Aparato para excavar zanjas submarinas.

Un aparato de excavación de zanjas (10) para excavar una zanja y colocar un miembro alargado (110) dentro dela zanja excavada,

comprendiendo el aparato:

un cuerpo móvil (20) que tiene al menos un soporte para el miembro alargado (30) para transportar el miembroalargado (110);

un dispositivo de excavación (40) conectado al cuerpo móvil (20) para excavar la zanja, siendo el dispositivo deexcavación (40) ajustable para proporcionar una profundidad de zanja variable;

un medio de medición para medir un parámetro relacionado con el miembro alargado (110) mientras se soportapor el soporte para el miembro alargado (30); y caracterizado por

un medio de ajuste del dispositivo de excavación que comprende un medio de control y un accionador, dondedicho medio de control, en respuesta a cambios en el parámetro medido, causa que el accionador ajuste laposición del dispositivo de excavación (40) para así variar la profundidad de la zanja excavada.

Aparato para excavar zanjas submarinas La presente invención se refiere a aparatos para excavar una zanja. En particular, pero no exclusivamente, la invención se refiere a aparatos para excavar una zanja submarina para miembros alargados tales como cables o tuberías.

Los cables submarinos, cables umbilicales, conducciones y similares, denominados en lo sucesivo en este documento miembros alargados, se disponen típicamente dentro de una zanja para evitar el riesgo de daño, como el que puede ocasionarse por barcos que usen aparatos de pesca de arrastre, anclas y similares. Se solía limitar el requerimiento de enterrar estos miembros alargados a una distancia relativamente corta de la costa y solo en mares poco profundos, pero el incremento en el uso de la pesca de arrastre en aguas profundas y otras actividades submarinas, tales como exploraciones de petróleo y gas ha conducido también al enterramiento de miembros alargados en aguas profundas. La excavación de una zanja puede efectuarse usando chorros de agua a alta velocidad, arados o aparatos de corte mecánico. Los cortadores mecánicos típicamente se requieren en los tipos de terreno más duros.

Las máquinas excavadoras de zanjas submarinas a menudo capturan los miembros alargados montados, tales como conducciones, a continuación cavan la zanja, y seguidamente colocan la conducción en la zanja en una sola operación. La conducción tiende a ser rígida y, por lo tanto, la distancia entre el punto de recogida de la conducción delante de la máquina excavadora y el punto de amerizaje detrás de la máquina excavadora puede ser sustancial en relación a la longitud de la máquina excavadora. La zanja típicamente se vuelve a rellenar por la acción natural de las corrientes en el agua durante un periodo de tiempo o por el colapso forzado de la pared de la zanja, o por medios mecánicos que transportan tierra a la zanja.

Los miembros alargados tienden a ser rígidos. Es necesario gradar el fondo de la zanja para asegurar que la tasa de cambio del perfil de la zanja se minimice para reducir los esfuerzos de flexión inducidos por la catenaria sobre los miembros alargados. Por tanto, es de principal importancia para la longevidad de las instalaciones. Es deseable proporcionar aparatos que proporcionen una mejor gradación de la zanja para minimizar los esfuerzos de flexión sobre los miembros alargados.

El documento US 6016616 divulga un sistema basado en tierra que usa un láser montado en el suelo para permitir a un vehículo de apertura de zanjas moverse sobre el suelo para mantener la zanja a una profundidad en relación al

haz de láser, independientemente de las condiciones del suelo. Sin embargo, el sistema láser divulgado no es adecuado para uso submarino debido al intervalo ineficaz del haz láser.

El documento US 4280289 divulga una máquina de apertura de zanjas para introducir una conducción en una zanja bajo el lecho de una masa de agua. La máquina de apertura de zanjas está adaptada para conducirse a lo largo de la conducción mediante un conjunto de ruedas motrices delanteras y traseras que ejercen una presión nominal sobre la conducción y comprende boquillas de corte posicionadas sobre soportes ajustables para boquillas para cortar una zanja. La profundidad y tamaño de la zanja pueden variarse elevando o bajando las boquillas de corte desensamblándolas y reensamblándolas a los soportes ajustables para boquillas. Este documento forma la base para los preámbulos de las reivindicaciones 1 y 13.

Los sistemas de soporte de tuberías con reparto de carga son comunes en muchos aparatos de apertura submarina de zanjas. Estos sistemas de soporte se emplean para minimizar los esfuerzos de flexión sobre los miembros alargados mientras la máquina excavadora los transporta antes de colocarlos en la zanja. Los sistemas de soporte no se emplean para controlar la profundidad de la zanja excavada.

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención se proporciona un aparato de excavación de zanjas para excavar una zanja y colocar miembros alargados dentro de la zanja excavada, comprendiendo el aparato:

un cuerpo móvil que tiene al menos un soporte para el miembro alargado para transportar el miembro alargado;

un dispositivo de excavación conectado al cuerpo móvil para excavar la zanja, siendo el dispositivo de excavación ajustable para proporcionar una profundidad de zanja variable; un medio de medición para medir un parámetro relativo al miembro alargado mientras que se soporta por el soporte para el miembro alargado; y un medio de ajuste del dispositivo de excavación que comprenden un medio de control y un accionador donde 60 dicho medio de control, en respuesta a cambios en el parámetro medido, hace que el accionador ajuste la posición del dispositivo de excavación para de este modo variar la profundidad de la zanja excavada.

El aparato de excavación de zanjas puede comprender dos soportes para el miembro alargado. Los dos soportes para el miembro alargado pueden estar separados a lo largo del eje longitudinal del miembro alargado.

El medio de medición puede comprender un medio de medición de carga. El parámetro medido puede comprender la carga ejercida sobre al menos un soporte para el miembro alargado por el miembro alargado.

Como alternativa, el medio de medición puede comprender un medio de medición de ángulos. El parámetro medido puede comprender el ángulo del miembro alargado mientras se soporta por el soporte para miembros alargados. Como alternativa, el medio de medición puede comprender un medio de medición de desplazamiento. El parámetro medido puede comprender un desplazamiento del miembro alargado mientras se soporta por el soporte para el miembro alargado.

El aparato de excavación de zanjas puede ser un aparato de excavación de zanjas submarino. El aparato de excavación de zanjas puede ser remolcable o puede incluir medios de locomoción. El aparato de excavación de zanjas puede funcionar por control remoto. El miembro alargado puede ser una tubería o una conducción.

El dispositivo de excavación puede comprender una excavadora mecánica. El dispositivo de excavación puede tener

una cuchilla de excavación o arado. El dispositivo de excavación puede extenderse hacia abajo desde el cuerpo móvil a un ángulo de excavación. El dispositivo de excavación puede estar montado pivotantemente al cuerpo móvil. El dispositivo de excavación puede ser pivotante en relación al cuerpo móvil para ajustar el ángulo de excavación para proporcionar una profundidad de zanja variable. Como alternativa, el dispositivo de excavación puede ser linealmente retráctil en relación al cuerpo móvil para proporcionar una profundidad de zanja variable.

En una realización particular, cuando el aparato de excavación de zanjas incluye al menos dos soportes para miembros alargados, cada soporte para el miembro alargado puede localizarse en o cerca de un extremo del cuerpo móvil. Uno o ambos soportes para el miembro alargado pueden ser móviles en relación al cuerpo móvil para variar la altura del miembro alargado soportado en relación al nivel del suelo. El o cada soporte para el miembro alargado puede ser pivotante o retráctil en relación al cuerpo móvil. El aparato de excavación de zanjas puede incluir un medio de ajuste del soporte para el miembro alargado adaptados para variar la altura de uno o ambos soportes para el miembro alargado en relación al nivel del suelo en respuesta a cambios en el parámetro medido.

El medio de ajuste del dispositivo de excavación comprende un accionador, tal como un motor o una disposición de pistones hidráulicos, para mover el dispositivo de excavación en relación al cuerpo móvil. El medio de ajuste del dispositivo de excavación comprende un controlador. El controlador puede recibir datos del medio de medición y enviar una señal en respuesta al accionador para mover el dispositivo de excavación. Preferentemente, el controlador puede adaptarse para recibir datos de posición relativos a la altura de al menos un soporte para el miembro alargado y enviar una señal al accionador para mover el dispositivo de excavación en respuesta a los datos de posición recibidos.

El medio de medición puede comprender una célula de carga proporcionada en uno o más soportes para el miembro alargado. Como alternativa, el medio de medición puede comprender un acelerómetro proporcionado en uno o más soportes para el miembro alargado. El medio de medición también puede incluir un procesador para derivar los datos de carga a partir de los datos de aceleración. Como alternativa, uno o más de los soportes para el miembro alargado pueden comprender un cilindro hidráulico y el medio de medición pueden comprender... [Seguir leyendo]

1. Un aparato de excavación de zanjas (10) para excavar una zanja y colocar un miembro alargado (110) dentro de la zanja excavada, comprendiendo el aparato:

un cuerpo móvil (20) que tiene al menos un soporte para el miembro alargado (30) para transportar el miembro alargado (110) ; un dispositivo de excavación (40) conectado al cuerpo móvil (20) para excavar la zanja, siendo el dispositivo de excavación (40) ajustable para proporcionar una profundidad de zanja variable; un medio de medición para medir un parámetro relacionado con el miembro alargado (110) mientras se soporta por el soporte para el miembro alargado (30) ; y caracterizado por un medio de ajuste del dispositivo de excavación que comprende un medio de control y un accionador, donde dicho medio de control, en respuesta a cambios en el parámetro medido, causa que el accionador ajuste la posición del dispositivo de excavación (40) para así variar la profundidad de la zanja excavada.

2. Un aparato de excavación de zanjas (10) de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende dos soportes para el miembro alargado (30) , y donde los dos soportes para el miembro alargado están separados a lo largo del eje longitudinal del miembro alargado (110) .

3. Un aparato de excavación de zanjas (10) de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, donde el medio de medición comprende un medio de medición de carga, y donde el parámetro medido comprende la carga ejercida sobre al menos un soporte para el miembro alargado (30) por el miembro alargado (110) ; y/o el medio de medición comprende un medio de medición de ángulos, y donde el parámetro medido comprende el ángulo del miembro alargado mientras se soporta por el soporte para el miembro alargado (30) ; y/o el medio de medición comprende un

medio de medición del desplazamiento, y donde el parámetro medido comprende un desplazamiento del miembro alargado mientras se soporta por el soporte para el miembro alargado (30) .

4. Un aparato de excavación de zanjas (10) tal como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el aparato de excavación de zanjas es un aparato de excavación de zanjas submarinas y, preferentemente, donde el aparato de excavación de zanjas es remolcable o incluye medios de locomoción.

5. Un aparato de excavación de zanjas (10) tal como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el miembro alargado (110) comprende una tubería o conducción.

6. Un aparato de excavación de zanjas (10) tal como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el dispositivo de excavación (40) comprende una excavadora mecánica.

7. Un aparato de excavación de zanjas (10) tal como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el dispositivo de excavación (40) se extiende hacia abajo desde el cuerpo móvil (20) a un ángulo de excavación.

8. Un aparato de excavación de zanjas (10) de acuerdo con la reivindicación 7, donde el dispositivo de excavación

(40) se monta pivotantemente al cuerpo móvil (20) y es pivotante en relación al cuerpo móvil para ajustar el ángulo de excavación para proporcionar una profundidad de zanja variable. 45

9. Un aparato de excavación de zanjas (10) de acuerdo con la reivindicación 2, donde cada soporte para el miembro alargado (30) se localiza en o cerca de un extremo del cuerpo móvil.

10. Un aparato de excavación de zanjas (10) de acuerdo con las reivindicaciones 2 o 9, donde uno o ambos soportes para el miembro alargado (30) son móviles en relación al cuerpo móvil (20) para variar la altura del miembro alargado soportado en relación al nivel del suelo.

11. Un aparato de excavación de zanjas (10) de acuerdo con la reivindicación 10, que incluye un medio de ajuste del

soporte para el miembro alargado adaptados para variar la altura de uno o ambos soportes para el miembro 55 alargado (30) en relación al nivel del suelo en respuesta a cambios en el parámetro medido.

12. Un aparato de excavación de zanjas (10) de acuerdo con la reivindicación 1, donde el medio de control está adaptado para recibir datos de posición relativos a la altura de al menos un soporte para el miembro alargado (30) y para enviar una señal para mover el dispositivo de excavación (40) en respuesta a los datos de posición recibidos.

13. Un método para excavar una zanja y colocar un miembro alargado (110) dentro de la zanja excavada, comprendiendo el método las etapas de:

soportar el miembro alargado (110) usando al menos un soporte para el miembro alargado (30) ; 65 excavar la zanja usando un dispositivo de excavación (40) ; medir un parámetro asociado con el miembro alargado (110) mientras se soporta por el uno o más soportes para el miembro alargado (30) ; y caracterizado por que usa un medio de ajuste del dispositivo de excavación que comprende un medio de control y un accionador para responder a cambios en el parámetro medido y causar el ajuste de la posición del dispositivo de excavación (40) variando la profundidad de la zanja excavada.

14. Un método de acuerdo con la reivindicación 13, que incluye soportar el miembro alargado (110) usando al menos dos soportes para el miembro alargado (30) que están separados a lo largo del eje longitudinal del miembro alargado (110) .

15. Un método de acuerdo con la reivindicación 14, que incluye ubicar el dispositivo de excavación (40) entre los dos soportes para el miembro alargado (30) .

16. Un método tal como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, que incluye mover el dispositivo de excavación (40) en relación al cuerpo móvil (20) para proporcionar una profundidad de zanja variable. 15

17. Un método tal como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16, que incluye mover uno o más de los soportes para el miembro alargado (30) en relación al cuerpo móvil (20) para variar la altura del miembro alargado (110) soportado en relación al nivel del suelo; y/o que incluye ajustar la altura de uno o más de los soportes para el miembro alargado (30) en relación al nivel del suelo en respuesta a cambios en el parámetro medido; y/o que incluye ajustar la altura de dichos uno o más soportes para el miembro alargado (30) y mover el dispositivo de excavación (40) en respuesta a la variación en altura de uno o ambos soportes para el miembro alargado.