BE1020785A5

BE1020785A5 - DEVICE AND METHOD FOR Dredging BOTTOM MATERIAL UNDER WATER.

Info

Publication number: BE1020785A5
Application number: BE201200473A
Authority: BE
Inventors: Dominique Maria Colette Hubert Durt
Original assignee: Baggerwerken Decloedt En Zoon
Priority date: 2012-07-06
Filing date: 2012-07-06
Publication date: 2014-05-06
Also published as: EP2682528A2; AU2013206741A1; EP2682528A3

Description

Inrichting en werkwijze voor het baggeren van bodemmateriaal onder waterDevice and method for dredging bottom material under water

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het baggeren van bodemmateriaal onder water. De uitvinding betreft eveneens een werkwijze voor het baggeren van bodemmateriaal onder water onder gebruikmaking van de uitgevonden inrichting.The invention relates to a device for dredging bottom material under water. The invention also relates to a method for dredging bottom material under water using the invented device.

Baggerwerkzaamheden zijn een gebruikelijk onderdeel van waterbouw activiteiten, zoals bijvoorbeeld bij havenontwikkeling, tunnelbouw, stedelijke uitbreiding, strandaanvulling, kustbescherming, installatie van energiecentrales, zoals windturbines, mijnbouw, milieuverbetering en dergelijke meer.Dredging work is a common part of hydraulic engineering activities, such as, for example, port development, tunnel construction, urban expansion, beach replenishment, coastal protection, installation of power stations such as wind turbines, mining, environmental improvement and the like.

Bij het baggeren is het uiteraard van belang efficiënt te werk te gaan en met inzet van zo weinig mogelijk vermogen zoveel mogelijk bodemmateriaal weg te nemen per tijdseenheid. De laatste jaren wordt echter steeds meer de nadruk gelegd op het effect van baggeren op hét omliggende milieu, in het bijzonder de flora en fauna. Dit is in het bijzonder het geval bij het uitvoeren van baggerwerkzaamheden in de nabijheid van natuurgebieden.When dredging it is of course important to work efficiently and with the use of as little power as possible to remove as much soil material as possible per unit of time. In recent years, however, more and more emphasis has been placed on the effect of dredging on the surrounding environment, in particular the flora and fauna. This is particularly the case when carrying out dredging work in the vicinity of nature reserves.

Een belangrijk probleem hierbij vormt sedimentvervuiling (‘sediment spill’). Tijdens het uitgraven, baggeren, het transport en/of het storten van uitgegraven bodemmateriaal zal een deel als relatief fijn sediment in het water achterblijven. Dergelijke sedimentwolken kunnen het water sterk vertroebelen en deze verhoogde turbiditeit verstoort de natuurlijke omgeving.Sediment pollution (sediment spill) is a major problem in this regard. During the excavation, dredging, transport and / or dumping of excavated soil material, a part will remain in the water as relatively fine sediment. Such sediment clouds can greatly cloud the water and this increased turbidity disrupts the natural environment.

Een bekende inrichting voor het baggeren van een onderwaterbodem wordt beschreven in NL-1031253. De bekende snijkop is een rond een hartlijn roteerbaar omwentelingslichaam, gevormd door een basisring en een op afstand daarvan en concentrisch ermee geplaatste naaf, waartussen zich een aantal armen uitstrekken, die zijn voorzien van snijwerktuigen, zoals tanden. Tussen de armen bevinden zich doorgaande openingen waarlangs de gebaggerde ondergrond kan worden afgevoerd. De snijkop wordt toegepast in combinatie met een snijkopzuiger (ook wel aangeduid met cutterzuiger). Een snijkopzuiger omvat een vaartuig dat door middel van spudpalen wordt verankerd in de ondergrond. De verankering vangt de tijdens het baggeren optredende reactiekrachten op en leidt deze door naar de ondergrond. Aan de ladder van de snijkopzuiger is een zuigleiding bevestigd die in verbinding staat met de snijkop en waarlangs de gebaggerde ondergrond, vermengd met water, verwijderd wordt. Bij het baggeren wordt de snijkop in rotatie gebracht en met ladder en zuigleiding onder een doorgaans schuine hoek onder water gelaten, totdat deze de bodem raakt. De snijkop wordt vervolgens in draaiende toestand door de bodem gesleept door de ladder met behulp van lieren alternerend van bakboordzijde naar stuurboordzijde te verhalen, waarbij de snijkop een zijwaartse zwaaibeweging maakt. Door de snijkopzuiger telkens over een bepaalde afstand te verleggen en de bovengenoemde zwaaibeweging te herhalen kan een volledig bodemoppervlak worden gebaggerd. De zuigleiding staat in verbinding met een pomp die het baggermengsel vervolgens door een persleiding naar een langszij afgemeerde bak of rechtstreeks naar een stortzóne verpompt.A known device for dredging an underwater bottom is described in NL-1031253. The known cutting head is a body of rotation rotatable about an axis, formed by a base ring and a hub spaced therefrom and concentrically therewith, between which a number of arms extend, which are provided with cutting tools, such as teeth. There are continuous openings between the arms through which the dredged surface can be discharged. The cutter head is used in combination with a cutter suction dredger (also referred to as cutter suction dredger). A cutter suction dredger comprises a vessel that is anchored in the subsurface by means of spud poles. The anchoring absorbs the reaction forces occurring during the dredging and directs them to the subsurface. A suction pipe is attached to the cutter suction dredger ladder, which is connected to the cutter head and along which the dredged ground mixed with water is removed. When dredging, the cutting head is brought into rotation and, with a ladder and suction line, is submerged under a generally oblique angle until it touches the bottom. The cutting head is then dragged through the bottom in a rotating condition by moving the ladder from port side to starboard side with the help of winches, the cutting head making a lateral swinging movement. By moving the cutter suction dredger over a certain distance each time and repeating the aforementioned swinging motion, a complete bottom surface can be dredged. The suction line is connected to a pump which then pumps the dredging mixture through a pressure line to a container that is moored alongside or directly to a dump zone.

Het hydraulische transport van de bekende snijkopzuiger heeft als nadeel dat, afhankelijk van de ondergrond, relatief veel fijne klei en slibdeeltjes in een waterige suspensie worden gebracht waaruit deze deeltjes slechts met veel moeite en / of tijd terug kunnen worden verwijderd. Dit kan bij het laden van bakken of bij het oppersen in de stortzone relatief veel sedimentvervuiling opleveren. Deze techniek kan daarom niet altijd worden ingezet in de nabijheid van natuurgebieden.The hydraulic transport of the known cutter suction dredger has the disadvantage that, depending on the substrate, relatively many fine clay and sludge particles are introduced into an aqueous suspension from which these particles can only be removed with great effort and / or time. This can cause a relatively large amount of sediment contamination when loading bins or pressing in the landfill zone. This technique can therefore not always be used in the vicinity of nature reserves.

De onderhavige uitvinding stelt zich ten doel in een inrichting voor het baggeren van bodemmateriaal onder water te voorzien die het in het bijzonder mogelijk maakt op een efficiënte manier onderwaterbodems te baggeren zonder veel sedimentvervuiling te veroorzaken, en dit, vooral op grotere dieptes en bij hardere ondergronden, met een beduidend hogere efficiëntie dan haalbaar is met andere mechanische graaftuigen, zoals baggerkranen of emmerbaggermolens.The present invention has for its object to provide a device for dredging subsoil under water which in particular makes it possible to efficiently dredge subsoil without causing much sediment pollution, and this, in particular at larger depths and with harder surfaces. , with a significantly higher efficiency than is possible with other mechanical diggers, such as dredgers or bucket dredgers.

De uitvinding verschaft daartoe een inrichting, omvattende een met een onderwaterbodem verankerbaar vaartuig met een vanaf het vaartuig schuin naar beneden in het waterlichaam positioneerbare ladder, die aan het vrije eind ervan is voorzien van tenminste één roterend snijwerktuig, met een doorlaat voor uitgegraven bodemmateriaal die op een inlaateinde van een afvoermiddel voor het uitgegraven bodemmateriaal aansluit, welk afvoermiddel een middels een mechanische aandrijving aangedreven drager omvat voor het bodemmateriaal. Een uitlaateinde van het afvoermiddel kan op elke gewenste positie uitmonden maar zal zich doorgaans ter hoogte van het vaartuig, bijvoorbeeld op het dek van het vaartuig, bevinden.To this end, the invention provides a device comprising a vessel anchored with an underwater bottom with a ladder which can be positioned obliquely downwards in the body of water, which at its free end is provided with at least one rotating cutting tool, with a passage for excavated soil material on which connecting an inlet end of a discharge means for the excavated soil material, which discharge means comprises a carrier for the soil material driven by a mechanical drive. An outlet end of the discharge means can open out at any desired position, but will usually be located at the height of the vessel, for example on the deck of the vessel.

Het roterende snijwerktuig kan in beginsel elk snijwerktuig omvatten dat in staat is bodemmateriaal uit te graven. In een uitvoeringsvorm kan het tenminste één roterend snijwerktuig een rond een hartlijn roteerbaar omwentelingslichaam omvatten, dat is gevormd door een basisring en een op afstand daarvan en concentrisch ermee geplaatste naaf, waartussen zich een aantal steunarmen uitstrekken, die zijn voorzien van snijwerktuigen, bijvoorbeeld in de vorm van beitels.The rotary cutting tool can in principle comprise any cutting tool capable of excavating soil material. In one embodiment, the at least one rotary cutting tool may comprise a body of rotation rotatable about a central axis, which body is formed by a base ring and a hub spaced therefrom and concentrically therebetween, between which a number of support arms extend, which are provided with cutting tools, e.g. form of chisels.

In een andere, meer voordelige uitvoeringsvorm omvat het roterend snij werktuig een graafwiel, waarbij het graafwiel een om een horizontale as draaibaar aangedreven wiel omvat, dat aan de buitenomtrek is voorzien van een reeks over de omtrek verdeeld aangebrachte graafschoepen met een in de draairichting naar voren gerichte inlaatoperiing, en waarbij de buitenomtrek van het wiel een doorlaat omvat voor uitgegraven bodemmateriaal, op welke doorlaat het inlaateinde van het afVoermiddel voor het uitgegraven bodemmateriaal aansluit.In another, more advantageous embodiment, the rotary cutting tool comprises an excavating wheel, the excavating wheel comprising a wheel rotatable about a horizontal axis, which wheel is provided on the outer circumference with a series of excavating blades distributed over the circumference with an excavating blade arranged forward in the direction of rotation. directed inlet operation, and wherein the outer circumference of the wheel comprises a passage for excavated soil material, to which passage the inlet end of the discharge means connects to the excavated soil material.

Door het roterend snijwerktuig te combineren met het beschreven afvoermiddel voor het uitgegraven bodemmateriaal wordt verrassenderwijs een lagere sedimentvervuiling bereikt dan met de bekende snijkopzuiger het geval is. Daarnaast kan hiermee, in het bijzonder op grotere dieptes en bij hardere ondergronden, met een beduidend hogere efficiëntie dan andere mechanische graaftuigen zoals baggerkranen of emmerbaggermolens worden gewerkt. De uitgevonden inrichting wordt dan ook met voordeel toègepast in een werkwijze voor het baggeren van bodemmateriaal onder water, die de stappen omvat van het onder water laten zakken van de ladder en het afvoermiddel van de inrichting; het losmaken van het bodemmateriaal door het roteren van het snijwerktuig; het via de doorlaat afvoeren van gebaggerd bodemmateriaal tot op de drager van het afvoermiddel; en het middels aandrijven van de drager transporteren van het gebaggerde bodemmateriaal.By combining the rotary cutting tool with the described discharge means for the excavated soil material, a lower sediment contamination is surprisingly achieved than is the case with the known cutter suction dredger. In addition, it is possible to work with this, in particular at larger depths and with harder surfaces, with a considerably higher efficiency than other mechanical diggers such as dredging cranes or bucket dredgers. The invented device is therefore advantageously used in a method for dredging bottom material under water, which comprises the steps of lowering the ladder and the discharge means of the device under water; loosening the bottom material by rotating the cutting tool; discharging dredged soil material through the passage to the carrier of the discharge means; and transporting the dredged bottom material by driving the carrier.

De hogere efficiëntie van de uitgevonden inrichting ten overstaande van de bekende baggerkranen, in het bijzonder op grotere dieptes, volgt hieruit dat de onderhavige uitvinding een vrijwel continu graafproces toelaat. Bij het gebruik van baggerkranen is het graafproces slechts een onderdeel van de baggercyclus. Een relatief groot deel van de cyclus wordt immers besteed aan het verplaatsen (hijsen, zwaaien, vieren) en storten van de gebaggerde ondergrond en graaflepel. Naarmate dieper moet worden ontgraven, wordt het aandeel van het graafproces in de baggercyclus steeds kleiner en de baggercyclus dus minder efficiënt. Ten overstaan van baggerkranen kan met onderhavige uitvinding bovendien een veel betere baggertolerantie worden verkregen wat, bijvoorbeeld bij het baggeren van tunnelsleuven, erg belangrijk is. Door de verbeterde baggertolerantie wordt de efficiëntie bovendien verder verhoogd omdat het uitgraven van teveel ondergrond wordt vermeden.The higher efficiency of the invented device as compared to the known dredging cranes, in particular at larger depths, follows that the present invention permits a virtually continuous excavation process. When using dredging cranes, the digging process is only part of the dredging cycle. After all, a relatively large part of the cycle is spent on moving (hoisting, swinging, celebrating) and dumping the dredged surface and digging spoon. The deeper the excavation, the smaller the share of the excavation process in the dredging cycle and the less efficient the dredging cycle. In addition to dredging cranes, a much better dredging tolerance can be obtained with the present invention, which is very important, for example, when dredging tunnel trenches. Moreover, the improved dredging tolerance further increases efficiency because the excavation of too much substrate is avoided.

De hogere efficiëntie ten overstaande van de bijvoorbeeld uit US 1,540,276 bekende emmerbaggermolen is, vooral bij hardere gronden, een gevolg van het ontkoppelen van de aandrijving voor het graafproces en de aandrijving voor het (voornamelijk verticaal) transport van de gebaggerde ondergrond. Bij een emmerbaggermolen is het beschikbare graafvermogen relatief beperkt, omdat de krachten voor het graafproces immers dienen te worden overgebracht door het aandrijfwiel van de emmerketting, door de emmerketting zelf en beurtelings door elk van de emmers. Het gebruik van grotere graafvermogens zou vereisen dat elk van deze onderdelen zou moeten worden verzwaard, wat zou leiden tot een buitensporig zware en dure constructie. Een verder voordeel van de uitgevonden inrichting is dat de snelheden van het roterend snijwerktuig (de rotatiesnelheid) en deze van de afvoermiddelen (de afvoersnelheid) onafhankelijk van elkaar kunnen worden gekozen. Dit verhoogt de efficiëntie verder.The higher efficiency with respect to the bucket dredger, for example known from US 1,540,276, is a consequence, in particular for harder soils, of the disconnection of the drive for the excavation process and the drive for the (mainly vertical) transport of the dredged substrate. With a bucket dredger the available digging capacity is relatively limited, because the forces for the digging process must after all be transferred by the drive wheel of the bucket chain, by the bucket chain itself and alternately by each of the buckets. The use of larger digging capacities would require that each of these parts be weighted, leading to an excessively heavy and expensive construction. A further advantage of the invented device is that the speeds of the rotary cutting tool (the rotation speed) and those of the discharge means (the discharge speed) can be selected independently of each other. This further increases efficiency.

In een uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt een inrichting verschaft waarbij de drager van het afvoermiddel is voorzien van een overkapping. Dit heeft een gunstig effect op het verder verlagen van de sedimentvervuiling.In an embodiment of the invention, a device is provided wherein the carrier of the discharge means is provided with a roof. This has a favorable effect on the further reduction of sediment pollution.

In een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding omvat de inrichting een op pompmiddelen aangesloten zuigleiding, die zich uitstrekt vanaf het vaartuig tot in de nabijheid van het inlaateinde van het afvoermiddel. Een dergelijke zuigleiding laat toe eventueel van het afvoermiddel afkomstig bodemmateriaal, dat zich ter hoogte van het inlaateinde heeft verzameld, op te zuigen en naar het vaartuig af te voeren. De zuigleiding kan bovendien een lichte onderdruk creëren ter hoogte van het inlaateinde en het roterende snijwerktuig, waardoor een instroom door het snijwerktuig kan ontstaan die de turbiditeit in de omgeving verder kan verminderen. Om genoemde effecten te bereiken kunnen de dwarsdoorsnede van de zuigleiding en het door de pompmiddelen opgebrachte vermogen en debiet beduidend lager zijn dan de bij een snijkopzuiger gebruikelijke dwarsdoorsneden en vermogens van zuigleiding, respectievelijk pompmiddelen, bijvoorbeeld minder dan 25%.In another embodiment of the invention the device comprises a suction line connected to pump means, which line extends from the vessel to the vicinity of the inlet end of the discharge means. Such a suction line makes it possible to suck up any bottom material which has collected at the inlet end from the discharge means and to discharge it to the vessel. The suction line can moreover create a slight underpressure at the inlet end and the rotating cutting tool, as a result of which an inflow through the cutting tool can occur which can further reduce the turbidity in the environment. In order to achieve the aforementioned effects, the cross-section of the suction line and the power and flow rate applied by the pump means can be considerably lower than the cross-sections and power levels of suction line and pump means, for example less than 25%, that are usual with a cutter suction dredger.

In nog een uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt een inrichting verschaft waarbij het afvoermiddel tenminste aan een uitlaateinde is voorzien van een schraapinrichting. Hiermee kan ook meer kleverige ondergrond zoals klei worden opgevangen, waardoor de efficiëntie van het baggerproces in dit type ondergrond verder wordt verhoogd.In yet another embodiment of the invention, a device is provided wherein the discharge means is provided with a scraping device at least at an outlet end. This also allows more sticky surfaces such as clay to be collected, further increasing the efficiency of the dredging process in this type of surface.

De mechanische aandrijving van de drager van het afvoermiddel kan elke daartoe geschikte aandrijving omvatten. Een geschikte uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding omvat een mechanische aandrijving in de vorm van tussen twee wielen verlopende eindloze kettingen, waarbij tenminste één wiel aandrijfbaar is, en de drager is verbonden met de kettingen.The mechanical drive of the carrier of the discharge means can comprise any drive suitable for this purpose. A suitable embodiment of the device according to the invention comprises a mechanical drive in the form of endless chains running between two wheels, wherein at least one wheel is drivable and the carrier is connected to the chains.

Ook de drager van het afvoermiddel kan binnen brede grenzen worden gekozen, zolang de afvoer van uitgegraven bodemmateriaal niet hydraulisch onder substantiële vermenging met water plaatsvindt. Een geschikte uitvoeringsvorm van de inrichting in dit kader omvat een drager in de vorm van een transportband. Een dergelijke drager laat een in hoofdzaak continue afvoer toe van uitgegraven bodemmateriaal. Het kan hierbij voordelen hebben, in het bijzonder ook om iets steiler transport toe te laten, wanneer de transportband aan een dragend oppervlak is voorzien van tegenhoudmiddelen voor het bodemmateriaal, zoals bijvoorbeeld V-vormige ribben.The carrier of the discharge means can also be chosen within wide limits, as long as the discharge of excavated soil material does not take place hydraulically under substantial mixing with water. A suitable embodiment of the device in this context comprises a carrier in the form of a conveyor belt. Such a carrier allows a substantially continuous discharge of excavated soil material. It can be advantageous here, in particular also to allow somewhat steeper transport if the conveyor belt is provided on a supporting surface with retaining means for the bottom material, such as for instance V-shaped ribs.

Hiertoe omvat de drager in een andere uitvoeringsvorm tenminste twee in tegengestelde omwentelingsrichting over elkaar meedraaiende transportbanden. In een dergelijk samenstel van twee of meer onderling gestapelde transportbanden lopen de transportbanden in hoofdzaak onderling evenwijdig. Door tenminste bovenop de transportband een tweede transportband (in tegenovergestelde wijzerzin) mee te laten draaien wordt het gebaggerde bodemmateriaal, gevangen tussen de twee transportbanden, naar boven afgevoerd.To this end, in another embodiment the carrier comprises at least two conveyor belts rotating in opposite directions of rotation. In such an assembly of two or more mutually stacked conveyor belts, the conveyor belts run substantially mutually parallel. By having a second conveyor belt (in the opposite clockwise direction) rotate at least on top of the conveyor belt, the dredged bottom material trapped between the two conveyor belts is discharged upwards.

Met name voor het uitgraven van bodemmateriaal op relatief grote diepte, in het bijzonder op dieptes groter dan -25 m ten opzichte van het wateroppervlak, heeft het voordelen een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding toe te passen, waarbij de drager een reeks met de mechanische aandrijving verbonden emmers omvat. Met een dergelijke drager kan het afvoermiddel immers onder een relatief steile hoek in het waterlichaam worden geplaatst waardoor voor een zelfde lengte van het afvoermiddel grotere dieptes kunnen worden bereikt. Bij voorkeur zijn de genoemde emmers relatief licht uitgevoerd waardoor zij niet in staat zijn bodemmateriaal uit te graven doch enkel zijn ingericht voor het afvoeren van door het graafwiel uitgegraven bodemmateriaal.Particularly for excavating soil material at a relatively great depth, in particular at depths greater than -25 m relative to the water surface, it is advantageous to use an embodiment of the device according to the invention, wherein the carrier has a series of mechanical buckets. After all, with such a carrier the discharge means can be placed in the water body at a relatively steep angle, so that greater depths can be achieved for the same length of the discharge means. Preferably, the said buckets are of relatively light construction, as a result of which they are not able to excavate soil material, but are only designed for discharging soil material excavated by the digging wheel.

De inrichting volgens de uitvinding omvat in een geschikte uitvoeringsvorm één snijwerktuig dat om een horizontale as draaibaar is, en in het bijzonder een graafwiel dat één om een horizontale as draaibaar aangedreven wiel omvat, dat aan de buitenomtrek is voorzien van een reeks over de omtrek verdeeld aangebrachte graafschoepen met een in de draairichting naar voren gerichte inlaatopening, en waarbij de buitenomtrek van het wiel een doorlaat omvat voor uitgegraven bodemmateriaal. De draaiingsas van het wiel is in hoofdzaak horizontaal waarmee wordt bedoeld dat deze as evenwijdig verloopt aan het wateroppervlak. De draaiingsas kan daarbij in het vlak van de ladder liggen waaraan het graafwiel is bevestigd, maar strekt zich bij voorkeur loodrecht uit op dit vlak. Het snijwerktuig kan eveneens in de asrichting van de ladder snijden, maar in een dergelijke uitvoeringsvorm is het nodig (inwendig in de graafinrichting) een relatief kort mechanisch opvoermiddel, zoals bijvoorbeeld een Archimedesschroefdeel, op te nemen om het gebaggerde materiaal tot op het afvoermiddel te brengen.The device according to the invention comprises in a suitable embodiment one cutting tool which is rotatable about a horizontal axis, and in particular a digging wheel which comprises one wheel rotatable about a horizontal axis, which wheel is provided on the outer circumference with a series distributed over the circumference excavating blades provided with an inlet opening directed in the direction of rotation, and wherein the outer circumference of the wheel comprises a passage for excavated soil material. The axis of rotation of the wheel is substantially horizontal, which means that this axis runs parallel to the water surface. The axis of rotation can thereby lie in the plane of the ladder to which the digging wheel is attached, but preferably extends perpendicularly to this plane. The cutting tool can also cut in the axis direction of the ladder, but in such an embodiment it is necessary (internally in the excavating device) to receive a relatively short mechanical lifting device, such as for example an Archimedean screw part, to bring the dredged material up to the discharge device .

In een uitvoeringsvorm volgens de uitvinding wordt een inrichting verschaft die twee aan weerszijden van de ladder aangebrachte snijwerktuigen, bij voorkeur graafwielen omvat. Met een dergelijke inrichting kan in sommige omstandigheden de productiebreedte worden opgevoerd, in het bijzonder wanneer de snij werktuigen in een richting over de onderwaterbodem worden bewogen die afwijkt van de richting waarin hun (gemeenschappelijke) draaiingsas verloopt. Ook bieden meer snijwerktuigen een betere afscherming en bescherming voor het afvoermiddel.In an embodiment according to the invention, a device is provided which comprises two cutting tools arranged on either side of the ladder, preferably digging wheels. With such a device the production width can be increased in some circumstances, in particular when the cutting tools are moved in a direction over the underwater bottom which deviates from the direction in which their (common) axis of rotation runs. More cutting tools also offer better shielding and protection for the draining material.

Een graafwiel van een uitvoeringsvorm van de uitgevonden inrichting omvat een om een horizontale as draaibaar wiel, dat aan de buitenomtrek is voorzien van een reeks aangebrachte graafschoepen. Het aantal graafschoepen kan gekozen worden naar gelang de omstandigheden en zijn bij voorkeur gelijkmatig verdeeld over de omtrek. De graafschoepen kunnen de vorm van emmers hebben waarbij graafschoepen die in radiale doorsnede van het wiel in wezen U-vormig zijn de voorkeur verdienen. Hierbij sluiten de benen van de U-vorm aan op de genoemde buitenomtrek. Dergelijke graafschoepen ontberen een bodem wat de afvoer van het uitgegraven bodemmateriaal vergemakkelijkt. Voor de afvoer is in de buitenomtrek over bij voorkeur de gehele lengte tussen de benen van de schoepen een doorlaat voorzien waarop een in het wiel naar binnen stekende opvangeenheid aansluit, die op zijn beurt aansluit op een inlaateinde van een afvoermiddel, bijvoorbeeld in de vorm van een aantal aangedreven emmers.A digging wheel of an embodiment of the invented device comprises a wheel rotatable about a horizontal axis, which wheel is provided with a series of digging blades arranged on the outer circumference. The number of digging blades can be selected according to the circumstances and are preferably evenly distributed over the circumference. The digging blades can be in the form of buckets, digging blades that are substantially U-shaped in radial cross-section of the wheel are preferred. The legs of the U-shape hereby connect to the said outer circumference. Such excavating blades lack a soil, which facilitates the removal of the excavated soil material. For the discharge, in the outer circumference, preferably over the entire length, a passage is provided between the legs of the blades, to which a collecting unit projecting into the wheel connects, which in turn connects to an inlet end of a discharge means, for example in the form of a number of powered buckets.

Het snijwerktuig, bij voorkeur het graafwiel, kan in werking dusdanig roteren dat de graafschoepen van onder naar boven werken maar een tegenovergestelde richting is ook mogelijk. Tijdens het in bedrijf zijn van de inrichting dient het vaartuig met de ladder waaraan zich het snijwerktuig bevindt op zijn plaats te worden gehouden om op nauwkeurige wijze te kunnen uitgraven. Bij betrekkelijk geringe diepten kan de verankering plaatsvinden door het neerlaten van spudpalen en/of kabels. Bij grotere dieptes (bijvoorbeeld meer dan -35 beneden het wateroppervlak) heeft het gebruik van kabels de voorkeur. De optredende reactiekrachten werken (afhankelijk van de draairichting van het roterende snijwerktuig) zowel naar beneden, waarbij de neiging ontstaat het vaartuig dieper in het water te trekken, als in horizontale richting, waarbij de neiging ontstaat het snijwerktuig buiten aangrijping met de te bewerken onderwaterbodem te brengen. Met spudpalen zijn de horizontale reactiekrachten doorgaans goed op te nemen, maar bij grotere dieptes worden de buigmomenten op de spudpaal erg groot, waardoor het gebruik van een spudpaal niet langer economisch is. Gebleken is dat de inrichting volgens de uitvinding zich ook met kabels goed laat stabiliseren.The cutting tool, preferably the digging wheel, can rotate in operation such that the digging blades operate from bottom to top, but an opposite direction is also possible. During operation of the device, the vessel with the ladder on which the cutting tool is located must be held in place in order to be able to excavate accurately. At relatively low depths the anchoring can take place by lowering spud poles and / or cables. At larger depths (for example more than -35 below the water surface) the use of cables is preferred. The occurring reaction forces act (depending on the direction of rotation of the rotating cutting tool) both downwards, with the tendency to pull the vessel deeper into the water, and in the horizontal direction, with the tendency to pull the cutting tool out of engagement with the underwater bottom to be processed. bring. The horizontal reaction forces can usually be absorbed well with spud poles, but with greater depths the bending moments on the spud pole become very large, so that the use of a spud pole is no longer economical. It has been found that the device according to the invention can also be properly stabilized with cables.

hh

Een eenvoudige uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat de vanaf het vaartuig schuin naar beneden in het waterlichaam positioneerbare ladder het afvoermiddel omvat. De ladder en afvoermiddel maken dan deel uit van dezelfde constructie, die bijvoorbeeld een vakwerkstructuur omvat, waarin de drager van het afvoermiddel is opgenomen, bij voorkeur voorzien van een overkapping.A simple embodiment of the device according to the invention is characterized in that the ladder which can be positioned obliquely downwards in the water body from the vessel comprises the discharge means. The ladder and discharge means then form part of the same construction, which comprises, for example, a truss structure, in which the carrier of the discharge means is accommodated, preferably provided with a roof.

In nog een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt een inrichting verschaft waarbij het uitlaateinde van het afvoermiddel aansluit op een tweede afvoermiddel, dat zich aan dek van het vaartuig bevindt. Dit maakt een quasicontinue afvoer van uitgegraven bodemmateriaal mogelijk, welke afvoer nog verder wordt vergemakkelijkt door een uitvoeringsvorm waarbij het tweede afvoermiddel een middels een mechanische aandrijving aangedreven drager omvat.In yet another embodiment of the invention, a device is provided wherein the outlet end of the discharge means connects to a second discharge means, which is located on deck of the vessel. This makes possible a quasi-continuous discharge of excavated soil material, which discharge is further facilitated by an embodiment in which the second discharge means comprises a carrier driven by means of a mechanical drive.

Een verdere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding omvat een inrichting waarbij het tweede afvoermiddel zich in de dwarsscheepse richting van het vaartuig uitstrekt, en in de dwarsscheepse richting transleerbaar is. Het heeft dan voordelen wanneer de inrichting verder een tenminste aan één zijde van het vaartuig aangemeerd afvoervaartuig voor het uitgegraven bodemmateriaal omvat, waarbij een uiteinde van het tweede afVoermiddel aansluit op een beun van het afvoervaartuig.A further embodiment of the device according to the invention comprises a device wherein the second discharge means extends in the transverse vessel direction and is translatable in the transverse vessel direction. It is then advantageous if the device further comprises a discharge vessel moored at least on one side of the vessel for the excavated soil material, wherein an end of the second discharge means connects to a well of the discharge vessel.

Met de uitgevonden inrichting kan op efficiënte en milieuvriendelijke wijze een onderwaterbodem worden uitgegraven waarbij een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt gekenmerkt door een werkwijze waarin het vaartuig wordt verankerd met de onderwaterbodem door het neerlaten van een spudpaal van het vaartuig, en het graafwiel over en in de bodem wordt bewogen door het vaartuig met behulp van lieren alternerend van bakboordzijde naar stuurboordzijde te verhalen waarbij het vaartuig rond de spudpaal roteert en het graafwiel een zijwaartse zwaaibeweging maakt.With the invented device, an underwater bottom can be excavated in an efficient and environmentally friendly manner, an embodiment of the method according to the invention being characterized by a method in which the vessel is anchored to the underwater bottom by lowering a spud pole of the vessel, and the digging wheel over and is moved in the bottom by shifting the vessel from port side to starboard side with the aid of winches, the vessel rotating around the spud pole and the digging wheel making a lateral swinging movement.

In een alternatieve uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt het vaartuig verankerd met de onderwaterbodem door het met de bodem aan laten grijpen van middels ankertouwen met het vaartuig verbonden ankers, en het graafwiel over en in de bodem wordt bewogen volgens een traject dat wordt bepaald door verhalen van het vaartuig met de ankertouwen.In an alternative embodiment of the method according to the invention, the vessel is anchored with the underwater bottom by having anchors connected to the vessel by means of anchor ropes, and the digging wheel is moved over and into the bottom according to a path that is determined by stories of the vessel with the anchor ropes.

Beide werkwijzen maken het mogelijk een onderwaterbodem uit te graven zonder veel sedimentvervuiling te veroorzaken. Een verder voordeel van de inrichting en werkwijze volgens de uitvinding is dat de diepte van de uitgraving zeer nauwkeurig kan worden uitgevoerd, waardoor de uitgegraven onderwaterbodem een relatief goed gedefinieerd en vlak oppervlak vertoont. Dit belangrijke voordeel vermijdt de onnodige aanvoer van duur waterbouwmateriaal. Zo zal het voor een tunnelbouwfundering benodigde grindbed bijvoorbeeld minder grindaanvoer vergen dan met de bekende werkwijze het geval is.Both methods make it possible to excavate an underwater bottom without causing much sediment contamination. A further advantage of the device and method according to the invention is that the depth of the excavation can be carried out very accurately, whereby the excavated underwater bottom has a relatively well-defined and flat surface. This important advantage avoids the unnecessary supply of expensive hydraulic engineering material. For example, the gravel bed required for a tunnel construction foundation will require less gravel supply than is the case with the known method.

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van bijgevoegde figuren zonder daartoe overigens te worden beperkt. In de figuren toont figuur 1 een schematisch zijaanzicht van een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding; figuur 2 een schematisch bovenaanzicht van een andere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding; en tenslotte figuur 3 een schematisch aanzicht in perspectief van een uitvoeringsvorm van een graafwiel volgens de uitvinding.The invention will now be further elucidated with reference to the annexed figures, without being otherwise limited thereto. Figure 1 shows a schematic side view of an embodiment of the device according to the invention; figure 2 shows a schematic top view of another embodiment of the device according to the invention; and finally figure 3 shows a schematic perspective view of an embodiment of a digging wheel according to the invention.

Onder verwijzing naar figuren 1 en 2 wordt een inrichting 1 getoond voor het baggeren van bodemmateriaal 2 onder de waterspiegel 3. De getoonde uitvoeringsvorm omvat een vaartuig 4 dat door middel van spudpalen 5 met de onderwaterbodem 2 is verankerd (de achterste spudpalen 5 lungeren als hulp om het vaartuig tijdelijk te verankeren). Het vaartuig is verder voorzien van een onder een schuine hoek 6 naar beneden in het waterlichaam 7 gepositioneerde ladder 8. De ladder 8 omvat een vakwerkconstructie die is opgebouwd uit onderling verbonden trek- en drukstaven 80, en die aan het vrije eind ervan is voorzien van één graafwiel 10. Het is echter ook mogelijk de ladder 8 aan weerszijden te voorzien van graafwielen 10. Aan het andere eind van de ladder 8 is deze draaibaar rond een as 9 verbonden met het vaartuig 4. De ladder 8 kan rond de horizontale as worden geroteerd door middel van kabels 11 die bijvoorbeeld met op het dek aanwezige lieren kunnen worden aangehaald (waarbij de ladder 8 wordt opgehaald en de hoek 6 verkleint) of gevierd (waarbij de ladder 8 wordt neergelaten en de hoek 6 vergroot) .With reference to figures 1 and 2, a device 1 is shown for dredging bottom material 2 below the water surface 3. The embodiment shown comprises a vessel 4 that is anchored to the underwater bottom 2 by means of spud poles 5 (the rear spud poles 5 lungs as an aid to anchor the vessel temporarily). The vessel is furthermore provided with a ladder 8 positioned at an oblique angle 6 downwards in the body of water 7. The ladder 8 comprises a lattice structure which is composed of mutually connected tension and pressure bars 80, and which is provided at its free end with: one digging wheel 10. However, it is also possible to provide the ladder 8 on both sides with digging wheels 10. At the other end of the ladder 8 this is rotatably connected around an axis 9 to the vessel 4. The ladder 8 can be connected around the horizontal axis. rotated by means of cables 11 which can for instance be tightened with winches present on the deck (whereby the ladder 8 is raised and the angle 6 is reduced) or celebrated (wherein the ladder 8 is lowered and the angle 6 is increased).

De ladder 8 omvat verder een afvoermiddel voor het uitgegraven bodemmateriaal in de vorm van een middels een mechanische aandrijving 12 aangedreven drager 13 voor het bodemmateriaal. In de getoonde uitvoeringsvorm omvat de drager 13 een transportband die in de aangegeven richting 14 uitgegraven bodemmateriaal van beneden naar boven transporteert. De transportband is voorzien van een (niet zichtbare) overkapping om sedimentvervuiling verder tegen te gaan. De transportband 13 is aan het dragend (boven)oppervlak voorzien van V-vormige ribben 15 die het naar beneden schuiven van bodemmateriaal tegenhouden.The ladder 8 further comprises a discharge means for the excavated soil material in the form of a carrier 13 for the soil material driven by a mechanical drive 12. In the embodiment shown, the carrier 13 comprises a conveyor belt which transports excavated soil material from bottom to top in the indicated direction 14. The conveyor belt is provided with a (not visible) cover to further prevent sediment pollution. The conveyor belt 13 is provided on the bearing (upper) surface with V-shaped ribs 15 which prevent the bottom material from sliding down.

In de getoonde uitvoeringsvorm sluit het uitlaateinde 130 van de transportband 13 aan op een tweede afvoermiddel in de vorm van transportband 16. Deze bevindt zich aan dek van het vaartuig 4 en strekt zich in de dwarsscheepse richting 17 van het vaartuig 4 uit. De transportband 16 is bij voorkeur in de dwarsscheepse richting 17 transleerbaar, zowel naar stuurboord als naar bakboord, zoals schematisch aangegeven met de dubbele pijl 18. De translatie van de transportband 16 laat toe een uiteinde 180 van de transportband 16 aan te laten sluiten op het beun 19 van een afvoervaartuig 20, dat aan één zijde van het vaartuig 4 is aangemeerd en dat het uitgegraven bodemmateriaal kan ontvangen. Door de inrichting volgens de uitvinding uitgegraven, relatief droog bodemmateriaal kan door het afvoervaartuig 20 eenvoudig worden gevoerd naar een reclamatiegebied. Doordat het bodemmateriaal relatief droog is zal het storten ervan in het reclamatiegebied relatief weinig sedimentvervuiling met zich meebrengen. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk de afvoervaartuigen 20 tegen een kade af te meren en daar met kranen leeg te scheppen.In the embodiment shown, the outlet end 130 of the conveyor belt 13 connects to a second discharge means in the form of conveyor belt 16. This is located on the deck of the vessel 4 and extends in the transverse direction 17 of the vessel 4. The conveyor belt 16 is preferably translatable in the transverse direction 17, both to starboard and port, as schematically indicated by the double arrow 18. The translation of the conveyor belt 16 allows an end 180 of the conveyor belt 16 to be connected to the 19 of a drainage vessel 20, which is moored on one side of the vessel 4 and which can receive the excavated soil material. Relatively dry bottom material dug out by the device according to the invention can easily be carried by the discharge vessel 20 to an advertising area. Because the soil material is relatively dry, dumping it into the advertising area will entail relatively little sediment contamination. For example, it is possible to moor the discharge vessels 20 against a quay and to empty them there with cranes.

Onder verwijzing naar figuur 3 zal nu in meer detail een graafwiel 10 volgens de uitvinding worden beschreven. Het getoonde graafwiel 10 is door middel van een draagstructuur 105 met het ondereinde van de ladder 8 verbonden en omvat een om een horizontale as 101 draaibaar aangedreven wiel 102, dat aan de buitenomtrek ervan is voorzien van een reeks over de omtrek verdeeld aangebrachte graafschoepen 103 met een in de draairichting 104 naar voren (naar boven) gerichte inlaatopening 105. De graafschoepen 103 hebben in radiale doorsnede (volgens het vlak 107) van het wiel 102 de vorm van een U, waarbij de benen van de U-vorm aansluiten op de genoemde buitenomtrek. De graafschoepen 103 zijn dus niet voorzien van een bodem naar lopen wat taps toe om het uitvallen van uitgegraven bodemmateriaal te bemoeilijken. Voor de afvoer van het in de graafschoepen 103 aanwezige bodemmateriaal is in de buitenomtrek van het wiel 102 over bij voorkeur de gehele lengte tussen de benen van de schoepen 103 een doorlaat 106 voorzien waarop een in het wiel 102 naar binnen stekende opvangeenheid 108 aansluit. Het bodemmateriaal wordt uit de graafschoepen 103 geduwd door een afduwlip 109 die zich in hoofdzaak volgens de omtreksrichting van het wiel 102 uitstrekt. Het uit de schoepen 103 geduwde bodemmateriaal komt in de opvangeenheid 108 terecht, die op haar beurt aansluit op een inlaateinde 131 van het afvoermiddel 13 dat in de in figuur 3 getoonde uitvoeringsvorm een drager heeft in de vorm van een reeks met een mechanische aandrijving verbonden houders 132, waarbij de mechanische aandrijving tussen twee (niet getoonde) tandwielen verlopende eindloze kettingen 133 omvat, waarbij tenminste één tandwiel is aangedreven.With reference to Figure 3, a digging wheel 10 according to the invention will now be described in more detail. The excavating wheel 10 shown is connected to the lower end of the ladder 8 by means of a supporting structure 105 and comprises a wheel 102 rotatable about a horizontal axis 101, which wheel is provided on its outer circumference with a series of excavating blades 103 distributed over the circumference with an inlet opening 105 directed in the direction of rotation 104 forwards (upwards). The excavating vanes 103 have the shape of a U in radial cross-section (along the plane 107) of the wheel 102, the legs of the U-shape connecting to said said outer circumference. The excavating vanes 103 are therefore not provided with a bottom towards which they are tapered somewhat to complicate the failure of excavated soil material. For the discharge of the bottom material present in the excavating vanes 103, a passage 106 is provided in the outer circumference of the wheel 102 over the entire length between the legs of the vanes 103, to which a collecting unit 108 projecting into the wheel 102 connects. The bottom material is pushed out of the excavating blades 103 by a push-off lip 109 which extends substantially in the circumferential direction of the wheel 102. The bottom material pushed from the vanes 103 ends up in the collecting unit 108, which in turn connects to an inlet end 131 of the discharge means 13 which in the embodiment shown in Figure 3 has a carrier in the form of a series of holders connected to a mechanical drive 132, wherein the mechanical drive comprises endless chains 133 running between two gear wheels (not shown), wherein at least one gear wheel is driven.

Het wiel 102 van het graafwiel 10 wordt middels een rotatiemotor 110 in de aangegeven richting 104 om de as 101 geroteerd waarbij de graafschoepen 103 met hun onderrand in aanraking komen met de onderwaterbodem 2 en hieruit materiaal losmaken. Dit materiaal wordt op de hierboven aangegeven wijze via de aangedreven houders 132 naar het dek van het vaartuig 4 getransporteerd, en desgewenst naar het beun 19 van het afvoervaartuig 20.The wheel 102 of the digging wheel 10 is rotated by means of a rotary motor 110 in the indicated direction 104 about the axis 101, whereby the digging blades 103 come into contact with their lower edge with the underwater bottom 2 and release material therefrom. This material is transported via the driven holders 132 to the deck of the vessel 4 in the manner indicated above and, if desired, to the hopper 19 of the discharge vessel 20.

Volgens de uitvinding wordt een werkwijze verschaft waarin de ladder 8 onder water wordt neergelaten door middel van het laten vieren van de kabels 11 totdat het grafwiel 10 de bodem bereikt, waarbij de ladder 8 een bepaalde hoek 6 zal maken met de horizontale richting. Het graafwiel wordt vervolgens door middel van de rotatiemotor 110 in rotatie gebracht waarbij bodemmateriaal wordt losgemaakt en in de graafschoepen 103 wordt opgevangen. Via de doorlaat 106 wordt dit bodemmateriaal afgevoerd naar de houders 132, die het gebaggerde bodemmateriaal vervolgens middels de mechanische aandrijving (12, 133) naar het dek van het vaartuig 4 transporteren.According to the invention, a method is provided in which the ladder 8 is lowered under water by allowing the cables 11 to be celebrated until the grave wheel 10 reaches the bottom, the ladder 8 making a certain angle 6 with the horizontal direction. The digging wheel is then rotated by means of the rotary motor 110, whereby soil material is loosened and collected in the digging blades 103. This bottom material is discharged via the passage 106 to the holders 132, which then transport the dredged bottom material via the mechanical drive (12, 133) to the deck of the vessel 4.

Het vaartuig 4 kan hierbij worden verankerd met de onderwaterbodem 2 door het neerlaten van spudpalen 5, waarbij het graafwiel 10 over en in de bodem wordt bewogen door het vaartuig 4 met behulp van door lieren bediende ankerkabels 30 ( die op hun beurt zijn verankerd met de onderwaterbodem 2 door ankers 31) alternerend van bakboordzijde naar stuurboordzijde te verhalen waarbij het vaartuig 4 rond de spudpaal 5 roteert en het graafwiel 10 een zijwaartse zwaaibeweging maakt.The vessel 4 can hereby be anchored with the underwater bottom 2 by lowering spud poles 5, the digging wheel 10 being moved over and into the bottom by the vessel 4 with the aid of winch-operated anchor cables 30 (which in turn are anchored with the submerging underwater bottom 2 by alternating anchors 31 from port side to starboard side where the vessel 4 rotates around the spud pole 5 and the digging wheel 10 makes a lateral swinging movement.

Claims

Device for dredging subsoil under water, comprising a vessel anchorable with an underwater bottom with a ladder that can be positioned obliquely downwards in the body of water from the vessel and which at its free end is provided with at least one rotating cutting tool comprising a passage for excavated soil material, to which passage an inlet end of a discharge means connects to the excavated soil material, which discharge means comprises a carrier for the soil material driven by a mechanical drive.

Device as claimed in claim 1, wherein the rotary cutting tool comprises an excavating wheel, wherein the excavating wheel comprises a wheel rotatable about a horizontal axis, which wheel is provided on the outer circumference with a series of excavating blades distributed over the circumference, directed inlet opening, and wherein the outer circumference of the wheel comprises a passage connecting to the inlet end of the discharge means for excavated soil material.

Device as claimed in claim 1 or 2, wherein the carrier of the discharge means is provided with a roof.

Device as claimed in any of the foregoing claims, wherein the device comprises a suction conduit connected to pump means which extends from the vessel to the vicinity of the inlet end of the discharge means.

5. Device as claimed in any of the foregoing claims, wherein the discharge means is provided with a scraping device at least at an outlet end.

Device as claimed in any of the foregoing claims, wherein the mechanical drive comprises endless chains running between two wheels, wherein at least one wheel is drivable, and the carrier is connected to the chains.

Device as claimed in any of the foregoing claims, wherein the carrier comprises a conveyor belt.

Device as claimed in claim 7, wherein the conveyor belt is provided on a supporting surface with retaining means for the bottom material, such as for instance V-shaped ribs.

Device as claimed in claim 7 or 8, wherein the carrier comprises two conveyor belts rotating in opposite directions of rotation,

Device as claimed in any of the foregoing claims, comprising two cutting tools arranged on either side of the ladder.

Device as claimed in any of the foregoing claims, wherein the carrier comprises a series of buckets connected to the mechanical drive.

12. Device as claimed in any of the foregoing claims, wherein the ladder positionable obliquely downwards in the water body from the vessel comprises the discharge means.

Device as claimed in any of the foregoing claims, wherein the outlet end of the discharge means connects to a second discharge means, which is situated on deck of the vessel.

Device as claimed in claim 13, wherein the second discharge means comprises a carrier driven by means of a mechanical drive.

Device as claimed in claim 13 or 14, wherein the second discharge means extends in the transverse ship direction, and is translatable in the transverse ship direction.

Device as claimed in any of the foregoing claims, comprising a discharge vessel moored at least on one side of the vessel for the excavated bottom material, wherein an end of the second discharge means connects to a well of the discharge vessel.

A method for dredging bottom material under water by means of a device according to any of claims 1-16, comprising the steps of: providing a device according to any of claims 1-16; lowering the ladder and the draining means of the device under water; loosening the bottom material by rotating the cutting tool; discharging dredged soil material through the passage to the carrier of the discharge means; transporting the dredged bottom material by driving the carrier.

The method of claim 17, wherein the vessel is anchored to the underwater bottom by lowering spud poles from the vessel, and the cutting tool is moved over and into the bottom by hauling the vessel alternately from port side to starboard side using winches vessel rotates around the spud pole and the cutter makes a sideways swinging movement.

A method according to claim 18, wherein the vessel is anchored to the underwater bottom by having the bottom engaged with anchor ropes, anchors connected to the vessel, and the cutting tool is moved over and into the bottom along a path defined by stories of the vessel with the anchor ropes.

The method of claim 19, wherein the trajectory is substantially linear.