CN102159770A - 用于水下打桩的系统和方法 - Google Patents

Abstract

提供一种打桩器，该打桩器与远程操作潜水器(ROV)和工作船一起用在深水中，用于在海底土壤中设定桩、销桩以及引井器和在深水中进行土壤取样，且该打桩器可用于浅水和路基应用。夯块或锤接纳在开口框架中，并在接触水的同时液压地反复运动。接纳在活塞缸中的活塞杆在一端处通过联接机构固定于锤，而采用船载液压回路来使用外部液压动力源。在上升行程中，气体压缩以储存能量，而在下降行程中，该能量释放以向下推动锤。联接机构在活塞杆和锤之间提供如下连接：该连接能在基本刚性提升连接、基本刚性下推连接以及基本非刚性冲撞连接之间运动，以防止活塞杆在锤到达其最低位置时弯折。联接机构的一实施例包括中空本体、杆以及弹簧，中空本体具有相对纵向槽，杆可滑动地接纳在该中空本体中，该中空本体在一端处可滑动地销连接在相对槽中，而在另一端处固定地销连接于锤，弹簧位于中空本体中且偏置成朝锤推动该杆。

Description

用于水下打桩的系统和方法

技术领域

本发明涉及打桩器，尤其涉及打夯设备、包含该打夯设备的系统以及用于将物体打到深水下土壤中的方法和应用。

背景技术

为了将桩、引井器、土壤取样装置以及其它物体垂直打压到海底土壤中，存在大且重的表面加力捶打装置。现存的捶打装置极其大且极其昂贵来进行部署，且由于它们的尺寸和复杂度，现存的捶打装置趋于限制于相对较浅的海水深度，并限制于驱打相对较大的物体。现有技术还包括在海底中钻孔和/或喷射孔，然后将物体插到该孔中，但这些技术需要极大且昂贵的船或平台，并且为了安装物体需要相当多的时间。此外，在桩、引井器和其它物体须保持在土壤中的情形中，这些物体需要比如果将物体打到海底土壤中所必须的长度更长。这是由于放置在钻孔或喷射孔中的物体的保持能力或强度降低所引起的，而保持能力或强度降低由于孔壁处的土壤干扰和孔相对于物体尺寸扩大而引起。

授予Warrington等人的美国专利5662175描述可用在水下的桩锤，该桩锤将水用作液压流体，以参见的方式引入该专利。液压动力装置位于水面，并通过管连接于液压操作夯。由于通过管将水泵送至较大深度是不切实际的，因而对于桩锤可使用的深度具有实际限制。

授予Kuehn的美国专利4872514；5667341；5788418以及5915883大体描述可用在相对深的水中的打桩器，以参见的方式引入这些专利。Kuehn的′883专利描述可潜水液压驱打单元，该可潜水液压驱打单元能连接于水下打夯设备或切除工具的驱打机构。驱打单元具有由电动机供电的液压泵，该液压泵通过脐带缆线从水面接收电。驱打单元具有另一根脐带缆线，该脐带缆线插到打夯设备或切除工具中，而远程操作潜水器(ROV)用于观察并制造该连接。在下降由脐带缆线所支承设备的过程中，脐带缆线易于受损，且Kuehn的′341专利描述使用ROV的脐带缆线，以与驱打单元进行信号和数据传输。

由Clive Jones所发明的国际专利申请号PCT/GB2006/001239即国际公开号WO2006109018描述一种用于将桩打到水下海床中的设备，该设备包括桩导向件、导向部件、打桩装置以及动力源，桩导向件包括基部框架，导向部件安装在基部框架上并构造成对桩进行导向，打桩装置用于将桩打到海床中，而动力源用于供给动力以驱动打桩装置。Jones的申请描述作为远程操作潜水器(ROV)一部分的动力源。Jones披露诸如由荷兰IHC公司的液压打桩锤(Dutch Company IHC Hydrohammer BV)供应的IHC液压打桩锤之类可作为打桩装置的液压锤。根据IHC说明册，IHC液压打桩锤包括构造成单件的锤和活塞杆以及用于锤的外壳，这表示该组件设计成：锤在基本干净、干燥的气态环境中往复运动，在由极其深的水所施加的压力下难于保持该环境。

发明内容

在一实施例中，本发明提供打夯设备，该打夯设备包括：锤框架，该锤框架具有上端和下端以及在上端和下端之间延伸的侧壁，该侧壁具有适合于使水通过侧壁的水开口；锤，该锤接纳在锤框架中，且锤框架和锤适合于使该锤在锤框架内部往复运动，而夯适合于在接触水的同时进行操作。该锤包括重本体、上部锤导向件以及下部锤导向件，重本体具有上表面和下表面，上部锤导向件从重本体的上表面向上延伸，而下部锤导向件从重本体的下表面向下延伸。上部锤导向件、重本体以及下部锤导向件具有共轴孔，且该框架具有用于接纳上部锤导向件的上部导向开口和用于接纳下部锤导向件的下部导向开口。打夯设备具有砧座，该砧座位于锤框架的下端中，且砧座适合于接收并传递来自锤的冲击力。液压框架联接于锤框架的上端；液压缸接纳在液压框架中；活塞接纳在液压缸中；以及活塞杆附连于该活塞。联接机构适合于将活塞杆的另一端联接于锤，且在锤被提升时，联接机构在活塞杆和锤之间提供基本刚性连接，而在锤冲撞所述砧座时，联接机构在活塞杆和锤之间提供基本非刚性连接。液压流体回路适合于为提升锤提供提升力，并适合于释放锤。较佳的是，裙部从锤框架的下端伸出，且该裙部适合于与所要打到土壤中的物体接触，并适合于接收来自锤的冲撞力和将该冲撞力传递至所要打到土壤中的物体。在一实施例中，联接机构提供在活塞杆和锤之间的连接，该连接可在基本刚性提升连接、基本刚性下推连接以及基本非刚性冲撞连接之间运动，以防止活塞杆弯折。

较佳的是，该液压流体回路包括可调气弹簧，该可调气弹簧包括其中储存有气体的容器，在锤被提升时，该气体压缩，而在锤被释放之后，气体膨胀，且气体的膨胀提供向下力，该向下力用于向下推动锤。来自膨胀气体的向下力较佳地通过活塞杆并通过联接机构传递至锤，且较佳的是，该联接机构和/或液压流体回路适合于防止活塞杆约在砧座接收来自锤的冲撞力时撞击锤。

在一实施例中，联接机构包括：中空管状杆连接元件，该中空管状杆连接元件具有下端和上端；锤连接元件，该锤连接元件具有纵向部分和横向部分，其中横向部分接纳在中空管状杆连接元件内；以及弹簧装置，该弹簧装置在中空管状杆连接元件的上端和锤连接元件的横向部分之间接纳在中空管状杆连接元件内，其中锤连接元件能相对于中空管状杆连接元件在有限范围内往复运动。当提升所述锤时，该锤连接元件的横向部分压靠于中空管状杆连接元件的下端，以在活塞杆和锤之间提供基本刚性连接，而较佳的是，当向下推动锤时，锤连接元件的横向部分运动远离中空管状杆连接元件的下端并压靠于弹簧装置。较佳的是，就在锤冲撞砧座之前，活塞杆的向下速度减缓。

在另一实施例中，本发明提供将物体打到水下如同中的系统，该系统包括：锤或夯，该锤或夯适合于将物体打到水下土壤中；提升机构，该提升机构可操作地联接于锤，且该提升机构适合于提升锤；释放机构，该释放机构可操作地联接于提升机构和/或锤，且该释放机构适合于在锤被提升之后释放锤；框架，该框架适合于可操作地接纳锤；水面上的结构；升力线，该升力线在水面结构和框架上的提升连接器之间；远程操作潜水器(ROV)；ROV脐带缆线，该ROV脐带缆线在水面结构和ROV之间延伸，且该ROV脐带缆线适合于将来自水面结构的电和控制信号提供给ROV；以及锤脐带，该锤脐带适合于在ROV和提升机构之间可操作地延伸，以使ROV能致动提升机构，且ROV具有使ROV运动的推进系统，该ROV适合于将锤脐带可操作地连接于提升机构。提升机构较佳地包括液压缸，该液压缸具有位于其中的活塞和附连于该活塞的活塞杆，活塞杆附连于锤用以提升锤，且释放机构还包括推动机构，该推动机构适合于在锤被释放之后与活塞杆一起向下推动锤。较佳的是，活塞杆对于锤的附连适合于约在锤到达其最低位置时、防止活塞杆向下推动锤。较佳的是，推动机构适配成：就在锤到达其最低位置之前，活塞杆的向下速度小于锤的向下速度。活塞杆对于锤的附连较佳地适配成：当锤被向上提升时，活塞杆和锤之间的连接是基本刚性的，而在锤到达其最低位置时，活塞杆和锤之间的连接是非刚性的。

在一实施例中，活塞杆较佳地通过杆-锤附连部件附连于锤，该杆-锤附连部件包括：管状元件，该管状元件具有相对槽，相对槽以垂直纵向轴线定向，且这些槽具有下端和上端；销，该销具有水平定向的纵向轴线，且该销接纳在槽内，以使销接触槽的下端，从而在锤被提升时，在活塞杆和锤元件之间提供基本刚性连接；以及弹簧机构，该弹簧机构在销上方接纳在管状元件内，从而当活塞杆向下推动锤时，通过弹簧机构将力传递至销，而销在活塞杆向下推动锤时、开始在相对槽内向上滑动。在一实施例中，活塞杆通过杆-锤附连部件附连于锤，该杆-锤附连部件包括：管状元件，该管状元件具有上端和下端以及纵向轴线；T形元件，该T形元件具有纵向部分和横向部分，其中，纵向部分可滑动地接纳在管状元件内，且该纵向部分具有基本与管状元件的纵向轴线共轴的纵向轴线；以及弹簧装置，该弹簧装置在管状元件的上端和T形元件的横向部分之间接纳在管状元件中，其中，该弹簧装置适合于朝管状元件的下端推动横向部分。

本发明还提供用于将物体打到水下土壤中的方法，该方法包括如下步骤：将打夯设备下降到水体中，该打夯设备包括：框架，该框架具有上端和下端；夯，该夯接纳在框架中；液压次框架，该液压次框架附连于框架；液压缸，该液压缸接纳在框架中；活塞，该活塞接纳在液压缸中；活塞杆附连于该活塞并联接于夯；以及第一液压回路，该第一液压回路适合于通过液压缸、活塞以及活塞杆来提升夯并适合于释放该夯，藉此释放夯使该夯能在重力作用下下落，其中，打夯设备适合于对所要打到水下土壤中的物体施加打夯力；将ROV下降到水中，该ROV适合于具有第二液压回路，且该ROV适合于进行远程控制，该远程控制使ROV能由ROV上的推进系统运动到水下，并能将ROV上的第二液压回路连接于打夯设备上的第一液压回路，而ROV和第一液压回路及第二液压回路提供通过ROV对打夯设备进行操作的能力；以及使用打夯设备来将物体打到水下土壤中。本发明的应用包括将桩、销桩、引井器以及土壤取样装置打到海底土壤中。桩和/或销桩可用于对泥垫、水下管线以及各种结构的海运元件进行锚定。

附图说明

当结合附图考虑下文阐述的示例实施例的详细描述时，可更容易理解本发明，附图中：

图1是根据本发明将物体打夯到海底土壤中的系统的侧视图。

图2是根据本发明打夯设备的前视图。

图3是沿剖线3-3、图2所示打夯设备30的剖视图，除了活塞缸、活塞杆以及联接机构并未以剖视图示出以外。

图4是根据本发明的图3所示打夯设备的剖视图，除了夯处于其升起位置以外。

图5是沿剖线3-3、图2所示打夯设备的剖视图，除了旋转90度以外，且以剖视图示出在夯被提升时的活塞缸和联接机构。

图6是图5所示打夯设备的剖视图，除了在向下推动夯时示出该夯以外。

图7是联接机构的替代实施例的剖视图。

图8是根据本发明对图2所示打夯设备提供动力的液压系统的示意图。

图9是根据本发明对图2所示打夯设备提供动力的液压系统的替代实施例的示意图。

具体实施方式

本发明提供打夯或捶打设备和使用该设备的方法和系统，该打夯或捶打设备可用在极其深的水中。该设备可用于打桩、驱打用作深水中引井器的管，并且可用于将土壤取样装置打到海底土壤中。可在浅水中和陆地上使用打夯或捶打设备，然而相信在深水应用中，该设备尤其有用。

转至附图并参照图1，示出本发明打夯或捶打系统10的侧视图。打夯或捶打设备12由升力线14通过卷扬机16a连接于诸如船或驳船之类的供水船16，该卷扬机可用于使打夯设备12下降和升起。升力线14通过附连于起重机臂16c的滑轮16b。捶打设备12在该实施例中示作将桩18打到海底土壤S中，该海底土壤可以位于水体W的表面WS以下几千英尺处。桩18示作被部分地打到海底土壤S中，且可从将桩18捶打或驱打到海底土壤S中这一过程的开始使用该打夯设备12，到完成驱打过程为止。在本实施例中，由打夯设备12所驱打的物体是桩18，然而可由打夯设备12驱打的其它物体包括引井器、土壤取样器以及其它类型的例如用于锚定泥垫和水下管线之类的锚。捶打设备12示作由供水船16支承，然而该捶打设备12可由任何水基或路基结构所支承，例如各种类型的用于水基结构的浮动和锚定油井平台以及各种类型的用于路基系统的吊杆状结构。

在本实施例中，打夯或捶打设备12示作由称为ROV的远程操作潜水器20液压地提供动力。ROV20首先接纳在提升箱或车库22中，该提升箱或车库22用于使ROV20从供水船16安全地下降到水W中。提升箱22和ROV20由ROV脐带缆线24所支承，该脐带缆线通过卷扬机16d连接于供水船16。ROV脐带缆线24通过在供水船16上附连于起重机臂16f的滑轮16e。在提升箱22下降到打夯设备12附近之后，(通常但非必要)由操作者对具有用于在水下运动的推进系统的ROV20进行致动和导向，即通过计算机系统进行人为工作，而ROV20运动至紧邻捶打设备12。ROV20通过ROV脐带缆线24的第二部段24a拴系于提升箱22。ROV脐带缆线24和24a具有控制线和信号线，用以将来自供水船16的指令和信号传送至ROV20，并用以将来自ROV20的数据和反馈信号接收到供水船16上。此外，ROV脐带缆线24和24a具有电源线，这些电源线用于驱动脐带缆线自身装载的液压系统。ROV20具有操纵臂20a，该操纵臂用于将成对液压管20b连接于打夯设备12。授予Takahashi的美国专利4947782描述远程操作潜水器，在此以参见的方式引入该专利。可从得克萨斯州休斯敦的佩里史林斯比系统公司获得合适的ROV。

捶打设备

现在转到图2，一视图示出根据本发明的打夯设备或捶打设备30。图3是沿剖线3-3、图2所示打夯设备30的剖视图。捶打设备30包括锤或夯32，该锤或夯通常是重质量的金属材料，有时称为锤块或夯块32。夯或锤32接纳在夯框架34中，该夯框架34具有多个开口，其中一个开口示作开口34a。夯32具有三个类似于开口34a的附加开口，它们将共同称为开口34a。夯框架34可由具有圆形截面的一部分管制成。锤32在浸于水中时往复运动，这是由于当在水下操作打夯设备30时，开口34a使水流进流出。锤32较佳地设计成尽可能通过水液动力地运动，并具有圆角32a和32b。夯框架34具有下端34b和上端34c。桩帽或裙部36例如通过螺栓或临时焊接可拆除地附连于夯框架34的下端34b。将裙部或桩帽36较佳地制成可拆除，从而能对于待驱打到海底土壤中的特定物体定制不同的裙部或桩帽。在该实施例中，引井器38是待驱打到海底土壤中的物体。共同称作销40的四个销40a、40b、40c和40d(未示出)用于将裙部36可拆除地连接于引井器38。较佳地由ROV来拆除这些销40。例如，参见授予Foret，Jr等人的美国专利5540523，该专利描述可由ROV操纵的销连接，并且以参见的方式引入该专利。桩帽或裙部36具有外部向下延伸部36a和平行于该外部向下延伸部36a的内部向下延伸部36b。间隙36c限定在外部向下延伸部36a和内部向下延伸部36b之间，而引井器38的顶部接纳在该间隙36c中。向下延伸的防护元件36d附连于桩帽或裙部36的底面，并具有用于使水流进流出的开口36e。该防护元件36d在其下端闭合，而在其上端打开。

图4也是沿剖线3-3、图2所示打夯设备30的剖视图，但除了夯或锤32处于升起位置以外。参照图2-4，夯框架34的上端34c终止于凸缘34d。导向板42在夯框架34的上端34c上固定于凸缘34d。液压框架44与夯框架34轴向对准而固定于导向板42的上表面42a。液压框架44可由具有圆形截面的一部分管制成，并具有四个相对较大的开口(共同称为44a)，这些开口绕液压框架44的周缘大体均匀隔开。这些开口44a使水能流进流出，而在水下操作中，液压框架44内部充有水。液压框架44具有下端44b和上端44c。下凸缘44d使下端44b连接于导向板42的上表面42a，而上凸缘44e固定于液压框架44的上端44c。提升帽46具有固定于液压框架44上凸缘44e的下凸缘46a，且该提升帽46可由具有圆形截面的一部分管制成，但在该实施例中示作相交成直角的两个板46b和46c。板46b具有接纳升力线(未示出)的开口46d。

在图3和图4中可见，当锤或夯32落下时，该锤或夯撞击衬垫48(是坚固但弹性材料)，而打击力通过该衬垫48通达砧座50。虽然，通常将衬垫48考虑为仅仅是砧座50的部分，然而较佳的是，夯32撞击衬垫48而不是直接金属对金属地撞击砧座50。力通过衬垫48和砧座50传递至裙部或桩帽36，并通过裙部或桩帽36传递至引井器38，从而将引井器38驱打到海底土壤中。锤或夯32具有下部夯导向件32c和上部夯导向件32d，用于使夯32保持轴向对准。下部夯导向件32c接纳在防护元件36d中，并由防护元件36d防止受损。下部夯导向件32c接纳在下部直线轴承52a中，而上部夯导向件32d接纳在上部直线轴承52b中。下部直线轴承52a接纳在砧座50和衬垫48中，并固定于砧座50和衬垫48。上部直线轴承52b接纳在导向板42中，该导向板具有中心开口和凸缘部分42b，用于接纳并固定上部直线轴承52b。联接机构或联接器54由销54a连接于下部夯导向件32c，将参照附图5-7来详细描述该联接机构或联接件54。活塞缸56接纳活塞杆58，该活塞杆具有下端58a和上端58b，该下端58a例如通过螺纹、销或焊接连接于联接器54。活塞缸56接纳在活塞缸管60中并由该活塞缸管60所保护，而活塞缸56以一些诸如螺栓或销(未示出)之类的方式固定在活塞缸管60内。活塞缸管60具有带凸缘上端60a、开口下端60b以及多个适度较大开口60c，这些开口用于使水流进流出。带凸缘上端60a例如通过螺栓或焊接固定于提升帽46的下凸缘46a，而活塞缸管60应定位成垂直轴向对准，以适当地对夯32进行导向和提升夯32。为了清楚地解释打夯设备或捶打设备30的构造，因而并未以剖视图示出活塞缸56、活塞杆58以及联接器54。

活塞下侧的加压液压流体用于提升活塞杆58并由此提升夯32，这将进一步参照附图8和9进行详细描述。液压次框架62在液压框架44附近通过冲击和振动隔离器64a、64b以及64c(共同称为隔离器64)附连于导向板42。液压设备安装于次框架62，而该次框架62保护液压设备不受损。液压次框架62包括基板62a，该基板螺栓于或以其它方式连接于三个(或四个或更多)冲击和振动隔离器64，这些隔离器可以是具有顶板和底板的弹性材料或螺旋弹簧。基板62a示作具有矩形截面的棒料，然而可具有在成角度棒料中发现的“L”形截面。具有垂直部件62b和水平部件62c的管框架固定于水平基板62a。虽然未提供图2的俯视图，然而将示出的是，管框架的水平部件62c大体呈“U”形，并靠近但不连接于液压框架44。液压次框架62仅仅附连于冲击和振动隔离器64，从而使得当夯32撞击衬垫48和砧座50使所产生的、对于液压部件的冲击和振动最小。ROV操纵臂抓持杆62d和62e为打夯设备或捶打设备30提供在液压次框架62上的一结构，而ROV能使其自身锚定于该结构。防护板62f提供可安装有液压部件的表面，并且保护这些液压部件不受损。

联接机构

如图3和4所示，活塞杆58例如通过螺纹或焊接在其下端58a处连接于联接器54。联接器54通过销54a连接于下部夯导向件32c。联接器54包括中空圆柱形本体54b，且实心杆54c可滑动得接纳在该中空圆柱形本体54b内部。销54a将实心杆54c固定于下部夯导向件32c。中空圆柱形本体54b具有成对相对槽54d，且销54e将实心杆54c可滑动地连接于中空圆柱形本体54b。当活塞杆58在液压力作用下向上升起时，中空圆柱形本体54b向上升起，且销54e刚性地抵靠于槽54d的最下缘，致使实心杆54c通过销54a提升下部夯导向件32c和夯或锤32。在夯32到达其最上点之后，停止液压提升力，且液压系统适合于让夯32在重力作用下落下，且液压系统适合于通过活塞杆58给予夯32以向下推力。如果活塞杆58刚性地推在夯32上，以将夯推到夯32下落的最低点，则活塞杆58将可能弯折，且活塞56的更敏感部件将感受到锤-砧座撞击的整个冲击。在授予Hazak等人的美国专利2798363中认识到该问题，并披露一解决方案，以参见的方式引入该专利。为了防止活塞杆58弯折，如图5和6所示，当活塞杆58向下推在中空圆柱形本体54b上时，向下力通过弹簧装置54f传递至实心杆54c。当实心杆54c向下推动时，销54e朝槽54d的最上点滑动，这在活塞杆58和锤或夯32之间提供非刚性连接。然而，在向下推动锤或夯32的过程中，销54e可抵靠于槽54d的最上缘，从而为初始向下推动提供基本刚性连接。弹簧装置包含在中空圆柱形本体54b内部，并适合于向下推动杆54c。将销54e推动到马上发生冲撞之前的中间位置。中空圆柱形本体54b具有用于使水流进流出的开口54g。

转到图5和6，以剖视图示出图3、4所示的转过90度的联接机构54。图5和6还以剖视图示出活塞缸56。活塞56a接纳在活塞缸56中，并通过活塞环56b密封抵靠于活塞缸56的内壁。图5示出液压流体流入管56c并在活塞56a下方流入活塞缸56中，这向上提升夯32。通过密封件56d防止液压流体围绕活塞杆58泄漏。如图5和6所示，弹簧装置54f可以是弹性材料、螺旋弹簧或任何诸如杯状贝氏垫圈之类的适合装置，且当如图5所示使夯32升起且销54e抵靠于限定相对槽54d最下部分的底缘时，该弹簧装置54f松弛。在图6中，已向下推动活塞杆58，且夯32就在打击衬垫48和砧座50之前几乎位于其下降行程上的最下位置处。销54e已运动至其最上位置，承载抵靠于相对槽54d的上缘，而弹簧装置54f基本完全压缩。在夯块32撞击衬垫48之前，销54e将较佳地运动远离相对槽54d的上缘(如图3所示)，这将在下文进行解释，因此在活塞杆58和夯块32之间提供基本非刚性连接。

图7是联接机构或联接器54′的替代实施例的剖视图，该联接机构或联接器54′具有上部中空圆柱形本体UB和下部中空圆柱形本体LB，上部中空圆柱形本体螺旋连接于活塞杆58的下端58a，而下部中空圆柱形本体螺旋连接于上部本体UB的下端。杆R具有可滑动地接纳在下部本体LB中的头部H，而销P将杆R固定于下部夯导向件32c。螺旋弹簧CS推靠于头部H，向下推动R且由此推动夯32。当活塞杆58升起时，头部H抵靠于下部本体LB的底部内表面，而通过销P与下部夯导向件32c的连接提升夯块32。当初步向上推动活塞杆58时，头部H相对于下部本体LB运动，以抵靠于由上部本体UB的下端所提供的上部内表面。就在夯块32向下行进结束之前，螺旋弹簧CS向下推动头部H，使头部H远离上部本体UB的下端。因此，在夯块32撞击带衬垫的砧座50时，头部H处于在其最上行程和最下行程之间的中间位置，因此提供基本非刚性连接。上部本体UB和下部本体LB具有用于使水流进流出的开口O。联接器54′以类似于联接器54的操作进行操作。联接机构54和54′可称为提供在活塞杆58和夯块32之间的连接，该连接可在基本刚性提升连接、基本刚性下推连接以及基本非刚性冲撞连接之间运动，以防止活塞杆弯折，并减少传递至活塞缸56的冲击。

液压回路

转到图8，根据本发明示意地示出液压回路70和用于对图2所示打夯设备或捶打设备30供给动力的一实施例。参照图2和8，ROV72具有带有操纵器72b的操纵臂72a。ROV72具有其自身的液压系统，该液压系统通过流出管72c提供加压液压流体，并接收来自流入管72d的液压流体。ROV72通过未示出的装置(通过水面上的操作者远程控制)将自身附连于抓持杆62d和62e(图2)，并使用操纵器72b，以将流出管72c连接于防护板62f上的进口连接器62g，并将流入管72d连接于防护板62f上的出口连接器62h。然后，操纵器72b用于打开安装于防护板62f的阀62i和62j。在管72c和72d连接且阀62i和62j打开的条件下，加压液压流体通过流出管72c从ROV72流出、通过阀62i流入液压电动机74，通过阀62j流出并通过流入管72d返回至ROV72。来自ROV72的液压流体使液压电动机74转动，该液压电动机如线74a所示驱动液压泵76。液压电动机74和液压泵76安装于液压次框架62，但在图2-4中并未示出。电动机74和泵76通过液压回路70驱动夯侧液压流体，该液压回路安装于液压次框架62。

夯侧液压流体从泵76泵出而通过止回阀76a，并通过线76b流至方向控制阀78。在夯块32提升过程中，流体流动通过方向控制阀78、通过线78b(和图5和6中的管56c)进入活塞缸56的下端56e。加压流体对液压缸56内在活塞56a下方的容积进行充填并使活塞56a升起，该活塞56a通过活塞杆58提升夯块32。当活塞56a上升时，液态液压流体通过活塞缸56的上端56f中的开口从活塞缸56内在活塞56a上方的容积中流出，并通过线80a进入积存器80。气态流体捕获在积存器80内(称为可调气弹簧80)，当液态液压流体流入可调气弹簧80中时，对气态流体进行加压，从而在气态流体中储存能量。在到达行程顶部之后，在可调气弹簧80中的气态流体中所储存能量用于向下驱动夯块32。可调整头端压力感测阀82通过连接于线80a的线82a来感测气弹簧80中的压力。当可调整头端压力感测阀82中到达预定压力时，压力感测阀82变换，这致使高压液压流体通过线82b从压力感测阀82流至方向控制阀78。当压力感测阀82变换脱离图8所示的位置时，通过线82c从泵76的排出侧获得高压液压流体，该线82c通过压力感测阀82连接于线82b。在打夯操作中，可通过ROV72从水面对预设压力的设定进行改变，该预设压力致使压力感测阀82变换。预设压力对锤32的上升高度进行控制，因此改变预设压力的设定，会改变锤32撞击衬垫48和砧座50的冲撞能量。能减少锤32撞击的最大冲撞能量在打桩过程中是重要的，这是因为允许在打桩初期将较低的冲撞能量输送至桩，以能够在该敏感阶段更慢地进行打桩。在将桩或其它物体打到土壤中变得充分稳定之后，可改变预设压力以更高地升起锤32，而这将更有力地进行打桩38。

当高压液压流体通过线82b从压力感测阀82流至方向控制阀78时，方向控制阀78变换脱离图8所示的位置，这使得活塞缸56中在活塞56a下方的液压流体能通过线84a快速地排入低压囊袋84中。当活塞56a下方流体排至低压囊袋84时，液压流体停止通过线76b从泵76流到方向控制阀78中，来自泵76的流体而是通过线76c、通过安全阀86以及线86a引导至低压囊袋84。当线76c中的压力增大时，通过线86b在安全阀86中感测压力，且当线86b中的压力足够高以克服由弹簧86c所提供的偏置力时，安全阀86变换脱离图8所示位置，使液压流体能通过线76c和86a流至低压囊袋84。

在可调气弹簧80中的气体中所储存的能量迫使线80a中的液压流体的流动方向反向，而可调气弹簧80中的流体通过线80a在活塞56a上方流入活塞缸56，这在活塞56a上提供向下推力，然后该推力通过活塞杆58并通过联接器54到达夯块32(图5和6)。因此，夯块32上的向下力是如下两个力的合力：重力引起的力，和在提升过程中可调气弹簧中的气体中所储存的能量释放所产生的力。当在下降行程中从可调气弹簧80中释放所储存能量时，强迫地向下推动活塞56a。为了当夯块32猛击衬垫48和砧座50时，防止活塞56a猛击活塞缸56的底部，并防止活塞杆58弯折，活塞56a适配有截头锥形向下突部56f，该突部由截头锥形凹槽56g匹配地接纳。活塞56a和活塞缸56可具有其它形状来实现相同目的。接纳管56c(接纳线78b)的端口56h(图5、6和8)在截头锥形凹槽56g的下端处、位于活塞缸56的侧壁中。截头锥形向下突部56f、截头锥形凹槽56g以及端口56h应设计成：在下降行程接近结束时，使活塞56a和活塞杆58减速，从而当向下突部56f接近活塞缸56的最下端时，向下突部56f开始对从活塞缸56下端56e流出的液压流体的流动进行限制。当液压流体从下端56e流出的流动被限制时，活塞56a的向下速度必定变缓，这防止活塞56a猛击活塞缸56的下端56e。参照图6，当活塞56a在其下降行程接近结束而变缓时，弹簧装置54f膨胀，这使销54e在相对槽54d中运动至中位置(如图3所示)，从而当夯块32撞击衬垫48和砧座50时，销54e较佳地并不压靠于槽54d的上缘。对于上升行程来说，活塞56a具有类似地接纳在活塞缸56上端的凹槽中的向上突部，且端口类似地定位成：在上升行程接近结束时对流动进行限制，以防止活塞56a在上升行程结束时猛击活塞缸56的上端。

图8示出用于检测和限制活塞杆58最下位置的最下位置感测阀88和凸轮随动件88a，而活塞杆58的上端58b在活塞杆58的最上端处具有凸轮58c。在活塞杆58已减速且向下突部56f已基本到达其匹配凹槽56g的底部时，活塞杆58的上端上的凸轮58c使凸轮随动件88a运动(图6)，这使最下位置感测阀88的位置进行变换，致使来自泵76的高压液压流体通过线88b流入线88c、并流至方向控制阀78，使方向控制阀78变换回到图8所示位置，从而使泵76能再次通过方向控制阀78和线78b泵送流体，用于另一次提升行程。当凸轮58c由于液压流体进入活塞缸56下端56e的流动而提升时，弹簧88d使最下位置感测阀88的位置变换回到图8所示位置。在最下位置感测阀变换回到图8所示位置的条件下，来自低压囊袋84的低压信号通过线88e和88c发送到方向控制阀78上，并使来自低压囊袋84的低压信号通过线88e能通过最下位置感测阀88进入线88c，以将低压信号从线88c提供给方向控制阀78。

在下降行程中，从可调气弹簧80中释放压力，并通过线82a在可调整头端压力感测阀82中检测下降压力，从而使弹簧82d能将压力感测阀82变换回到图8所示位置，并使来自低压囊袋84的低压信号能通过压力感测阀82到达线82b，且通过线82e和线82f到达方向控制阀78。线82g保持压力感测阀82上的低压信号。低压囊袋84具有连接于线82e和88e的线84b，以将供给自低压囊袋84的低压输送至方向控制阀78的各侧，从而除了由于通过线82b或线88c输送的瞬时高压信号引起变换时以外，方向控制阀78并不运动。上文描述上升行程，且当建立在线82a中的压力到达预设值时，可调整头端压力感测阀82变换脱离图8所示位置，这通过线82c和82b将高压信号从泵76放在方向控制阀78的上端，从而致使方向控制阀78的位置变换脱离图8所示位置，并使活塞56a下方的液压流体能流至低压囊袋84。

可通过旋转调整螺钉来改变和设定用于使可调整头端压力感测阀82的位置变换的压力设定值，该调整螺钉改变和设定由弹簧82d所施加的力。机械连杆(未示出)设在弹簧82d的调整螺钉和位于防护板62f上的T形手柄操作器62k之间，以使ROV72及其操纵器72b能用于改变和设定用于使可调整头端压力感测阀82的位置变换的压力设定值。改变压力设定值对夯块32的提升高度进行改变，且由此对夯32降落之后的冲撞力进行改变。例如为了以轻打开始而以重击结束，这允许在驱打物体过程(例如，打桩过程)中改变冲撞力。

可通过阀84c将液压流体充注至低压囊袋84和活塞缸56的下端56e，及从低压囊袋84和活塞缸56的下端56e中排出液压流体。可通过阀80b将液压流体充注至可调气弹簧80和活塞缸56的上端，及从可调气弹簧和活塞缸56的上端中排出液压流体。可调气弹簧80在内部具有囊袋隔膜80c，且气体可通过阀80d在囊袋隔膜80c上方充注至可调气弹簧80的上端。可调气弹簧80内部的压力较佳地高于可调气弹簧80外部的预期水压，而该预期水压将取决于打夯设备30的操作深度。低压囊袋84具有囊袋隔膜84d，且设有充料阀84e，该充料阀用于在囊袋隔膜84d上方将流体充注到低压囊袋84中。充料阀84e可用于在囊袋隔膜84d上方将水充注到低压囊袋84中，然后当将低压囊袋84下降到深水中时，使充料阀84e打开以进行压力补偿。人工旁通线84f和阀84g(通常关闭)可用于通过将液压流体通过线84f排到低压囊袋84中、来释放活塞缸56的下端56e中的压力。在部署打夯设备之前应对液压回路进行各种调整，以对用于在特定深度的水中进行操作的打夯设备并对锤块的初始提升高度进行设定和调节。具体地说，应在部署之前对可调气弹簧80、低压囊袋84、压力感测阀82以及弹簧82d的调整螺钉进行检查。

替代液压回路

图9示出替代液压回路90，该液压回路包括多个与图8相同的部件(赋予与图8相同的元件标记)和多个不同部件(赋予新的元件标记)。在图9中，ROV72连接于电动机74(参照图8所描述)，该电动机74如图所示由线74a连接于压力补偿可变排量泵92，该可变排量泵92替代图8所示的泵76和安全阀86。来自泵92的液流根据在其排出侧上的背压自动自我调节，而这取决于液压流体是否流动通过止回阀92a、线92b并通过方向控制阀78(参照图8所描述)。在图9所示实施例中，液压流体从泵92的排出侧通过方向控制阀78、通过线94a泵送至下端减速阀94，继续通过线94b通至活塞缸56的下端56e。由于使用不同的方法来防止活塞猛击活塞缸56的下侧端部和上侧端部，因而在该实施例中使用不同活塞56h。当流体在活塞56h下方泵送到活塞缸56中时，活塞56h升起，由此提升夯块32，而液压流体从活塞56h上方从活塞缸56排出。从活塞缸56排出的液压流体通过线96a流至上端减速阀96，且通过线96b继续流至可调气弹簧80。

上部活塞杆56i接纳在活塞缸56中，并附连于活塞56h的上侧。上部活塞杆56i装配有上部凸轮56j。上端减速阀96具有由上部凸轮56j运动的凸轮随动件96c，当活塞56h接近其上升行程的终点时，上部凸轮56j使凸轮随动件96c运动，从而使上端减速阀96变换脱离图9所示位置，以使从活塞缸56的上端排出的液压流体在流至可调气弹簧80之前、通过上端减速阀96中的孔，这减缓活塞56h的线性速度，并防止活塞56h猛烈地猛击活塞缸56的上端。最上位置感测阀98检测并控制或限制上部活塞杆56i的最上行程范围。最上位置感测阀98具有凸轮随动件98a，该凸轮随动件定位成略高于上端减速阀96上的凸轮随动件96c。当上部凸轮56j上升到刚与凸轮随动件96c配合之后时，上部凸轮56j使凸轮随动件98a运动，致使最上位置感测阀98变换脱离图9所示位置，这使高压液压流体能从泵92流动通过线98b和线98c、通过最上位置感测阀98并通过线98d流至方向控制阀78。当凸轮随动件98a运动脱离图9所示位置时，高压液压流体流动通过线98b和98d，这使方向控制阀78变换脱离图9所示位置，随着液压流体从活塞56h下方快速地流出活塞缸56、通过下端减速阀94、通过线94a和94b、通过方向控制阀78并通过线84a流至低压囊袋84，而启动下降行程。当液压流体从活塞56h下方排出时，上部活塞杆56i向下运动，而弹簧96d使上端减速阀96返回至图9所示位置，这允许当捕获在可调气弹簧80中的气体膨胀(在上升行程中气体压缩)并迫使液压流体通过线96b和96a流出可调气弹簧80时、有向下力作用在活塞56h的上侧上。在上升行程中于可调气弹簧80中压缩的气体膨胀为下降行程提供向下推力，以使夯块32在该推力和重力作用下向下加速。在活塞56h的下降行程中，弹簧98e使最上位置感测阀98返回至图9所示位置，这使来自低压囊袋84的低压供给信号能通过线84b、88e以及线98f、通过最上位置感测阀98、通过线98d通至方向控制阀78。这使方向控制阀78在上升行程的顶部处准备好变换脱离图9所示位置，而当来自线98b的高压供给信号将流动通过线98d时，使方向控制阀78变换脱离图9所示位置

下部活塞杆56k接纳在活塞缸56中、附连于活塞56h下侧，并通过密封开口从活塞缸56底部伸出。当活塞56h接近其行程底部时，装配于下部活塞杆56k的下部凸轮56m与下端减速阀94中的凸轮随动件94c接触，这使下端减速阀94变换脱离图9所示位置，以使液压流体通过下端减速阀94中的孔从活塞缸56的下端流出，致使活塞56h减缓或减速，从而活塞56h不会猛烈地猛击活塞缸56的下端。就在通过使下部凸轮56m与凸轮随动件94c配合而使活塞56h的下降行程减缓之后，在凸轮随动件88a由上部凸轮56j运动时，最下位置感测阀88变换脱离图9所示位置。当最下位置感测阀88变换脱离图9所示位置时，高压供给信号流动通过线98b、通过线88f、通过最下位置感测阀88并通过线88g流至方向控制阀78，这使方向控制阀78变换回图9所示位置，并再次开始上升行程。当高压液压流体从泵92流动通过线94a和94b流入活塞缸56的下部、并使活塞56h和上部凸轮56j升起时，弹簧88d使最下位置感测阀88返回至图9所示位置，使低压供给信号能从低压囊袋84通过线84b、88e和88g流至方向控制阀78，以使方向控制阀78在再次到达上升行程顶部时、准备好变换脱离图9所示位置，并使高压信号能从线98b流动通过最上位置感测阀98、并通过线98d流至方向控制阀78。

上端减速阀96和最上位置感测阀98较佳地安装在共用板上，该板能通过ROV72上的操纵器72b运动接近和远离活塞缸56的顶端。可设有齿轮和/或螺杆机构以及适合的连杆和连接器，它们可由ROV72所操作，以对上升行程的高度进行调整，从而对锤块32已作用在衬垫48和砧座50以及由此作用在引井器38上的冲撞力进行调整。为了方便起见，下端减速阀94可位于最下位置感测阀88附近。在仍实现本发明目标的同时，可使用其他液压回路来提升和下降(较佳地向下推动)夯块32，并可对所述实施例进行改变。可从诸如美国明尼苏达州伊登普雷里的伊顿液压公司和美国佛罗里达州萨拉索塔的橡达液压公司之类的公司购买液压部件。

捶打系统的操作

本发明打夯设备的一个应用是：例如位于油气工业而将桩打到非常深的水中的海底土壤中。参照图1和2，在该应用中，可将桩装载在船16上，并输送至海床上作业场所上方的水面。桩18可具有任何形状的截面，但通常是圆形截面。为了此种特定打桩应用而将桩帽(由于装配在桩的顶部而如此命名)或裙部36(由于装配在打夯设备30的底部上而如此命名)选定为合适形状和尺寸。所选裙部36固定于夯框架34的底端34b。在船16的甲板上，作为打夯设备30一部分的裙部36附连于桩18的端部。升力线14连接提升帽46中的开口46d，而起重机16c用于将打夯设备30和桩18从船的甲板提出，并用于使桩18经过水下降至希望将桩18打到海底土壤S中的位置。ROV20储存在船16的甲板上的提升箱22中，而起重机16f用于将提升箱22和ROV20从船16提出，并用于使提升箱22和ROV20经过水下降。在ROV经过水下降之后，可由船16上的操作者来使用ROV20，以通过相机视觉观察桩18的底端，且ROV20可用于略微移动桩18的底端，以使桩18处于待驱打的希望位点。可使用声音和回声技术，以使船16适当地定位在待驱打桩18的位点上方。

在桩18的底端位于海床上的希望位点处的条件下，并参照图1、2和8，ROV72上的操纵器72b(图8)用于将液压管72c和72d连接于打夯设备30上液压次框架62上的连接器62g和62h(图2)。较佳地在打夯设备30位于船16的甲板上时、通过对可调整头端压力感测阀82(图8)上的弹簧82d的设定进行调整或者通过对最上位置感测阀(图9)的位置进行调整来设定夯块32的提升行程的初始高度。打桩操作较佳地以来自夯块32的相对轻拍而开始，这是由于并未将夯块32提升地尽可能高，而是将夯块32提升至夯框架34内(图2)的一定中间高度。通过利用锤首先轻轻击打钉子头部、然后重击钉子头部来将钉子打到木材中，并以类似的方式将桩18打到海底土壤S中。在为了使桩18稳定而已足够远地打入桩18之后，或者在不执行任何进程之后，对可调整头端压力感测阀82(图8)上弹簧82d的设定或最上位置感测阀98(图9)的位置进行改变，以提高夯块32的上升高度，用以利用更大的驱打力来更重的打击桩18的顶部。由于液压次框架62上的T形手柄操作器62k(图2)能机械链接于图8所示压力感测阀82或图9所示位置感测阀98，因而该T形手柄操作器62k示出可如何使用ROV来对夯32可上升的高度进行调整，当然存在执行本发明的其它装置。

在为了更重打击地进行捶打而再次调整打夯设备30的条件下，持续打桩过程直至将桩18打到希望深度为止。参照图8和9的上述描述为夯32的往复运动提供详细描述，但更简单说来，通过在活塞缸56中的活塞下方将液压流体泵送到活塞缸56中来提升夯块32，以将夯块32提升至所希望的高度。图8和9的上述内容对液压回路的两个实施例进行描述，这两个实施例用于提升夯块和随同向下推力一起使夯块下落。在图8中监测活塞缸56上部中的压力，且该压力用于代表夯块32的最大提升高度，而在图9中活塞杆56i上的上部凸轮56j的位置用于代表夯块32的最大提升高度。在所希望的提升高度处(提升行程的顶部)，方向控制阀78(图8和图9)变换，以使液压流体从活塞缸56中的活塞下方快速排出，并进入低压囊袋84中。液压流体从活塞下方快速释放，这使夯块32能在重力作用下通过周围的水而下落，撞击衬垫48和砧座50，以通过裙部36对于待打入土壤中的物体顶部施加驱打力。

然而，由于当提升夯块32时，来自活塞缸56中活塞上方的液压流体排入可调气弹簧80中，因而对夯块32施加附加力。可调气弹簧80由囊袋隔膜80c(图8和9)分隔成下部隔室和上部隔室，下部隔室接纳所排出液压流体，而上部隔室容纳诸如氮的气体。当液压流体从活塞缸56中的活塞上方排入可调气弹簧80中的下部隔室中时，在提升行程中对气体进行压缩。气弹簧80称作可调，这是由于对于不同水深来说，可对空气预充压力进行调整，并且气弹簧还称作给予更大或更小的起始和最大压力(力)。可对夯块32的最大高度进行调整，当囊袋隔膜80c运动并减小气弹簧80中上部隔室的容积时，这改变气体在气弹簧80上部隔室中压缩的压力，并且当气体在上升行程中压缩时，这改变可储存在气体中的能量。在操作过程中，在下降行程中，就在方向控制阀78变换且液压流体开始从活塞下方排入低压囊袋84之后，液压流体从可调气弹簧80在活塞缸56的活塞上方流入活塞缸56，而所压缩的气体膨胀抵靠囊袋隔膜80c、保持活塞缸56中活塞上方的液压流体上的压力，这在活塞上提供向下推力，由此在活塞杆上提供向下推力，并通过联接器54(图5和6)或联接器54′(图7)在夯块32上提供向下推力。因此，夯块32在衬垫48和砧座50上的冲撞力(传递至用于将桩18打到土壤中的桩18的顶部)是以下力的合力：夯块32经过水自由下落时由重力产生的力，及由可调气弹簧80中膨胀气体所提供的向下推力。

当夯块32在下降行程结束时猛击衬垫48时，存在大量的冲击和振动，并且会使夯块32小程度地反弹。活塞杆58(图3)比起夯块32相当细，且当夯32冲撞衬垫48时，如果活塞杆刚性连接于夯块32，则该活塞杆会弯折。上文已描述非刚性联接机构的两个实施例，即图3-6中的联接器54和图7中的联接器54′。本发明需要如下联接机构：该联接机构使活塞杆能在上升行程提升夯块32，并能在下降行程中推动夯块32，但在下降行程的底部处发生冲撞时、使该活塞杆不刚性连接于夯块32。在参照图3-7的上述实施例中，夯块32具有下部夯导向件32c和上部夯导向件32d，这两个导向件分别从夯块32本体向下和向上延伸，用于对夯块32进行导向，并使夯块32保持与活塞缸56和活塞杆58垂直、轴向对准。参照图5，活塞杆58连接于联接器54的上端，而联接器54的下端销连接于下部夯导向件32c。联接器54的上端包括中空圆柱形本体54b，而活塞杆58连接于该中空圆柱形本体54b。联接器54的下端包括杆54c，该杆54c可滑动地接纳在上部本体54b中，而销54a将杆54c固定于下部夯导向件32c。上部本体54b具有成对垂直、轴向细长槽54d，且通过使销54e与限定相对槽54d的壁配合，销54e将杆54c的上端可滑动地连接于本体54a的下端。

继续参照图5，在上升行程中，销54e抵靠于限定相对槽54d的壁底部，为活塞杆58提供基本刚性连接来提升夯块32。在下降行程开始时，可调气弹簧(图8和9)中的所压缩气体比起使夯块32自由下落更快地向下推动活塞杆58，且联接器54的上部本体54b比附连于夯导向件32c的杆54c更快地向下运动，直到销54e滑动到在上部本体54b中限定相对槽54d的壁的最上缘为止。销54e快速地在槽54d中滑动，且在多数下降行程中，销54e与槽54d的上缘配合，这在多数下降行程中提供基本刚性连接。然而，接近下降行程的底部，活塞杆58减缓或减速至比夯块32向下行进的速度更慢的速度。在图8中，使用向下截头锥形突部56f来实现减速，该向下截头锥形突部通过使端口56e逐渐收敛对液压流体通过端口56e流出的流动进行限制，因此使通过端口56e的流动通路的截面减小，这使活塞杆58的向下运动减缓。在图9中，使用下端减速阀94来实现减速，该下端减速阀94变换至具有孔的端口，以对从活塞缸56底部流出的流动进行限制，从而使活塞杆58减缓。图5和6示出，联接器54具有用于向下推动杆54c的弹簧装置54f，从而通常使销54e抵靠于相对槽54d的底缘。在多数下降行程中，弹簧装置54f如图6所示压缩，而销54e抵靠于槽54d的上缘。然而，接近下降行程底部，在活塞杆58减速之后，弹簧装置54f朝其正常状态膨胀，并将销54e推离槽54d的上缘、推至如图3所示的中间位置，这在夯32与带衬垫的砧座50冲撞时，提供基本非刚性连接。当夯块32猛击衬垫48时，销54e处于限定槽54d的上缘和下缘之间的中间位置，以使夯块32的打击冲撞所产生的冲击和振动以及可能回弹不会直接传递至活塞杆58，而允许在不使上部本体54b或活塞杆58运动的条件下、使杆54c进行一定程度运动。这样，联接器54用于防止活塞杆58在夯块32猛击衬垫48和砧座50时弯折。

夯块32尽可能多地通过上升行程和下降行程循环往复运动，以将桩18打到海底土壤S中的希望深度。在将桩18打至所希望深度之后，使用ROV20上的操纵臂20a(图1)来脱开销40a、40b、40c以及40d(图2)，如果销40是螺栓的话，则例如通过使螺栓松脱来脱开这些销。在打夯设备12(图1)与桩18脱开的条件下，船16上的卷扬机16a和起重机臂16c用于将打夯设备向上拉至船16的甲板，用以连接于另一个桩，并重复打桩过程。

本发明的特定实施例

本发明在一实施例中提供用于将物体打到水下土壤中的系统，该系统包括：锤元件；框架结构，锤元件接纳在该框架结构中；活塞缸，该活塞缸接纳在框架结构中；活塞，该活塞接纳在活塞缸中；以及活塞杆，该活塞杆具有上端和下端，该上端附连于活塞；联接器，该联接器附连于锤元件，其中，活塞杆的下端固定于该联接器，且该联接器适合于使活塞杆能相对于锤元件在有限范围内上下运动；液压元件组，该液压元件组接纳在框架结构中或附连于该框架结构，并与活塞缸流体连通；水面上的表面结构(可以是适用作工作船舶的船或驳船或者固定于水下土壤或固定于水附近土壤的平台)；升力线，该升力线在表面结构和框架结构之间延伸；远程操作潜水器(ROV)，该远程操作潜水器适合于可操作地连接于该液压元件组；以及脐带缆线，该脐带缆线在表面结构和ROV之间延伸，且适合于将来自表面结构的电信号和/或控制信号提供给ROV，用于致使锤元件反复运动，由此输送用以将物体打到水下土壤中的打击。

联接器较佳地包括：中空管状杆连接元件，该中空管状杆连接元件具有下端和上端；锤连接元件，该锤连接元件具有纵向部分和横向部分，其中横向部分接纳在中空管状杆连接元件内；以及弹簧装置，该弹簧装置在中空管状杆连接元件的上端和锤连接元件的横向部分之间接纳在中空管状杆连接元件内，其中锤连接元件能相对于中空管状杆连接元件在有限范围内往复运动。在一实施例中，联接器包括：管状元件，该管状元件具有以垂直纵向轴线定向的相对槽，且这些槽具有下端和上端；销，该销具有水平定向的纵向轴线，且该销接纳在槽内，以使销接触槽的下端，从而在锤元件被提升时，在活塞杆和锤元件之间提供基本刚性连接；以及弹簧机构，该弹簧机构在销上方接纳在管状元件内，其中该弹簧机构偏置成用于将销向下推离槽的上端。在另一实施例中，联接器包括：管状元件，该管状元件具有上端、下端以及纵向轴线；T形元件，该T形元件具有纵向部分和横向部分，其中，横向部分可滑动地接纳在管状元件内，且该纵向部分具有基本与管状元件的纵向轴线共轴的纵向轴线；以及弹簧装置，该弹簧装置在管状元件的上端和T形元件的横向部分之间接纳在管状元件中，其中，该弹簧装置适合于朝管状元件的下端推动横向部分。

锤元件较佳地包括：锤块；上部锤块导向件，该上部锤块导向件从锤块轴向地向上延伸；以及下部锤块导向件，该下部锤块导向件从锤块轴向地向下延伸；其中，框架结构具有上部开口和下部开口，上部开口适合于接纳上部锤块导向件，而下部开口适合于接纳下部锤块导向件。较佳的是，锤块具有轴向孔；上部锤块导向件和下部锤块导向件都具有与锤块中的孔对准的孔；联接器附连于锤块或附连于上部锤块导向件或下部锤块导向件，并位于锤块的孔内，或者位于上部锤块导向件或下部锤块导向件的孔中；而活塞杆在上部锤块导向件的孔内向下延伸。框架结构较佳地适合于允许水流进流出，以使锤块在水下时与水接触。

该液压元件组较佳地包括：提升机构，该提升机构用于提升锤元件；释放机构，该释放机构用于在锤元件被提升之后释放锤元件；以及，推动机构，该推动机构适合于在锤元件被释放之后、与活塞杆一起向下推动锤元件。推动机构较佳地包括：可调气弹簧，该可调气弹簧包括与液压回路流体连通的容器，该容器适合于包含气体，该气体在锤元件被提升时、压缩并储存能量。联接器较佳地适合于约在锤元件到达其最低位置时、防止活塞杆向下推动锤元件。联接器较佳地适配成：当锤被向上提升时，活塞杆和锤之间的连接是基本刚性的，而在锤到达其最低位置时，活塞杆和锤之间的连接是非刚性的。在联接器的一实施例中，在锤元件被提升时，锤连接元件的横向部分压靠于中空管状杆连接元件的下端，以在活塞杆和锤元件之间提供基本刚性连接，而当向下推动锤元件时，锤连接元件的横向部分运动远离中空管状连接元件的下端并压靠于弹簧装置。

本发明的其它实施例包括在此描述的打夯设备、打桩设备、土壤取样设备或捶打设备以及这些设备的各种可选配件(例如，外部动力源和桩帽或裙部)的各个实施例、使用这些设备和系统的各个实施例的各种方法以及本发明的各种应用。

应用

本发明适合于在超过约1000英尺深度、较佳地超出约3000英尺深度、更佳地超出约5000英尺深度以及更加地超出约7000英尺深度的水中进行操作。由于锤在与水接触的条件下操作，因而本发明的设计和操作首先独立于水的深度，然而液压系统、尤其是可调气弹簧应适当地设计成用于预期水深。本发明可适用于在约10000英尺、即约3000米的深度处进行操作。除了各种水下打桩应用之外，存在本发明打夯设备对其尤其有用的若干其它应用，包括引井器的安装、泥垫的稳定以及销桩的安装。

在近海区域，通常通过在初始引井器中进行喷射来启动深水井，该初始引井器通常是具有从约30英寸到约36英寸范围内直径的管，而较小直径的、用于油井的管安装在管中。从钻探船或半潜水钻台装置以由于高租金所产生的巨大费用来安装引井器。此外，喷射处理使土壤弱化。根据本发明，利用水下的锤来进行打桩，比起如果使用射水沉桩将更小程度地弱化土壤。因此，可使用如下较短引井器，该较短引井器等同于较长喷射引井器提供垂直和侧向支承。较短的引井器提供显著的优点在于：可使用较短的船来预安装所驱打的引导器，就如同在浅水中进行操作的那样。

泥垫是安装在海底上的较大且结构强化的板结构，该板结构用在油井工业中，以支承重的海底设备或井口设备。例如，参见授予Wybro等人的美国专利5244312，以参见的方式引入该专利。泥垫借助称为裙部的垂直板来抵抗侧向力，并通过泥垫抵靠于海底上的承载区域来抵抗垂直载荷和倾覆力矩。通过使用通过定位在垫周缘的桩导向件而安装的辅助桩，能显著地减少这些垫的垫面积及由此的浸水重量。这些辅助桩能减少垫面积，同时增强垫抵抗侧向力的能力，以及抵抗施加于垫的倾覆力矩的能力。组合的泥垫桩基降低材料成本、减小设计复杂度并减小为安装完整的桩和泥垫基座系统所需的船和起重机容量。

销桩是较小的桩，这些较小的桩用于通常尺寸的桩过大的应用。销桩的一个应用是管线稳定。通常需要在安装过程中对管线的位置进行控制，以沿管线曲率的内半径或当管线经过陡坡时、沿管线的下倾侧来进行一些对准。可使用销桩来锚定深水管线，而使用本发明的捶打系统、以有效成本安装这些销桩。

本发明可用于通过将管形装置打到海底土壤中而从海底获得土样。为了对土壤类型和土壤的离岸强度进行定性，通常进行土壤采样(应仔细萃取)，并将土样返回至实验室以进行进一步测试和研究。在深水中，须耗费显著的努力和费用来进行土壤采样，这是由于需要钻机、反应体以及特定的取样设备来进行钻探和取样以采出良好的原状土样。使用本发明的锤组件能更快地进行土壤取样，并无需特定钻机和取样设备。

本发明在各种深水应用中的关键优点或益处是减少成本和时间。用于这些应用的现有技术的设备和方法需要较大钻探船舶或建工驳船，而该较大钻探船舶或建工驳船需要非常高的租金。通过按比例缩小圆柱形嵌入物体(桩、引导器或取样器)的尺寸，可使用根据本发明的较小的水下桩锤来将物体打到海底中。还可按比例缩小船舶尺寸和操纵设备的尺寸，以减少船舶的租金，并可减小完成工作所需的时间。除了时间和成本优点以外，对于维修诸如用在油气生产中的海底结构来说，可比现有技术的桩设备更容易地使用本发明的桩设备，而这些海底结构可更易于被修改并适合于在整个安装过程中改变需求。使用本发明的深水打桩器，可将整个海底油气生产系统制造地更小，而不会减小生产能力，且之后可利用较小的船舶或驳船来移除该生产系统。

本发明的捶打或打夯设备还可用在浅水及路基应用中。对于路基应用来说，可将图2所示的打夯设备安装在具有起重机的卡车上，并且可从卡车上的设备来对打夯设备供给动力。对于浅水应用来说，还可从驳船来操作打夯设备30，和从锚定于海底的结构来操作该打夯设备。打夯设备30可用在海水和淡水中。

上文已对本发明进行了描述，对于那些本领域技术人员来说，技术、程序、材料以及设备的各种修改是显而易见的。意图使所有这些变型都在包括于所附权利要求书范围内的本发明的范围和精神内。这些所附权利要求以参见的方式包含在该说明书中，以确保该说明书支持这些权利要求。

Claims (36)

1.一种用于将物体打到水下土壤中的系统，所述系统包括：

锤元件；

框架结构，所述锤元件接纳在所述框架结构中；

活塞缸，所述活塞缸接纳在所述框架结构中；活塞，所述活塞接纳在所述活塞缸中；以及活塞杆，所述活塞杆具有上端和下端，所述上端附连于所述活塞；

联接器，所述联接器附连于所述锤元件，其中，所述活塞杆的下端固定于所述联接器，且所述联接器适合于使所述活塞杆能相对于所述锤元件在有限范围内上下运动；

液压元件组，所述液压元件组接纳在所述框架结构中或附连于所述框架结构，并与所述活塞缸流体连通；

表面结构，所述表面结构在水面上；

升力线，所述升力线在所述表面结构和所述框架结构之间延伸；

远程操作潜水器(ROV)，所述远程操作潜水器适合于可操作地连接于所述液压元件组；以及

脐带缆线，所述脐带缆线在所述表面结构和所述ROV之间延伸，且所述脐带缆线适合于将来自所述表面结构的电信号和/或控制信号提供给所述ROV，用于致使所述锤元件反复运动，由此输送用以将所述物体打到水下土壤中的打击。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述联接器包括：

中空管状杆连接元件，所述中空管状杆连接元件具有下端和上端；

锤连接元件，所述锤连接元件具有纵向部分和横向部分，其中所述横向部分接纳在所述中空管状杆连接元件内；以及

弹簧装置，所述弹簧装置在所述中空管状杆连接元件的上端和所述锤连接元件的横向部分之间接纳在所述中空管状杆连接元件内，其中所述锤连接元件能相对于所述中空管状杆连接元件在有限范围内往复运动。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述联接器包括：

管状元件，所述管状元件具有相对槽，所述相对槽以垂直纵向轴线定向，且所述槽具有下端和上端；

销，所述销具有水平定向的纵向轴线，且所述销接纳在所述槽内，以使所述销接触所述槽的下端，从而在提升所述锤元件时，在所述活塞杆和所述锤元件之间提供基本刚性连接；以及

弹簧机构，所述弹簧机构在所述销上方接纳在所述管状元件内，其中所述弹簧机构偏置成用于将所述销向下推离所述槽的上端。

4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述联接器包括：

管状元件，所述管状元件具有上端、下端以及纵向轴线；

T形元件，所述T形元件具有纵向部分和横向部分，其中，所述横向部分可滑动地接纳在所述管状元件内，且所述纵向部分具有基本与所述管状元件的纵向轴线共轴的纵向轴线；以及

弹簧装置，所述弹簧装置在所述管状元件的上端和所述T形元件的横向部分之间接纳在所述管状元件中，其中，所述弹簧装置适合于朝所述管状元件的下端推动所述横向部分。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述锤元件包括：

锤块；

上部锤块导向件，所述上部锤块导向件从所述锤块轴向地向上延伸；以及

下部锤块导向件，所述下部锤块导向件从所述锤块轴向地向下延伸；

其中，所述框架结构具有上部开口和下部开口，所述上部开口适合于接纳所述上部锤块导向件，而所述下部开口适合于接纳所述下部锤块导向件。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，

所述锤块具有轴向孔；

所述上部锤块导向件和所述下部锤块导向件都具有与所述锤块中的孔对准的孔；

所述联接器附连于所述锤块或附连于所述上部锤块导向件或所述下部锤块导向件，并位于所述锤块的孔内，或者位于所述上部锤块导向件或所述下部锤块导向件的孔内；以及

所述活塞杆在所述上部锤块导向件的孔内向下延伸。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述框架结构适合于允许水流进流出，以使所述锤块在水下时与水接触。

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述液压元件组包括：

提升机构，所述提升机构用于提升所述锤元件；

释放机构，所述释放机构用于在所述锤元件被提升之后释放所述锤元件；以及

推动机构，所述推动机构适合于在释放所述锤元件之后、与所述活塞杆一起向下推动所述锤元件。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述联接器适合于约在所述锤元件到达其最低位置时、防止所述活塞杆向下推动所述锤元件。

10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述锤元件包括：

锤块，所述锤块具有轴向孔；

上部锤块导向件，所述上部锤块导向件从所述锤块轴向地向上延伸；以及

下部锤块导向件，所述下部锤块导向件从所述锤块轴向地向下延伸；其中，所述框架结构具有上部开口和下部开口，所述上部开口适合于接纳所述上部锤块导向件，而所述下部开口适合于接纳所述下部锤块导向件，

所述上部锤块导向件和所述下部锤块导向件都具有与所述锤块中的孔对准的孔，

所述联接器附连于所述锤块或附连于所述上部锤块导向件或所述下部锤块导向件，并位于所述锤块的孔内，或者位于所述上部锤块导向件或所述下部锤块导向件的孔中，

所述活塞杆在所述上部锤块导向件的孔内向下延伸，

且所述联接器适配成：当向上提升所述锤时，所述活塞杆和所述锤之间的连接是基本刚性的，而在所述锤到达其最低位置时，所述活塞杆和所述锤之间的连接是非刚性的。

11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述框架结构是细长的并具有在操作所述锤元件时大体垂直定向的纵向轴线，且所述框架结构具有上端和下端，还包括从所述框架结构的下端伸出的裙部，所述裙部适合于套在由所述锤元件所驱打的物体上，且所述裙部适合于在所述物体经过水下降时保持所述物体。

12.如权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述锤元件包括：

锤块，所述锤块具有轴向孔；

上部锤块导向件，所述上部锤块导向件从所述锤块轴向地向上延伸；以及

下部锤块导向件，所述下部锤块导向件从所述锤块轴向地向下延伸；其中，所述框架结构具有上部开口和下部开口，所述上部开口适合于接纳所述上部锤块导向件，而所述下部开口适合于接纳所述下部锤块导向件，

所述上部锤块导向件和所述下部锤块导向件都具有与所述锤块中的孔对准的孔，

所述联接器附连于所述锤块或附连于所述上部锤块导向件或所述下部锤块导向件，并位于所述锤块的孔内，或者位于所述上部锤块导向件或所述下部锤块导向件的孔中，

所述活塞杆在所述上部锤块导向件的孔内向下延伸，

其中，所述联接器包括：

中空管状杆连接元件，所述中空管状杆连接元件具有下端和上端；

锤连接元件，所述锤连接元件具有纵向部分和横向部分，其中所述横向部分接纳在所述中空管状杆连接元件内；以及

弹簧装置，所述弹簧装置在所述中空管状杆连接元件的上端和所述锤连接元件的横向部分之间接纳在所述中空管状杆连接元件内，其中所述锤连接元件能相对于所述中空管状杆连接元件在有限范围内往复运动，

其中，所述框架结构具有上端和下端，并包括附连于所述上端的液压次框架，所述液压元件组中的至少一些元件位于所述液压次框架中，且所述液压次框架的附件包括冲击和振动隔离器，所述冲击和振动隔离器用于使所述液压次框架中的液压元件与在所述锤元件输送打击时发生的冲撞冲击隔离。

13.如权利要求2所述的系统，其特征在于，

所述锤元件包括：

锤块，所述锤块具有轴向孔；

上部锤块导向件，所述上部锤块导向件从所述锤块轴向地向上延伸；以及

下部锤块导向件，所述下部锤块导向件从所述锤块轴向地向下延伸；其中，所述框架结构具有上部开口和下部开口，所述上部开口适合于接纳所述上部锤块导向件，而所述下部开口适合于接纳所述下部锤块导向件，

所述上部锤块导向件和所述下部锤块导向件都具有与所述锤块中的孔对准的孔，

所述联接器附连于所述锤块或附连于所述上部锤块导向件或所述下部锤块导向件，并位于所述锤块的孔内，或者位于所述上部锤块导向件或所述下部锤块导向件的孔中，

所述活塞杆在所述上部锤块导向件的孔内向下延伸，

其中所述液压元件组包括推动机构，所述推动机构适合于在释放所述锤元件之后、通过所述活塞杆向下推动所述锤元件，

且所述联接器适配成：当向上提升所述锤时，所述活塞杆和所述锤元件之间的连接是基本刚性的，而在所述锤元件到达其最低位置时，所述活塞杆和所述锤元件之间的连接是基本非刚性的。

14.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述液压元件组包括液压回路，所述液压回路适合于提升所述活塞并由此提升所述锤元件，且所述推动机构包括可调气弹簧，所述可调气弹簧包括与所述液压回路流体连通的容器，所述容器适合于容纳气体，所述气体在提升所述锤元件时压缩并储存能量。

15.如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述液压元件组包括释放机构，所述推动机构适合于在释放所述锤元件之后通过所述活塞杆向下推动所述锤元件，其中，在提升所述锤元件时，所述锤连接元件的横向部分压靠于所述中空管状杆连接元件的下端，以在所述活塞杆和所述锤元件之间提供基本刚性连接，而当向下推动所述锤元件时，所述锤连接元件的横向部分运动远离所述中空管状杆连接元件的下端并压靠于所述弹簧装置。

16.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述水面上的表面结构是适用作工作船舶的船或驳船，或者所述水面上的表面结构是固定于水下土壤或固定于水附近土壤的平台。

17.一种用于将物体打到水下土壤中的方法，所述方法包括以下步骤：

将打夯设备下降到水体中，其中所述打夯设备包括：

框架结构，所述框架结构具有上端和下端，其中所述框架结构适合于允许水流进流出所述框架结构；

锤，所述锤接纳在所述框架结构中，并适合于在接触水的同时进行操作；

液压缸，所述液压缸接纳在所述框架结构中；

活塞，所述活塞接纳在所述液压缸中；

联接器，所述联接器附连于所述锤；

活塞杆，所述活塞杆附连于所述活塞和所述联接器并在所述活塞和所述联接器之间延伸，其中所述联接器适配成：当向上提升所述锤时，所述活塞杆和所述锤元件之间的连接是基本刚性的，而在所述锤元件到达其最低位置时，所述活塞杆和所述锤元件之间的连接是基本非刚性的；以及

第一液压回路，所述第一液压回路适合于通过所述液压缸、所述活塞以及所述活塞杆来提升所述锤并适合于释放所述锤，藉此释放所述锤使所述锤能在重力作用下下落，其中，所述打夯设备适合于对所要打到水下土壤中的物体施加打夯力；

将远程操作潜水器(ROV)下降到水中，其中所述ROV适合于具有第二液压回路，且所述ROV适合于远程控制，所述远程控制允许所述ROV：

由所述ROV上的推进系统下降到水下，以及

将所述ROV上的第二液压回路连接于所述打夯设备上的第一液压回路，

其中，所述ROV和所述第一液压回路及所述第二液压回路提供通过所述ROV对所述打夯设备进行操作的能力；以及

使用打夯设备以将所述物体打到水下土壤中。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所要打到水下土壤中的物体是管，且所述管用作引井器。

19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所要打到水下土壤中的物体是桩。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述方法还包括安装泥垫，其中，多个桩用于将所述泥垫锚定于水下土壤。

21.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将管线锚定于水下土壤。

22.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将设备和/或结构元件锚定于水下土壤。

23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述设备和/或结构元件用在油和/或气的生产中。

24.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所要打到水下土壤中的物体是土壤取样装置。

25.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述打夯设备和所述第一液压回路适合于在释放所述锤之后向下推动所述锤。

26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述第一液压回路包括可调气弹簧，所述可调气弹簧包括容纳气体的储箱，在提升所述锤时，所述气体压缩，而在释放所述锤之后，所述气体膨胀，由此为向下推动所述锤提供力。

27.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括提供具有起重机的船，所述起重机用于下降所述打夯设备，其中钢索从所述起重机延伸至所述打夯设备，用以保持所述打夯设备，而除了通过所述ROV以外，没有任何电、空气和/或控制信号提供给所述打夯设备，且水深超过3000英尺。

28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述框架结构包括附连于所述框架下端的裙部，且所述裙部适合于保持所要打到土壤中的物体，所述方法还包括从所述船下降所述物体并使所述物体经过水。

29.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括首先利用从第一高度下降的夯来将所述物体打夯到土壤中，随后利用从第二高度下降的夯来将所述物体打夯到土壤中，其中所述第二高度大于所述第一高度。

30.一种打夯设备，包括：

锤框架，所述锤框架具有上端和下端以及在所述上端和所述下端之间延伸的侧壁，所述侧壁具有适合于使水通过所述侧壁的水开口；

锤，所述锤接纳在所述锤框架中，其中所述锤包括重本体、上部锤导向件以及下部锤导向件，所述重本体具有上表面和下表面，所述上部锤导向件从所述重本体的上表面向上延伸，而所述下部锤导向件从所述重本体的下表面向下延伸，其中所述上部锤导向件、所述重本体以及所述下部锤导向件具有共轴孔，所述框架具有用于接纳所述上部锤导向件的上部导向开口和用于接纳所述下部锤导向件的下部导向开口，且所述框架和所述锤适合于使所述锤在所述框架内部往复运动，而所述锤适合于在接触水的同时进行操作；

砧座，所述砧座位于所述锤框架的下端中，且所述砧座适合于接收并传递来自所述锤的冲击力；

液压框架，所述液压框架联接于所述锤框架的上端；

液压缸，所述液压缸接纳在所述液压框架中；

活塞，所述活塞接纳在所述液压缸中；

活塞杆，所述活塞杆具有附连于所述活塞的一端；

联接机构，所述联接机构适合于将所述活塞杆的另一端联接于所述锤，且在提升所述锤时，所述联接机构在所述活塞杆和所述锤之间提供基本刚性连接，而当所述锤冲撞所述砧座时，所述联接机构在所述活塞杆和所述锤之间提供基本非刚性连接；以及

液压流体回路，所述液压流体回路适合于为提升所述锤提供提升力，并适合于释放所述锤。

31.如权利要求30所述的打夯设备，其特征在于，所述液压流体回路包括可调气弹簧，所述可调气弹簧包括其中储存有气体的容器，在提升所述锤时，所述气体压缩，而在释放所述锤之后，所述气体膨胀，且所述气体的膨胀提供向下力，所述向下力用于向下推动所述锤。

32.如权利要求31所述的打夯设备，其特征在于，来自所述膨胀气体的所述向下力通过所述活塞杆并通过所述联接机构传递至所述锤，且所述联接机构和/或所述液压流体回路适合于防止所述活塞杆约在所述砧座接收来自所述锤的冲撞力时、猛烈且刚性地猛击所述锤。

33.如权利要求32所述的打夯设备，其特征在于，所述联接机构包括：

中空管状杆连接元件，所述中空管状杆连接元件具有下端和上端；

锤连接元件，所述锤连接元件具有纵向部分和横向部分，其中所述横向部分接纳在所述中空管状杆连接元件内；以及

弹簧装置，所述弹簧装置在所述中空管状杆连接元件的上端和所述锤连接元件的横向部分之间接纳在所述中空管状杆连接元件内，其中所述锤连接元件能相对于所述中空管状杆连接元件在有限范围内往复运动。

34.如权利要求33所述的打夯设备，其特征在于，当提升所述锤时，所述锤连接元件的横向部分压靠于所述中空管状杆连接元件的下端，以在所述活塞杆和所述锤之间提供基本刚性连接，而当向下推动所述锤时，所述锤连接元件的横向部分运动远离所述中空管状杆连接元件的下端并压靠于所述弹簧装置，就在所述锤冲撞所述砧座之前，所述活塞杆的向下速度减缓。

35.如权利要求30所述的打夯设备，其特征在于，所述液压流体回路适合于由远程操作驱动单元来操作或者由具有推进系统的远程操作潜水器(ROV)，其中所述打夯设备适合于在约3000英尺的水深下操作。

36.如权利要求30所述的打夯设备，其特征在于，所述打夯设备还包括从所述锤框架的下端伸出的裙部，且所述裙部适合于与所要打到土壤中的物体接触，并且所述裙部适合于接收来自所述锤的冲撞力，并将所述冲撞力传递至所述所要打到土壤中的物体。

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