BE1021798B1

BE1021798B1 - Vaartuig

Info

Publication number: BE1021798B1
Application number: BE2013/0788A
Authority: BE
Original assignee: Jan De Nul, Naamloze Vennootschap; Ondernemingen Jan De Nul, Naamloze Vennootschap
Priority date: 2013-11-22
Filing date: 2013-11-22
Publication date: 2016-01-19
Also published as: EP2876215A1

Abstract

Vaartuig (1) dat voorzien is van een ankerpaalwagen (5) voor het erin bevestigen van een ankerpaal (2), welke ankerpaalwagen (5) in lengterichting (L) van het vaartuig (1) verplaatsbaar is ten opzichte van de rest van het vaartuig (1), daardoor gekenmerkt dat de ankerpaalwagen (5) aan beide zijkanten (7) voorzien is van een indrukbare demper (15,19) voor het toelaten van een rotatie van de ankerpaalwagen (5) ten opzichte van de rest van het vaartuig (1) rond een geometrische as die zich uitstrekt in de lengterichting (L) van het vaartuig (1).

Description

Vaartuig.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een vaartuig.

Meer speciaal, is de uitvinding bedoeld voor een vaartuig voorzien van een ankerpaal, ook bekend als 'spud' die op een ankerpaalwagen gemonteerd is, zoals bijvoorbeeld een snijkopzuiger, oftewel 'cutterzuiger' die in de baggerindustrie gebruikt wordt.

Een cutterzuiger is een vaartuig dat gebruikt wordt bij het uitdiepen van vaarwegen, havens etc. om een harde, bijvoorbeeld rotsachtige, bodem los te maken door middel van een krachtige snijkop en vervolgens de losgemaakte resten op te zuigen. Deze kunnen relatief grote stukken steen en andere harde materialen omvatten.

Hiertoe is een cutterzuiger aan zijn onderzijde voorzien van een snijarm, ook bekend als ladder, aan het uiteinde waarvan de snijkop voorzien is. Langs of door deze snijarm lopen een aandrijfas voor de snijkop en een afvoerleiding voor het van de waterbodem te verwijderen materiaal, in welke afvoerleiding een pomp is aangebracht. Gezien de grote krachten die ontstaan tijdens het snijden, is een dergelijke snijarm uitgevoerd als een zware staalconstructie.

Om te voorkomen dat de cutterzuiger door deze krachten wordt weggeduwd, zodat er niet voldoende tegenkrachten zijn voor een goede werking van de snijkop, is een dergelijke cutterzuiger aan zijn voorzijde voorzien van een ankerpaal, die verticaal in de bodem gedreven wordt en daardoor een tegenkracht biedt voor de snijkop.

Om toe te laten dat een bepaalde bodemoppervlakte verdiept kan worden, is een dergelijke ankerpaal meestal op een ankerpaalwagen gemonteerd, die op rails in of op het vaartuig geplaatst is en die in de lengterichting van het vaartuig hydraulisch verplaatst kan worden. Hierdoor kan, met een enkele plaatsing van de ankerpaal, de rest van de cutterzuiger, dus ook de snijkop, een bepaald gebied bestrijken en hoeft de ankerpaal dus veel minder vaak verplaatst te worden.

Een dergelijke constructie heeft als nadeel dat deze nogal gevoelig is aan bewegingen van het vaartuig. Doordat de ankerpaal tijdens gebruik vaststaat in de bodem, en tevens stevig aan het vaartuig verbonden is, leiden bewegingen van het vaartuig gemakkelijk tot hoge krachten op de verbinding tussen de ankerpaal en het vaartuig. Vooral rolbewegingen van het vaartuig leiden hierbij tot spanningen op deze verbinding, die het vaartuig of de ankerpaal kunnen beschadigen.

Hierdoor kan een cutterzuiger slechts gebruikt worden bij een relatief rustig wateroppervlak, zodat de cutterzuiger slechts een gedeelte van de tijd actief kan zijn, maar moet bij eerder ongunstige zeegang of eerder ongunstig weer zijn werkzaamheden stilleggen.

De huidige uitvinding heeft tot doel aan de voornoemde en andere nadelen een oplossing te bieden, doordat zij voorziet in een vaartuig, bij voorkeur een cutterzuiger, dat voorzien is van een ankerpaalwagen voor het erin ophangen van een ankerpaal, welke ankerpaalwagen in lengterichting van het vaartuig verplaatsbaar is ten opzichte van de rest van het vaartuig waarbij de ankerpaalwagen aan beide zijkanten, gezien in de lengterichting van het vaartuig, voorzien is van een indrukbare demper voor het toelaten van een rotatie van de ankerpaalwagen ten opzichte van de rest van het vaartuig rond een as die zich uitstrekt in de lengterichting van het vaartuig.

Dankzij de dempers kan de ankerpaalwagen indien nodig, dus indien erop werkende krachten groter worden dan toegestaan, in beperkte mate rond een lengteas roteren, terwijl toch een goede krachtenoverdracht van het vaartuig op de ankerpaal, die nodig is voor een goede werking van de snijkop, in stand blijft.

Hierdoor kan een dergelijk vaartuig bij veel sterkere zeegang dan voorheen gebruikt worden zonder risico op schade aan het vaartuig of de ankerpaal, en dus een groter percentage van de tijd effectief gebruikt worden.

Hierbij zijn bij voorkeur de voornoemde dempers, aan hun naar de rest van het vaartuig gekeerde zijde, voorzien van een glijblok en het vaartuig voorzien van glijstroken die zich in voornoemde lengterichting uitstrekken en die naar de glijblokken gericht zijn, waarbij, in een toestand waarin de stand van het vaartuig horizontaal is en de stand van de ankerpaal verticaal is, alle genoemde glijblokken tegen de glijstroken rusten.

Hierdoor is in een neutrale toestand de ankerpaalwagen stevig in het vaartuig bevestigd.

In een verdere voorkeurdragende uitvoeringsvorm is de ankerpaalwagen zodanig uitgevoerd dat een demper pas ingedrukt wordt als een op een demper uitgeoefende kracht een grenswaarde overschrijdt.

Dit heeft als voordeel dat bij lagere krachten er geen mogelijkheid tot beweging is.

Dit kan bereikt worden in een voorkeurdragende uitvoeringsvorm doordat de dempers hydraulische cilinders omvatten die gekoppeld zijn aan een hydraulisch circuit met een expansievat, waarbij het hydraulische circuit onder een verhoogde druk staat, die de genoemde grenswaarde bepaalt.

Dit kan tevens bereikt worden in een alternatieve voorkeurdragende uitvoeringsvorm doordat de dempers gesloten visceuze-vloeistof dempers zijn die gevuld zijn met een elastomeer.

Visceuze-vloeistof dempers zijn bekende dempers die voorzien zijn van een beweegbare zuiger, die, wanneer daarop een kracht wordt uitgeoefend, een vloeistof door een nauwe opening perst, waarbij de viskeuze verliezen die daarmee gepaard gaan, zorgen voor het dempen van de kracht.

Een dergelijke opening kan ook in de zuiger zelf aangebracht zijn, waarbij de zuiger met een cilinder de vloeistof in twee delen verdeelt.

Indien deze gevuld zijn met een elastomeer, dient eerst een zekere grenskracht overschreden te worden alvorens de stroming van de vloeistof tot stand komt, en dus het dempend effect optreedt. Bij een kracht lager dan deze grenskracht gedraagt de demper zich als een vast, niet indrukbaar blok.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm is de ankerpaalwagen ten opzichte van de rest van het vaartuig roteerbaar rond een as die zich uitstrekt in lengterichting van het vaartuig.

In een verdere voorkeurdragende uitvoeringsvorm is de ankerpaalwagen aan elke zijkant voorzien van één of meer wielen om verplaatsing in lengterichting ten opzichte van de rest van het vaartuig mogelijk te maken en van minimaal twee voornoemde dempers, waarbij aan elke zijkant minimaal één demper zich hoger dan de wielen bevindt en minimaal één demper zich lager dan de wielen bevindt.

Om deze manier worden de krachten bij een rolbeweging altijd over minimaal twee dempers verdeeld zodat een betere spreiding van krachten verkregen wordt.

In een verdere voorkeurdragende uitvoeringsvorm zijn de dempingskarakteristieken van de dempers instelbaar.

Hierdoor kunnen deze dempingskarakteristieken aan de waterdiepte worden aangepast.

Bij een grotere waterdiepte kan dan een stijvere demping ingesteld worden zonder risico op schade, omdat een beperkte mate van buiging van de ankerpaal mogelijk is, zodat er bij een grotere waterdiepte kleinere verschillen in hoek tussen het vaartuig en het deel van de ankerpaal dat door de ankerpaalwagen loopt, zullen optreden.

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, is hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, een voorkeurdragende uitvoeringsvorm beschreven van een vaartuig volgens de uitvinding, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin :

Figuur 1 schematisch een zijaanzicht van een vaartuig volgens de uitvinding weergeeft;

Figuur 2 een doorsnede volgens II-II op grotere schaal van een gedeelte van het vaartuig van figuur 1 weergeeft;

Figuur 3 een bovenaanzicht volgens F3 op grotere schaal van een gedeelte van het vaartuig van figuur 1 weergeeft; figuur 4 schematisch en in perspectief een onderdeel van het vaartuig van figuur 1 weergeeft; en figuur 5 het vaartuig in een zicht volgens figuur 3 in een andere gebruikstoestand weergeeft.

De in figuur 1 weergegeven cutterzuiger 1, oftewel snijkopzuiger, is een schip dat voorzien is van een ankerpaal 2, oftewel spud, nabij zijn voorzijde en een snijarm met een snijkop 3 aan zijn achterzijde.

De snijarm kan opgeheven en weer neergelaten worden door middel van een hefinrichting. In de werkingstoestand van figuur 1, waarin de snijarm neergelaten is en de snijkop 3 gebruikt wordt voor het losmaken van bodemmateriaal van een harde zeebodem 4 dient er een tegenkracht voor de snijkop 3 aanwezig te zijn, om welke reden de ankerpaal 2 voorzien is, die, alvorens de snijkop 3 ingeschakeld wordt, in de bodem gedreven wordt.

De ankerpaal 2 is, zoals getoond in figuren 2 en 3, ingeklemd in een ankerpaal wagen 5, door middel van een bovenste en onderste klem 6.

De ankerpaalwagen 5 is aan elke zijkant 7 voorzien van twee sets wielen 8, waardoor de ankerpaalwagen 5 op rails 9, die in de cutterzuiger 1 zijn aangebracht, in lengterichting L, dus voorwaarts en achterwaarts ten opzichte van de rest van de cutterzuiger 1 verplaatsbaar is in een wagenruimte 10. De ankerpaalwagen 5 is daartoe verbonden met een hydraulische aandrijving 11 op de cutterzuiger 1.

Tussen de sets wielen 8 is een horizontale, zich in lengterichting L uitstrekkende as 12 aangebracht, waarop de rest van de ankerpaalwagen 5 kantelbaar is opgehangen. Deze as 12 in figuren 2,3 en 5 in onderbroken lijn aangegeven.

Nabij zijn bovenzijde is de anker paal wagen 6 aan elk van beide zijkanten 7 voorzien van twee glijblokken, te weten een eerste glijblok 13 en een tweede glijblok 14.

Deze glijblokken zijn aangebracht op, hydraulische cilinders 15, meer specifiek één hydraulische cilinder 15 voor het eerste glijblok 13 en drie hydraulische cilinders 15 voor het tweede glijblok 14. De glijblokken 13, 14 zijn daardoor induwbaar.

Deze bovenste hydraulische cilinders 15 zijn via een bovenste hydraulisch circuit 16 verbonden met een bovenste expansievat 17, waarin, door middel van een gas, bijvoorbeeld stikstof, een hoge druk, bijvoorbeeld 350 bar wordt ingesteld. Het hiervoor benodigde stikstofcircuit is niet in de figuren weergegeven.

Nabij zijn onderzijde is de ankerpaalwagen 5 aan elke zijkant 7 voorzien van een derde glijblok 18, dat op vier hydraulische cilinders 19 is aangebracht. Deze onderste hydraulische cilinders 19 zijn via een onderste hydraulisch circuit 20 verbonden met een onderste expansievat 21 waarin op gelijkaardige wijze een hoge druk wordt ingesteld.

De hydraulische circuits 16, 20 zijn voorzien van kleppen om een stromingsweerstand voor stromende hydraulische vloeistof te vormen.

De wagenruimte 10 is aan zijn binnenzijde voorzien van de reeds genoemde rails 9 voor de wielen 8, en van bovenste glijstroken 22 en onderste glijstroken 23, die zich horizontaal uitstrekken. De glijblokken 13, 14, 18 en de glijstroken 22,23 zijn gemaakt van een hard en slijtvast metaal.

De afmetingen van de diverse onderdelen zijn zodanig dat op een vlak horizontaal wateroppervlak de hydraulische cilinders 15, 19 vrijwel volledig uitgeschoven zijn als de glijblokken 13, 14, 18 tegen de glijstroken 22, 23 rusten.

De werking van de cutterzuiger 1 is als volgt.

Door middel van de hydraulische aandrijving 11 wordt de ankerpaalwagen 5 in zijn achterste positie geplaatst, zoals weergegeven in figuur 3. Er wordt dan door de cutterzuiger 1 met de snijkop 3 een gedeeltelijke cirkelvormige beweging gemaakt rond de ankerpaal 2, zodat een baan bodemmateriaal met een vorm van een gedeeltelijke cirkel wordt losgemaakt door de snijkop 3. Door de ankerpaal 2 wordt voorkomen dat de cutterzuiger 1 zich voorwaarts beweegt bij deze handeling.

Vervolgens brengt de hydraulische aandrijving 11 de ankerpaalwagen 5 een zeker afstand naar voren in de wagenruimte 10, waarbij de ankerpaalwagen 5 met zijn wielen 8 over de rails 9 rijdt, en met de glijblokken 13, 14, 18 over de glijstroken 22, 23 glijdt.

Hierdoor wordt de rest van de cutterzuiger 1 ten opzichte van de ankerpaal 2 achterwaarts verplaatst.

Hierna wordt opnieuw een gedeeltelijke cirkelvorm van bodemmateriaal losgemaakt.

Dit wordt herhaald totdat de ankerpaalwagen 5 zich in zijn voorste stand bevindt, waarna de ankerpaal 2 uit de zeebodem 4 getrokken wordt, de ankerpaalwagen 5 wederom in zijn achterste stand wordt gezet, en de ankerpaal 2 opnieuw in de zeebodem 4 gedreven wordt op een nieuwe positie, zodat de bovenbeschreven werkwijze opnieuw kan plaatsvinden en een volgend stuk zeebodem 4 kan worden losgemaakt.

Wanneer, zoals getoond in figuur 2, de positie van de cutterzuiger 1 horizontaal is, rusten de glijblokken 13, 14, 18 tegen de glijstroken 22, 23.

Wanneer de cutterzuiger 1 door beweging van het wateroppervlak een rolbeweging maakt, dus een rotatiebeweging rond een as die in lengterichting L loopt, wordt er door de bovenste glijstrook 22 aan een zijkant 7 en de onderste glijstrook 23 aan de andere zijkant 7 een kracht op de betreffende glijblokken 13, 14, 18 uitgeoefend, en daardoor op de hydraulische cilinders 15, 19 waarop die glijblokken 13, 14, 18 bevestigd zijn.

Zolang de rolbeweging beperkt is, overschrijdt de door de hydraulische cilinders 15, 19 op de hydraulische circuits 16, 20 uitgeoefende druk niet de ingestelde druk, in dit voorbeeld 350 bar, en worden de hydraulische cilinders 15, 19 niet ingedrukt.

De krachten die gepaard gaan met een dergelijke beperkte rolbeweging worden opgevangen door de constructie van de cutterzuiger 1, de ankerpaal 2 en de ankerpaalwagen 5.

Wanneer de rolbeweging groter wordt, overschrijdt de druk die door de hydraulische cilinders 15, 19 op de hydraulische circuits 16, 20 wordt uitgeoefend de ingestelde druk, worden de betreffende hydraulische cilinders 15, 19 inwaarts geduwd en wordt de hydraulische vloeistof naar de expansievaten 17, 21 gestuwd.

De ankerpaalwagen 5, samen met de ankerpaal 2, roteert hierdoor op zijn horizontale as 12, zodat de ankerpaalwagen 5 schuin in de wagenruimte 10 komt te staan. Dit is getoond in figuur 5.

De hydraulische cilinders 15, 19 werken hierdoor als dempers voor heftige rolbewegingen en beschermen de constructie tegen schade.

Door het instellen van de genoemde kleppen in de hydraulische circuits 16, 20, en de druk in de expansievaten 17, 21, kan in verschillende omstandigheden de dempingskarakteristiek van de dempers ingesteld worden om geen onnodige beweging van de ankerpaalwagen 5 te krijgen maar tevens om schade te voorkomen.

Hierbij geldt dat een hardere demping mogelijk is bij een grotere waterdiepte. Dit kan handmatig ingesteld worden, aan de hand van een dieptemeter op de cutterzuiger 1. Ook kan een signaal van een dergelijke dieptemeter automatisch gebruikt worden door een stuureenheid om de dempingskarakteristieken aan te passen.

Bovenstaand is voor de duidelijkheid slechts één ankerpaal 2 weergegeven. Een cutterzuiger 1 omvat echter normaal gesproken ook een hulpankerpaal, die vast, dus niet via een ankerpaalwagen 5 zoals bovenstaand beschreven, aan de cutterzuiger 1 verbonden is.

Deze hulpankerpaal is nuttig als de ankerpaalwagen 5 in zijn voorste positie is gekomen en weer in de uitgangspositie moet worden teruggeplaatst. Hiertoe dient namelijk de ankerpaal 2 losgemaakt te worden uit de bodem, wat betekent dat de positie van de cutterzuiger 1 zou kunnen veranderen.

Door nu de hulpankerpaal te gebruiken als de ankerpaalwagen 5 verplaatst moet worden, wordt dit voorkomen.

In het bovenstaande is het hydraulische systeem summier weergegeven. Voor een optimale werking is het wenselijk de beide hydraulische circuits 16, 20 communicerend te maken om te zorgen dat een transversale verplaatsing van de wielen 8 voorkomen wordt. Ook zijn benodigde koelingen, sturingen en andere componenten van de hydraulische circuits 16, 20 niet weergegeven.

In een alternatieve uitvoeringsvorm worden in plaats van de hydraulische cilinders 15, 19 die via hydraulische circuits 16, 20 op expansievaten 17, 21 zijn aangesloten, gesloten dempers gebruikt waarin een zuiger in een cilinder, gevuld met een elastomeer, kan bewegen, en demping verkregen wordt doordat bij beweging van de zuiger de elastomeer door een nauwe opening geperst wordt. Een dergelijke beweging zal echter pas plaatsvinden, vanwege de aard van de elastomeer, als een bepaalde kracht op de zuiger overschreden wordt.

Hierbij kunnen de hydraulische circuits en expansievaten weggelaten worden.

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvorm, doch een cutterzuiger volgens de uitvinding kan in allerlei vormen en afmetingen worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims

Conclusies .

1. - Vaartuig (1) dat voorzien is van een ankerpaalwagen (5) voor het erin bevestigen van een ankerpaal (2), welke ankerpaalwagen (5) in lengterichting (L) van het vaartuig (1) verplaatsbaar is ten opzichte van de rest van het vaartuig (1), daardoor gekenmerkt dat de ankerpaalwagen (5) aan beide zijkanten (7) voorzien is van een indrukbare demper (15,19) voor het toelaten van een rotatie van de ankerpaalwagen (5) ten opzichte van de rest van het vaartuig (1) rond een geometrische as die zich uitstrekt in de lengterichting (L) van het vaartuig (1).
2. - Vaartuig volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde dempers (15, 19), aan hun naar de rest van het vaartuig (1) gekeerde zijde, voorzien zijn van één of meer glijblokken (13, 14, 18).
3. - Vaartuig volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt dat het vaartuig (1) voorzien is van glijstroken (22,23) die zich in voornoemde lengterichting (L) uitstrekken en die naar de glijblokken (13, 14, 18) gericht zijn.
4. - Vaartuig volgens conclusie 3, daardoor gekenmerkt dat, in een toestand waarin de stand van het vaartuig (1) horizontaal is en de stand van de ankerpaal (2) verticaal is, alle genoemde glijblokken (13, 14,18) tegen de glijstroken (22, 23) rusten.
5. - Vaartuig volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de ankerpaalwagen (5) zodanig is uitgevoerd dat de dempers (15, 19) pas ingedrukt worden als een op een demper (15, 19) uitgeoefende kracht een grenswaarde overschrijdt.
6. - Vaartuig volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de dempers hydraulische cilinders (15, 19) omvatten die gekoppeld zijn aan een hydraulisch circuit (16, 20) met een expansievat (17, 21).
7. Vaartuig volgens conclusie 5 en 6, daardoor gekenmerkt dat het hydraulische circuit (16,20) onder een verhoogde druk staat, welke druk de genoemde grenswaarde bepaalt.
8. - Vaartuig volgens één van de conclusies 1 tot 5, daardoor gekenmerkt dat de dempers visceuze-vloeistof dempers zijn die gevuld zijn met een elastomeer.
9. - Vaartuig volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de ankerpaalwagen (5) aan elke zijkant (7) voorzien is van één of meer wielen (8) om verplaatsing in lengterichting (L) ten opzichte van de rest van het vaartuig (1) mogelijk te maken en van minimaal twee voornoemde dempers (15, 19), waarbij aan elke zijkant (7) minimaal één demper (15) zich hoger dan de wielen (8) bevindt en minimaal één demper (19) zich lager dan de wielen (8) bevindt.
10. - Vaartuig volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat het een snijkopzuiger (1) is.
11. - Vaartuig volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de dempingskarakteristieken van de dempers (15, 19) instelbaar zijn.
12. - Vaartuig volgens conclusie 11, daardoor gekenmerkt dat het vaartuig (1) is voorzien van middelen om de waterdiepte te bepalen en om de dempingskarakteristieken in te stellen in functie van die waterdiepte.