CN105026653A - 用于从水底挖掘物料的挖掘设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于从水底(6)挖掘物料的挖掘设备。所述挖掘设备包括耙头(10)和抽吸管(2)。所述耙头(10)包括耙头主体(11)，所述耙头主体能附接至抽吸管(2)。所述耙头(10)包括至少一个活动部件(12、14)，例如挡板和阀，所述至少一个活动部件能被控制以改变所述耙头(10)的挖掘特性。所述挖掘设备包括缆线连接器(15)和传输装置(16)。所述缆线连接器(15)能连接至缆线(4)，能通过该缆线施加拉力，其中，所述传输装置(16)布置成将拉力传输至所述至少一个活动部件(12、14)以控制该部件的特性。

Description

用于从水底挖掘物料的挖掘设备

技术领域

本发明涉及一种用于从水底挖掘物料的挖掘设备，所述挖掘设备包括耙头和抽吸管，所述耙头包括耙头主体，所述耙头主体能附接至抽吸管，所述耙头包括至少一个活动部件，例如，挡板和阀，该至少一个活动部件可被控制成改变所述耙头的挖掘特性。

本发明还涉及一种包括这种挖掘设备的挖掘船舶和一种使用这种挖掘设备从水底挖掘物料的方法。

背景技术

通常通过挖掘船舶(例如，耙吸式挖泥船)在水底上拖拽耙头来完成挖掘。耙头通过抽吸管连接至船舶。耙头通过能与起重机或托架结合的一个或多个起重缆线降低到水底。一个或多个泵设置成通过耙头、抽吸管将底部物料从水底抽吸到挖掘船舶的储存舱内。

起重缆线可以由装配有升沉补偿装置的绞车控制，以抵消波浪引起的船舶运动和底部高度的变化。

在挖掘期间，例如由于以下原因，挖掘条件会改变：

-装载过程造成挖掘船舶吃水的改变，

-水底条件(水下沙丘等)的改变，

-波浪和潮汐运动造成水位的改变，以及

-土壤类型的改变。

挖掘设备在现有技术中是已知的，其中，挖掘设备可被控制成适于改变的条件以防止当太多物料和太少水进入抽吸管时的堵塞。美国专利号366,468公开了一种挖掘设备，该设备使用简单的阀，该阀可自动打开或如果发生堵塞则可由缆绳或杆操作。相似地，美国专利号528,022公开了一种阀，可通过操作人员牵拉绳索来操作该阀以允许水流入并切割堵塞的物料。挖掘设备可在降低到水底之前在船舶上调整。可替代的解决方案要求在挖掘设备上安装活动元件，该挖掘设备可需要昂贵并且易碎的元件并且需要将电能提供给活动元件。此外，使用液压流体形成环境风险。

发明内容

本发明的目的是提供一种耙头，该耙头能以简单并且可靠的方式适应于挖掘条件的变化。

因此，根据一方面，本发明提供了一种用于从水底挖掘物料的挖掘设备，所述挖掘设备包括耙头和抽吸管，所述耙头包括耙头主体，所述主体能附接至抽吸管，所述耙头包括至少一个活动部件，例如，挡板和阀，该至少一个活动部件可被控制成改变所述耙头的挖掘特性，其中，挖掘设备包括缆线连接器和传输装置，所述缆线连接器能连接至缆线，可通过该缆线施加拉力，其中，所述传输装置布置成将拉力传输至所述至少一个活动部件。

可由定位在挖掘船舶上的缆线控制器施加拉力。缆线控制器可布置成分配或接收缆线，并且布置成控制施加在缆线上的拉力。缆线控制器可由绞车形成或可包括绞车。如果绞车是唯一的缆线控制器，那么该绞车必须以恒定的张力模式操作，这表示该绞车持续地分配或接收缆线，以补偿耙头与船舶或托架之间持续变化的差值。

缆线或缆线控制器还可由升沉补偿器(例如，现有技术中已知的升沉补偿器，)设置，现在不同地控制该升沉补偿器，即，现在除了其张紧缆线(防止缆线松弛)的主要功能以外，该升沉补偿器还用于控制耙头的挖掘特性。

如参考附图进一步解释的，缆线控制器还可包括绞车和单独的升沉补偿器的组合。换言之，缆线控制器可包括第一缆线控制装置和第二缆线控制装置，其中，第一缆线控制装置(例如由绞车形成)布置成提升和降低包括抽吸管的挖掘设备并且防止第二控制装置脱离其工作范围，并且其中，第二缆线控制装置(例如由升沉补偿器形成)布置成动态地接收或分配缆线和/或动态地调整拉力，以控制活动部件，从而适于挖掘条件的改变。

在这种情况下，通过第二缆线控制装置(升沉补偿器)补偿了持续变化的挖掘条件，并且当第二缆线控制器达到其最大或最小位置时，操作第一缆线控制装置。

(第一和/或第二)缆线控制器用于控制缆线的长度以及作用在缆线上的拉力。缆线主要用于起吊挖掘设备，例如使该挖掘设备降低至海底，并且用于使挖掘设备起吊至其顶部位置，在该顶部位置中，能够使该挖掘设备放置成其在船上的静止位置。

在耙头与海底进行接触时，缆线内的拉力减小以保持耙头与底部接触。动态地控制(在挖掘设备的提升力与防止缆线松弛的最小力之间的)剩余力以调节耙头的挖掘特性。

在使用中，为了本发明的目的，可在一范围内动态地控制拉力，其中，该拉力小于从水底提升挖掘设备所需要的力并且大于防止缆线松弛的最小力。因此，由于第二缆线控制装置并不用于从水底提升挖掘设备，因此可使第二缆线控制装置不如第一缆线控制装置牢固。

在使用中，绞车控制装置可以用于持续地调节拉力以控制耙头的活动部件。

耙头可包括耙头主体和连接部，耙头主体在导向待挖掘物料的侧部处打开，以允许挖掘物料被抽吸到耙头中，连接部连接至抽吸管以使挖掘物料远离耙头(例如朝向挖掘船舶上的储存舱)而输送。

缆线连接器可附接至抽吸管的下端或附接至耙头主体。

传输装置可连接至抽吸管的下端或连接至耙头主体，并连接至活动部件，以便朝向活动部件传输由缆线施加的拉力。

缆线连接器可由环形件等形成，缆线可连接至该环形件。缆线连接器可连接至传输装置。

通过拉动缆线可影响活动部件(例如移动活动部件)，或影响活动部件的移动性能，将在下文更详细地解释。活动部件相对于耙头主体移动。

这允许容易并且直接地控制耙头的活动部件。

根据一实施方式，提供了在至少一个活动部件上施加偏置力的偏置装置，并且其中，缆线连接器和传输装置布置成使得传输的拉力与偏置力相反。

可由缆线控制器牵拉缆线。在远离缆线控制器的方向上完成牵拉。由于偏置力与缆线的传输的拉力相反地导向，所以活动部件的位置是可调节的。此外，只要传输的拉力小于偏置力，活动部件的位置就不会改变，但是可以调节活动部件的性能，即，可以调节活动部件的弹簧特性。传输装置可布置成减少拉力，即，传输的拉力小于缆线内的拉力。

根据一实施方式，至少一个活动部件是挡板，所述挡板可围绕旋转轴线相对于耙头主体旋转，在使用中，旋转轴线是大体上水平的并且与挖掘方向垂直。

挡板可用于控制耙头的挖掘特性，例如，挖掘深度(层厚度)以及水与正在挖掘的沙之间的比率。通过控制拉力可以控制挡板的位置和/或性能。

挡板可设置在耙头主体的尾端处。

可使用能以另一方式移动(例如可滑动、可平移)的挡板代替旋转的挡板，或挡板布置成执行旋转和平移运动的组合。

根据一实施方式，耙头包括偏置装置，该偏置装置在挡板上施加偏置力以使得挡板在向下的方向上偏置。

向下的方向可以是旋转的向下的方向。

可施用这种偏置装置以使挡板沿循水底的轮廓，并且处理位于水底上的障碍物。此外，偏置装置可用于设置挖掘深度。

偏置装置可例如是位于活动部件上的额外重量以在向下的方向上偏置该活动部件。

偏置装置可以是可调节的以设置偏置力。此外，力传输构造可用于将偏置力传输至活动部件。力传输构造可以是可调节的以设置施加至活动部件的力矩。

偏置装置可连接至挡板并且可连接至耙头主体和/或抽吸管。

根据一实施方式，偏置装置包括机械弹簧、液压弹簧、气弹簧中的至少一个。

这是提供偏置力的一种有利的方式。在这种方式中，挡板设置有弹簧特性，这有助于挡板沿循底部的轮廓的能力。此外，无需向挖掘设备供应能量。挡板的运动特性(灵活的或僵硬的)将取决于弹簧常数、拉力、重力以及地面力。

机械弹簧可例如是扭力弹簧、橡胶部件或盘簧或螺旋弹簧。

液压弹簧和气弹簧可包括可压缩室，可压缩室包括流体或气体。

根据一实施方式，缆线连接器和传输装置定位成使得传输的拉力与偏置力相反。

缆线的一端可连接至缆线连接器。另一端可连接至缆线控制器，该缆线控制器布置成通过可控制的拉力牵拉缆线，从而至少部分地消除偏置力。这允许改变挡板相对于耙头主体的相对位置，和/或允许调节挡板的移动性能，即，描述挡板的性能的弹簧常数(挡板的偏转响应于例如通过水底施加在挡板上的力)。

根据一实施方式，所述活动部件是阀，阀设置成打开或关闭耙头或抽吸管的下部部分中的开口以允许水进入。

阀(也已知为挡水板(water flap)或水阀)可用于控制进入耙头的水量。允许水进入耙头能够控制挖掘过程。根据现有技术，阀通常通过液压或气动装置(汽缸)的活动控制而朝向外部打开。根据这些实施方式，阀朝向内部打开，同时通过牵拉缆线的力可调节阀打开时的压差。

还能以任何其他方式打开阀。阀例如可向外打开、能以滑动的方式打开或能旋转地打开，其中，阀的部分旋转至外部，阀的部分旋转至内部。

开口可设置在耙头内并且阀可附接至耙头以打开和关闭开口。开口还可设置在抽吸管的下端中并且阀可附接至抽吸管，以打开和关闭抽吸管中的开口。

根据一实施方式，耙头或抽吸管包括偏置装置，该偏置装置在阀上施加偏置力以使得该阀朝向关闭位置偏置。

根据一实施方式，缆线连接器和传输装置定位成使的传输的拉力与偏置力相反。

通过牵拉缆线，偏置力被抵消，从而减少至能够使阀打开。

缆线的一端可连接至缆线连接器。另一端可连接至缆线控制器，该缆线控制器布置成通过可控制的拉力牵拉缆线，从而至少部分消除偏置力。这允许打开和关闭阀，和/或允许改变该阀相对于耙头主体或抽吸管的相对位置，和/或允许调节阀的移动性能，即，描述阀的性能的弹簧常数。

根据一实施方式，传输装置包括一个或多个滑轮和由一个或多个滑轮引导的传输缆绳，其中，缆线连接器连接至作为活动滑轮的一个滑轮，传输缆绳布置成将拉力从缆线连接器传输至活动部件。

根据一实施方式，传输装置包括液压力传输器。液压力传输器可包括致动器。

根据一实施方式，传输装置包括杆件，该杆件连接至缆线连接器并且连接至至少一个活动部件。

该杆件能可旋转地安装至耙头主体或安装至抽吸管的下端。杆件适于将拉力传输至活动部件。

根据一方面，提供了一种挖掘船舶，该挖掘船舶包括用于从水底挖掘物料的挖掘设备，挖掘设备包括耙头和抽吸管，耙头包括耙头主体，耙头主体通过抽吸管连接至挖掘船舶，所述耙头包括至少一个活动部件(例如，挡板和阀)，该至少一个活动部件可被控制以改变耙头的挖掘特性，其中，挖掘船舶包括缆线，缆线可连接至挖掘设备以用于从水底提升所述挖掘设备并且将所述挖掘设备降低至水底，其中，所述挖掘设备包括缆线连接器和传输装置，缆线连接器可连接至缆线，通过该缆线可施加拉力，其中，所述传输装置布置成将拉力传输至至少一个活动部件。

挖掘船舶可以是耙吸式挖泥船(TSHD)。

根据一实施方式，挖掘船舶包括缆线控制器，缆线控制器布置成在缆线上施加可控制的拉力。

可如上所述的形成缆线控制器。可包括彼此配合工作的第一缆线控制装置和第二缆线控制装置。在挖掘期间动态地控制第二缆线控制装置，如果第二缆线控制装置到达端部位置(即，最小和最大位置)，则操作第一缆线控制装置。在这种情况下，第一缆线控制装置和第二缆线控制装置相反地操作，以将第二缆线控制装置置于其工作区域的中心。第一缆线控制装置可以由绞车形成，而第二缆线控制装置可以由升沉补偿器形成。第一缆线控制装置和第二缆线控制装置均可位于挖掘船舶(甲板)上。

缆线控制器布置成在一范围内控制拉力，其中，该拉力小于从水底提升挖掘设备所需要的力并且大于防止缆线松弛的最小力。缆线控制器包括用于在挖掘期间动态地控制拉力的装置。

缆线控制器还可布置成施加拉力以足够从水底提升耙头。

根据一实施方式，挖掘船舶包括托架，缆线可通过该托架从缆线控制器被引导至挖掘设备中。

根据一实施方式，缆线控制器还用作起重装置以用于朝向水底降低挖掘设备并从水底提升所述挖掘设备。

如上所述，缆线控制器可包括适于提升和降低挖掘设备的第一缆线控制器和用于控制活动部件并且补偿升沉运动的第二缆线控制器。

一旦挖掘设备处于水底上的位置中，缆线控制器就可在一范围内控制拉力，在该范围内拉力小于从水底提升挖掘设备所需要的力，但是足够用于控制活动部件的位置和/或活动部件的运动性能，同时保持缆线的张力。

根据一方面，提供了一种用于使用挖掘设备从水底挖掘物料的方法，挖掘设备包括耙头和抽吸管，耙头包括耙头主体，耙头主体附接至抽吸管，耙头还包括至少一个活动部件，例如挡板和阀，可相对于耙头主体控制至少一个活动部件以改变耙头的挖掘特性，挖掘设备通过缆线连接至缆线控制器，以从水底提升挖掘设备并且将挖掘设备降低至水底，其中，所述方法包括：

a)使挖掘设备降低到水底位置，其中，耙头定位于水底上，

b)借助于挖掘船舶在挖掘方向上在水底上拖拽耙头来挖掘，

挖掘设备包括缆线连接器和传输装置，缆线连接器可连接至缆线，通过缆线连接器经由缆线可施加拉力，其中，传输装置布置成将拉力传输至至少一个活动部件，其中，所述方法还包括：

b1)控制缆线控制器以在挖掘期间动态地控制施加在缆线上的拉力。

因此，在挖掘期间可以控制活动部件的位置和/或移动性能。

在提升和降低期间，拉力至少等于提升挖掘设备所需要的提升力。因此，在提升和降低期间，活动部件将被牵拉至端部位置。例如，如果活动部件是挡板，挡板在提升和降低期间将处于其最向上的位置中。在挖掘期间，拉力小于所需要的提升力，但是大于防止缆线松弛的最小力，因此，可在挡板的上端位置与下端位置之间通过控制缆线而控制挡板。

根据一实施方式，在挖掘期间，在低于从水底提升挖掘设备所需要的提升力并且大于防止缆线松弛的最小力的范围内动态地控制所述拉力。

根据一实施方式，缆线控制器包括第一缆线控制器和第二缆线控制器，并且由第一缆线控制器执行动作a)，并且由第二缆线控制器执行动作b1)。

根据一实施方式，动作b1)包括在相反的方向上临时操作第一缆线控制器和第二缆线控制器。

在第二缆线控制器到达其工作范围的端部时，完成该操作。通过在相反的方向上临时操作第一缆线控制器和第二缆线控制器，第二缆线控制器返回其工作范围的中心。使用术语临时表示在动作b1)期间在较短的时间段内完成该操作以重新设置第二缆线控制器。

附图说明

现将参考附图仅通过实例的方式描述实施方式，在附图啊，相应的参考符号表示相应的部件，并且在附图中：

图1示意性示出了根据一实施方式的挖掘船舶的实施方式；

图2a至图2d示出了挖掘设备的不同的实施方式；以及

图3a、图3b以及图4示意性示出了挖掘设备的另一实施方式。

附图仅用于说明的目的，并非用作对由权利要求主张的范围或保护的限制。

具体实施方式

图1示意性描述了根据一实施方式的挖掘船舶1。挖掘船舶1包括耙头10，该耙头通过抽吸管2附接至挖掘船舶1。抽吸管2包括铰接点。

耙头10和抽吸管2示出在降低的位置中，其中，耙头10搁置在水底6上。在使用中，挖掘船舶1在挖掘方向DD上航行，并且在水底6上拖拽耙头10。

耙头10和抽吸管2连接至缆线4，该缆线4由缆线控制器5控制。在抽吸管2的中段处，抽吸管2可连接至由另一缆线控制器5’控制的另一缆线4’。另一缆线和另一缆线控制器主要用于提升和降低抽吸管2。

缆线控制器5包括第一缆线控制装置，在这种情况下，该第一缆线控制装置由可控制的绞车51形成。缆线控制器5还可包括控制单元55等以控制绞车51。绞车51用于通过分配或接收缆线4而使挖掘设备从船舶1降低至水底6以及使挖掘设备从水底提升至船舶。

缆线控制器5包括第二缆线控制装置，在这种情况下，该第二缆线控制装置由在船舶1上的多个滑轮52形成以引导缆线4。第二缆线控制装置包括用于在挖掘期间动态地控制施加在缆线4上的拉力的装置。例如，可通过以可移动的方式(通过致动器53可在垂直于滑轮52的旋转轴线的方向上移动)设置至少一个滑轮52而形成用于动态地控制拉力的第二缆线控制装置。在图1中，致动器53是液压致动器，该液压致动器包括汽缸和可在汽缸中上下移动的活塞。活动滑轮52连接至汽缸。致动器53还处于控制单元55的控制之下。可由与升沉补偿器相似的硬件设置致动器53和活动滑轮52。然而，根据在此提供的实施方式，不同地控制致动器53和活动滑轮52以控制挖掘设备的活动部件，将在下文中更详细地解释。

控制单元55可以是独立式控制单元或可布置成与其他远程控制单元配合。控制单元55可以是计算机。控制单元55还可布置成通过用户界面接收操作人员的指令。

耙头10包括两个主要部分：耙头主体11和挡板12。耙头主体11的一侧通过合适的连接部13连接至抽吸管2。耙头主体11和抽吸管(的下端)2还可形成为整体。

耙头主体11可具有任何合适的形状，并且耙头主体的主要目的在于形成室，可在该室中产生负压以从水底6中真空抽吸挖掘材料。泵21可设置成产生所需要的负压。泵21可位于挖掘船舶1上(如图1中示出的)和/或位于耙头10处或位于耙头附近。耙头10可包括喷嘴22以产生喷水从而使水底6松动。可具有喷射泵23和喷射管道24。

挡板12是耙头10的活动部件。挡板12可相对于耙头主体11移动以改变耙头10的挖掘特性。挡板12可相对于耙头主体11移动，在该实施方式中，挡板可围绕旋转轴线RA旋转，该旋转轴线垂直于图1中的平面延伸。挡板12设置在耙头主体11的尾端上。在使用中，旋转轴线RA在垂直于挖掘方向DD的方向上大体水平地延伸。

耙头10可包括由阀14形成的另一活动部件。如在图1中示出的，阀14附接至耙头主体11，并且布置成打开和关闭耙头主体11中的开口18。可替代地，阀14可附接至抽吸管(的下端)2并布置成打开和关闭抽吸管2中的开口18。

活动部件12、14可分别相对于耙头主体11移动到抽吸管2中，并且均可设置成改变耙头10的挖掘特性。例如，使挡板12移动至较低的位置(在图1中逆时针旋转)，造成更深的挖掘和更高的沙水比率。打开阀14导致较低的沙水比率。

在挖掘期间，例如由于挖掘船舶1增加的吃水、不平整的水底6、波浪和潮汐运动造成的挖掘深度(水底6与水面之间的距离)的改变以及土壤类型的改变，所以挖掘环境会改变。

根据在此处提供的并在下文中进一步详细解释的实施方式，挖掘设备包括缆线连接器15，该缆线连接器可连接至缆线4以借助于缆线4控制活动部件12、14。缆线连接器15的尺寸优选地设计成以便能够提升和降低挖掘设备，即，足够牢固以允许提升和降低。

根据实施方式，挖掘设备还包括传输装置16，传输装置用于将施加在缆线4上的拉力传输至活动部件(例如挡板12或阀14)中的一个或两个。缆线控制器5以及尤其用于动态地控制拉力的装置(第二缆线控制装置)用于在挖掘期间动态地控制施加在缆线4上的拉力以控制活动部件12、14。通过将缆线4上的拉力传输至活动部件，可通过缆线控制器5和尤其用于动态地控制拉力的第二缆线控制装置控制活动部件12、14。

图1示出了一实例，在该实例中，传输装置16包括一个或多个滑轮161以及由所述一个或多个滑轮161引导的传输缆绳162。传输装置与在图2a中示出的传输装置相似，并且将在下文参考图2a解释。传输装置16可布置成确保传输的拉力相对于缆线4上的拉力减小，以防止由于防止缆线松弛所需要的最小拉力造成的挡板被牵拉至其最高的位置。

可替代地，优选地在缆线4上防止松弛所需要的最小拉力低于提升挡板12所需要的力的情况下，缆线4可直接连接至挡板12。

然而，在图2a中示出的实施方式中，滑轮161中的一个是活动滑轮，该滑轮可在垂直于活动滑轮161的旋转轴线的方向上移动。虽然未示出，但是要理解的是，可具有引导器以在垂直于旋转轴线的方向上引导活动滑轮。缆线连接器15连接至活动滑轮161，从而通过缆线连接器15和传输装置16将拉力从缆线4传输至挡板12。

在示出的实施方式中，在挖掘期间，可使用缆线控制器5(尤其是用于动态地控制缆线4上的拉力的第二缆线控制装置)来调节缆线4上的拉力，从而通过传输装置16调节施加在挡板12上的力。如果缆线控制器5增大了施加至缆线4的拉力，活动滑轮161则会向上移动，从而致使传输缆绳162相对于重力、抽吸力以及可能偏的置力向上牵拉挡板12。如果传输的拉力大到足以提升挡板12，则可调节挡板12的位置。然而，即使传输的拉力不够使挡板12移动到新位置，也可至少部分地消除重力、抽吸力以及可能的偏置力，从而造成挡板12的不同的性能。通过在挖掘期间动态地控制拉力，可在挖掘期间调节耙头10的挖掘特性。

在图2a至图2d中示出的下文描述的实施方式中，挡板12被偏置。为了该目的，偏置装置17设置在挖掘设备上。偏置装置设置在挡板12上和耙头主体11上或设置在抽吸管2的下端上以使得挡板12在朝向水底6的方向上被偏置。偏置装置17在挡板12上施加在向下的方向上推动该挡板的偏置力，在这种情况下，使得挡板趋向于在向下的方向上朝向水底6旋转。

设置传输装置16以将缆线4上的拉力传输至挡板12使得传输的拉力与偏置力相反，即，消除或至少部分消除作用在挡板12上的偏置力、抽吸力以及重力。

在图2a至图2d中示出了不同的实施方式，其中，活动部件是挡板12，并且下文将更详细地进行解释。

图2a示出了的实施方式包括传输装置16，该传输装置包括一个或多个滑轮161(滑轮161的至少一个是活动滑轮161)和通过一个或多个滑轮161引导的传输缆绳162。与图1的不同之处在于，挖掘设备包括偏置装置17，由连接至挡板12和耙头主体11和/或抽吸管2的下端的弹簧179(例如，机械弹簧)在向下的方向上偏置挡板12。(机械)弹簧通常安装在耙头10的顶部上，并且还可由多个平行的弹簧形成，例如，相对于挖掘方向DD，一个弹簧位于左边，一个弹簧位于右边。

图2b示出了一实施方式，其中，传输装置16包括液压力传输器，该液压力传输器包括两个耦接的液压缸。液压力传输器包括第一液压缸164以及位于第一液压缸164内部的第一活动活塞165。第一液压缸164的一端连接至活动部件(在这个实施方式中，连接至挡板12)，并且另一端连接至耙头主体11。

此外，设置了偏置装置17，由连接至挡板12和耙头主体11和/或抽吸管2的下端的(机械)弹簧179在向下的方向上偏置挡板12。

液压力传输器包括第二液压缸166以及位于第二液压缸166内部的第二活动活塞167。第二液压活塞167通过缆线连接器15连接至缆线4。

液压力传输器还包括流体储存器168以补偿在活塞移动时第一和第二液压缸164、166的容量的差值。

第一和第二液压缸164、166彼此流体连通，使得第一活动活塞165和第二活动活塞167的运动耦合：第二活动活塞167的运动将导致第一活动活塞165的运动。提供了流体管道169。第一流体管道169使第一液压缸164内的下部室173(形成在第一活塞165的下方)连接至第二液压缸166内的第二下部室171(形成在第二活塞167的下方)。第二流体管道169使第一液压缸164内的上部室172(形成在第一活塞165之上)连接至第二液压缸166内的第二上部室170(形成在第二活塞167之上)。

牵拉缆线4将导致在第二活塞167上施加拉力。第二活塞167将向上移动，将液压流体推离第二液压缸166的第二上部室170而进入第一液压缸164的第一上部室172中，致使第二活塞移动，从而将拉力传输至活动部件(在这个实施方式中，传输至挡板12)来抵消偏置力。

当然，第一和第二液压缸164、166可设置成多个平行的缸体。

通常，第一液压缸164安装在耙头10的顶部上。

图2c和图2d示出了实施方式，其中，传输装置16包括杆件163、163’，该杆件连接至缆线连接器15或包括缆线连接器，并连接至至少一个活动部件12、14。杆件可旋转地连接至耙头主体11或连接至抽吸管2的下端。

此外，设置了偏置装置17，由连接至挡板12和耙头主体11和/或抽吸管2的下端的机械弹簧179在向下的方向上偏置挡板12。

图2c示出的实施方式中，杆件163形成为成角度的杆或棒，该杆或棒呈该角度可旋转地连接至抽吸管2的下端。杆件163的第一端例如通过杆或通过缆绳或缆线176连接至活动部件，如在图2c中示出的。杆件163的与第一端相对的第二端通过缆线连接器15连接至缆线4。

当然，可设置每个均连接至缆线4的多个平行的杆件163。

图2d示出的实施方式中，杆件163’的一端可旋转地连接至抽吸管2的下端，并且与第一端相对的第二端例如通过缆绳或缆线或通过杆176可旋转地连接至活动部件，如在图2d中示出的。缆线连接器15设置在杆件163’的中段。当然，缆线连接器15可设置在沿杆件163’的任何其他合适的位置，以实现力和力矩的最佳平衡。

通常，传输装置16的尺寸可设计成以便获得拉力到传输的拉力的期望的并且合适的传输比率。在图2c和图2d中示出的实施方式中，这可通过选择杆件163、163’的尺寸来实现。在图2b中示出的实施方式中，这可通过选择液压缸164、166的尺寸来实现。在图2a中示出的实施方式中，这可通过滑轮162的定位来实现。

图3a和图3b示出了可替代的实施方式，其中，活动部件是阀14。阀14示出为可旋转的构件，该阀可围绕旋转轴线R1旋转。阀14可在关闭位置与打开位置之间旋转。图3a和图3b中示出了处于打开位置中的阀14。要注意的是，朝向挖掘设备的内部旋转的阀的部分比朝向挖掘设备的外部旋转的阀的部分更大。

传输装置16与图2c中示出的传输装置相似。杆件141连接至阀14，该杆件通过杆176可旋转地连接至杆件163。偏置装置17也连接至杆176，在这个实施方式中，该偏置装置由机械弹簧179形成，该弹簧的一端连接至耙头主体11。如将在下文所解释的，在图3b的实施方式中，挡板12和阀14均被控制。

可选择地，图3a中示出的实施方式可包括设置在挡板12与耙头主体11之间的另一弹簧。

偏置装置17将阀偏置为阀的关闭位置。通过控制与偏置力相反的拉力，可控制打开阀14所需要的负压。此外，通过施加足以克服偏置力的拉力可打开阀14。要理解的是，还可使用例如在图1至图2d中示出其他传输装置16。

由于偏置装置设置成位于耙头主体11与阀14之间的机械弹簧179并设置成位于挡板12与耙头主体11之间的第二机械弹簧179b，图3b允许控制挡板12和阀14。挡板12通过额外的杆176’连接至力传输装置16。

现在将更详细地描述示出的实施方式的使用。

由偏置装置17施加的作用在挡板12上的偏置力例如以8吨的力和0.5米的臂向下推动挡板12，不考虑重力和抽吸力而产生4吨米的向下力矩。

通过传输装置16相对于偏置力传输施加在缆线4上的拉力，产生向上的力矩。可在挖掘期间动态地控制拉力。

如果不施加大的拉力，则可忽略由传输的拉力的所导致的向上的力矩。挡板12以4吨米的力矩搁置在水底6上。

如果传输的拉力增大，但是由传输的拉力所导致的向上的力矩在0-4吨米的范围内，那么挡板12不会仅通过传输的拉力而向上旋转，但是当地面力矩(ground force moment)超过偏置装置的力矩减去传输的拉力力矩时，挡板12可向上移动，这会导致较小的挖掘深度。这还会在遇到障碍物时造成挡板12的不同的性能。

如果拉力增大使得由传输的拉力的所导致的向上的力矩超过4吨米，那么挡板12将向上提升并旋转。这造成挡板12相对于耙头具有最大的向上位置。

当挡板12处于其最低位置中并且传输的拉力小于挡板上的向下的力(重力+抽吸力+偏置力-地面力)时，挡板不会向上移动，而是仍处于其最低位置中。拉力的改变会造成挡板移动性能的改变。增大拉力会造成更灵活的挡板性能，可通过地面力更容易地提升挡板。

当挡板12处于其最高位置中并且传输的拉力大于挡板上的向下的力(重力+抽吸力+偏置力-地面力)时，挡板不会向下移动，而是扔处于其最高位置中。拉力的改变会造成挡板移动性能的改变。减小拉力会造成更灵活的挡板性能。

通过改变缆线4的拉力，挡板可被置于中间位置中。挡板的位置取决于所有力的总和，包括传输的拉力、水底6的反作用力(地面力)、抽吸力以及重力，这些力都作用在挡板上。这些力的总和决定了在挖掘期间挡板12的位置。在这个中间位置中，通过改变拉力可以控制耙头10的生产。如果生产太高(即，挡板12处于太低的位置中)，那么拉力必须增大，并且反之亦然。

可具有操作挖掘设备的两种模式。

在力控制模式中，偏置力相对于地面力较小。力控制模式导致挖掘设备在响应于挖掘条件的改变时能较好的沿循水底6的轮廓，例如，挡板12在挖掘期间无需主动控制就会响应于地面力的改变。在挖掘期间，活动部件12、14的精确位置可以是未知的，但是这无关紧要。通过监控生产可以控制拉力。

在位置控制模式中，偏置力相对于地面力较大。在这种模式中，控制拉力并且平衡传输的拉力与偏置力，允许控制活动部件12、14的位置，从而控制耙头的生产。地面力对活动部件12、14的位置的影响较小。虽然例如挡板12不能非常平顺地沿循水底6的轮廓，但是这允许精确地控制生产。例如，如果生产太高(挡板角度太大)，那么拉力可以增大以提升挡板12，反之亦然。

在图4中示出了另一实施方式。图4中示出的实施方式包括与图2c中示出的相似的传输装置16。偏置装置17的一端连接至杆件163，并且另一端连接至耙头主体11或抽吸管2的下端。偏置力施加了与拉力相反的偏置力。

杆件163的第一端例如通过杆176连接至挡板12。然而，杆176并不直接连接至挡板12，而是通过杆件181连接至挡板，该杆件可在下部限位器182与上部限位器183之间移动。这使杆件181具有自由的运动范围，在该运动范围中，可在力控制模式中控制挡板。一旦杆件181抵靠限位器182、183中的一个，挡板12就处于位置控制模式中。

以上描述旨在进行说明，而非进行限制。对于本领域的技术人员显而易见的是在不背离上文阐述的权利要求的范围的情况下，可以构想并实践本发明的可替代的以及等效的实施方式。

Claims (19)

1.用于从水底(6)挖掘物料的挖掘设备，所述挖掘设备包括耙头(10)和抽吸管(2)，所述耙头(10)包括耙头主体(11)，所述耙头主体能附接至所述抽吸管(2)，所述耙头(10)包括至少一个活动部件(12、14)，例如挡板和阀，所述至少一个活动部件能被控制以改变所述耙头(10)的挖掘特性，

其中，所述挖掘设备包括缆线连接器(15)、缆线控制器(5)以及传输装置(16)，所述缆线连接器(15)能连接至缆线(4)，其中，能通过所述缆线施加拉力，其中，所述传输装置(16)布置成将所述拉力传输至所述至少一个活动部件(12、14)，并且所述缆线控制器(5)布置成在所述缆线(4)上施加能控制的拉力，并且所述缆线控制器还用作起重装置以用于朝向水底(6)降低所述挖掘设备以及远离水底提升所述挖掘设备。

2.根据权利要求1所述的挖掘设备，其中，设置了一偏置装置(17)，所述偏置装置在所述至少一个活动部件(12、14)上施加偏置力，并且其中，所述缆线连接器(15)和所述传输装置(16)布置成使得传输的拉力与所述偏置力相反。

3.根据前述权利要求中任一项所述的挖掘设备，其中，所述至少一个活动部件是挡板(12)，所述挡板(12)能相对于所述耙头主体(11)围绕旋转轴线(RA)旋转，在使用期间，所述旋转轴线大体水平并且垂直于挖掘方向(DD)。

4.根据权利要求3所述的挖掘设备，其中，所述耙头(10)包括偏置装置(17)，所述偏置装置在所述挡板(12)上施加偏置力以使得所述挡板(12)在向下的方向上偏置。

5.根据权利要求4所述的挖掘设备，其中，所述偏置装置(17)包括机械弹簧、液压弹簧、气弹簧中的至少一个。

6.根据权利要求4至5中任一项所述的挖掘设备，其中，所述缆线连接器(15)和所述传输装置(16)定位成使得所传输的拉力与偏置力相反。

7.根据权利要求1至2中任一项所述的挖掘设备，其中，所述活动部件是阀(14)，所述阀设置成打开和关闭耙头(10)中的开口(18)或所述抽吸管(2)的下部分中的开口以允许水进入。

8.根据权利要求7所述的挖掘设备，其中，所述耙头(10)或所述抽吸管(2)包括偏置装置(17)，所述偏置装置在所述阀(14)上施加偏置力以使得所述阀(14)朝向关闭位置偏置。

9.根据权利要求8所述的挖掘设备，其中，所述缆线连接器(15)和所述传输装置(16)定位成使得所传输的拉力与偏置力相反。

10.根据前述权利要求中任一项所述的挖掘设备，其中，所述传输装置(16)包括一个或多个滑轮(161)和由所述一个或多个滑轮(161)引导的传输缆绳(162)，其中，所述缆线连接器(15)连接至所述滑轮(161)的作为活动滑轮的一个，所述传输缆绳(162)布置成将拉力从所述缆线连接器(15)传输至所述活动部件(12、14)。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的挖掘设备，其中，所述传输装置(16)包括液压力传输器(164、165、166、167)。

12.根据权利要求1至9中任一项所述的挖掘设备，其中，所述传输装置(16)包括杆件(163、163’)，所述杆件连接至所述缆线连接器(15)并且连接至所述至少一个活动部件(12、14)。

13.挖掘船舶(1)，所述挖掘船舶包括用于从水底(6)挖掘物料的挖掘设备，所述挖掘设备包括耙头(10)和抽吸管(2)，所述耙头(10)包括耙头主体(11)，所述耙头主体通过所述抽吸管(2)连接至所述挖掘船舶(1)，所述耙头(10)包括至少一个活动部件(12、14)，例如挡板和阀，所述至少一个活动部件能被控制以改变所述耙头(10)的挖掘特性，其中，所述挖掘船舶(1)包括缆线(4)，所述缆线能连接至所述挖掘设备以用于从水底(6)提升所述挖掘设备并且将所述挖掘设备降低至水底，

其中，所述挖掘设备包括缆线连接器(15)、缆线控制器(5)以及传输装置(16)，所述缆线连接器(15)能连接至缆线(4)，其中，能通过所述缆线施加拉力，其中，所述传输装置(16)布置成将拉力传输至所述至少一个活动部件(12、14)，并且其中，所述缆线控制器(5)布置成在所述缆线(4)上施加能控制的拉力，并且所述缆线控制器还用作起重装置以用于朝向水底(6)降低所述挖掘设备以及远离水底提升所述挖掘设备。

14.根据权利要求13所述的挖掘船舶(1)，其中，所述挖掘船舶(1)包括托架(3)，通过所述托架所述缆线(4)能从所述缆线控制器(5)被引导至所述挖掘设备。

15.使用挖掘设备从水底(6)挖掘物料的方法，所述挖掘设备包括耙头(10)和抽吸管(2)，所述耙头(10)包括耙头主体(11)，所述耙头主体附接至所述抽吸管(2)，所述耙头(10)还包括至少一个活动部件(12、14)，例如挡板和阀，其中，能相对于所述耙头主体(11)控制所述至少一个活动部件以改变所述耙头(10)的挖掘特性，所述挖掘设备通过缆线(4)连接至缆线控制器(5)以从水底(6)提升所述挖掘设备以及将所述挖掘设备降低到水底，其中，所述方法包括：

步骤a)使所述挖掘设备降低到水底位置，其中，所述耙头(10)位于水底(6)上，

步骤b)借助于挖掘船舶(1)在挖掘方向(DD)上在水底(6)上拖拽所述耙头(10)来挖掘，

所述挖掘设备包括缆线连接器(15)和传输装置(16)，所述缆线连接器(15)能连接至所述缆线(4)，其中，能由所述缆线连接器通过所述缆线施加拉力，其中，所述传输装置(16)布置成将拉力传输至所述至少一个活动部件(12、14)，其中，所述方法还包括：

步骤b1)控制所述缆线控制器(5)以在挖掘期间动态地控制施加在所述缆线(4)上的拉力。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，在挖掘期间，在低于从水底(6)提升所述挖掘设备所需要的提升力与大于防止所述缆线(4)松弛的最小力之间的范围内动态地控制所述拉力。

17.根据权利要求15至16中任一项所述的方法，其中，所述缆线控制器包括第一缆线控制器(51)和第二缆线控制器(52)，并且其中，由所述第一缆线控制器(51)执行所述步骤a)，并且由所述第二缆线控制器(52)执行所述步骤b1)。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述步骤b1)包括在相反的方向上临时操作所述第一缆线控制器和所述第二缆线控制器(52、53)。

19.使用根据权利要求1至12中任一项所述的挖掘设备或使用根据权利要求13至14中任一项所述的挖掘船舶从水底(6)挖掘物料的方法。