NL9001224A

NL9001224A - Submarine cable trenching and installation vehicle - has on-board cable reel and drive mechanism for traction and trenching wheel

Info

Publication number: NL9001224A
Application number: NL9001224A
Authority: NL
Original assignee: Volker Stevin Staal B V
Priority date: 1990-05-29
Filing date: 1990-05-29
Publication date: 1991-12-16

Abstract

A tracked vehicle (1) suitable for seabed conditions contains a cable-reel (11) with cable guide and a trenching wheel (13). Trenching depth is preset depending on soil properties, the trenching wheel either freewheels or is rotated under on-board hydraulic power (24) depending on the cutting resistance encountered. Laying speed is controlled from a surface vessel (3) connected to the vehicle by an umblical cable (2). The cable reel rotates under hydraulic power controlled from the surface in proportion to vehicle speed and the cable tension required. The vehicle is designed to fit within a standard 40ft 1SO shipping container.

Description

Aanvraagsters noemen als uitvinder:Applicants cite as inventor:

Hendrik Pieter Stapel te Spaarndam.Hendrik Pieter Stapel in Spaarndam.

Titel: Kabellegger.Title: Cable Layer.

De uitvinding heeft betrekking op een kabellegger voor het in de zeebodem leggen van een kabel, in het bijzonder een glasvezelkabel.The invention relates to a cable layer for laying a cable in the seabed, in particular a glass fiber cable.

Glasvezelkabels zijn kwetsbaar en zullen, indien zij gebieden met elkaar moeten verbinden die door een zee van elkaar zijn gescheiden, in de bodem van de zee moeten worden begraven.Fiber optic cables are vulnerable and, if they have to connect areas separated by a sea, will have to be buried in the bottom of the sea.

Beoogd wordt een kabellegger te verschaffen waarmee een kwetsbare kabel, in het bijzonder een bijvoorbeeld 11 mm dunne glasvezelkabel, in nagenoeg iedere zeebodemstructuur kan worden gelegd tot een diepte waarbij de kabel, afhankelijk van de bodemstructuur, in voldoende mate is beschermd. Deze diepte bedraagt voor een zandbodem bijvoorbeeld 1,30 m en voor een granietbodem bijvoorbeeld 0,10 m.The aim is to provide a cable layer with which a vulnerable cable, in particular an 11 mm thin glass fiber cable, for example, can be laid in virtually any seabed structure to a depth at which the cable, depending on the bottom structure, is sufficiently protected. This depth is, for example, 1.30 m for a sandy bottom and 0.10 m for a granite bottom.

Volgens de uitvinding omvat de kabellegger een op de zeebodem verrijdbaar voertuig dat is voorzien van een wiel dat onder het voertuig kan uitsteken voor het vormen van een grondsleuf, een kabelhaspel en middelen om de kabel vanaf die haspel in de door het wiel gevormde grondsleuf te geleiden.According to the invention, the cable-laying vessel comprises a seabed mobile vehicle provided with a wheel which can protrude from under the vehicle to form a ground trench, a cable reel and means for guiding the cable from that reel into the ground trench formed by the wheel .

Door de kabellegger met haspel naar de zeebodem te brengen is men onafhankelijk van weer en deining.By bringing the cable layer with reel to the seabed, one is independent of weather and swell.

Het sleuf vormende wiel bestaat uit een platte ronde schijf. In zachte grond behoeft dit wiel niet te worden aangedreven, in harde grond is dit wel het geval, waardoor het wiel als frees werkt. Aan het sleuf vormende wiel zullen dan ook aandrijfmiddelen voor het gedwongen roteren van het wiel zijn toegevoegd.The slotted wheel consists of a flat round disc. This wheel does not need to be driven in soft ground, but this is the case in hard ground, so that the wheel works as a cultivator. Drive means for forcibly rotating the wheel will therefore be added to the wheel forming the trench.

In de praktijk zal de door het voertuig ondervonden rijweerstand worden gemeten en zullen de aandrijfmiddelen voor het sleuf vormende wiel worden ingeschakeld indien de rijweerstand een bepaalde waarde overschrijdt.In practice, the driving resistance experienced by the vehicle will be measured and the driving means for the slitting wheel will be switched on if the driving resistance exceeds a certain value.

Het op trek belasten van de glasvezelkabel kan worden verhinderd indien de kabellegger een motor voor het aandrijven van de haspel heeft evenals middelen om de haspelmotor te regelen in afhankelijkheid van de voortbe-wegingssnelheid van het voertuig.Tensile loading of the fiber optic cable can be prevented if the cable layer has a reel driving motor as well as means for controlling the reel motor depending on the vehicle's travel speed.

Om de kabel op verschillende dieptes in de bodem te kunnen leggen heeft de kabellegger middelen om de afstand waarover het sleuf vormende wiel onder het voertuig kan uitsteken, in te stellen.In order to be able to lay the cable at different depths in the ground, the cable-laying device has means to set the distance over which the slitting wheel can protrude under the vehicle.

Bij een stevige doelmatige constructie van deze middelen is het sleuf vormende wiel opgehangen aan een wielframe dat op een bovenframe van het voertuig kan aangrijpen, welk voertuig tevens een onderframe heeft, waarbij het onder- en bovenframe van het voertuig door middel van evenwijdige scharnierhefbomen met elkaar zijn verbonden en middelen aanwezig zijn om de hoekstand van die scharnierhefbomen en aldus de afstand waarover het sleuf vormende wiel onder het voertuig kan uitsteken, in te stellen.With a solid efficient construction of these means, the slit-forming wheel is suspended from a wheel frame which can engage on a top frame of the vehicle, which vehicle also has a bottom frame, the bottom and top frame of the vehicle being connected by parallel hinge levers are connected and means are provided to adjust the angular position of said pivot levers and thus the distance over which the slit wheel may protrude below the vehicle.

In geval de aandrijfmiddelen voor het sleuf vormende wiel bestaan uit op de vlakken van het wiel tot aangrijping te brengen drukrollen kan met een bepaald motorvermogen een zeer groot koppel worden verkregen. Het sleuf vormende wiel kan daardoor een kleinere diameter hebben dan het geval zou zijn indien dit wiel bij zijn hartlijn zou worden aangedreven.If the drive means for the trench-forming wheel consist of pressure rollers to be engaged on the surfaces of the wheel, a very large torque can be obtained with a determined motor power. The slitting wheel can therefore have a smaller diameter than would be the case if this wheel were driven at its center line.

Bij voorkeur is elk van de drukrollen aangebracht aan een kantelarm, waarbij steeds twee kantelarmen van aan weerszijden van het wiel aangebrachte drukrollen tegenover elkaar staan en door een hydraulische plunjer een scharnierbeweging kunnen ondergaan. De aandrijving op het sleuf vormende wiel kan zeer gemakkelijk worden in- en uitgeschakeld door de plunjer te bedienen.Preferably, each of the pressure rollers is arranged on a tilting arm, wherein two tilting arms of pressure rollers arranged on either side of the wheel always face each other and can be pivoted by a hydraulic plunger. The drive on the slotted wheel can be switched on and off very easily by operating the plunger.

Af en toe zal het sleuf vormende wiel moeten worden vervangen. Om niet het gehele voertuig naar een moederschip te hoeven hijsen zijn de drukrollen en de aandrijfmotor daarvan aangebracht op een wegklapbare schar-nierarm, waarbij aan het wielframe drijvers zijn aangebracht en op het voertuig kabellieren zijn geplaatst waarvan de kabels zijn verbonden met het wielframe, een en ander zodanig dat het wielframe met sleuf vormend wiel bij weggeklapte scharnierarm door het vieren van de kabels en door toedoen van de drijfkracht van de drijvers naar het wateroppervlak kan worden verplaatst. Het zal duidelijk zijn dat door het op de lier rollen van de kabels, het wielframe met het vervangen of gerepareerde wiel naar het voertuig kan worden teruggebracht.Occasionally the slitting wheel will need to be replaced. In order not to have to hoist the entire vehicle to a mother ship, the pressure rollers and the drive motor thereof are mounted on a folding hinge arm, floats are mounted on the wheel frame and cable winches are placed on the vehicle, the cables of which are connected to the wheel frame, a and other such that the wheel frame with slit-forming wheel can be moved to the surface of the water when the pivot arm is folded out by celebrating the cables and by means of the buoyancy of the floats. It will be clear that by rolling the cables on the winch, the wheel frame can be returned to the vehicle with the wheel replaced or repaired.

Bij zachte grondsoorten is het nodig dat de grondsleuf tijdelijk wordt opengehouden. Hiertoe kan gezien in de voortbewegingsrichting van het voertuig achter het sleufvormende wiel een schermkast zijn geplaatst.With soft soils, it is necessary to keep the soil trench open temporarily. For this purpose, a screen box can be placed behind the slot-forming wheel, viewed in the direction of travel of the vehicle.

Het voertuig zal in het algemeen door een navelstreng, die voedings- en signaalkabels bevat, met een moederschip zijn verbonden.The vehicle will generally be connected to a mother ship by an umbilical cord containing power and signal cables.

De toegepaste technieken maken het mogelijk dat het voertuig kleine afmetingen heeft, bij voorkeur past het binnen de afmetingen van een 40' container.The techniques used make it possible for the vehicle to have small dimensions, preferably it fits within the dimensions of a 40 'container.

De uitvinding zal nu aan de hand van de figuren, waarin min of meer schematisch een uitvoeringsvoorbeeld is weergegeven, nader worden toegelicht .The invention will now be explained in more detail with reference to the figures, in which an embodiment is shown more or less schematically.

Figuur 1 toont een aanzicht van een in bedrijf zijnde kabellegger volgens de uitvinding met moederschip.Figure 1 shows a view of a working cable-laying vessel according to the invention with a mother ship.

Figuur 2 toont een dergelijk aanzicht tijdens vervangen van het sleuf vormende freeswiel.Figure 2 shows such a view during replacement of the slitting milling wheel.

Figuur 3 toont de in bedrijf zijnde kabellegger op grotere schaal waarbij de door het freeswiel te maken grondsleuf zijn maximale diepte heeft.Figure 3 shows the cable laying vessel in operation on a larger scale, with the ground trench to be made by the milling wheel having its maximum depth.

Figuur 4 toont een vooraanzicht van de pijpenlegger.Figure 4 shows a front view of the pipelayer.

Figuur 4a toont een detail van figuur 4.Figure 4a shows a detail of figure 4.

Figuur 5 toont de kabellegger bij het omhoog voeren van het freeswiel.Figure 5 shows the cable layer when raising the milling wheel.

De weergegeven kabellegger omvat een op de zeebodem verrijdbaar rupsvoertuig 1 dat via een navelstreng 2 is verbonden met een moederschip 3· De navelstreng omvat voedings- en signaalkabels.The shown cable-laying vessel comprises a crawler vehicle 1 which is mobile on the seabed and which is connected via a umbilical cord 2 to a mother ship 3. The umbilical cord comprises power and signal cables.

Het voertuig heeft twee rupsbanden 4 die in op zichzelf bekende wijze bijvoorbeeld door hydromotoren kunnen worden aangedreven. Deze rupsbanden zijn aan een onderframe 5 aangebracht dat door twee evenwijdige scharnierstangen 6 met een bovenframe 7 is verbonden. Het onderframe 5* de stangen 6 en het bovenframe 7 vormen een parallellogramconstructie, waarbij de afstand tussen onder- en bovenframe kan worden gewijzigd door de evenwijdige scharnierstangen 6 een andere hoekstand ten opzichte van boven- en onderframe te geven. Daartoe zou van één of meer hydraulische cilinders gebruik kunnen worden gemaakt. In het weergegeven voorbeeld vindt het ten opzichte van elkaar verplaatsen van onder- en bovenframe echter plaats door middel van een kabel 8 die op een lier 9 kan worden opgewikkeld of daarvan kan worden af gewikkeld. Deze lier (met niet weergegeven aandrijving) is aangebracht op een brug 10 die op het onderframe staat. Het vrije einde van de kabel 8 is bij 8a met het bovenframe verbonden.The vehicle has two tracks 4 which can be driven in known manner, for example by hydraulic motors. These caterpillars are arranged on a bottom frame 5 which is connected to a top frame 7 by two parallel hinge rods 6. The bottom frame 5 * the rods 6 and the top frame 7 form a parallelogram construction, wherein the distance between the bottom and top frame can be changed by giving the parallel pivot rods 6 a different angle with respect to the top and bottom frame. One or more hydraulic cylinders could be used for this purpose. In the example shown, however, the displacement of the bottom and top frame relative to each other takes place by means of a cable 8 which can be wound on a winch 9 or can be unwound therefrom. This winch (with drive not shown) is mounted on a bridge 10 which is mounted on the bottom frame. The free end of the cable 8 is connected to the top frame at 8a.

Het bovenframe van het voertuig draagt een haspel 11 met een daarop gewikkelde glasvezelkabel 11a, een aan een frame 12 hangend draaibaar freeswiel 13 en een schermkast 14.The top frame of the vehicle carries a reel 11 with a fiber optic cable 11a wound thereon, a rotatable milling wheel 13 suspended from a frame 12 and a screen box 14.

Het freeswiel 13 kan worden aangedreven door drie paar drukrollen 15 die zijn aangebracht aan een wegklapbare arm 16. Elke drukrol werkt samen met een hydromotor 17. Het scharnierpunt van de arm 16 is met 18 aangeduid en elke drukrol 15 is bevestigd aan het ondereinde van een kantel-arm 19. Steeds zijn twee kantelarmen 19 tegenover elkaar geplaatst en bij 20 scharnierbaar aan de wegklapbare arm 16 bevestigd. De boveneinden van de twee kantelarmen 19 zijn verbonden met een plunjer 21. Door de zuigerstang van deze plunjer 21 uit te schuiven worden de drukrollen 15 van elk paar naar elkaar bewogen tot zij op een ertussen gelegen deel van het freeswiel 13 aangrijpen. Door in deze stand de drukrollen aan te drijven wordt het freeswiel met een relatief groot koppel geroteerd.The milling wheel 13 can be driven by three pairs of pressure rollers 15 mounted on a folding arm 16. Each pressure roller cooperates with a hydraulic motor 17. The pivot point of the arm 16 is indicated by 18 and each pressure roller 15 is attached to the lower end of a tilting arm 19. Two tilting arms 19 are always placed opposite one another and are pivotally attached at 20 to the folding arm 16. The upper ends of the two tilting arms 19 are connected to a plunger 21. By extending the piston rod of this plunger 21, the pressure rollers 15 of each pair are moved together until they engage an intermediate part of the milling wheel 13. By driving the pressure rollers in this position, the milling wheel is rotated with a relatively large torque.

De figuren 1, 3 en 4 tonen hoe het freeswiel, al of niet aangedreven, in de zeebodem een smalle sleuf maakt die door de schermkast 14 over kleine afstand wordt opengehouden. In die sleuf wordt de glasvezelkabel 11a gelegd, die vanaf de door een hydromotor 22 aangedreven haspel 11 via rollen 23 wordt geleid. In geval van een zachte bodem wordt het freeswiel niet aangedreven; wordt de door het voertuig ondervonden rijweer-stand echter te groot, hetgeen door een niet weergegeven sensor wordt gemeten, dan wordt door bediening van de plunjer 21 en het inschakelen van de hydromotoren 17 het freeswiel 13 aangedreven. De slijtage van het freeswiel wordt hierdoor tot een minimum beperkt zodat de levensduur wordt verlengd. Het freeswiel hoeft minder vervangen of gerepareerd te worden.Figures 1, 3 and 4 show how the milling wheel, whether or not driven, makes a narrow slot in the seabed which is kept open by the screen box 14 over a small distance. The fiber optic cable 11a is placed in this slot, which is guided from the reel 11 driven by a hydraulic motor 22 via rollers 23. In the case of a soft bottom, the milling wheel is not driven; however, if the driving resistance experienced by the vehicle becomes too great, which is measured by a sensor (not shown), the milling wheel 13 is driven by operating the plunger 21 and switching on the hydraulic motors 17. This reduces the wear of the milling wheel to a minimum so that the service life is extended. The milling wheel requires less replacement or repair.

De aandrijfsnelheid van de hydromotor 22 van de haspel 11 wordt zodanig geregeld in afhankelijkheid van de voortbewegingssnelheid van het voertuig dat de glasvezelkabel 11a niet of nauwelijks aan trek wordt onderworpen.The driving speed of the hydromotor 22 of the reel 11 is controlled in dependence on the speed of travel of the vehicle, so that the glass fiber cable 11a is hardly, if at all, subjected to tension.

Aan het frame 12 van het freeswiel 13 zijn drijflichamen 24 bevestigd. De combinatie van frame 12, freeswiel 13 en drijflichamen 24 is in de bedrijfsstand door kabels 25 omlaag getrokken waarbij het wielframe 12 op het bovenframe 7 van het voertuig aangrijpt. Deze kabels 25 zijn op lieren 26 gewikkeld die op het bovenframe 7 zijn opgesteld. Door de scharnierarm 16 van de in figuur 5 met getrokken lijnen weergegeven stand te scharnieren naar de met streep-puntlijnen weergegeven stand en de kabels 25 te vieren, zal het freeswielframe 12 met freeswiel 13 omhoog bewegen naar het moederschip.Floating bodies 24 are attached to the frame 12 of the milling wheel 13. The combination of frame 12, milling wheel 13 and floats 24 is pulled down by cables 25 in the operating position, the wheel frame 12 engaging the top frame 7 of the vehicle. These cables 25 are wound on winches 26 which are arranged on the top frame 7. By pivoting the pivot arm 16 from the position shown in solid lines in Figure 5 to the position shown by dotted lines and celebrating the cables 25, the milling wheel frame 12 with milling wheel 13 will move upwards towards the mother ship.

Figuur 5 toont met streep-puntlijnen deze opwaartse verplaatsing en figuur 2 laat zien hoe het freeswiel 13 door een kraan aan boord wordt gehesen om te worden vervangen, gerepareerd of bijgeslepen. Uiteraard kan het wielframe 12 met een bedrijfsklaar freeswiel door het op de lieren 26 wikkelen van de kabels 25 naar de pijpenlegger worden teruggebracht. De wegklapbare arm 16 zal in de in figuur 5 met getrokken lijnen getoonde stand worden teruggedraaid en vergrendeld. De hydraulische middelen voor het scharnieren van de arm 16 zijn niet weergegeven.Figure 5 shows this upward movement with dotted lines and Figure 2 shows how the milling wheel 13 is lifted on board by a crane for replacement, repair or grinding. Naturally, the wheel frame 12 can be returned to the pipelayer by winding the cables 25 on the winches 26 with an operational milling wheel. The folding arm 16 will be turned back and locked in the position shown in solid lines in Figure 5. The hydraulic means for pivoting the arm 16 are not shown.

Het gehele voertuig is zodanig bemeten dat het binnen de afmetingen van een 40' container past. Het moederschip kan klein zijn en de operationele kosten laag. In geval het moederschip zich tijdelijk wil verwijderen, kan de van het schip losgemaakte navelstreng 2 met een drijf boei worden gemarkeerd.The entire vehicle is sized to fit within the dimensions of a 40 'container. The mother ship can be small and the operating costs low. In case the mothership wants to leave temporarily, the umbilical cord 2 detached from the ship can be marked with a buoy.

Claims

Cable-laying device for laying a cable in the seabed, in particular a fiber-optic cable, comprising a vehicle (1) mobile on the seabed and provided with - a wheel (13) which can protrude under the vehicle to form a ground trench, - a cable reel (11) and - means for guiding the cable from that reel into the ground trench formed by the wheel.

Cable-laying vessel according to claim 1, characterized in that drive means (15, 17) for forcing the wheel to be rotated are added to the slot-forming wheel (13).

Cable-laying machine according to claim 2, characterized by means for measuring the driving resistance encountered by the vehicle and means for switching on the driving means (15, 17) of the trench-forming wheel if the driving resistance exceeds a certain value.

Cable-laying vessel according to one of the preceding claims, characterized by a motor (22) for driving the reel (11) and means for controlling this reel motor in dependence on the speed of travel of the vehicle.

Cable-laying vessel according to any one of the preceding claims, characterized by means for adjusting the distance over which the trench-forming wheel can protrude under the vehicle.

Cable-laying vessel according to claim 5, characterized in that the slot-forming wheel (13) is suspended from a wheel frame (12) which can engage on an upper frame (7) of the vehicle, which vehicle also has a lower frame (5), the bottom and top frames of the vehicle being connected to each other by means of parallel pivot levers (6) and means (8, 9) being provided about the angular tooth of those pivot levers and thus the distance the slotted wheel under the vehicle can be protruding.

Cable-laying device according to one of Claims 2 to 6, characterized in that the drive means for the slot-forming wheel comprise pressure rollers (I5) to be engaged on the surfaces of the wheel.

Cable-laying vessel according to claim 7 *, characterized in that each of the pressure rollers (I5) is arranged on a tilting arm (19) *, in which two tilting arms of pressure rollers (I5) arranged on either side of the wheel (I3) always face each other and be able to tilt through a hydraulic plunger (2).

Cable-laying vessel according to claim 7 or 8, characterized in that the pressure rollers (15) and their drive motors (I7) are arranged on a folding hinge arm (16), which are mounted on the wheel frame (12) floats (24). and cable winches (26) are placed on the vehicle, the cables (25) of which are connected to the wheel frame (12), such that the wheel frame with slotted wheel (13) with the hinge arm (16) folded away by celebrating the cables (25) and can be moved to the surface of the water by the buoyancy of the floats (24).

A cable-laying vessel according to any one of the preceding claims, characterized in that, viewed in the direction of travel of the vehicle, behind the trench-forming wheel, a screen box (14) is provided for temporarily holding the trench open.

Cable-laying vessel according to one of the preceding claims, characterized in that the vehicle (1) is connected to a mother ship by an umbilical cord (2) containing power and signal cables.

Cable-laying vessel according to one of the preceding claims, characterized in that the vehicle (1) fits within the dimensions of a 40 'container.