能なモールドボード２８の前面４６が対応するモールドボード延長部３０の前面４８と連続する表面を概して形成するように、図４に示す向き３０Ｂを取るために油圧アクチュエータ３４によって旋回可能なモールドボード２８に対して旋回される。旋回可能なモールドボード２８は、旋回可能なモールドボード２８及びモールドボード延長部３０が、図４に示すように、長手方向軸４４に対して角度αで配置されるように、油圧アクチュエータ３２によってボディ４に対して旋回される。

図６に示す構成のプラウ２が海底５０上に載置されるとき、フロントスキッド１２及びデブリ除去部材２４は、油圧アクチュエータ１８によってプラウシェア８に対して上昇させられるので、プラウシェア８は、図７に示すように、プラウ２が前方に牽引されるとき、海底５０に侵入する。

その後、水上艦艇（図示せず）が、牽引ケーブル２６を介してプラウ２を牽引し、フロントスキッド１２の前方に位置するデブリは、デブリ除去部材２４によってフロントスキッド１２の経路の外に移動される。加えて、デブリは、プラウ２の両側に第１のデブリの山（debris heaps）５２を形成するように、旋回可能なモールドボード２８及びモールドボード延長部３０によってプラウ２の横方向に移動される。

図７に示す構成においてプラウ２によるトレンチの初回通過切り取りの完了時に、プラウ２は、海底５０から持ち上げられ、図５に示される発進／回収構成に戻され、その後、そこでデブリ除去部材２４がフロントスキッド１２から取り外される水上艦艇に回収される。モールドボード延長部３０は、旋回可能なモールドボード２８から取り外されるか、又は、それらが旋回可能なモールドボード２８の後に位置するように、油圧アクチュエータ３４によって旋回可能なモールドボード２８に対して旋回される。プラウは、その結果図９に示される構成にあり、海底５０に上述の初回通過トレンチング動作で形成されたトレンチに戻される。

プラウが海底５０に近づくとき、フロントスキッド１２は、油圧アクチュエータ４２によってほぼ水平の向きに回転され、図１０に示す構成を提供する。次いで、プラウシェア８が、プラウ２が図２及び１１に示す完全深さトレンチングモードで動作できるよう図１に示す構成におけるよりも大きい深さまで海底５０に侵入することができるように、フロントスキッド１２は油圧アクチュエータ１８によってプラウシェア８に対して持ち上げられる。

完全深さトレンチングモードにおけるプラウ２の動作を次に説明する。

プラウ２は、プラウシェア８がトレンチをその完全深さに切り取るトレンチの２番目の通過切り取りが実行されるように、水上艦艇によって牽引される。プラウシェア８によってトレンチから移動された土は、固定モールドボード１０によって、そして次にプラウ２の両側に第２のデブリの山５４（図８）を形成するように旋回可能なモールドボード２８によって、トレンチから横方向に離れて移動される。モールドボード延長部３０は、完全深さトレンチングモードにおけるトレンチからの物質の移動に寄与しないので、第２のデブリの山５４は、第１のデブリの山５２の横方向内側に位置する。同時に、トレンチに設置されることになるケーブル（図示せず）が、トレンチ内に導かれる。

完全深さトレンチングプロセスが完了すると、プラウ２は、図９に示すように発進／回収構成に戻され、その後、完全深さトレンチングのために除去された場合に、モールドボード延長部３０の再取り付けのために、及び図３に示すようにその埋め戻しモードへのプラウ２の再構成のために、水上艦艇に回収される。モールドボード延長部３０は、各モールドボード延長部３０の前面４８が、対応する旋回可能なモールドボード２８の前面４６とほぼ連続する面を形成するように配置され（図３参照）、旋回可能なモールドボード２８は、旋回可能なモールドボード２８及びモールドボード延長部３０が、図１２に示すような向き２８Ａを取るように、プラウ２の長手方向軸４４に対して角度βで配置されるように、油圧アクチュエータ３２によってボディ４の前方に旋回される。図１２に示す角度βは、図４に示す角度αよりも小さい。抑制部材５６は、旋回可能なモールドボード２８が図１２に示す向き２８Ｂを越えてボディ４に対して外側に旋回することを防止する。

次に、埋め戻しモードにおけるプラウ２の動作について説明する。

フロントスキッド１２は、プラウをその発進／回収構成に配置するように、油圧アクチュエータ４２によって図１３に示すようにほぼ垂直の向きに旋回される。次いで、プラウ２は、図１３に示されるその発進／回収構成で海底に戻され、海底５０に到着する直前に、フロントスキッド１２は、プラウ２を着地構成にするように、油圧アクチュエータ４２によってほぼ水平方向に下げられる。次に、フロントスキッド１２の第２の部分２２が、フロントスキッド１２を図３に示す構成にするように、第１の部分２０に対して旋回される。次に、フロントスキッド１２は、第１の部分がトレンチに隣接する海底５０に係合し且つ第２の部分２２が、プラウ２が前方に牽引されるときスキッド１２をトレンチと係合してより確実に配置するために、トレンチの側壁の上部に係合するように、トレンチの上部に配置される。

次いで、フロントスキッド１２は、プラウシェア８がトレンチにその完全深さまで侵入しないように、油圧アクチュエータ１８によってボディ４に対して持ち上げられて、プラウを図１４に示す構成にする。次いで、フロントスキッド１２およびリアスキッド３６によって支持されるプラウ２は、ケーブルを収容するトレンチに沿って牽引され、モールドボード２８延長部３０と共に旋回可能なモールドボード２８は、角度βが角度αよりも小さいので、モールドボード延長部３０は、図１のデブリ除去モードにおけるより、図３の埋め戻しモードにおいて、より少ない程度までプラウ２から横方向外向きに広がっているので、比較的粗い土壌を含む第１のデブリの山５２をほぼそのままにしながら、トレンチにケーブルを埋設するために第２のデブリの山５４（図１２）に位置する比較的細かい土をトレンチ内に移動させる。

上記の実施形態は単なる例示であって限定的な意味ではなく、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更及び修正が可能であることは当業者には理解されるであろう。

Claims (14)

1. 海底にトレンチを形成する及び／又は前記海底上の物質を移動させるための装置であって、前記装置は：
   ボディと；
   前記海底に係合し且つ前記ボディを支持するように前記ボディに取り付けられる海底係合手段と；
   を有し、
   前記海底係合手段は、前記海底係合手段が前記海底に係合する前記海底係合手段の第１のモードと、前記海底係合手段が前記トレンチに隣接した前記海底及び前記トレンチの少なくとも１つの壁に係合する前記海底係合手段の第２のモードとの間で調節可能であり、前記海底係合手段は、概して水平な向きと前記装置の全長が減少する発進／回収構成における概して垂直な向きとの間で前記ボディに対して旋回可能である、
   装置。
2. 前記海底で前記トレンチを切り取るために前記ボディによって支持されるトレンチ切り取り手段をさらに有する、
   請求項１に記載の装置。
3. 前記海底係合手段は、少なくとも１つのスキッドを有する、
   請求項１又は２に記載の装置。
4. 少なくとも１つの前記スキッドは、前記第１及び前記第２のモードで前記海底に係合する第１の部分と、前記第１のモードで前記海底に係合するとともに前記第２のモードで前記トレンチの前記壁に係合する、前記第１の部分に対して旋回可能な、第２の部分とを有する、
   請求項３に記載の装置。
5. 前記海底係合手段の高さは、前記ボディに対して調節可能である、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の装置。
6. 海底にトレンチを形成する及び／又は海底上の物質を移動させるための装置であって、前記装置は：
   ボディと；
   前記海底に前記トレンチを切り取るために前記ボディによって支持されるトレンチ切り取り手段と；
   前記海底に係合し且つ前記ボディを支持するように前記ボディに取り付けられる海底係合手段と；
   前記トレンチに沿った前記装置の移動の結果として前記海底上の物質を移動させる物質移動手段であって、前記物質移動手段は、前記トレンチから除去される前記物質が前記トレンチから離れて横方向に移動される前記物質移動手段の第１のモードと、前記トレンチに隣接する前記物質が前記トレンチ内に移動される前記物質移動手段の第２のモードとの間で調節可能であり、前記海底係合手段は、概して水平な向きと前記装置の全長が減少する発進／回収構成における概して垂直な向きとの間で前記ボディに対して旋回可能である、物質移動手段と；を有する、
   装置。
7. 前記物質移動手段は、前記物質移動手段の前記第１のモードと前記第２のモードとの間で旋回可能な複数の第１の物質移動部材を有する、
   請求項６に記載の装置。
8. 前記物質移動手段の前記第２のモードにおいて、前記ボディに対する前記第１の物質移動部材の外側への旋回を抑制する抑制手段をさらに有する、
   請求項７に記載の装置。
9. 海底でトレンチを形成する及び／又は前記トレンチ内に物質を挿入するための装置であって、前記装置は：
   ボディと；
   前記海底に係合し且つ前記ボディを支持するように前記ボディに取り付けられる海底係合手段と；
   前記海底に沿った前記装置の移動の結果として前記海底上の物質を移動させる物質移動手段であって、前記物質移動手段は、前記ボディに取り付けられる複数の第１の物質移動部材、及び、前記物質移動手段の第１のモードにおける前記装置の横方向の幅が、前記物質移動手段の第２のモードにおける前記装置の横方向の幅よりも大きくなるように、前記物質移動手段の前記第１のモードにおいて前記第１の物質移動部材に取り付けられる複数の第２の物質移動部材を有し、前記海底係合手段は、概して水平な向きと前記装置の全長が減少する発進／回収構成における概して垂直な向きとの間で前記ボディに対して旋回可能である、物質移動手段と；を有する、
   装置。
10. 前記海底で前記トレンチを切り取るために前記ボディによって支持されたトレンチ切り取り手段をさらに有する、
    請求項９に記載の装置。
11. 少なくとも１つの前記第２の物質移動部材は、それぞれの前記第１の物質移動部材に旋回可能に取り付けられる、
    請求項９又は１０に記載の装置。
12. 前記物質移動手段はさらに、前記海底上の前記海底係合手段の前方の前記物質を、前記装置の横方向外側に移動させるように適合される、
    請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の装置。
13. 前記物質移動手段は、前記ボディに取り付けられた少なくとも１つの第３の物質移動部材によって前記物質を移動させるように適合される、
    請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の装置。
14. 前記第３の物質移動部材は、取り外し可能である、
    請求項１３に記載の装置。

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