[发明专利]沟槽切割设备和方法

说明书

一种沟槽切割设备和方法，该设备包括：中央支撑元件，该中央支撑元件包括至少一个喷射出口；以及切割元件，该切割元件构造成被围绕中央支撑元件驱动。沟槽切割设备构造成能够在机械切割模式和喷射切割模式下运行，在机械切割模式下，切割元件被围绕中央支撑元件驱动以切割沟槽切割设备的前方的材料，在喷射切割模式下，启用泵以从至少一个喷射出口喷射流体，以流化或切割沟槽切割设备的前方的材料。

技术领域

本发明涉及一种沟槽切割设备和切割沟槽的方法。特别地但非排他地，本发明涉及一种切割沟槽的设备和方法，其适用于在相对坚硬的地面以及相对松散的材料或沙土中切割沟槽。

背景技术

在地面中形成沟槽是众所周知的要求，并且通常用于掩埋公用事业供应装置，例如石油、气体和水的管道以及电力和电信线缆。在水下环境中，沟槽的切割通常用于掩埋管道和线缆，并且通常利用为水下条件、例如海床的性质配置的专门构造或改装的设备。除非另有说明，否则本文中的“海床”用于指海洋、湖泊或者甚至河流的底部。

有多种线缆铺设和掩埋设备可供使用，并且可以根据环境和特定需求(例如海床条件和掩埋深度)进行选择。用于构建沟槽并铺设线缆或管道的各种设备在本领域中是已知的。这些可以包括呈犁的形式的土壤切割装置、喷射设备和链式切割器。喷射通常适用于柔软或疏松的土壤，而机械切割通常适用于坚硬或稠密的土壤。土壤切割装置可以安装在以自身的动力或通过外部手段在地面(例如海床)上移动的车辆上。例如，沟槽切割车辆可以被牵引车辆或海面上的船只拖曳。

当切割一定长度的沟槽时，特别是在海床中切割一定长度的沟槽时，沿沟槽的长度经常遇到不同的土壤和/或岩石类型。在用于切割不同类型的土壤和岩石的不同类型的切割装置之间切换通常很有用。例如，可以使用链式切割器或其他机械切割工具来更好地切割相对坚硬的岩石，而可以使用喷射设备来更好地切割相对沙质的土壤。

在喷射过程中，例如可以使用高流量和低压的水射流的组合来流化颗粒状沉积物和使颗粒状沉积物移位，并且例如可以使用低流量和高压的水射流来切割和运输粘土块。此过程打开了允许线缆沉入的通道。

机械切割可以采用切割轮或切割链以在通常被压实的海床或岩石中切割沟槽。可以在切割沟槽时在沟槽切割车辆后面将线缆放置到的沟槽中。

在喷射或机械切割过程之后，可以回填沟槽以掩埋线缆。

目前，当在单个沟槽中切割不同类型的土壤和岩石时，可以将沟槽切割车辆从海床中抬起，并且在重新部署沟槽切割车辆以继续切割之前将切割工具替换为不同的切割工具。WO2015/032730A1公开了一种挖沟车辆，其中，可以用喷射装置来代替链式切割器。然而，这样的系统可能引起线缆或管道松弛的问题，因为为了更换切割工具，线缆不断地被提起并放置回去。

图1a至图1f示出了该过程的问题。如图1a中所示，沟槽切割车辆100在机械切割模式下运行，其中，链式切割器102被展开。在链式切割过程中，线缆104被提起以避免线缆被链式切割器102损坏。

如图1b中所示，当沟槽切割车辆100到达沙土106时，线缆104被释放到海床并进入沟槽中，并且链式切割器102从切割位置缩回。如图1c中所示，然后用喷射工具108代替链式切割器102，并且喷射沙质土壤106直到沟槽切割车辆到达相对坚硬的岩石110或土壤的区域。

此时，如图1d中所示，用链式切割器102替换喷射工具108并且在链式切割器102被部署到切割位置之前提起线缆104。然后，沟槽切割车辆100以链式切割模式沿着海床继续行进。如图1e和图1f中所示，这在线缆中留下了凸起105。在切割工具之间进行几次更换之后，这可能会导致线缆上的张力增加的问题，因为剩余的线缆松弛度在每个凸起处沿沟槽不断减少。