CN113439142B - 配重的反铲式挖泥船 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种船，该船包括用于挖泥或转移土壤以治理水道的挖掘机，该挖掘机包括：‑重量平衡的悬臂，围绕悬臂铰接轴线被可铰接地支撑，‑铲斗臂，可铰接地连接到悬臂，并且在铲斗臂的自由端处设置有铲斗和/或挖掘工具，其中，悬臂连接有配重物，并且其中，该配重物相对于悬臂定位成使得当铲斗和/或挖掘工具处于最低挖掘位置时，配重物的重心位于悬臂铰接轴线上方并且与悬臂铰接轴线大致竖直地对准。

Description

配重的反铲式挖泥船

技术领域

本发明涉及一种船，该船包括用于挖泥或转移土壤以治理水道的挖掘机，该挖掘机包括：

-悬臂(boom，吊杆)，围绕悬臂的铰接轴线被可铰接地支撑，

-铲斗臂，可铰接地连接到悬臂，并且在该铲斗臂的自由端处设置有铲斗和/或挖掘工具。该挖掘机也称为反铲或反铲挖掘机。显然，该船是水上的船，即，挖泥的船，也就是挖泥的水上工具。

背景技术

从涉及一种位于趸船上的反铲的JP2008-208629A中已知这样的船。JP2008-208629A试图提高水下作业的施工精度和施工能力。

在挖泥操作中，在驳船上使用反铲来挖掘、提升和处置挖泥材料，在挖泥循环期间，对功率的需求波动很大。通常，挖泥操作循环由以下项组成：

-将悬臂从驳船上方的倾倒位置水平摆动到水上挖掘位置上方。

-使悬臂与空的铲斗一起下降到底部。

-用铲斗进行挖掘。

-提升装满的铲斗。

-将悬臂摆动至驳船上方的倾倒位置。

-清空位于驳船上方的铲斗。

在铲斗下降到底部期间，能量被耗散。然而，在提升装满的铲斗期间，功率需求最高。对于总体效率而言，在铲斗下降期间耗散的能量被储存并且在铲斗升起期间重新使用这些能量将是有利的。由此，循环期间所需的能量将变得更均匀地分布，并且整个循环就能量使用而言将更高效。换言之，在使用相同的装机功率的情况下可以改善循环时间，或者在循环时间相近的情况下可以降低装机功率。

对于基于陆地的设施而言，利用铲斗进行的挖掘不会发生在挖掘机基部的下方(较远的下方)，因此，在基于陆地的设施的情况下，不存在该问题。传统的基于陆地的挖掘机不需要储存因铲斗下降而产生的能量并在铲斗提升期间再次使用这些能量。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种船，该船包括用于挖泥的挖掘机，该挖掘机在能量使用方面更高效。

另一个目的是提供一种船，该船包括用于挖泥的挖掘机，其中，至少部分地解决了与已知挖掘机相关的问题。

又一个目的是提供一种可替代的船，该船包括用于挖泥的挖掘机。

因此，本发明试图提供一种船，该船包括用于挖泥或转移土壤以治理水道的挖掘机，该挖掘机包括：

-重量平衡的悬臂，该悬臂围绕悬臂的铰接轴线被可铰接地支撑，

-铲斗臂，该铲斗臂可铰接地连接到悬臂，并且在铲斗臂的自由端处设置有铲斗和/或挖掘工具，

其中，悬臂连接有配重物，并且其中，配重物相对于该悬臂定位成使得当铲斗和/或挖掘工具处于最低挖掘位置时，该配重物的重心在悬臂的铰接轴线上方并且与悬臂的铰接轴线大致竖直地对准。

该悬臂通过配重物而重量平衡，该配重物连接到悬臂并且相对于悬臂定位成使得当铲斗和/或挖掘工具处于最低挖掘位置时，该配重物的重心在悬臂的铰接轴线上方并且与悬臂的铰接轴线大致竖直地对准，这样的设置是有利的。重量平衡带来的好处是可以降低对装机功率的需求。通常，提升土壤需要最大的功率。配重物使提升土壤期间的功率需求降低了约20％。同时，由于当铲斗和/或挖掘工具处于最低挖掘位置时，配重物的位置与悬臂的铰接轴线竖直地对准，所以对挖掘工具施加到岩石或土壤的切削力没有不利影响。

相反，传统的反铲或挖掘机可以具有配重物，但是配重物与主体安装在一起而不是与悬臂安装在一起。这种传统的反铲有时位于趸船上。可替代地，挖掘机可与船高度集成。这种高度集成的挖掘机不具有配重物，这是可以理解的，因为由于挖掘机与船集成，所以挖掘机不太可能出现翻倒的情况。另外，额外的配重物将增加船的自重，降低船的载重能力，这是不合乎期望的。

通常，重量平衡的悬臂与可移动的配重物相关联，该配重物在铲斗下降到底部期间竖直地提升，并且在铲斗提升的同时下降。这样，平衡了系统的势能。该可移动的重物附接到挖掘机的所谓的“悬臂”上。悬臂通过液压缸来使铲斗下降以及提升或升高。配重物被连接到悬臂使得当位于底部处的铲斗处于尽可能低的“挖掘”位置时，该配重物实际上在悬臂上没有施加任何力矩，该力矩会对铲斗到土壤中的穿透能力造成不利影响。

该船可以是任何合适类型的漂浮结构。该船可以具有定位桩以使船锚定。该船可以具有装载空间。该船可以是没有自身推进系统的趸船。

在船的实施例中，悬臂在悬臂的铰接轴线的船内侧和船外侧处延伸，并且配重物与悬臂船内区段连接。这提供了许多优点。在悬臂的铰接轴线的船内侧和船外侧处延伸的悬臂提供了设计自由度，以调节配重物的效果。此外，由于挖掘机的回转而通常无法使用的可用船内空间现在能够用来容纳配重物。此外，能够改善围绕挖掘机的竖直旋转轴线的平衡。

“船内”是指“在船的舷墙或船体的线内”或“朝向船的中心线”。因此，“船外”是指“在船的舷墙外”或“在船体的侧向方向上”。

在船的实施例中，悬臂是一件式的。一件式是指悬臂作为一件来在悬臂的铰接轴线的船内侧和船外侧处延伸，并且悬臂可作为一件来安装到铰接轴线。显然，悬臂可以是悬臂区段构成的组件。一件式的悬臂确保了具有较少活动部件的简单构造。

相反，传统的挖掘机悬臂虽然可以是一件式的，但不在悬臂的铰接轴线的两侧处延伸，而是仅在铰接部的一侧处延伸。

在船的实施例中，悬臂具有纵向轴线，并且悬臂的铰接轴线相对于悬臂的纵向轴线偏移间距S。悬臂的纵向轴线在两个悬臂端之间延伸，在此情况下，从配重物延伸到铲斗臂可铰接地连接到悬臂的位置。在这方面而言，偏移是指纵向轴线和悬臂的铰接轴线不相交而是相隔间距S。间距S提供了关于配重物的位置和挖掘机的可及范围二者的设计自由度。相反，在传统的挖掘机中，不存在这样的间距S，而是悬臂的铰接轴线与悬臂的纵向轴线相交，并且挖掘机的可及范围将具体地受限于挖掘机的本体下方的一区域中。

在船的实施例中，挖掘机包括与悬臂联接的横向构件，其中，悬臂通过横向构件与主框架可铰接地联接。主框架指的是将力从悬臂传递到转台(在通常的情况下)的主结构部件。该横向构件可以是相对于悬臂的纵向轴线横向延伸的突出梁轮廓区段。可以设想使悬臂的铰接轴线相对于悬臂的纵向轴线偏置的其他方式，例如，板材构造的悬臂。

该横向构件确保了用一种倾斜且简单的方式来使悬臂的铰接轴线相对于悬臂的纵向轴线偏置

在船的实施例中，配重物与悬臂固定地连接。固定地连接意味着至少相对于该配重物的平移，该配重物与悬臂一致地移动。可以设想配重物可以相对于重物的旋转轴线自由旋转，该重物的旋转轴线相对于悬臂是固定的。配重物与悬臂固定地连接确保了配重物与悬臂的简单集成，这不需要额外的活动部件或铰接接头。

相反，如上所述，传统的反铲或挖掘机可以具有配重物，但是配重物与主体上安装在一起而不是与悬臂安装在一起。已知的是将配重物与悬臂结合使用，然而配重物是通过连杆系统与悬臂相关联的。

在实施例中，船包括具有悬臂缸的液压驱动系统，其中，悬臂缸与悬臂船内区段联接以驱动悬臂。悬臂缸与悬臂船内区段相联接以确保悬臂缸的重量增加配重物的效果。另外，由此，悬臂缸在悬臂的船外侧处所谓的“飞溅区”之外操作。此外，由于挖掘机的回转而通常无法使用的可用船内空间现在用来容纳悬臂缸。另外，由于悬臂缸与悬臂船内区段联接，因此悬臂铰接部可位于更靠近水面的位置，这提高了悬臂的可及范围，例如悬臂的挖泥深度。此外，最大汽缸力减小。最后，由于在船外悬臂区段和悬臂缸之间没有直接的连接部，因此可以通过关节式的悬臂或通过使用中间件或延伸件来使悬臂变得更容易可分和加长。

相反，传统的挖掘机总是将悬臂缸布置在前部处，即面向船外的一侧。

在船的实施例中，悬臂缸在悬臂船内区段的自由端附近与悬臂联接。悬臂缸在悬臂船内区段的自由端附近与悬臂联接，使得悬臂缸的效果最大化。

在船的实施例中，悬臂缸可铰接地支撑在悬臂的铰接轴线上方。悬臂缸使悬臂围绕悬臂的铰接轴线旋转。因此，悬臂缸联接到悬臂和主框架。悬臂缸被主框架可铰接地支撑在悬臂的铰接轴线上方，使得能够在操作期间，特别是在提升土壤期间，优化悬臂缸的效果。另外，这种构造允许在铲斗提升时，在船结构上即使存在合成力矩也是极小的合成力矩，这是船需要更高的稳定性的操作模式。

相反，如上所述，传统的挖掘机总是将悬臂缸布置在前部处，并将悬臂缸支撑在悬臂的铰接轴线下方。

在船的实施例中，挖掘机包括用于支撑挖掘机并允许挖掘机围绕竖直旋转轴线旋转的转台，并且其中，当铲斗和/或挖掘工具处于其最低挖掘位置时，配重物的重心在转台上方。也就是说，配重物的重心位于转台的竖直投影区域内，或者至少位于转台的方位内。

在转台上方的配重物使得能够通过转台和船的下部基础结构来改善支撑和力的传递。

在船的实施例中，当铲斗和/或挖掘工具处于其最低挖掘位置时，配重物的重心与竖直旋转轴线大致竖直地对准。这使得能够通过转台和船的下部基础结构来更加改善支撑和力的传递。

在船的实施例中，船包括与挖掘机联接以用于驱动挖掘机的设备，其中，该设备至少部分地(特别地，全部地)布置在甲板高度的之下。由此，当挖掘机不操作时，通向挖掘机区域的通道是畅通的。同时，因为无障碍环境以及减少了暴露在恶劣天气状况下的事实而在维护方面得到改善。

附图说明

下面将参考附图更详细地讨论本发明，在附图中：

图1是根据本发明的船的立体图；

图2和图3是图1的船处于不同姿态的侧视图；

图4是悬臂的另一实施例。

具体实施方式

图1是根据本发明的船1的立体图。图2和图3是图1的船1的侧视图。图1和图3示出了处于如下姿态的船1，其中，当铲斗5处于最低挖掘位置时，配重物6的重心16位于悬臂的铰接轴线7上方并与悬臂的铰接轴线大致竖直地对准。图2示出了处于如下姿态的船1，其中，配重物6下降，而铲斗5被提升并且准备摆动到装载空间(未示出)上方。参照图1至图3来描述根据本发明的船1。

船1包括挖掘机2。挖掘机2适用于挖泥或转移土壤，特别是用于治理水道。挖掘机与船1的构造高度集成。这种集成使得能够将挖掘机2的设备20与船安装在一起，如图3所示。由此，该设备是静止的并且不必与挖掘机2的主框架19一起旋转。设备20仅示意性地示出并且可以包括主驱动系统和辅助系统。设备20可以安装在船1自身内，以提供自由的甲板空间。另外，这使得在执行操作期间，船的稳定性增加。应当理解，设备20可以根据需要设置在甲板上。

挖掘机2包括用于使铲斗5和铲斗臂4升高和下降的悬臂3。悬臂3围绕悬臂3的铰接轴线7被可铰接地支撑。悬臂3可铰接地联接到挖掘机2的主框架19。悬臂3是重量平衡的。因此，在悬臂3上设置有配重物6。配重物6与悬臂3固定地连接。配重物6相对于悬臂3定位成使得当铲斗5和/或挖掘工具处于最低挖掘位置时，配重物6的重心16在悬臂3的铰接轴线7上方并且与悬臂的铰接轴线大致竖直地对准，如图1和图3最佳地示出的。

挖掘机2包括用于使铲斗5相对于悬臂3摆动的铲斗臂4。因此，铲斗臂4可铰接地连接到悬臂3。铲斗臂4的自由端设置有铲斗5。铲斗5可铰接地连接到铲斗臂4。铲斗5上设置有挖掘工具17以便于挖掘。

悬臂3在悬臂的铰接轴线7的船内侧和船外侧处延伸，如图2最佳地示出的。悬臂3是一件式的。在此，悬臂3由板材构造作业而制成。铲斗臂4与悬臂船外区段21连接。配重物6与悬臂船内区段8连接。悬臂3具有纵向轴线10。纵向轴线10从配重物6延伸至悬臂3和铲斗臂4的铰接接头18。悬臂3的铰接轴线7相对于悬臂的纵向轴线10偏置。悬臂3的铰接轴线7相对于悬臂的纵向轴线10偏离间距S。

挖掘机2包括与悬臂3联接的横向构件。在这种情况下，横向构件与形成悬臂3的板材构造作业集成。因此，悬臂3在侧视图中具有类似于三角形的形状。悬臂3与主框架19可铰接地联接。悬臂3在靠近甲板位置22的位置处与主框架19可铰接地联接，这改进了所实施的挖掘机的稳定性和操作动作。与标准挖掘机相比，该挖掘机的每个完整的转动循环消耗的能量更少。悬臂3通过横向构件与主框架可铰接地联接。

船1包括液压驱动系统11。由于在使用液压系统的情况下，如何驱动具有悬臂3、铲斗臂4和铲斗5的挖掘机是众所周知的，所以没有对液压驱动系统11进行描述。液压驱动系统11具有悬臂缸12。悬臂缸12与悬臂3和主框架19联接，以使得悬臂3在围绕悬臂的铰接轴线7铰接的同时升高和下降。悬臂缸12与悬臂船内区段8联接以驱动悬臂3。悬臂缸12在悬臂船内区段8的自由端13附近与悬臂3联接。悬臂缸12可铰接地支撑在悬臂铰接轴线7上方，如图3最佳地示出的。

挖掘机包括转台14。转台14被配置成用于支撑挖掘机2并且使得挖掘机2，或更确切地，挖掘机2的主框架19相对于船1旋转。转台14使得主框架19围绕竖直旋转轴线15旋转。当铲斗5和/或挖掘工具处于其最低挖掘位置时，配重物6的重心16在转台14上方，如图3最佳地示出的。具体地，当铲斗5和/或挖掘工具处于其最低挖掘位置时，配重物6的重心16与竖直旋转轴线15大致竖直地对准。

尽管配重物6被示出为矩形本体，本领域技术人员将理解配重物6可以设置有不同的形状和/或构型。所实施的悬臂3是一件式的。提供了许多附接结构以使得铲斗臂4和悬臂3之间的连接可以容易且快速地完成。悬臂3被构造成悬臂3经由转台14与船1的连接可用船载起重机(未示出)进行。虽然转台14被示出为悬臂3与船1的连接部，但是可以设想任何其他合适的连接部，例如柔性基部，该柔性基部是已知的连接部并且是能够适应不同构造的基部。

本领域技术人员应理解的是，船1可以包括至少两个定位桩(未示出)，优选三个定位桩，以在挖掘时为船提供稳定性和安全性。

图4示出了悬臂3的另一实施例的侧视图。仅描述与图1至图3所示的悬臂3的不同之处。该悬臂3由梁段23、24构成。所实施的悬臂3是包括多个梁段的一体件。横梁构件9与悬臂3的纵梁联接。梁段23、24可以根据挖掘深度要求而在长度上延伸。横梁构件9与悬臂3的纵梁联接。横梁构件9在其下部处包括悬臂的铰接轴线7。在图中可以清楚地看出，悬臂的铰接轴线7相对于悬臂的纵向轴线10偏离间距S。应当理解，除了一些参数(例如悬臂3的不同旋转点之间的距离)之外，间距S的高度或距离将相对于悬臂长度和配重物6的质量来确定。

上面已经参照附图中所示的多个示例性实施例描述了本发明。可以存在一些部分或元件的修改和替代实施方式，并且它们包括在所附权利要求限定的保护范围内。

Claims (10)

1.船(1)，所述船包括用于挖泥或转移土壤以治理水道的挖掘机(2)，所述挖掘机(2)包括：

-重量平衡的悬臂(3)，围绕悬臂铰接轴线(7)被能铰接地支撑，

-铲斗臂(4)，能铰接地连接到所述悬臂(3)，并且在所述铲斗臂(4)的自由端处设置有挖掘工具(5、17)，

其中，所述悬臂连接有配重物(6)，其特征在于，所述配重物(6)相对于所述悬臂(3)定位成使得当所述挖掘工具(5、17)处于最低挖掘位置时，所述配重物(6)的重心(16)在所述悬臂铰接轴线(7)上方并且与所述悬臂铰接轴线大致竖直地对准；

其中，所述悬臂(3)在所述悬臂铰接轴线(7)的船内侧和船外侧处延伸，并且所述配重物(6)与悬臂船内区段(8)连接；

所述船还包括具有悬臂缸(12)的液压驱动系统(11)，其中，所述悬臂缸(12)与所述悬臂船内区段(8)联接以驱动所述悬臂(3)，并且其中，所述悬臂缸(12)被能铰接地支撑在所述悬臂铰接轴线(7)上方。

2.根据权利要求1所述的船(1)，其中，所述悬臂(3)是一件式的。

3.根据权利要求1所述的船(1)，其中，所述悬臂(3)具有纵向轴线(10)，并且所述悬臂铰接轴线(7)相对于所述悬臂的所述纵向轴线(10)偏离间距S。

4.根据权利要求3所述的船(1)，其中，所述挖掘机(2)包括与所述悬臂(3)联接的横向构件(9)，其中，所述悬臂(3)通过所述横向构件(9)与主框架(19)能铰接地联接。

5.根据权利要求4所述的船(1)，其中，所述配重物(6)与所述悬臂(3)固定地连接。

6.根据权利要求5所述的船(1)，其中，所述悬臂缸(12)在所述悬臂船内区段(8)的自由端(13)附近与所述悬臂(3)联接。

7.根据权利要求6所述的船(1)，其中，所述挖掘机(2)包括转台(14)以用于支撑所述挖掘机(2)并且使得所述挖掘机(2)围绕竖直旋转轴线(15)旋转，并且其中，当所述挖掘工具(5、17)处于其最低挖掘位置时，所述配重物(6)的重心(16)在所述转台上方。

8.根据权利要求7所述的船(1)，其中，当所述挖掘工具(5、17)处于其最低挖掘位置时，所述配重物(6)的重心(16)与所述竖直旋转轴线(15)大致竖直地对准。

9.根据权利要求8所述的船(1)，其中，所述船包括与所述挖掘机联接以用于驱动所述挖掘机的设备(20)，其中，所述设备至少部分地布置在甲板高度之下。

10.根据权利要求9所述的船(1)，其中，所述设备全部布置在甲板高度之下。