CN109424011A - 一种用于水下疏浚的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在水下疏浚床料的装置和方法。装置（1）包括锚固定到水下床（2）并具有梯子（8）的容器（4），其可以从水面（6）的角度（6）向下定位到水（7）的主体容器（4），并且在其自由端设置有切割工具（10），所述切割工具（10）包括围绕公共旋转轴线（101）布置的多个挖掘元件（103,105）。切割工具（10）包括用于挖掘床料的通道（106），其邻接于挖掘床料的排出装置（13）的入口端，该排出装置（13）包括载体（13）用于通过机械驱的床料，该载体包括两个输送带，它们在相反的相反方向上相互旋转。本发明能够在防止泥沙溢出的同时挖掘水下基床。

Description

一种用于水下疏浚的装置和方法

技术领域：

本发明涉及一种用于在水下疏浚的装置。本发明还涉及使用本发明的装置在水下疏浚床料的方法。

背景技术：

疏浚作业成为水利工程活动的一部分，例如港口开发，隧道建设，城市发展，沙滩补给，沿海保护，风力发电机组，采矿，环境改善等发电厂的安装。显然重要的是尽可能地使用尽可能小的功率，有效地进行疏浚工作，并尽可能多地去除床料。然而，在过去几年中，越来越多地关注疏浚对周围环境，特别是动植物的影响。这特别适用于在自然保护区附近进行的疏浚作业。

这方面的一个重大问题是泥沙溢出。 在挖掘，疏浚，运输和/或倾倒挖床料时，后者的一部分将留在水中作为较细的沉积物。这样的沉积物可以显著布满水体中，这种增加的浊度会扰乱自然环境。

已知的切割挖泥船的液压输送的缺点在于，根据地质的类型将相对大量的细粘土和粉砂粒子带入水悬浮液中，并且从其中除去这些颗粒是非常耗时和费力的。这可能导致在装载驳船期间或当在倾倒区域中有相当大量的泥沙溢出。因此，这种技术并不总是可以在自然保护区附近使用。

本发明的目的是提供一种用于在水下疏浚床料的装置，特别是能够有效地疏通水下床，而不会引起大量的沉积物溢出，特别是在相对较大的深度 并且具有相对较硬的床，与其他机械挖掘机（例如疏浚起重机或铲斗式挖泥船）相比可以显着提高效率。

发明内容：

本发明提供了一种装置，包括一种可以将该容器锚固定到水下床上，并且具有梯子，所述梯子可以一定角度从所述容器的水体中向下定位，并且在其自由端处设置有至少一个旋转切割工具，所述切割工具包括围绕旋转轴线布置的多个挖掘元件，并且具有与用于挖掘床料的排出装置的入口端相邻的用于挖掘床料的通道，该排出装置包括用于通过机械驱动的床料的载体。排放装置的出口端可以在任何期望的位置排放，但通常位于容器的位置，例如在容器的甲板上。

载体优选地包括至少两个输送带，它们在相反的旋转方向上同时旋转。在相互堆叠的两个或更多个传送带的这种组装中，传送带在相同的运动方向上基本上彼此平行地延伸。至少在传送带上方逆时针旋转第二传送带，被捕获在两个传送带之间的疏浚床料被更有效地向上移动，显著降低沉淀物溢出量。 为了进一步改进防止沉积物溢出，输送带优选在横向（垂直于运动方向）上弯曲，并且更优选地使得输送带之间的相互距离在其中间部分处最大并且朝向传送带的纵向边缘。

旋转的切削工具原则上可以包括能够挖掘床料的任何切削工具。在一个实施例中，所述至少一个旋转切割工具可以包括可围绕轴线旋转的旋转体，并且由基本环和凸起形成，所述基部环和凸起与其间隔一定距离设置，其间支撑多个支撑臂，可以以切削刀头的形式设置有切割工具。

在另一个更有利的实施例中，旋转切削工具包括切割轮挖泥船，其中切割轮挖泥船包括轮，该轮围绕水平轴线可旋转地驱动，并且在外周沿着圆周分布有一系列挖掘铲斗，并且其入口开口面朝向从旋转方向观察的前方，并且其中车轮的外周包括用于挖掘床料的通道，该通道邻接排放装置的入口端，用于挖掘床料。

所述用于挖掘床料的排放装置导致比已知切割挖泥船的情况更低的沉积物溢出。此外，使用后者，特别是在相对较深的深度和相对较硬的床上，可以比其他机械挖掘机（例如疏浚起重机或铲斗式挖泥船）实现更高的效率。因此，本发明公开了用于在水下疏浚床料的方法，该方法包括降低梯子的步骤：将装置的排放装置放入水中; 旋转切削工具松开床料; 通过通道将疏浚床料运送到排放物的载体上; 并通过驱动载体来运输疏浚床料。

本发明装置与已知的疏浚起重机相比，特别是在相对较大的深度上可通过以下事实来实现效率的提高：本发明可以进行几乎连续的挖掘过程。使用疏浚起重机时，挖掘过程只是疏浚循环的一部分。这是因为相对较大比例的循环被用来替代（提升，回转，松动）和倾倒疏浚床料和挖掘桶。随着挖掘深度的增加，挖掘过程在疏浚循环中的比例逐渐降低，疏浚循环效率降低。使用本发明，与疏浚起重机相比，可以实现明显更好的疏浚偏差，这是非常重要的，例如当疏浚隧道沟槽时。此外，由于调整了疏浚偏差，因此防止了地质的过度填充，进一步提高了效率。

特别是在相对硬的地质上提高的效率与铲斗式挖泥船相比，主要是由于挖掘过程的驱动和已断开连接的疏浚地质垂直运输的驱动。使用铲斗式挖泥船，可挖掘能力相对有限，因为用于挖掘过程的力必须由铲斗链的驱动轮，铲斗链本身和每个铲斗依次传递。使用更大挖掘能力将需要使这些部件中的每一个都变得更强，这将导致过重和昂贵的结构。本发明装置的另一个优点是旋转切削工具的速度（旋转速度）和排出装置的速度（排出速度）可以彼此独立地选择，从而进一步提高了效率。

在本发明的一个实施例中，提供了一种装置，其中排放装置的载体设置有覆盖物。这对进一步减少沉积物的溢出有积极的作用。在本发明的另一个实施例中，该装置包括连接到泵装置并且从容器延伸到附近的抽吸管排出装置的入口端。这样的吸管使得可以吸收源自排出装置的任何床料，该床料在入口端的位置处已经收集并将其排放到容器中。此外，吸入管还可以在入口端和旋转切削工具的位置处产生轻微的负压，这可以进一步降低周围区域的浊度。为了实现上述效果，吸入管的横截面和泵装置的容量和流量可以显著地低于切割挖泥船常见的抽吸管或泵装置的横截面积和容量， 例如可小于25％。

在本发明的另一个实施例中，提供了一种装置，其中排放装置的至少一个出口端设置有刮削装置。这使得可以捕获诸如粘土之类的更粘稠的床料，从而使得这种床料的疏浚过程的效率进一步提高。

为此，排出装置的载体机械驱动可以包括适合于其的任何驱动装置。根据本发明的装置，合适的实施例包括在两个齿轮之间运行的环形链的机械驱动器，其中至少一个齿轮是可驱动的，并且该承载件连接到该链条上。

排放装置的载体也可以在宽的范围内选择，只要排水床料的排放不会引起与水的大量混合。 在本文中，装置的合适实施例包括传送带形式的载体。 这种载体可以基本上连续地排出加压床料。在这种情况下，如果输送带在承载表面（例如V形）上设置有用于床料的保持装置，则可能有利于在相对陡峭的角度进行输送。

使用根据本发明的装置的实施例是有利的，其中，载体包括连接到机械驱动器的一系列铲斗，用于从较深的深度挖掘床料，特别是从低于水面25m的深度挖掘。 这是由于排放装置可以通过这种载体以相对较陡的角度放置在水体内，结果是可以以相同长度的排放装置达到更深的深度。优选地，所述铲斗具有相对较轻的设计，其结果是它们不能用于挖掘床料，而仅用于运送已经被切割轮挖泥船挖出的床料。

在合适的实施例中，根据本发明的装置包括可围绕水平轴线旋转的一个切割工具，特别是一个切割齿轮挖泥船，其包括一个齿轮，该轮围绕水平轴线被可旋转地驱动，并且其外圆周上设有一系列挖掘铲斗，其分布在圆周上并且其入口开口在旋转方向上面向前，并且其中齿轮的外圆周包括用于挖掘床料的通道。 齿轮的旋转轴线基本上是水平的，这意味着所述轴线平行于水面行进。

在这种情况下，旋转轴线可以位于与轮式挖泥船相连的梯子的平面中，但优选地与该平面成直角延伸。切割工具也可以沿着梯子的轴线的方向切割，但是在这种实施例中，为了将疏浚物料排到排放装置上，需要在挖掘装置内部布置相对较短的机械自动扶梯装置，例如阿基米德的螺丝部件。

在根据本发明的实施例中，提供一种装置，其包括布置在梯子两侧的两个切割工具，优选地是切割轮挖泥船。通过这样的装置，如果切割工具沿与它们（共同的）旋转轴线的方向不同的方向移动穿过水下床，则在某些情况下可能增加生产宽度。此外，更多的切削工具还能提供更好的筛选和保护排放装置。

本发明装置的实施例切割轮挖泥船包括可围绕水平轴线旋转的轮，并且在外圆周上设置有一系列装配的挖掘铲斗。可以根据情况选择挖掘铲斗的数量，并且后者优选沿着圆周均匀分布。挖掘铲斗可以是铲斗的形式，其中在轮的径向横截面上优选U形的挖掘铲斗。在这种情况下，U形的底座与所述外周相邻。这种挖掘铲斗缺少底部，从而便于排出钻井床料。在外圆周上优选地沿铲斗的底座之间的整个长度设置通道，该通道与延伸到车轮中的收集单元邻接，并且可以以多个驱动桶的形式与排放装置的入口端相邻。

在操作中，优选切割轮挖泥船作为切割装置，可以以这样的方式旋转，使得挖掘铲斗从底部移动到顶部，但是它们也可以在相反的方向上操作。在装置操作期间，必须固定具有附接有切削工具的梯子容器的位置，以便能够进行挖掘。在较浅的深度，船舶可以通过降低桩桩和/或缆索来锚定。在更深的深度，例如水面以下35米以下，优选使用电缆。所产生的反作用力在向下的方向上（取决于旋转的切削工具的旋转方向）起作用，可将船舶更深地拉入水中并且在水平有向上的趋势，可使切割工具脱离与待处理的水下床的接合。水平反作用力通常可以以令人满意的方式使用桩来吸收，但是在相对较大的深度处，作用在桩上的弯矩变得过大，结果使用桩不再经济。 已经发现，根据本发明的装置也可以以电缆来稳定达到预期效果。

本发明装置的简单实施例特征在于，可以从容器到水体的一角度向下定位的梯子包括排出装置。梯子和排放装置然后形成相同结构的一部分，例如包括桁架结构，其中容纳排放装置的载体，优选地设置有覆盖物。

在本发明的另一个实施例中，提供一种装置，其中排放装置的出口端邻接位于容器甲板上的第二排放装置。这使得半连续排放排水床料成为可能，其中第二排放装置包括通过机械驱动的载体实施例进一步促进了排放。

本发明的另一实施例包括一种装置，其中第二排放装置在容器的横向方向上延伸，并且可以沿横向方向移动。因此，如果该装置还包括用于钻井床料的放电容器，其停泊在容器的至少一侧上是有利的，其中第二排放装置的一端邻接排放容器的井。

使用本发明的装置，可以以有效和环境友好的方式挖掘水下床，其中本发明的方法实施例的特征在于一种方法，通过将来自容器的喷桩船舶锚下降定到水下床，其中，切割轮式挖泥船通过使用绞盘将船舶从口岸交替地移动到右舷而将其移动到床中，在这种情况下，船舶围绕喷桩和切割轮挖泥船执行横向回转运动。

在根据本发明的方法替代实施例中，通过使用与床料接合并通过锚索连接到容器的锚固件，将船舶锚固定到水下床，并且切割轮挖泥船跨越并根据根据锚绳移动船舶而确定的路径进入床料。

这两种方法都可以在不引起大量泥沙泄漏的情况下挖掘水下床。 本发明的装置和方法的另一个优点是可以以非常精确的深度进行挖掘工作，使挖掘的水下床呈现相对明确且平坦的表面。 这个重要的优点省去了昂贵的水力工程材料的使用。 因此，例如基础隧道施工所需的砾石床将需要比已知方法的情况更少的砾石供应。

附图说明：

图1示出了根据本发明方法的实施例的示意性侧视图；

图2示出了根据本发明方法的另一个实施例的示意性俯视图；

图3示出了根据本发明的切割轮挖泥船的实施例的示意性透视图。

具体实施方式：

参考图1和图2，示出了用于在水位3下方疏浚床料2的装置1。所示实施例包括容器4，其通过突出桩5锚固到水下床2（后桩桩 5作为临时锚定船只的辅助工具）。该容器还设置有梯子8，其以倾斜角度6向下定位在水体7中。梯子8包括由相互连接的连接构件和压缩构件80构成桁架结构，并且在其自由端设置有一个切割轮挖泥船10。然而，也可以在梯子8的两侧设置切割轮挖泥船10。在其另一端，梯子8连接到容器4，以便可以围绕轴9旋转。梯子8可以通过电缆11围绕水平轴线旋转，电缆11可以使用甲板上存在的绞车（在这种情况下，梯子8被拉起并且角度6减小）。

梯子8还包括用于床料的载体13形式的挖掘床料的排放装置，其通过机械驱动器12驱动。在所示实施例中，托架13包括从底部到顶部传达挖掘床料传送带14。 传送带设有（多个不可见）覆盖物，以进一步防止泥沙溢出。 在承载表面上，传送带13设置有V形15，防止床料向下滑动。在所示实施例中，传送带13的出口端130以传送带16的形式邻接第二排出装置。后者位于容器4的甲板上，并在容器4的横向方向17上延伸。传送带16 可以优选地沿横向方向17平移地移动到端口和右舷，如双箭头18所示。传送带16的平移使得输送带16的底端180可以停放在容器4的一侧，并且可以容纳钻孔床料的排放容器20的孔19相邻。 借助于本发明的方法，可以通过简单的方式将排出的相对干燥的床料由放电容器20输送到处理区域。由于床料相对干燥，将其倾倒在处理区域将导致相对较少的泥沙溢出。 因此，例如30可以将排放容器20停泊在码头区域，并通过起重机将其排空。

参照图3，现在将更详细地描述根据本发明的切割轮式挖泥船10。所示的切割轮挖泥船10通过支撑结构105连接到梯子8的底端，并且包括轮102，其绕水平轴线101旋转地驱动，并且在其外圆周上设置有入口开口105沿着旋转方向104分布的沿着圆周向前（向上）分布的挖掘铲斗103。在径向截面（沿着平面107），轮102的挖掘铲斗103是U形的，与所述外圆周相邻。因此，挖掘铲斗103不具有底部，但是稍微倾斜以使得挖掘床料更难以脱落。 为了排出存在于挖掘铲斗103中的床料，通道106设置在车轮02的外圆周中，优选地沿着铲斗103腿之间的整个长度，该通道106邻接收集单元108，收集单元108 延伸到轮102中。床料通过推动唇缘109被挖掘铲斗103沿着轮102的轴向基本上延伸大约55°。从桶102推出的床料落在收集单元108中，该收集单元108又与 排出装置13的入口端131， 如图3所示，具有连接到机械驱动器的一系列保持器132形式的载体，机械驱动器包括在两个齿轮（未示出）之间延伸的环形链条133，在这种情况下驱动至少一个齿轮。

刀轮式挖泥船110的轮102通过沿所示方向104的旋转马达110围绕轴线101旋转，在这种情况下，挖掘铲斗10 3的底边缘与水下床接触 2并从中分离材料。 这种材料以上述方式通过从动保持器132和传送到容器4的甲板上，到达放电容器20的孔19。

根据本发明，提供了一种方法，其中通过电缆11将梯子8下降到水下，直到切割轮挖泥船110到达底部，在这种情况下，梯子8将水平方向通过旋转电动机110使刀轮式挖泥船旋转，在这种情况下，将床料分离并收集在挖掘桶103中。这种床料经由通道106排出到夹持器132，夹持器132通过机械驱动器（12,133）将疏浚床料输送到容器4的甲板上。

在这种情况下，容器4可以通过降低突出桩5而将锚固到水下床2，在这种情况下，切割轮挖泥船10通过锚固件将端口交替地从端口移动到右舷，绞盘30由绞盘（其又通过锚固件31锚固到水下床2）操作，在这种情况下，船4围绕喷桩5旋转，并且切割轮挖泥船10执行侧向回转运动。

以上所述仅为本发明的部分实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于在水下疏浚床料的装置，包括可锚固到水下床上并具有梯子的容器，所述梯子可以从容器以一定角度向下定位到水体中，并且在其自由端处设置有至少一个旋转切割工具，切削工具包括围绕公共旋转轴线布置的多个挖掘元件，并且具有与用于挖掘床料的排出装置的入口端邻接的用于挖掘床料的通道，其排出装置包括用于床料的载体，其通过机械驱动来驱动，该载体包括两个同时旋转的相反方向的输送带。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述旋转切削工具包括切割轮挖泥船，其中所述切割轮挖泥船包括轮，所述轮围绕水平轴线可旋转地驱动，并且在所述外圆周上设置有一系列沿着圆周方向分布的入口开口面向前转的挖掘铲斗，其中轮的外周包括用于挖掘床料的通道，该通道邻接排放装置的入口端。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括连接到泵装置并且从容器延伸到排放装置的入口端附近的抽吸管；所述排放装置的至少一个出口端设置有刮削装置；所述机械驱动器包括在两个车轮之间延伸的环形链，其中至少一个车轮是可驱动的，并且所述承载件连接到所述链条；传送带在承载表面（例如V形肋）上设置有用于床料的保持装置。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，包括布置在所述梯子的任一侧上的两个切割工具；所述载体包括连接到所述机械驱动器的一系列铲斗；所述容器以水平角度向下定位到所述水体中的梯子包括所述排出装置。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其中所述排放装置的出口端邻接位于所述容器的甲板上的第二排放装置；其中所述第二排出装置包括通过机械驱动器驱动的载体。

6.在水下疏浚基床所述的装置的方法，包括以下步骤：将设备的梯子和排水装置提升到水下；通过旋转切削工具来取出床料；通过通道将疏浚床料排放到排放装置的载体上；通过驱动载体输送疏浚床料。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过从容器中降低桩墩将船舶锚固到水下床，并且通过使用绞车将船舶从端口交替地向右舷移动，并将切割工具移动到床中，在这种情况下容器围绕桩头旋转，并且切割工具执行侧向回转运动；其中所述容器通过使用与所述床接合并且通过锚绳连接到所述容器的锚固件固定到所述水下床，并且所述切割工具根据锚绳移动船舶确定的路径；其中所述路径基本上是直的。