阅读说明：本技术 用于修复海底电缆的水下工作室 (Underwater working chamber for repairing submarine cable ) 是由 D·金塞拉 M·金塞拉 于 2018-09-04 设计创作，主要内容包括：一种用于修复海底电缆(11)的水下工作室(100),所述工作室包括电缆维修环境(108),所述电缆维修环境(108)适用于在所述海底电缆(11)被浸没时接收正在修复的海底电缆部分(115)。所述水下工作室还包括升高和/或降低部件(25),所述升高和/或降低部件(25)被构造用于使所述水下工作室(100)相对于所述海底电缆(11)升高和/或降低。整个修复在所述水下工作室(100)内进行,而无需将所述海底电缆(11)的任何部分运输到水面。(An underwater studio (100) for repairing a submarine cable (11), the studio comprising a cable repair environment (108), the cable repair environment (108) being adapted to receive a submarine cable portion (115) being repaired while the submarine cable (11) is submerged. The underwater work chamber further comprises raising and/or lowering means (25), the raising and/or lowering means (25) being configured for raising and/or lowering the underwater work chamber (100) with respect to the submarine cable (11). The entire repair is performed in the underwater working chamber (100) without transporting any part of the submarine cable (11) to the surface.)

用于修复海底电缆的水下工作室

技术领域

本发明涉及一种用于修复海底电缆的水下工作室，并且特别是以下这种水下工作室：能够在其中修复海底电缆，而无需将海底电缆的任何部分取回到水面船舶上以进行修复，然后将所修复海底电缆返回。

背景技术

海底电缆通常用于在于其间具有水体的远程位置之间传输电力和/或数据。通常的做法是沿着海床铺设此类电缆，或者将电缆埋在海床偏下方的位置，因为这消除对电缆支撑件或类似物的任何需求，同时仍为电缆提供相对安全的环境。

随时间推移或者由于不可预见的情况，电缆可能受到损坏或劣化，从而导致能力下降或完全故障。这些问题通常可精确定位到电缆的大致部分。然而，即使已知问题的部位，对海底电缆进行修复也可能是极其困难且耗时的操作。

当前，此类电缆的修复涉及将电缆的受损或有缺陷部分取回到船舶上以进行修复，然后将所修复电缆返回到海床。这首先需要对电缆进行挖掘以露出具有损坏或缺陷的一段电缆。然后，通常使用ROV或由潜水员在海底切割受损或有缺陷部分。接着，将电缆的每个切割端部依次取回到船舶上，并在它们之间拼接新的部段以替换受损或有缺陷部分。然后，将所修复部段返回到海床。

如可以了解的，上述内容涉及取回第一切割端部，将电缆的新部分的一端附接到此第一切割端部，行进到可取回第二切割端部的位置，取回此第二切割端部，并且将电缆的新部分的第二端部附接到第二切割端部。此过程导致新部分的长度取决于海底电缆的深度，并且通常所需长度可能是此深度的三倍。因此，即使对于从电缆切下相对短的受损或有缺陷部分情况下的修复，也需要显著长度的新电缆来进行修复。这导致额外的费用，并且需要存储大量电缆以便进行修复。

除所需新电缆的长度之外，从以上描述可以了解，所描述的过程将是耗时且费劳动力的。

本发明的目标是提供在合适的修复环境内进行海底电缆修复，而无需将海底电缆的任何部分取回到船舶上。

发明内容

根据本发明，提供了一种用于修复海底电缆的水下工作室，所述工作室包括电缆维修环境，所述电缆维修环境适用于在所述海底电缆被浸没时接收正在修复的海底电缆部分，并且整个修复在所述水下工作室内进行，而无需将所述海底电缆的任何部分运输到水面，所述水下工作室还包括升高和/或降低装置，所述升高和/或降低装置被构造用于使所述水下工作室相对于所述海底电缆升高和/或降低。

理想地，所述水下工作室还包括侧向移动装置，所述侧向移动装置用于在将水下工作室初始放置在海床上之后调整所述工作室相对于海底电缆的侧向定位。

进一步有利地，不必将所述海底电缆升高到海平面或海平面上方以便进入所述电缆维修环境，从而导致修复过程更快，并且在修复期间对所述海底电缆的中断显著更少。

理想地，所述海底电缆是海底电力电缆。

优选地，所述水下工作室包括提升机构，所述提升机构用于提升被接收在所述电缆维修环境内的所述海底电缆部分，使得所述正在修复的海底电缆部分被升高到提升位置。

优选地，所述提升机构提升所述海底电缆，使得所述正在修复的海底电缆部分中的一些或全部不被浸没。

有利地，可在非浸没条件下触及和修复要修复的海底电缆部分。

理想地，所述工作室包括海底电缆保持装置，所述海底电缆保持装置被布置成与所述海底电缆接合并保持所述海底电缆。

优选地，所述海底电缆保持装置能够位于所述提升机构上。

理想地，所述海底电缆保持装置包括至少一个保持元件，所述至少一个保持元件用于可释放地保持所述海底电缆。

优选地，所述海底电缆保持装置包括两个保持元件，所述两个保持元件用于可释放地保持所述海底电缆。

理想地，所述提升机构包括至少一个可伸缩臂，所述至少一个可伸缩臂在第一端部处终止于保持元件中。

优选地，所述提升机构包括两个可伸缩臂，每个可伸缩臂在第一端部处终止于保持元件中。

理想地，所述保持元件被布置成在纵向地沿着所述海底电缆的两个单独保持位置处与所述海底电缆接合并保持所述海底电缆。

优选地，所述正在修复的海底电缆部分设置在所述两个单独保持位置之间。

理想地，所述保持元件是被构造成可释放地夹持所述海底电缆的夹持装置。

理想地，所述海底电缆保持装置被布置成保持所述海底电缆，使得在切割所述海底电缆时，所述海底电缆保持装置减少或阻止所述海底电缆的一个或多个切割部分的轴向延展。

有利地，轴向延展的阻止使对所述海底电缆的进一步损坏最小化，并且因此防止额外的修复或比所述海底电缆的原始缺陷或损坏所需要的长的修复部段。

理想地，所述提升机构和所述海底电缆保持装置被组合构造成从所述海底电缆在所述海床上的位置抓住所述海底电缆，使所述海底电缆升高到提升位置，并且将所述海底电缆保持在所述提升位置，使得能够进行修复。

有利地，保持和提升所述电缆可由单个机构进行。

理想地，所述电缆维修环境至少部分地由外壳包封。

理想地，所述外壳适用于容纳至少一个人类居民和至少所述正在修复的海底电缆部分。

最优选地，所述外壳适用于容纳至少两个人类居民和至少所述正在修复的海底电缆部分。

理想地，所述水下工作室包括位置调整装置，所述位置调整装置与所述外壳可操作地接合并且被布置成调整所述外壳和/或提升机构相对于所述海底电缆的位置。

优选地，所述位置调整装置允许在将所述工作室初始放置在海床上之后调整所述外壳相对于所述海底电缆的位置，使得所述海底电缆能够位于所述外壳内并且能够在所述电缆维修环境内触及。

优选地，所述位置调整装置被布置成在所述水下工作室已经放置在所述海底电缆近侧的海床区域上之后调整所述外壳的位置，所述放置在侧向上和/或在纵向上从所述海底电缆或海底电缆修复部位偏移。

有利地，所述位置调整装置允许所述工作室的初始放置较不重要，原因是如果所述工作室没有精确地放置成使得所述海底电缆能够与所述电缆维修环境对准或在其内的话，之后可将所述工作室调整成使得所述海底电缆能够与所述电缆维修环境对准或在其内，然后可以进行后续修复。

进一步有利地，在初始放置之后，所述工作室需要较少的来自船舶的操纵。

优选地，所述位置调整装置包括升高和/或降低装置。

理想地，所述升高和/或降低装置被布置成调整所述外壳的位置，使得所述外壳能够升高到相对于所述海底电缆的抬高位置。

优选地，所述升高和/或降低装置被布置成调整所述外壳的位置，使得所述外壳能够从相对于所述海底电缆的抬高位置降低到在所述海底电缆上或在其近侧的位置。

理想地，所述位置调整装置包括侧向移动装置。

优选地，所述侧向移动装置被布置成调整所述外壳的位置，使得所述外壳能够相对于所述海底电缆侧向移动。

理想地，所述升高和/或降低装置和所述侧向移动装置能够顺序地独立操作或组合地同时操作以：将所述外壳升高到相对于所述海底电缆的抬高位置，将所述外壳侧向定位成使得所述外壳的至少一部分能够位于所述海底电缆的至少一部分的正上方，以及将所述外壳降低成使得所述海底电缆的至少一部分可能够位于所述电缆维修环境内。

优选地，所述升高和/或降低装置包括多个可伸缩支撑件，所述多个可伸缩支撑件与所述外壳可操作地接合并且被布置成选择性地使所述外壳相对于所述海底电缆升高或降低。

理想地，所述升高和/或降低装置包括至少一组相对的可伸缩支撑件，所述可伸缩支撑件能够位于所述外壳的每一侧上并且能够与所述外壳可操作地接合，使得所述可伸缩支撑件的伸出或回缩使所述外壳升高或降低。

优选地，所述升高和/或降低装置包括两组相对的可伸缩支撑件，所述可伸缩支撑件能够位于所述外壳的每一侧上并且能够与所述外壳可操作地接合，使得所述可伸缩支撑件的伸出或回缩使所述外壳升高或降低。

优选地，所述可伸缩支撑件终止于基脚装置中。

理想地，所述基脚装置能够根据普遍土壤条件进行构造。

优选地，所述基脚装置包括能够根据普遍土壤条件进行构造的模块化系统。

理想地，所述基脚装置包括垫。

有利地，所述垫抑制所述工作室沉入海床物质中。

理想地，在初始放置所述水下工作室后，所述一个或多个可伸缩支撑件能够侧向位于所述海底电缆的每一侧上。

理想地，所述一个或多个可伸缩支撑件包括液压支柱。

优选地，所述侧向移动装置包括至少一个外壳引导装置，所述至少一个外壳引导装置与所述外壳可操作地接合以引导所述外壳的侧向移动。

理想地，所述外壳引导装置大致垂直于所述海底电缆的纵向方向延伸。

优选地，所述外壳引导装置在相对的升高和/或降低装置之间延伸。

理想地，所述侧向移动装置包括用于沿着所述至少一个外壳引导装置输送所述外壳的装置。

最优选地，所述侧向移动装置包括两个外壳引导装置，每组能够相对的升高/降低装置之间有一个外壳引导装置延伸。

理想地，每个外壳引导装置与面向所述外壳的外面的海底电缆可操作地接合。

优选地，所述外壳引导装置是至少一个轨道，所述外壳具有轨道接合装置，所述轨道接合装置用于能够与所述至少一个轨道滑动地或以其他这种方式移动地接合，以使得所述外壳能够沿着所述至少一个轨道移动。

理想地，所述外壳能够大致在所述至少一个轨道的纵向方向上沿着所述至少一个轨道移动。

优选地，用于输送所述外壳的所述装置是液压致动装置或其他这种合适的致动装置。

理想地，所述位置调整装置包括纵向移动装置。

优选地，所述纵向移动装置包括一个或多个连续轨道、轮子、推进器系统或被布置成在所述海底电缆的所述纵向方向上输送所述水下工作室的其他这种装置。

最优选地，所述纵向移动装置包括两个连续轨道。

理想地，所述外壳包括电缆接入装置。

优选地，所述外壳具有所述电缆能够从中穿过的可相对的电缆接入壁。理想地，所述电缆接入装置包括在所述外壳的所述电缆接入壁中的孔，所述海底电缆能够位于所述孔中。

优选地，所述电缆接入装置的所述孔是细长孔。

理想地，所述电缆接入装置的所述孔从所述可相对的电缆接入壁的最底部边缘在大致竖直方向上沿着所述电缆接入壁延伸到半途。

理想地，所述细长孔被构造成允许所述海底电缆的至少部分竖直移动。

优选地，所述电缆接入装置包括通道，所述通道大致沿着所述海底电缆的轴向方向从所述电缆接入装置的所述孔向外延伸。

优选地，所述通道能够围绕所述电缆接入装置的所述孔的至少一部分可密封地附接。

优选地，所述通道是渐缩通道。

理想地，所述渐缩通道具有第一端部，所述第一端部具有与细长开口的至少上部部分大致相同的横截面尺寸。

优选地，所述渐缩通道具有底部边缘，在使用时所述底部边缘与所述海床相对并且大致平行于所述海床延伸。

理想地，所述渐缩通道具有顶面，所述顶面沿着所述通道的轴向长度渐缩以与所述底部边缘交会。

优选地，所述通道的所述底面是开放的，使得所述海底电缆能够位于所述通道内。

有利地，水不进入所述电缆接入装置的所述孔。

进一步有利地，所述电缆接入装置的所述通道允许所述外壳中的水位处于比所述电缆接入装置的所述孔的最上部部分低的位准，并且因此当所述海底电缆位于所述电缆接入装置的所述最上部部分处时比所述海底电缆低。因此，所述海底电缆可在所述外壳内处于非浸没条件。

优选地，所述电缆接入装置包括由所述电缆接入壁的一部分形成的裙部部分。

替代地，所述电缆接入装置设置有密封装置，所述密封装置被构造成在所述海底电缆位于所述电缆接入装置内时在所述外壳与所述海底电缆之间形成可密封关系。

理想地，所述密封装置是可调整密封装置。

优选地，所述密封装置包括：密封托架，所述密封托架能够位于所述电缆接入装置上；以及密封构件，所述密封构件能够与所述密封托架可操作地接合以在它们之间形成密封。

优选地，所述密封装置被构造成使得它们可快速部署以形成围绕所述海底电缆的密封。

理想地，一旦所述水下工作室放置在所述海床上并且可伸缩支撑件位于所述海底电缆的每一侧上，所述升高和/或降低装置和所述侧向移动装置能够顺序地独立操作或组合地同时操作以实现所述水下工作室的最终定位，这包括将所述外壳侧向定位成使得所述电缆接入装置位于所述海底电缆的正上方，以及将所述外壳降低成使得所述海底电缆进入所述电缆接入装置的所述密封托架。

理想地，外部电缆固持部件能够位于所述外壳外部。

优选地，所述外部电缆固持部件能够与所述电缆接入装置对准，每个电缆接入装置具有能够与其对准的外部电缆固持部件。

理想地，所述外部电缆固持部件的位置使得当所述海底电缆位于所述电缆接入装置的所述密封托架内时，所述外部电缆固持部件能够保持所述海底电缆。

优选地，一旦所述外壳的位置已经被调整成使得所述海底电缆在所述密封托架内并且所述外部电缆固持部件已经保持所述海底电缆，位于所述工作室内的一个或多个操作员将部署所述密封构件，使得在所述海底电缆与所述外壳之间形成密封关系。

优选地，所述外部电缆固持部件紧靠所述电缆接入装置和相关联的密封装置。

有利地，由于所述海底电缆被所述外部电缆固持部件固定成紧靠所述密封装置，因此所述海底电缆在所述密封装置附近的移动被最小化，从而增强所述密封装置的完整性。

理想地，内部电缆固持部件设置在所述外壳内部。

优选地，所述内部电缆固持部件能够位于所述电缆接入装置近侧。

有利地，所述海底电缆可在内部保持在所述电缆接入装置近侧的位置处，使得在修复所述海底电缆期间，所述海底电缆在所述外壳内部的移动不影响所述密封装置的完整性。

理想地，所述外部电缆固持部件是外部电缆夹具。

优选地，所述内部电缆固持部件是内部电缆夹具。

优选地，所述外壳包括四个侧壁和连接所述四个侧壁的屋顶部分。

理想地，所述外壳的与所述屋顶部分相对的底部部分是开放部分。

优选地，所述外壳包括接近室。

理想地，所述接近室包括第一可密封门或舱门，所述第一可密封门或舱门用于提供从所述水下工作室的外部到所述接近室的内部的通路。

优选地，所述接近室包括第二可密封门或舱门，所述第二可密封门或舱门用于提供从所述接近室到所述外壳的所述电缆维修环境的通路。

优选地，所述接近室包括用于加压的装置。

理想地，所述用于加压的装置包括压缩或强制空气供应。

有利地，所述接近室

理想地，所述第二可密封门或舱门由所述外壳的现有入口门或舱门提供。

理想地，所述接近室是模块化接近室。

优选地，所述接近室能够通过可密封栓接法兰附接到所述外壳。

有利地，操作员可进入所述第一可密封门或舱门，密封所述第一可密封门或舱门，并移除他们的潜水设备，然后通过所述第二可密封门或舱门进入所述外壳的所述电缆维修环境，从而为进出所述外壳的所述电缆维修环境提供快速且安全的方法。

优选地，所述水下工作室的至少所述外壳的至少一部分由模块化结构形成。

理想地，所述模块化结构包括模块化部段，所述模块化部段能够接合以形成所需尺寸的外壳。

优选地，所述外壳通过增加模块化部段而扩展，使得能够调适其纵向长度。

有利地，所述外壳可形成为使得其纵向长度容纳要修复的海底电缆的不同长度。

进一步有利地，即使对于较长电缆修复，也可完全在所述外壳内进行修复，而不需要将所述电缆的任何部分运输到水面。

理想地，每个模块化部段的大小被设定成使得其将外壳纵向延伸大约1米。

优选地，所述模块化部段具有大致正方形横截面，其具有大约2米乘2米的尺寸。

理想地，所述模块化部段能够附接在所述外壳的任何现有部分与所述接近室之间。

优选地，所述模块化部段能够附接到所述外壳的任一端部。

优选地，当所述水下工作室被浸没时，所述外壳通过开放底部部分与水流体连通。

理想地，所述外壳具有加压装置，所述加压装置能够操作来在所述电缆维修环境内产生气穴。

优选地，所述加压装置能够操作来将水从所述外壳的所述开放部分排出，或防止水进入所述外壳的所述开放部分。

理想地，所述加压装置迫使空气/气体进入所述外壳中。

优选地，所述加压装置在所述外壳内形成在下方具有水且在上方具有空气/气体的水位线。

理想地，所述水位线在所述海底电缆的所述提升位置下方。

理想地，所述加压装置具有压差控制装置，所述压差控制装置被构造成维持所述外壳内的压力。

有利地，在下降到所述海床期间或在定位在所述海床上或其周围时，所述外壳内的水位保持在所需位准。

理想地，所述加压装置包括气体/空气供应源或气体/空气箱。

优选地，所述水下工作室包括压载物装置。

有利地，所述压载物装置被构造成抵消由于位于其中的所述气穴而引起的所述水下工作室的浮力。

理想地，所述压载物装置包括压载物块。

优选地，所述压载物块能够位于所述水下工作室的任一侧。

有利地，所述压载物是平衡的，从而使所述水下工作室在水中维持处于一定位准间距。

理想地，所述压载物能够位于水下工作室的每一侧上的压载物支架中。

优选地，所述压载物是能够抵消任何所需浮力水平的可调整压载物。

理想地，所述水下工作室包括电缆辊，所述电缆辊被构造成引导和/或支撑所述海底电缆。

优选地，至少一个电缆辊能够在所述海底电缆位于所述电缆维修环境内时插入所述海底电缆之下，所述至少一个电缆辊将所述海底电缆保持在足以进行接头准备的工作位准处。

理想地，所述升高和/或降低装置包括支腿布置，所述支腿布置包括可伸缩支腿部件，所述可伸缩支腿部件具有下部地面接合构件。

优选地，所述支腿布置还包括上部构件，所述上部构件固定地附接到所述水下工作室的侧壁，所述下部地面接合构件和所述上部构件能够相对于彼此移动。

理想地，至少一个致动器能够在所述下部地面接合构件与所述上部构件之间操作，并且被构造成通过使所述上部构件升高来实现它们之间的相对移动。

理想地，所述下部地面接合构件和所述上部构件是限定中空内部空间的中空构件。

理想地，所述支腿布置还包括支腿引导件，所述支腿引导件固定地附接到所述水下工作室的所述侧壁，并且被构造成引导所述下部地面接合构件与所述上部构件之间的所述相对移动。

优选地，所述压载物位于压载铁块中，所述压载铁块能够位于所述支腿布置内。

理想地，所述压载物位于所述下部地面接合构件的所述中空内部空间内。

根据本发明，提供了一种修复电缆的方法，所述方法包括：

在所述海底电缆被浸没时将正在修复的海底电缆部分定位在电缆维修环境之上；

调整所述电缆维修环境的高度；以及

提升所述海底电缆部分，使得所述正在修复的海底电缆部分升高到所述电缆维修环境内的提升位置。

理想地，在使所述海底电缆升高之前，由潜水员或远程操作载具切割所述海底电缆。

有利地，不必将所述海底电缆升高到海平面或海平面上方以便进入所述电缆维修环境，从而导致修复过程更快，并且在修复期间对所述海底电缆的中断显著更少。

优选地，所述方法包括：在切割所述海底电缆之前保持所述海底电缆，使得在切割期间或之后不发生所述海底电缆的轴向延展。

理想地，所述方法包括：将所述水下工作室初始放置在正在修复的海底电缆部分处或其周围。

优选地，所述方法包括：将所述水下工作室从其初始放置位置调整，使得所述水下工作室被定位成用于接收正在修复的海底电缆部分。

有利地，所述调整允许所述工作室的初始放置更加灵活且较不重要，原因是如果所述工作室没有精确地放置成使得所述海底电缆能够与所述电缆维修环境对准或在其内的话，之后可将所述工作室调整成使得所述海底电缆能够与所述电缆维修环境对准或在其内，然后可以进行后续修复。

理想地，所述方法包括：在所述电缆维修环境内产生水位线，所述水位线在上方具有空气/气体且在下方具有水，使得所述水位线在所述海底电缆的所述提升位置下方。

有利地，海底电缆可处于非浸没位置。

根据本发明，提供了一种修复电缆的方法，所述方法包括：

将水下工作室定位成使得其电缆维修环境定位在要修复的海底电缆部分之上；

调整所述水下工作室的位置，使得所述要修复的海底电缆部分可以能够位于所述电缆维修环境内；

保持所述电缆；

在所述海底电缆与所述水下工作室之间形成密封；

对所述电缆进行修复；以及

将所述电缆释放回到海床。

理想地，所述方法还包括：对至少所述要修复的海底电缆部分周围的海床进行挖掘。

优选地，所述方法还包括：将至少在所述水下工作室在其上的预期放置点处将海床整平。

附图说明

图1是根据本发明的用于修复海底电缆的水下工作室的透视图；

图2是根据本发明的用于修复海底电缆的水下工作室的侧视图；

图3是根据本发明的用于修复海底电缆的水下工作室的前视图；

图4是根据本发明的用于修复海底电缆的水下工作室的顶视图；

图5是根据本发明的用于修复海底电缆的水下工作室的侧面剖视图，其示出海底电缆和水位线的位置；

图6是根据本发明的用于修复海底电缆的水下工作室的透视剖视图，其示出海底电缆和水位线的位置；

图7是根据本发明的用于修复海底电缆的水下工作室的透视剖视图，其示出海底电缆和水位线的位置，并且示出位于所挖掘海床的一部分上的水下工作室；

图8是根据本发明的用于修复海底电缆的水下工作室的透视剖视图，其示出具有水下工作室在其上的所挖掘海床部分；

图9是根据本发明的用于修复海底电缆的水下工作室的透视图，其示出具有水下工作室在其上的所挖掘海床部分；

图10是示出移动到第一极限侧向位置的水下工作室的透视图；

图11是示出移动到在如图10所示的第一极限侧向位置远侧的第二极限侧向位置的水下工作室的透视图。

图12是用于修复海底电缆的水下工作室的第二实施方案的透视图；

图13是用于修复海底电缆的水下工作室的第二实施方案的侧视图；

图14是用于修复海底电缆的水下工作室的第二实施方案的前视图；

图15是用于修复海底电缆的水下工作室的第二实施方案的顶视图；

图16是用于修复海底电缆的水下工作室的第二实施方案的透视图；

图17是用于修复海底电缆的水下工作室的第二实施方案的侧视纵向截面图，其示出在水下工作室中的操作员；

图18是用于修复海底电缆的水下工作室的第二实施方案的透视纵向截面图，其示出在水下工作室中的操作员；

图19是用于修复海底电缆的水下工作室的模块化部段的前视图；

图20是用于修复海底电缆的水下工作室的模块化部段的侧视图；

图21是用于修复海底电缆的水下工作室的模块化部段的透视图；

图22是示出位于中心位置的水下工作室的第二实施方案的前视图。

图23是示出移动到第一极限侧向位置的水下工作室的第二实施方案的前视图；

图24是示出移动到在如图23所示的第一极限侧向位置远侧的第二极限侧向位置的水下工作室的第二实施方案的前视图；

图25是用于修复海底电缆的水下工作室的第三实施方案的透视图；

图26是用于修复海底电缆的水下工作室的第三实施方案的顶视图；

图27是用于修复海底电缆的水下工作室的第三实施方案的侧视图；

图28是用于修复海底电缆的水下工作室的第三实施方案的前视图；

图29是用于修复海底电缆的水下工作室的第三实施方案的支腿布置的剖视图，所述支腿布置处于降低位置；

图30是用于修复海底电缆的水下工作室的第三实施方案的支腿布置的剖视图，所述支腿布置处于升高位置；

图31是位于第一运输容器内的用于修复海底电缆的水下工作室的外壳的侧视图；

图32是用于修复海底电缆的水下工作室的第三实施方案的支腿布置、接近室和工具存储库的侧视图，所述水下工作室位于第二运输容器内；并且

图33是用于修复海底电缆的水下工作室的第三实施方案的通道的透视剖视图。

具体实施方式

现在将参考用于修复海底电缆的示例性水下工作室来描述本教示内容。应当理解，示例性水下工作室被提供来帮助理解本教示内容，并且不应被解释为以任何方式进行限制。此外，在不脱离本教示内容的精神的情况下，参考任何一个附图所描述的元件或部件可与其他附图的元件或部件或者其他等效元件互换。

现在参考附图，示出了用于修复海底电缆11的水下工作室10的第一实施方案。在附图的实施方案中，海底电缆11是海底电力电缆11。工作室具有电缆维修环境12，所述电缆维修环境12在海底电缆11浸没时接收正在修复的海底电缆部分13。工作室具有提升机构14，所述提升机构14用于提升被接收在电缆维修环境12内的海底电缆部分13，使得正在修复的海底电缆部分被升高到提升位置，如图5和图6中最佳示出的。在优选情况下，在将正在修复的海底电缆部分13提升到电缆维修环境12中之前，由潜水员或远程操作载具(ROV)切割海底电缆。此外，不必将海底电缆11升高到海平面或海平面以上以便进入电缆维修环境12，从而导致修复过程更快，并且修复期间对海底电缆11的中断显著更少。

提升机构14提升海底电缆11，以使得正在修复的海底电缆部分13中的一些或全部位于在电缆维修环境12内形成的气穴15内。因此，可在非浸没条件下触及和修复要修复海底电缆部分13，如图5和图6中最佳示出的。

工作室具有电缆保持夹具16，所述电缆保持夹具16用于可释放地夹持海底电缆11。电缆保持夹具16位于提升机构14上。提升机构14具有两个可伸缩臂17，每个可伸缩臂17在第一端部处终止于电缆保持夹具16中。可伸缩臂在其另一端(在具有夹具的端部远侧)处附接到限定电缆维修环境12的外壳18。电缆保持夹具16被布置成与海底电缆接合并沿着海底电缆纵向地将海底电缆保持在两个单独的夹持位置19、20处，使得正在修复的海底电缆部分13设置在两个单独的夹持位置19、20之间。因此，由于海底电缆11在修复期间被部分或完全切割，电缆保持夹具16减少或阻止海底电缆的切割部分的轴向延展或回弹。这种轴向延展或回弹的阻止使对海底电缆11的进一步损坏最小化，并且因此阻止额外的修复或比海底电缆11的原始缺陷或损坏所需要的长的修复部段。

在使用中，提升机构14将电缆保持夹具16降低到海床21的海底电缆11所在的部分。然后，电缆保持夹具16夹住海底电缆并将海底电缆从海底电缆在海床21上的位置升高。海底电缆11被升高到水位线22上方的提升位置并保持在提升位置，使得可在作为基本无水环境的气穴15中进行修复。通常，海底电缆11将被埋在海床21之下，并且在放置工作室10之前，将对海床21进行挖掘以露出另一层海床23并暴露海底电缆11。由于提升机构14和电缆保持夹具16的互连性质，电缆11的提升和夹持由单个机构进行。电缆维修环境12部分地由外壳18包封。外壳18的大小被设定成使得其可容易地容纳至少一个人类居民以及正在修复的海底电缆部分13，并且仍然提供在其中工作和进行修复的足够空间。技术人员将理解，虽然本文描述了保持夹具，但可使用任何合适的众所周知的保持元件，诸如吊索、链条或任何其他此类保持元件。

水下工作室10具有与外壳18可操作地接合的位置调整布置24，所述位置调整布置24可相对于海底电缆11调整外壳18及其所附接提升机构14的位置。位置调整布置24允许在将工作室10初始放置在海床21上之后调整外壳18相对于海底电缆11的位置，使得在调整之后，海底电缆11位于外壳18内并且能够在电缆维修环境12内触及。因此，工作室10的初始放置可从正在修复的海底电缆部分13侧向和纵向偏移，但位置调整布置24可调整外壳18的位置，以确保正在修复的海底电缆部分13被接收到电缆维修环境12中。因此，位置调整布置24允许工作室10的初始放置更加灵活且较不重要，原因是如果工作室10没有精确地放置成使得海底电缆11与电缆维修环境12对准或在其内的话，之后可将工作室10调整成使得海底电缆11与电缆维修环境12对准或在其内，然后可以进行后续修复。此外，由于位置调整布置24是工作室10的整体部分，可在不直接从海平面进行操纵的情况下(例如，通过从船舶延伸的电缆等进行操纵)进行这种调整。

位置调整布置24具有三个主要部件，这三个主要部件可相对于海底电缆11分别竖直地、侧向地和纵向地调整外壳18。升高和降低部件25调整外壳18的位置，使得外壳18被升高到相对于海底电缆11的抬高位置。类似地，升高和降低部件25调整外壳18的位置，使得外壳18从相对于海底电缆11的此抬高位置降低到邻近海床21的位置。升高和降低部件25具有两组两个可伸缩液压支柱26，外壳18的每一侧上有一组。每组支柱26是相对的并且被定位成与外壳18的电缆接入壁27成直线，并且由外壳引导件28连结，所述外壳引导件28从一组中的一个支柱的顶部跨越到一组中的另一个支柱的顶部。外壳引导件28在两个支柱26之间可移动地连接到外壳18。

外壳引导件28还形成侧向移动部件29的一部分，所述侧向移动部件29调整外壳18的位置，使得外壳能够相对于海底电缆11侧向移动。当电缆位于多组相对支柱26之间的电缆维护环境12中时，外壳引导件28大致垂直于海底电缆11的纵向方向延伸。侧向移动部件29具有液压致动器30，所述液压致动器30用于沿着外壳引导件28输送外壳18。如从图10和图11最佳理解的，存在两个外壳引导件28，每组相对支柱26之间有一个外壳引导件延伸。外壳18具有引导件接合套筒31，所述引导件接合套筒31用于沿着外壳引导件28滑动，使得外壳18能够沿着外壳引导件28移动。液压致动器30能够在外壳引导件28与引导件接合套筒31之间操作。液压致动器30的第一端部连接到外壳引导件28，液压致动器30的第二端部连接到引导件接合套筒31，使得液压致动器30的伸出或回缩引起外壳引导件28与引导件接合套筒31之间的相对移动。可考虑用于外壳18与外壳引导件28之间的可移动接合的替代机构，诸如齿条齿轮机构(未示出)或将允许外壳18沿着外壳引导件28纵向移动的任何其他机构。在附图的实施方案中，侧向移动部件允许在多组相对支柱26之间进行总共两米的侧向移动，从而导致在外壳引导件28的中心的任一侧上可能进行一米的移动。然而，应当理解，所描述的布置可容易地适于提供任何所需量的侧向移动。

在使用中，升高和降低部件25和侧向移动部件29顺序地独立操作或组合地同时操作，以将外壳18相对于海底电缆11升高到抬高位置。此后，将外壳18侧向定位成使得外壳18位于正在修复的海底电缆部分13的正上方。最后，将外壳18降低，使得海底电缆11能够由电缆保持夹具16够到。然后，将海底电缆11夹住并升高，直到正在修复的海底电缆部分13位于电缆维修环境12内，并且更具体地位于电缆维修环境12内的气穴15内。

位置调整布置24还具有纵向移动部件32。在附图所示的实施方案中，纵向移动部件32是两个连续轨道33，所述两个连续轨道33被布置成在海底电缆11的纵向方向上输送水下工作室10。一个连续轨道33沿着外壳18的每一侧34延伸，如图4中最佳示出的。

外壳具有电缆11能够从中穿过的相对的电缆接入壁27。电缆接入壁27中的孔35允许海底电缆11穿过外壳18的外部到达内部。孔35是从两个相对的电缆接入壁27的最底部边缘在大致竖直方向上沿着电缆接入壁27延伸到半途的细长孔。由于其细长性质，孔35被构造成在海底电缆11位于孔35中时允许海底电缆11进行一定程度的竖直移动。海底电缆11的竖直移动量使得海底电缆11可被提升机构14升高到水位线22上方的提升位置。提供了通道36，所述通道36沿着海底电缆11的轴向方向从孔35向外延伸。通道36是围绕孔35的上部部分形成密封附接的渐缩通道。通道36具有第一端部37，所述第一端部37具有与孔35的上部部分大致相同的横截面尺寸。通道36具有底部边缘38，在使用时所述底部边缘38与海床相对并且大致平行于海床21且大致垂直于电缆接入壁27延伸。通道36具有顶面39，所述顶面39沿着通道36的轴向长度渐缩以与底部边缘38交会。通道36的底面是开放的，使得在使用时海底电缆11位于通道36内。在替代实施方案(未示出)中，通道是由电缆接入壁27的一部分形成的裙部部分。由于通道36围绕孔35且在海底电缆11之上延伸，从而基本上形成外壳18的扩展，通道36中的水位22可维持在与外壳18内的水位相同的位准，如图6和图7中最佳示出的。这允许外壳18中的水位22处于比孔35的最上部部分40低的位准，并且因此当海底电缆11位于孔35的最上部部分40处时比海底电缆11低。因此，海底电缆11可在外壳18内处于非浸没条件。

外壳18包括四个侧壁27、41和连接四个侧壁27、41的屋顶部分42。外壳18的与屋顶部分42相对的底部部分是开放的，并且在水下工作室10被浸没时与周围的水流体连通。外壳18具有加压布置(未示出)，所述加压布置可操作以在电缆维修环境12内产生气穴15。加压布置通过迫使空气/气体进入外壳18中从而产生气穴15来将水从外壳的开放部分排出。替代地，随着工作室10下降到海床21，加压布置(未示出)控制外壳18的内部与外壳18的外部之间的压差。在这种情况下，随着工作室10下降，可维持存在于海平面处的气穴15。在任一种情况下，加压布置在外壳18内形成或维持在下方具有水且在上方具有空气/气体的水位线22，所述水位线22在海底电缆11的提升位置下方。加压布置具有压差控制系统(未示出)，所述压差控制系统被编程来维持外壳18内的所需压力，并且因此维持水位线22在外壳18内的位置。加压布置是压缩气体/空气罐(未示出)、来自一组J型瓶的空气供应、或可从支援船(未示出)供应的气体/空气供给。加压布置还可利用多个空气源。技术人员将理解，可利用任何通常已知的加压手段。

由于在外壳18内产生了气穴15，工作室10将获取必须抵消以便将工作室10保持在适当位置以进行修复的一定浮力水平。因此，工作室10具有用于抵消此浮力的压载物(未示出)。压载物包括位于水下工作室10的任一侧的压载物块(未示出)，并且是平衡的，从而使水下工作室10在水中维持处于一定位准间距。压载物保持在水下工作室10的每一侧上的压载物支架(未示出)中。

提供了应急舱45。应急舱45可由操作员从外壳18进入，并在紧急情况下提供可居住环境，使得操作员在可能的救援或恢复时间之前可保持安全。如图12和图17中最佳示出的，在一些实施方案中，应急舱45位于外壳的顶部上，使得其始终保持无水。

在使用中，修复海底电缆11的方法涉及初始地将水下工作室10放置在正在修复的海底电缆部分13的大致区域中。然后，使用位置调整布置24的部件将水下工作室10的位置从此初始放置位置调整，使得工作室10被定位成用于接收正在修复的海底电缆部分13。由潜水员或ROV切割电缆，然后通过提升机构14将正在修复的海底电缆部分13提升到电缆维修环境12中。在切割海底电缆11之前可由夹具16保持海底电缆11，使得在切割期间或之后不发生海底电缆11的轴向延展。在上述操作之前或之后，加压布置(未示出)在电缆维修环境12内产生水位线22，所述水位线在上方具有空气/气体且在下方具有水，使得水位线22在海底电缆11的提升位置下方。在此阶段，正在修复的海底电缆部分13暴露于外壳18内的气穴15内，并且可由位于外壳18内的操作员进行修复。

图12至图24中示出本发明的第二实施方案。在第二实施方案中，电缆接入壁27中的孔35设置有密封布置101，所述密封布置101被构造成在海底电缆11位于孔35内时在外壳18与海底电缆11之间形成可密封关系。密封布置包括位于孔35上的密封托架102和密封构件103，所述密封构件103能够与密封托架102可操作地接合以在其间形成密封。密封布置被构造成使得它们可快速部署以形成围绕海底电缆的密封。一旦水下工作室100放置在海床上，其中可伸缩液压支柱26位于海底电缆11的每一侧上，升高和降低部件25和侧向移动部件29就能够顺序地独立操作或组合地同时操作以实现水下工作室100的最终定位，这包括将外壳18侧向定位成使得孔35位于海底电缆11的正上方。然后，将外壳降低，使得海底电缆11进入位于孔35内的密封托架102。升高和降低部件25和侧向移动部件29的结构和操作如先前关于第一实施方案所描述的一样。外部电缆夹具104位于外壳外部并且能够与孔35对准，每个孔35具有外部电缆夹具104，所述外部电缆夹具104被定位成使得外部夹具104可将海底电缆11固定在孔35内。外部电缆夹具104的位置使得当海底电缆11位于孔35的密封托架102内时，外部电缆夹具可夹住海底电缆。一旦外壳18的位置已经被调整成使得海底电缆11在密封托架102内并且外部电缆夹具104已经夹住海底电缆11，位于工作室100内的一个或多个操作员将部署密封构件103，使得在海底电缆11与外壳18之间形成密封关系。外部电缆夹具104紧靠密封布置101，使得当海底电缆11由外部电缆夹具104固定时，海底电缆11在密封布置101附近的移动被最小化，从而增强密封布置101的完整性。另外，内部电缆夹具(未示出)可在密封布置101的内侧近侧设置在外壳18内部。然后可将海底电缆11在内部夹持在密封布置101近侧的位置处，使得在海底电缆11的修复期间海底电缆11在外壳18内部的移动不会影响密封布置101的完整性。

外壳18包括接近室105，所述接近室105具有：第一可密封门106，所述第一可密封门106用于提供从水下工作室100外部到接近室105内部的通路；以及第二可密封门107，所述第二可密封门107用于提供从接近室105到外壳的电缆维修环境108的通路。第二可密封门或107可由外壳的现有入口门提供。接近室105由压缩/强制空气源加压，所述压缩/强制空气源诸如压缩气体/空气罐(未示出)、来自一组J型瓶的空气供应、或可从支援船(未示出)供应的气体/空气供给。加压布置还可利用多个空气源。技术人员将理解，可利用任何通常已知的加压手段。

接近室105是模块化接近室并且能够通过可密封栓接法兰109附接到外壳18。在使用中，操作员可进入第一可密封门106，密封第一可密封门106，并移除他们的潜水设备，然后通过第二可密封门107进入外壳18的电缆维修环境108。这为进出外壳18的电缆维修环境108提供快速且安全的方法。

水下工作室的外壳18由包括能够连结以形成所需尺寸的外壳18的模块化部段110的模块化结构形成。外壳18可通过增加模块化部段110而扩展，使得其纵向长度可适于容纳要修复的海底电缆11的不同长度。因此，即使对于较长电缆修复，也可完全在外壳18内进行修复，而不需要将海底电缆11的任何部分运输到水面。每个模块化部段110的大小被设定成使得其将外壳纵向延伸大约1米。模块化部段110具有大致正方形横截面，其具有大约2米乘2米的尺寸。模块化部段110能够附接在外壳18的任何现有部分与接近室105之间。模块化部段110和接近室都能够附接到外壳18的任一端部111、112。应当指出的是，技术人员将理解可利用各种大小的模块化部段。

可伸缩液压支柱26终止于基脚垫116中。基脚垫116是大致圆形的。还可在垫116下面设置防沉板。基脚垫116和/或防沉板的直径阻止水下工作室100沉入海床物质中。

在使用中，本发明的第二实施方案放置在海床上，使得一组可伸缩液压支柱26位于海底电缆11的每一侧上。在放置之前，对海底电缆11周围的海床进行挖掘，并且将海床的意图在其上放置水下工作室100的部分整平。然后，操作员113下降到水下工作室，并且通过第一可密封门106进入接近室105。操作员在移除他们的潜水设备并将其存储在接近室中之前密封第一可密封门106。然后，操作员通过第二可密封门前进到外壳18的电缆维修环境108，在电缆维修环境108中，操作员通过位于水下工作室100内的控制模块侧向地和/或竖直地调整水下工作室100的精确定位，以使得海底电缆11位于密封托架102内。然后，操作员继续将密封构件安设在密封托架102中，以使得在海底电缆11与外壳18之间形成密封。然后，可对外壳18加压，以使得其中的水位下降到低于现在悬挂在电缆维修环境108内的电缆部分115的位准然后，可对海底电缆11进行修复，并且在修复完成时，在移除密封构件103之后将海底电缆返回到海床。

图25至图33中示出用于海底电缆修复的水下工作室300的第三实施方案。第三实施方案采用类似于如关于第一实施方案所描述的通道的通道301。如图33中最佳看出的，通道301沿着海底电缆11的轴向方向从孔302向外延伸。通道36是围绕孔302形成密封附接的渐缩通道。通道301具有第一端部303，所述第一端部303具有与孔302大致相同的横截面尺寸。通道301具有底部边缘304，在使用时所述底部边缘304与海床相对并且大致平行于海床且大致垂直于电缆接入壁27延伸。通道301具有顶面305，所述顶面305沿着通道301的轴向长度渐缩以与底部边缘304交会。通道301的底面是开放的，使得在使用时海底电缆11位于通道301内。通道可密封地附接到电缆接入壁。第三实施方案的通道设置有海底电缆辊306、307，所述海底电缆辊306、307用于在水下工作室300和海底电缆11接触时促进这两者的移动和/或用于引导/支撑海底电缆11，并使海底电缆的操纵更容易。第一电缆辊306位于通道的在第一端部303远侧的第二端部308上。第二电缆辊307位于水下工作室300内部，在海底电缆11通过通道301进入水下工作室300的点处。在使用中，水下工作室300将通过起重缆索330从船舶上下降到海底电缆11之上，使得海底电缆11在外壳319的任一侧上进入通道301。然后，对海底电缆11进行切割，并将其一端提升到外壳319的屋顶，所述提升通常由起重机(未示出)进行。然后，将第二电缆辊307插入升高的海底电缆11之下并将海底电缆11降低，第二电缆辊307将海底电缆11保持在足以进行接头准备的工作位准处。

如在第一实施方案中一样，通道301位于水下工作室的任一相对侧309、310上。通道301通常在浸没之前将附接到水下工作室300。如第二实施方案所采用的在密封件102、103之上利用通道301的一个优点是，海底电缆11的移动可能导致密封件102、103的失效。以相同的方式，海底电缆11在通道301内的移动并不重要。此外，第三实施方案的通道301导致在任何阶段提升海底电缆11的最低要求。通过对海床的挖掘而挖出电缆，并且水下工作室300被放置在所挖出海底电缆11的顶部上，从而提供通向海底电缆的通路，以在提升最少的情况下进行任何修复工作。这种方法更安全，并且防止提升或下降过程期间对海底电缆11的进一步损坏，同时清楚地识别海底电缆11的原位故障。

第三实施方案还包括与第一实施方案和第二实施方案所公开的升高和降低部件不同的升高和降低部件。如图29和图30最佳看出的，在第三实施方案中，水下工作室300包括支腿布置320，所述支腿布置320具有支腿引导件312，所述支腿引导件312通过引导件支柱314固定地附接到水下工作室的侧壁313。支腿布置320还包括可伸缩支腿部件，所述可伸缩支腿部件具有下部地面接合构件315和上部构件316，所述上部构件316通过支柱317固定地附接到水下工作室300的侧壁。可伸缩液压缸318能够可操作地接合在下部地面接合构件315与上部构件316或支柱317之间，使得液压缸的延伸引起上部构件316的向上竖直移动，并且因此引起下部地面接合构件315与上部构件316之间的相对竖直移动，进而导致当下部地面接合构件315与海床接触时，水下工作室300的外壳319上升。下部地面接合构件315和上部构件316两者是限定中空内部空间的中空构件。下部地面接合构件315具有与上部构件316类似的横截面形状，但具有略小的横截面积，使得其能够在上部构件316的中空内部空间内滑动。支腿引导件至少部分地围绕上部部段316延伸，使得由此引导上部部段的移动。支腿布置320还可包括防沉裙部321，所述防沉裙部321栓接到支腿布置320的基部部分，使得防沉裙部321阻止支腿布置320沉入海床中。

压载物位于压载铁块311中。压载铁块位于支腿布置320的下部地面接合构件315内。压载铁块能够插入下部地面接合构件315中的上部开口322中，并插入下部地面接合构件315的空内部空间中。当水下工作室300排水/受压时，压载物抵消对水下工作室300的浮力作用。由于压载铁块位于下部地面接合构件315内，可伸缩液压缸318在被致动时不提升压载物，因为它们用于升高上部构件316。这减少所需的提升动力的量，原因是仅水下工作室300的不包括压载物的其余部分必须被提升。在某些高能量条件下，可采用另外的压载物323，其也被接纳到下部地面接合构件315中。所述压载物通常是铅压载配重。水下工作室壁部段由具有一定厚度的钢制成，这使压载配重要求、并且因此所需部署的船舶的大小降至最低。钢的厚度和压载物的配重可根据诸如部署深度、天气、海底条件/力的因素或在使用期间可能影响水下工作室的稳定性或运行条件的任何其他因素而变化。在水下工作室300已经放置在海床上之后且在水下工作室300已经排水/受压之前，通过缆索将压载物从水面上的船舶降下。

第三实施方案采用位于水下工作室300的侧325上的接近室324。潜水员通过门326进入接近室324，并且在进入水下工作室的主外壳之前存储潜水设备。工具存储库327也能够位于工作室的与接近室324相对的侧328上。工具存储库327为电子工具、设备、连结套件、急救箱或需要干燥存储的任何其他物品提供干燥存储。工具存储库327在与接近室324相对的侧328上的位置有助于平衡水下工作室300。

在使用中，将水下工作室300放置在海床上的海底电缆11之上、放置压载配重、排水、切割海底电缆11以及对海底电缆11进行故障测试的第一阶段将全部使用远程操作载具(ROV)或机器人技术来完成。在海底电缆11上进行的其余连结工作将使用潜水员和机器人的组合来完成、由高级连结专家操作员在船舶甲板上的控制室中进行监督。

水下工作室在不使用时能够存放在两个标准的ISO 20英尺运输容器中，并且因此易于运输。图31和图32示出在两个运输容器内处于部分分解状态的水下工作室的示例性构型。图31示出容纳水下工作室300的外壳319的第一运输容器329。图32示出容纳接近室324、支腿布置320和工具存储库327的第二运输容器。

水下工作室300包括用于管理过量热、过量气体和/或有毒气体的系统。气体可通过经由管道等将其从外壳中抽出到水面来管理。排气风扇可采用来从外壳的内部强行抽出空气和/或气体。替代地，过滤器或气体中和系统可采用来中和气体或过滤其有害组分。水下工作室300还可采用双层蒙皮结构或一层隔离材料，以便解决在外壳319内积聚的冷凝液。还可通过提供成型的天花板或墙壁特征来解决在外壳内的冷凝液，所述成型的天花板或墙壁特征促使任何冷凝液沿着天花板和墙壁部分行进，使得其被引导离开工作区域或防止其滴落到工作区域。

应当理解，以上所描述的具体实施方案仅仅是示例，并且一个实施方案的特征可添加到或替换另一个实施方案的特征。例如，一些实施方案的通道可与其他实施方案的密封件互换，所有实施方案都可采用连续轨道来实现沿着海底电缆的移动，所有实施方案都可在外壳的内部或外部采用电缆夹具，并且应急舱、工具储存库和接近室可位于如任何实施方案中所描述的任何位置中。

应当理解，虽然被描述为适用于修复海底电缆，但本发明同样可利用来修复海底管道、导管或任何其他这样的海底基础设施。

本发明不限于本文所描述的一个或多个实施方案，而是在不脱离本发明范围的情况下可加以修正或修改。