用于安装海底线缆的组件和方法与流程

本发明涉及海底线缆安装领域。具体地，本发明涉及用于安装海底线缆的组件和方法。

背景技术：

当在水下进行挖沟和/或布置线缆时，挖沟和/或布置线缆会成为艰巨的任务。海底线缆的安装非常复杂，因为其需要潜水员和/或机器挖设沟槽、布置线缆以及将线缆埋在范围可能在数米至数百米、或甚至数千米(例如，远海)的深度处。在这些深度处，压力是水面高度处的压力的多倍，并且可见性条件可能较低或者不存在，从而使得在水下进行的任何操作复杂化。

另外，尽管线缆会被埋在海底中，但是安装海底线缆也要求在水外(例如，在水面高度处)执行一些任务，例如将线缆连接至其他线缆或连接器。因此，必须将线缆的端部带至水面以便进行所述连接，这也可能不简单。

海底线缆的安装可能不限于在建造新的海上设施时首次部署线缆。特别地，海底线缆由于其所暴露的严峻条件——例如，上述较大压力、海流、侵蚀等——而易于失效或断裂。因此，可能需要经常更换线缆。延迟更换断裂的线缆可能导致长时间电力故障、通信中断和经济收入损失。

在现有技术中已经努力开发用于在诸如海洋的难以接近的环境中安装线缆的技术。

国际公开号wo2012/007790a1公开了一种用于通过借助于脐带缆装置连结至表面船舶的挖沟运载工具在海底安装线缆的系统。挖沟运载工具包括滑轮和存储线缆的容器。存储的线缆在运载工具移动时通过滑轮被分配在由挖掘装置挖设的沟槽中。船舶上的船员通过脐带缆操作运载工具；脐带缆为运载工具提供电力和船员可操作的遥测线路。

美国专利号3,434,297a涉及一种海洋线缆埋设机器，该埋设机器具有用于拾取线缆并将其放入沟槽中的系统。该机器包括可以感测线缆在海底的位置的吊杆、呈两个牵引机形式的移动装置以及用于监测其操作的照明装置和摄像装置。该机器通过提供电力和遥测的线缆联接至船，从而使得该机器可操作。

这两个现有技术参考文献都公开了表面船舶的使用，该表面船舶(通过脐带缆)将电能提供至机器或运载工具，使得机器或运载工具可以执行挖设沟槽以及将线缆引入沟槽中的任务。

对表面船舶的需求将海底线缆的安装局限于船舶可用(数量非常有限的船舶可以执行海底线缆的安装)并且天气状况和海洋状况两者都有利时的那些时段。当海底线缆与海上风电场的涡轮机或波浪能转换器的涡轮机互连时，风和波浪的强度会妨碍船舶的操作。或者即使船舶确实支持这些条件，需要执行的任务也会给船员、特别是潜水员带来高风险。因此，在长时间内可能无法安装和/或更换海底线缆。

此外，船舶及其船员的使用是昂贵的，并且尽管风力涡轮机或波浪能转换器的成本由于新的且具成本效益的部件的开发而逐渐降低，但是整个线缆安装的成本不会降低，这主要是由于挖沟和线缆的铺设、并且特别是由于对船舶的需要。

因此，认为有必要在海底线缆安装领域进行创新。在这个意义上，减少对潜水员和表面船舶的需要将是有利的，潜水员和表面船舶的存在很大程度上取决于环境条件，即海洋状况、风等。

技术实现要素：

本发明中公开的用于安装海底线缆的设备和方法意在解决用于在水下安装线缆的现有技术机器或运载工具的问题和缺点。

本发明的第一方面涉及一种用于安装海底线缆的组件，该组件包括：

可潜水设备，该可潜水设备包括甲板、至少一个连接器以及移动装置；以及

可潜水线缆保持件，该可潜水线缆保持件包括要安装的海底线缆，海底线缆能够通过所述至少一个连接器连接至可潜水设备，以用于将电力和/或数据传输至可潜水设备，并且可潜水线缆保持件构造成能够被装载在甲板上以及从甲板卸下；

其中，该组件构造成在可潜水设备通过海底线缆被供电的同时安装海底线缆。

该组件可以安装例如用于传输电能和/或数据的海底线缆。线缆例如可以将风电场的风力涡轮机互连、将风力涡轮机连接至风电场的变电站、将波浪能转换器连接至变电站等，并且特别地是在(但不限于)海上位置、即线缆在海中待布置的位置(例如，海床上或海床中的沟槽中)将风电场的风力涡轮机互连、将风力涡轮机连接至风电场的变电站、将波浪能转换器连接至变电站等。

在这个意义上，在本发明的上下文中，安装海底线缆是指将线缆铺设在海床上或海床中的沟槽中。此外，在一些实施方式中，安装海底线缆是指铺设所述线缆并将海底线缆的两个端部中的一个端部或每个端部连接至另一线缆或设施——例如上面列出的任一者——的连接器或插塞。海底线缆被认为是可以传输电力和/或数据并且适用于水下环境的线缆，换言之，这种线缆可以被部分地或完全地布置在水下；这种线缆可以不同于通常在水外使用的线缆，因为这种线缆可以承受高压力和高应力、侵蚀以及海中经常发生的其他不利现象。

在组件对用于输送电能或电力的海底线缆进行安装的那些情况下，组件的可潜水设备可以有利地在线缆的安装期间通过线缆自身供电。这意味着可潜水设备在其将所述线缆铺设在海中、特别是铺设在海床上或沟槽中的同时通过线缆获得电力。为此，可潜水设备包括能够连接至所述线缆的连接器，使得设备可以通过线缆被供电。在一些实施方式中，设备还可以通过所述海底线缆被监测和/或控制。优选地，连接器是湿式耦合连接器。

因此，不需要额外的外部电源比如通过连接至表面船舶——该表面船舶需要船员和适合的气象条件以便安全且正确地操作提供该外部电源的船舶——的单独的脐带线缆来为可潜水设备通电。因此，在优选实施方式中，海底线缆的第一端部连接至设施的电源，使得在海底线缆的第二端部连接至可潜水设备的连接器时可以将电力和/或数据输送至可潜水设备。

由于用于对风力涡轮机阵列进行布线的线缆的总长度可能为大约数千米，因而可以贯穿整个阵列将若干卷线缆布置在海中，使得可潜水设备可以安装这些卷中的每个卷的线缆，以便将风力涡轮机互连。为此，可潜水设备包括甲板，该甲板构造成承担可潜水线缆保持件的装载，可潜水线缆保持件又可以装载有成卷的线缆。当组件的可潜水线缆保持件(可潜水线缆保持件包括线缆)安装在甲板上时，可潜水设备可以安装保持在其中的线缆。

可潜水设备可以一次将一个可潜水线缆保持件装载在甲板上、铺设对应的海底线缆，并且在一些实施方式中甚至将对应的海底线缆连接至其他线缆或设施，以及一旦线缆被布置就将线缆保持件卸下。接着，可潜水设备可以根据需要重复该过程多次以安装所有线缆。

由于可潜水设备的移动装置，组件可以在海中移动。移动装置包括多个履带，这些履带为可潜水设备提供足够的抓地力和可操纵性，使得可潜水设备可以适应将要铺设线缆的表面(例如，海床、地形等)，而不管该表面的不规则性如何。

在一些实施方式中，可潜水设备还包括用于在设备(和组件)在水柱中以及在海面浮动时进行移动的推进装置。因此，设备和组件两者甚至在它们不与表面接触的情况下也可以以受控的方式移动。

可潜水设备还包括浮力装置，该浮力装置可以抵消线缆保持件和保持在其中的线缆的重量。在优选实施方式中，所述装置的浮力是可调节的，这允许改变设备和组件的竖向位置并改变设备和组件在海床上的重量。

浮力装置可以通过由操作员传输的指令来操作，所述指令可以对应于增大或减小浮力(即，可浮动性)以便改变可潜水设备的深度，并且以此方式，浮力装置竖向移动直到与海底接触或者直到其浮出水面。此外，通过调节浮力装置的可浮动性，可以调节和/或稳定设备的位置和/或取向。

在本发明的优选实施方式中，可潜水设备还构造成通过海底线缆传输和接收数据。

操作员可以将操作指令包括在要通过线缆传输的数据中，以便远程控制可潜水设备。设备包括处理单元，该处理单元在接收到操作指令时可以致动对应的部件，使得它们执行操作指令。

因此，在这些实施方式中，当线缆连接至连接器时，线缆既可以供应电力，又可以将数据传递至可潜水设备以及从可潜水设备传递数据。在这个意义上，设备可以传输关于其操作的信息，使得其可以被监测，例如，设备可以报告其组件的状态、由设备的传感器收集的传感器数据等。

用于电能传输的线缆通常还包括用于数据传输的光纤，因此，同一线缆也可用于传输和接收数据。

在一些实施方式中，可潜水设备还包括用于挖设沟槽的装置。在这些实施方式中，可潜水设备构造成在海床中挖设沟槽并将线缆铺设在该沟槽中。

在本发明的优选实施方式中，可潜水设备还包括至少一个电池。在这些实施方式中，可潜水设备还构造成从所述至少一个电池获得电力。

通过添加一个或多个电池使得可潜水设备的能量自主性成为可能，从而使得设备可以通过其正在安装的线缆或者从电池或多个电池选择性地获得电力。通常，可潜水设备在线缆的安装期间通过线缆获得电力，并且在没有安装任何线缆、例如在其返回至变电站以便被收集或者在其准备装载另一线缆保持件时切换至所述至少一个电池。可潜水设备可以在组件必须将待安装的线缆连接至另一线缆或设施时切换至所述至少一个电池以接收电力。

尽管所述至少一个电池的容量可能受到组件应执行的任务的限制，但是最耗电的动作是在通过其铺设在海床上的线缆获得电力时执行的。此外，尽管可潜水设备通过线缆被供电，但是所述电力也可以对所述至少一个电池进行再充电，使得所述至少一个电池可以持续足够长的时间以允许可潜水设备卸下可潜水线缆保持件，朝向另一可潜水线缆保持件移动，装载该另一可潜水线缆保持件并因此铺设若干根线缆。所述至少一个电池可以包括在设备的水密舱内，使得水不会损坏所述至少一个电池。

在线缆铺设之前以及在线缆铺设之后，船舶的船员可以牵引组件或可潜水设备并且另外降低、提升组件或可潜水设备以及/或者将线缆保持件装载到设备上/从设备卸下线缆保持件，使得可潜水设备可以安装海底线缆，同时可潜水设备通过线缆被供电。

在优选实施方式中，可潜水设备还包括用于无线数据传输和接收的装置；可潜水设备还构造成通过所述装置传输和接收数据。在这些优选实施方式中的一些优选实施方式中，用于无线数据传输的装置包括浮动天线和/或海底水听器。

天线固定至浮标，使得当可潜水设备位于水下时，天线由于浮标的浮动能力而保持处于水外。因此，天线可以捕获电磁波以便接收数据以及/或者在水上发射电磁波以便传输数据。长形导电元件(例如，电线、线缆等)将天线连接至设备。换言之，所述导电元件具有连接(通常通过电路、比如匹配网络连接)至天线的第一端部和连接至设备的第二端部。

可潜水设备可以包括用于海底无线数据传输和接收的系统，比如配置成对通过水传输的声压波进行检测的水听器(该水听器附加于天线或者代替天线)。可潜水设备的处理单元可以解调声波中的信息，以便检索数据、比如操作指令。此外，该设备还可以通过水听器或另一声源发出声信号，以传输与其操作和/或周围环境有关的数据。用于海底无线数据传输和接收的系统可以由可潜水设备用来与其他可潜水设备进行通信。

该组件的可潜水设备还包括用于操纵下述各者中的至少一者的装置：要安装的线缆、其他线缆、线缆连接器、线缆附件(比如，弯曲限制器或加强件)或海底障碍物(比如，岩石或植物)。也可以使用同一装置来移除组件路径中的障碍物。所述装置包括臂部，该臂部具有固定至可潜水设备的第一端部和设置有环、抓爪、钳口、钳子或允许线缆操纵的其他工具的第二端部；所述第二端部中的工具还可以允许操纵可能在线缆安装期间妨碍组件的运动的障碍物、比如海床上的岩石。这些装置构造成对保持在可潜水线缆保持件中的线缆进行保持、退卷以及布置，使得线缆可以被铺设在海床上，或者在可潜水设备包括用于挖设沟槽的装置的那些实施方式中，这些装置还构造成将线缆放入挖设的沟槽中。

用于操纵线缆的装置还可以包括用于对正在安装的线缆中的张力进行控制的部件。

此外，在一些实施方式中，用于操纵线缆的装置可以构造成将线缆的一个端部连接至连接器、例如可潜水设备的连接器(即，同时设备由所述至少一个电池供电)。在这些情况下，线缆的所述端部设置有配装到连接器中的插塞。

在一些情况下，用于操纵线缆的装置还可以例如建立线缆与风力涡轮机或变电站的电源线或吊线之间的连接。一旦线缆被连接，并且借助于吊线，位于例如风力涡轮机的工作平台上的操作员可以将要安装的线缆(例如，阵列间线缆)引入风力涡轮机的管(例如，j形管、i形管等)中并且因此到达风力涡轮机的位于水面上方的高度处的部分。

在一些情况下，用于操纵线缆的装置还可以配备有用于将附件安装在线缆上的特定工具，比如弯曲限制器、弯曲加强件等。此外，用于操纵线缆的装置可以另外构造成还建立任意线缆与可潜水设备的所述至少一个连接器或插塞中的任一者之间的连接。例如，线缆可以例如连接至设备的连接器或插塞中的一者，以在可潜水设备通过另一线缆接收电力和数据时将数据或电力传输至其他装置。用于操纵线缆的装置可以自主地进行操作，即，该装置基于从设置在可潜水设备中的传感器接收到的信息来操纵要安装的线缆。该装置也可以通过由操作员传输的操作指令来致动；因此，处理单元可以在通过线缆或用于无线数据传输和接收的系统(例如，天线、水听器等)接收指令时对用于操纵线缆的装置的操作进行调节。

在一些实施方式中，可潜水设备不包括浮力装置。在这些情况下，(当所述保持件被装载在可潜水设备上时)组件依赖于包括在可潜水线缆保持件的浮力箱内的浮力装置，以便调节在水中的深度和重量。此外，当可潜水线缆保持件被装载在可潜水设备的甲板上时，浮力箱的浮力装置可以被调节以抵消线缆保持件的部分重量，从而减轻设备必须承受的总重量。

浮力装置的浮力可以通过致动它们的泵来调节。为此，在一些实施方式中，操作指令可以通过可潜水设备所安装的线缆或者通过其用于无线数据传输和接收的系统被传输至该可潜水设备，该操作指令可以包括调节浮力装置的浮力。可潜水线缆保持件还包括：用于操作泵的至少一个电池；处理单元，比如微控制器或处理器，其在通过用于无线数据传输和接收的系统接收到操作指令时指示泵增大或减少浮力；以及在一些情况下的用于无线数据传输和接收的系统(例如，海平面上的浮动天线、海底水听器或任何其他海底无线数据传输系统)。此外，线缆保持件可以包括用于将所述至少一个电池连接至电源以对其进行再充电的装置；在一些实施方式中，可潜水设备包括用于将电力提供至例如线缆保持件的插塞。另外，用于连接至电源的所述装置还可以具有数据传输能力，所述装置可以补充或代替用于无线数据传输和接收的系统。

浮力装置可以调节可潜水线缆保持件的浸没高度，使得整个保持件可以降低直到与海底接触，或者使得整个保持件升高直到其浮出水面。当线缆保持件安装在可潜水设备上时，线缆保持件的浮力装置也可以降低和/或升高组件。

可装载在可潜水设备上的可潜水线缆保持件包括要安装的线缆。所述线缆可以在滚筒上卷绕成使得其减少(或者优选地抵消)在使线缆退卷以及布置线缆期间可能发生的扭转、盘绕和/或扭曲。

当线缆保持件靠近设施比如风力涡轮机或变电站时，线缆保持件可以从海面降低直到与海底接触或者借助于提升机构比如起重机、绞车等从海底升高直到其浮出水面；提升机构可以设置在该设施上(设置在位于水外的部分上)并且由人进行操作。

优选地，在降低可潜水线缆保持件直到其到达海底之前，线缆的第一端部连接至设施的电源，使得在第二端部连接至设备的连接器时可以将电力输送至可潜水设备。

在一些实施方式中，可潜水设备还包括用于感测海底声学信标的声学定位系统。可潜水设备可以感测例如分部在整个阵列中的预先定位在海中的海底声学信标，使得声学定位系统可以更精确地估算可潜水设备的位置(例如，使用若干个信标，声学定位系统可以计算设备可能所在的区域并且因此设定或者调节航路点)并且致动其移动装置(例如，多个履带、推进装置)，以便安装海底线缆。

在一些实施方式中，可潜水设备可以包括多于一个的连接器，所述连接器优选地为湿式耦合连接器，以允许通过多于一根的线缆进行数据和电力传输。

此外，在优选实施方式中，可潜水设备可以包括用以测量或监测其周围环境及其操作条件的仪器。该仪器的一些非限制性示例为摄像机、被动和主动声学系统、压力传感器、温度传感器、或电场或磁场传感器。

本发明的第二方面涉及一种利用可潜水设备来安装海底线缆的方法，该方法包括：

通过海底线缆将电力供应至可潜水设备以及/或者通过海底线缆将数据传输至可潜水设备；以及

利用可潜水设备将海底线缆铺设在海中。

通过这种方法，安装海底线缆——即，将线缆铺设在海中(例如，铺设在海床上或海床中的沟槽中)——可以利用可潜水设备来进行，同时可潜水设备通过同一线缆被供电和/或操作。在这个意义上，通过将线缆连接至可潜水设备的连接器，设备可以在安装线缆期间由操作员通过所述线缆通电和/或控制。

在本发明的优选实施方式中，海底线缆的第一端部连接至设施(例如，变电站的发电机或辅助电网、风力涡轮机等)的电源。在这些实施方式的一些实施方式中，该方法包括将海底线缆的所述第一端部连接至设施的电源。

在这方面，可能有利的是，在将要安装线缆的位置处，包括有电源的固定平台或设施(例如，海上变电站)具有供吊线穿行的i形管和/或j形管，所述吊线的一个端部向上浮动至水面。作为在海上安装线缆的技术中的常见做法，比电力线缆更轻且更容易操作的这些吊线可以用于将电力线缆导引和拉动到例如i形管或j形管。

牵引船上的船员或操作员可以抓持所述吊线的浮动端部并将它们连接至要安装的线缆的第一端部。

接着可以在固定平台或设施的甲板上使用吊线将要安装在海中的线缆的第一端部向上拉动，在该处可以将线缆的所述第一端部连接至设施的电源。承载有待被铺设在海中的其他线缆的许多可潜水线缆保持件可以具有以此方式连接至电源的相应的第一端部。

由于第一端部当前连接至设施，因而在线缆的第二端部连接到可潜水设备的连接器时，可以通过将随后由组件安装的所述线缆传输电力和/或数据。

在一些实施方式中，利用可潜水设备将海底线缆铺设在海中包括将线缆铺设在海床上。

在一些其他实施方式中，该方法还包括利用可潜水设备在海床中挖设沟槽，并且利用可潜水设备将海底线缆铺设在海中的步骤包括将线缆铺设在海床中的沟槽中。为此，可潜水设备包括用于挖设沟槽的装置。

此外，可潜水设备可以包括用于操纵线缆的装置，该装置可以将所述线缆铺设在海床上或者将线缆引入沟槽中。设备还可以包括漏斗式装置和用于控制线缆中的张力以便执行线缆安装的装置。

在一些实施方式中，该方法还包括将电力从至少一个电池供应至可潜水设备，其中，可潜水设备包括至少一个电池。

当从至少一个电池获得电力时，该方法还可以包括将线缆连接至设施例如设施的连接器，以便完成线缆在两个点(例如，第一风力涡轮机与第二风力涡轮机、变电站与风力涡轮机、变电站与波浪能转换器等)之间的连接。

在将线缆铺设在海中并且可能地建立两个端点——例如两个发电装置——之间的连接之后，设备可以使用至少一个电池来使其返回至最近的海上变电站；在那里，可潜水线缆保持件可以被从可潜水设备卸下，使得另一可潜水线缆保持件被装载在设备的甲板上从而形成一个组件，线缆保持件优选地包括线缆，该线缆的第一端部连接至电源或数据传输源。该组件可以利用用于海底无线数据传输的系统或包括在该设备中的浮动天线来进行其控制和监测。

在本发明的一些实施方式中，该方法还包括将可潜水线缆保持件装载在可潜水设备上，该可潜水线缆保持件包括优选地呈卷绕形式的海底线缆。

当可潜水线缆保持件在口岸处被装载在可潜水设备上时，组件会被从港口牵引至要布置线缆的位置。牵引船还可以牵引一个或多个组件和/或承载待布置和/或待安装的其他线缆的可潜水线缆保持件。

在一些实施方式中，该方法还包括用提升机构比如起重机、绞车等将可潜水设备、装载有线缆的可潜水线缆保持件和/或组件降低至海底，其中，提升机构位于船舶、平台或设施比如海上风电场的变电站或风力涡轮机处。

在本发明的一些实施方式中，该方法还包括通过海底线缆将数据传输至可潜水设备以及/或者通过海底线缆从可潜水设备接收数据。在这些实施方式中的一些实施方式中，将数据传输至可潜水设备包括通过海底线缆将操作指令提供至可潜水设备。

在一些实施方式中，该方法还包括将海底线缆的一部分引入承载装置中，承载装置构造成被从设施吊起。

承载装置固定至长形挠性元件(例如，钢筋束、绳索、链条、线缆等)，该长形挠性连接至设施(例如，风力涡轮机、变电站等)的提升机构(例如，起重机、绞车等)。

在这些实施方式中的一些实施方式中，承载装置包括可以呈例如半圆形的中空装置。该中空装置通过提升机构被降低直到其接触海底，中空装置保持处于海底直到线缆的一部分被引入该装置中。优选地，提升机构位于设施的处于水外的部分(例如，中间平台、工作平台等)上，使得提升机构可以由人手动操作，然而提升机构也可以被远程控制。接着，中空装置与线缆的该部分一起被提升机构吊起，直到它们到达设施的下述部分：在该部分处，操作员可以从中空装置取出线缆的该部分，从而允许操纵线缆，以便完成线缆的安装。

在一些其他实施方式中，承载装置包括至少一个未组装的管或长形元件、并且优选地包括两个未组装的管或长形元件。未组装的管或长形元件/多个管或多个长形元件可以呈i形形状、j形形状或者具有变化的曲率以及若干个拐点，以允许容易地铺设线缆并保护所述线缆免于过度弯曲或扭曲。

每个管或长形元件可以分成或打开成两个部分、优选地沿纵向分开或打开成两个部分。所述部分中的一个部分可以水平铺设在海底上，而另一部分保持竖向且牢固地附接至例如固定的海上风力涡轮机的基座。此外，所述部分中的一个或两个可以定形状为允许容易地铺设线缆。例如，所述部分可以具有沿着其长轴的足够宽的开口。所述部分还可以具有下述横截面：该横截面定形状为使得当长形元件的一部分水平位于海底上并且线缆被铺设在该部分上时，重力将朝向线缆在所述部分中的适当位置向下导引线缆。

此外，每个管或长形元件的这两个部分可以通过铰链被连接。可以将一个或多个系绳附接至将被水平铺设在海底上的部分，以允许通过滑轮或绞车将该部分安全地降低和吊起。

线缆的一部分被引入所述至少一个未组装的管中，并且当承载装置包括两个未组装的管时，线缆被引入这两个未组装的管中，使得线缆在管之间形成u形形状。接着，位于设施中的操作员将所述至少一个或两个未组装的管吊起并将其附接至设置于设施的基座中的框架并且因此将横截面的开口部分堵塞。因此，由于管(多个管)的几何形状与框架的几何形状匹配，因而当未组装的一个管/多个管附接至框架时，线缆被保持在其中并从海底到达设施的平台并且接着回到海底(在承载装置包括两个未组装的管的情况下)。

在本发明的一些实施方式中，该方法还包括使线缆的第一端部或第二端部浮出表面并将线缆的第一端部或第二端部连接至另一系绳(即，吊线)的端部。

例如，当要安装的线缆对应于输出线缆——即将海上变电站连接至陆地上的电网的线缆——时，要安装的线缆可能具有大约数十或甚至数百千米的长度。因此，可能有利的是，将线缆分成段，之后可以将线缆段连接或搭接在一起，以便将每个线缆段的重量保持在有利于布置和安装输出线缆的范围内。

因此，在将(第一可潜水线缆保持件的)线缆铺设在海床上或沟槽中之后，一种可能性是使线缆的包括第一端部或第二端部的部分上浮，从而将所述部分带至表面。接着，可以在表面——例如，平台、船的甲板或类似物——上进行该线缆至第二线缆的连接。例如，可以使用设置在线缆中的插塞和连接器连接线缆，或者通过将线缆搭接在一起来进行连接线缆。包括卷绕在其滚筒上的第二线缆的第二可潜水线缆保持件可以靠近平台、船等定位，使得在连接线缆之后，可潜水设备可以卸下第一线缆保持件、装载第二线缆保持件并继续安装输出线缆。

替代性地，使用海底连接器将输出线缆的相接段接合，在这种情况下，将输出线缆的两个段连接的操作在水下进行。

此外，与关于本发明的第一方面所描述的优点相似的优点也可适用于本发明的该方面。另外，在本发明的该方面中所描述的可潜水设备、可潜水线缆保持件和组件优选地、但不限于为本发明第一方面中所描述的可潜水设备、可潜水线缆保持件和组件。

本发明的另一方面涉及一种用于安装海底线缆的系统，该系统包括：

承载装置，该承载装置构造成在其接触海底时接纳海底线缆；以及

设施，该设施构造成将承载装置吊起。

在一些实施方式中，承载装置包括至少一个未组装的管，所述至少一个未组装的管构造为打开成第一部分和第二部分；第一部分构造成在其接触海底时接纳海底线缆；并且所述设施构造成将第一部分吊起。

在这些实施方式中的一些实施方式中，第二部分构造成附接至设施并且在将第一部分吊起时接纳第一部分，从而将第一部分与第二部分接合在一起。

在一些实施方式中，承载装置包括两个未组装的管，所述两个未组装的管构造成在第一部分接触海底时接纳海底线缆，使得海底线缆在两个未组装的管之间形成u形形状。

在这些实施方式中的一些实施方式中，承载装置的每个未组装的管均包括敞开的横截面。

在这些实施方式中的一些实施方式中，承载装置的每个未组装的管均包括纵向敞开的侧部。

在一些实施方式中，承载装置包括中空装置，该中空装置具有半圆形形状并且构造成在第一部分接触海底时接纳海底线缆。

在一些实施方式中，该设施包括提升机构和连接至提升机构的长形挠性元件；并且承载装置构造成固定至长形挠性元件。

与针对本发明的第二方面所描述的优点类似的优点也可以适用于本发明的该方面。

附图说明

为了完成说明书并为了更好地理解本发明，提供了一组附图。所述附图形成说明书的一体部分并图示了本发明的实施方式，这些实施方式不应被解释为限制本发明的范围，而只是作为如何实施本发明的示例。

附图包括以下附图：

图1是海上风电场的图示。

图2是根据本发明的实施方式的用于安装海底线缆的组件的可潜水设备。

图3是根据本发明的实施方式的用于安装海底线缆的组件的可潜水线缆保持件。

图4是根据本发明的实施方式的用于安装海底线缆的组件。

图5是对线缆保持件和组件进行牵引的若干个船舶的图示。

图6a至6d是根据本发明的实施方式的海底线缆的安装的图示。

图7是根据本发明的实施方式的海底输出线缆的安装的图示。

具体实施方式

图1以立体图示出了位于海中的海上风电场。变电站101通过线缆104a至104c(线缆104a至104c将变电站101连接至每个分支的第一风力涡轮机)和线缆105(线缆105将同一分支的两个相继的风力涡轮机102连接)收集每个风力涡轮机102的电力并将组合的电力例如通过输出线缆103传输至陆地上的设施；换言之，线缆103可以将变电站101互连至可能位于陆地上的电网。线缆103、104a至104c和105可以被铺设在海底上或者被引入沟槽中。

图2示出了根据本发明的实施方式的用于将线缆铺设在沟槽中的可潜水设备200。可潜水设备200包括甲板201、连接器202、用于操纵线缆、线缆附件或海底障碍物(例如，岩石或植物)的装置203、漏斗式装置205、用于挖设沟槽的装置206(例如，下述工具中的一者或多者：预先布置的挖沟工具，比如挖泥机和v形犁；喷水工具，比如一个或多个喷射叶片、喷射锤(jetsledge)、水力犁、竖向注射器或质量流开挖工具；犁工具，比如线缆犁和振动犁；机械切割工具，比如链式切割机或岩石滚刀；风险系统；或在安装海底线缆领域中常用的其他工具)、水密舱207、移动装置208、多个液压缸209、用于可潜水线缆保持件的滚筒的支承件210、用于控制待安装的线缆中的张力的装置211以及用于无线数据传输和接收的系统。

在线缆304连接至连接器202时，可潜水设备200可以有利地通过线缆304被供电，该线缆304由包括可潜水设备200和可潜水线缆保持件300的组件(例如，图4中的一个组件)来安装。

待布置且连接至连接器202的线缆被保持在能够装载在设备200——即，可以装载在该设备上——的可潜水线缆保持件300、比如图3中所描绘的可潜水线缆保持件中。特别地，可潜水设备200的甲板201构造成支承可潜水线缆保持件300的装载。所述多个液压缸209可以提升铺设在例如海底上的可潜水线缆保持件300并将可潜水线缆保持件300装载在甲板201上。

用于操纵线缆的装置203包括臂部，所述臂部在一些实施方式中是可伸缩的。所述臂部包括牢固地紧固至设备200的结构的第一端部以及包括用于线缆操纵的工具——比如环形工具204——的第二端部。

移动装置208包括多个履带，这些履带提供在不规则表面、比如海床上的足够的抓地力，以允许设备移动并且因此允许包括可潜水设备200的组件移动。

应指出的是，尽管未在图2中示出，但是在本发明的一些实施方式中，可潜水设备200可以包括另外的移动装置，比如用于在水下或者水面上移动的推进装置。

可潜水设备200还可以设置有本领域中已知的浮力装置(未示出)，该浮力装置允许调节该设备的可浮动性，从而增大/减小设备的深度以便到达海床或水面。浮力装置可以包括在水密舱207内，此外，水密舱207可以例如存储有至少一个电池。可潜水设备200还包括在用于例如通过要安装的线缆或用于无线传输和接收的系统接收到指令时改变浮力装置的浮力的装置。

图3是根据本发明的实施方式的可潜水线缆保持件300。可潜水线缆保持件300可以提供要安装至如图2中所示的可潜水设备200的线缆304。线缆保持件300包括支承平台301、包括浮力装置的浮力箱302、包括呈卷绕形式的线缆304的滚筒303、多个支腿306以及用于无线数据传输和接收的系统。支承平台301防止整个线缆保持件300在所述海底较软时下沉到海底下面，并且支承平台301还使得易于将线缆保持件300装载于可潜水设备200上。支承平台301可以在线缆保持件300被装载在可潜水设备200的甲板201上时脱离浮力箱302。

在将线缆保持件300装载在可潜水设备200上之前，线缆304卷绕在滚筒303上，并且优选地，线缆304的第一端部(未示出)连接至电源，该电源例如可以是海上风电场的变电站101。线缆304可以在该线缆连接至电源之后或者在进行所述连接之前被卷绕在滚筒303上。

线缆304的第二端部可以设置有配装到连接器202中的插塞305，从而使得线缆304与可潜水设备200之间的连接成为可能，并且因此通过所述线缆304将(从电源传输的)电力供应至可潜水设备并且/或者将数据传输至可潜水设备。

可潜水线缆保持件200还包括下述装置：该装置用于例如在它们形成组件时接收到来自可潜水设备200的指令时或者通过用于无线数据传输和接收的系统接收到指令时改变浮力箱302的浮力。

图4是根据本发明的实施方式的用于将线缆安装在海床或沟槽中的组件400。组件400还可以建立所布置的海底线缆与端点——比如设施或固定平台的电源——之间的连接，从而将设施或平台两方互连。

组件400包括可潜水设备200和安装在可潜水设备200的甲板201上的可潜水线缆保持件300；线缆保持件300可以在线缆保持件300被装载在设备200上时脱离其支承平台301。当可潜水设备200未设置有用于挖设沟槽的装置206或者不使用所述装置时，组件400可以在不进行任何挖沟的情况下将线缆直接铺设在海床上。

用于操纵线缆的装置203使保持在线缆保持件300的滚筒中的线缆304退卷并使其朝向漏斗式装置205定向；漏斗式装置205又使线缆朝向用于控制张力的装置211定向，之后线缆304被引入沟槽中或者在没有挖设沟槽的情况下(例如，在组件的可潜水设备不包括用于挖设沟槽的装置的情况下)被铺设在海床上。

在线缆304的插塞305插入连接器202(未在图4中示出)时，只要线缆304的另一端部连接至电源，线缆304就可以将电力供应至组件400。类似地，线缆304可以通过线缆将数据传输至可潜水设备200以及/或者从可潜水设备200接收数据，因为在许多情况下，同一线缆包括用于数据传输和接收的光纤。

此外，组件400的可潜水设备200可以具有可以呈插口或插塞形式的附加的连接器215。连接器215可以例如接纳湿式耦合连接器216，以便将电力和/或数据传输至另一设备以及/或者从另一设备接收电力和/或数据。

组件400可以安装海底线缆104a至104c，该海底线缆104a至104c起始于变电站101的位置并且结束于分支中的距离变电站101最远的风力涡轮机的位置处。例如，为了安装线缆104c，可潜水设备200将线缆保持件300装载在变电站101附近。保持在线缆保持件300的滚筒303中的线缆304——线缆304具有连接至变电站101(例如，辅助电网)的电源的第一端部——具有连接至可潜水设备200的连接器202的第二端部，使得线缆304将电力输送至可潜水设备200。因此，设备200将线缆304从变电站101铺设至风力涡轮机102a(如图1中所观察到的)，同时设备200通过同一线缆304被通电。

此外，组件400可以安装线缆105(阵列间线缆)，该线缆105从分支的已经连接(直接连接或间接连接)至变电站101的最后一个风力涡轮机开始。例如，参照图1，当要安装线缆104a分支时，组件400首先安装线缆104a以便将变电站101与第一风力涡轮机互连；组件400接着安装线缆105a，继而安装线缆105b并且最后安装线缆105c。以该顺序，组件400可以在其铺设线缆104a、105a至105c的同时通过其所安装的线缆被供电。

在另一示例中，当风力涡轮机102a已经连接至变电站101时，组件400将线缆304安装在风力涡轮机102a至102b之间，接着将该线缆安装在涡轮机102b至102c之间并且最后将该线缆安装在风力涡轮机102c至102d之间；该顺序还允许组件400在大多数时间内通过其安装的线缆被通电。

在两种情况下，组件400可以接收由变电站101或风力涡轮机102(风力涡轮机102具有电力)供应的电力，以便执行大多数安装任务。组件400可以将至少一个电池207的使用维持在最小程度，因为组件400可以在没有安装线缆时(例如，在返回至变电站101时、在卸下线缆保持件300以及/或者安装另一线缆保持件300时等)依赖于存储在所述至少一个电池207中的能量，并且进一步地，可以在通过线缆304将电力供应至组件400的同时对所述至少一个电池207进行再充电。

图5是对组件400和可潜水线缆保持件300进行牵引的船舶500的示意图。

船舶500将一个或多个组件400、线缆保持件300和/或可潜水设备200从港口牵引(通过本领域已知的牵引装置牵引)至例如海上风电场的变电站101。优选地，牵引装置包括浮力装置。线缆保持件300中的每个线缆保持件可以包括在被牵引之前保持在其滚筒中的线缆，以便于海底线缆的安装。

在一些情况下，组件400、可潜水线缆保持件300和/或可潜水设备200中的任一者可以牵引其他组件、可潜水线缆保持件和/或可潜水设备。

图6a示出了海底线缆304的安装。组件400的可潜水设备将在可潜水线缆保持件装载在设施601(例如，变电站、风力涡轮机等)附近，设施601部分地位于水下(即，一部分低于海的表面并且一部分高于海的表面)。线缆保持件已经包括线缆304，线缆304包括连接至设施601的电源的第一端部。在这个意义上，使线缆的第一端部借助于吊线(未示出)穿过j形管603(j形管603位于i形管602中)。因此，当线缆保持件300将被装载在可潜水设备上时，线缆304的一部分已经退卷并被引入j形管603中，使得线缆304可以连接至设施601的电源；线缆304的其余部分保持在线缆保持件300的滚筒中并且可以铺设在海底600上，直到设备将线缆保持件300装载在设备的甲板上为止。组件400可以接着安装线缆304。

因此，设施601通过线缆304使组件400通电。组件400在海底挖设沟槽604，并组件400在以向前运动移动的同时将线缆304引入沟槽604中。用于操纵线缆的装置使线缆304从滚筒303退卷并使其朝向漏斗式装置205定向，使得线缆被引导通过张力控制器211并被引入沟槽604。可以使用所安装的同一线缆304来将操作指令传输至组件400并传输来自组件400的数据，以便执行这些任务中的任一者或全部。

图6b示出了在组件400到达另一设施611(例如，风力涡轮机)时组件400的操作，在该处必须完成线缆304的安装。装置203使线缆304过度退卷成使得线缆可以在设施611中被操纵并被引入例如j形管603中。

可以使用承载装置来将线缆从海床600向上并朝向设施611的平台614吊起，该承载装置可以是中空装置620并且具有半圆形形状。中空装置620可以具有适合的半径，以确保线缆在没有弯曲超过其容许弯曲半径的风险的情况下被吊起。通过这种承载装置，在(连接若干个涡轮机的)整个阵列线缆被完全布置之前，不需要切割线缆。这允许在整个操作过程中通过所述线缆将数据和电力传输至组件400。在完成阵列线缆的安装之后，可以随时切割线缆(以例如用于搭接以及连接至涡轮机的电力设备)。此外，该操作可以完全在水上进行。

图6c示出了本发明的另一实施方式，其中，安装线缆的方法包括使用不同的承载装置将线缆朝向设施611的平台向上吊起。在该实施方式中，所述承载装置包括至少一个未组装的管或长形元件、并且优选地包括两个这样的管或长形元件615、616。每个元件可以被纵向分离打开，并且管或长形元件的一部分616可以以其开口侧向上的方式铺设在海底上。绳索、链条或类似物630可以将管的所述部分616附接至位于设施611的平台上的绞车617，这样，位于海底上的所述部分616可以被提升至竖向位置，使得所述部分616可以与管或长形元件的另一部分615被重新组装(即，被接合在一起)。

组件400被操作成经过位于海底上的长形元件附近，并且用于操纵线缆304的装置203将所述线缆通过管或长形元件的位于海底的所述部分616的开口插入到管或长形元件的所述部分616中。

图6d示出了在本发明的一些实施方式中如何可以通过设施611上的绞车617拉动绳索、链条或类似物630来将管或长形元件的铺设在海底上的部分616吊回至直立位置。管615、616或长形元件可以例如在其下端部处被铰链618连接，以便于组装和拆卸所述管或长形元件的这两个部分615、616。

通过这种承载装置，直至完成整个阵列线缆的安装从而将若干个涡轮机连接为止，也不需要切割线缆。这允许在整个操作过程中通过所述线缆将数据和电力传输至组件400。在完成阵列线缆的安装之后，可以随时切割线缆(以例如用于搭接并连接至涡轮机的电力设备，并且该操作可以完全在水上进行。

在设施611为风电场中分支的最后一个风力涡轮机的情况下，可潜水设备可以在通过例如水听器或天线被控制的同时将线缆保持件卸下并使用至少一个电池使线缆保持件返回至变电站。

图7示出了根据本发明的实施方式如何将正被布置的第一线缆702a连接至另一线缆702b。线缆的连接可以形成输出线缆以用于将电力从海上波浪发电厂或风电场输送至例如陆地上的电网。

在将线缆702a铺设在海底上或沟槽中之后，将线缆的一端提升(例如，使用吊线提升)至平台701。包括线缆702b(线缆702a将连接至线缆702b)的可潜水线缆保持件300靠近平台701定位，使得线缆702a、702b的连接得以简化。一旦各个线缆的一端被设置在平台701上，操作员就可以例如使用在一些实施方式中设置于线缆中的插塞和连接器703a和703b来连接线缆或者将线缆搭接在一起。

在其他实施方式中，例如使用船舶来代替平台701。

在其他实施方式中，在没有现场操作员的情况下执行连接。在这种情况下，可以使用水下连接器并远程控制组件400。

在本文中，术语“包括”及其派生词(例如“包含”等)不应当在排除的意义上来理解，换言之，这些术语不应被解释为排除所描述和定义的内容可以包括其他元件、步骤等的可能性。术语“海床”和“海底”不区分地用于指代海或海洋的底部。

本发明显然不限于本文中所描述的具体实施方式，而是包括在权利要求中所限定的本发明的一般范围内的情况下本领域技术人员可以考虑的任何变化(例如，关于材料、尺寸、部件、构型等的选择)。