JP5856053B2 - Cutter head for dredging the ground, cutter suction dredger with such a cutter head, and method for dredging the ground - Google Patents

Cutter head for dredging the ground, cutter suction dredger with such a cutter head, and method for dredging the ground Download PDF

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Description

本発明は、水面下で地面を浚渫するためのカッターヘッドに関し、このカッターヘッドは、カッターサクション浚渫船のラダーへの取り付け、および横方向の掃引運動でのラダーによる地面の移動に好適である。本発明はまた、そのようなカッターヘッドを備えるカッターサクション浚渫船、および地面、特に比較的固い地面を浚渫する方法に関する。 The present invention relates to a cutter head for dredging the ground under the surface of the water, and this cutter head is suitable for attaching a cutter suction dredger to a ladder and moving the ground by a ladder in a lateral sweeping motion. The invention also relates to a cutter suction dredger with such a cutter head and a method for dredging the ground, in particular the relatively hard ground.

前段で説明したタイプのカッターヘッドは、例えばNL1031253号明細書から知られている。公知のカッターヘッドは、中心軸の周りで回転可能な旋回体であり、旋回体は、ベースリングと、ベースリングから少し離れて同心円状に配置されたハブとによって形成され、ベースリングとハブとの間には、掘削工具を備える複数の支持アームが延在する。公知の掘削工具はビット様である、つまり、それらの外側自由端に平らな部分を含み、その端面で、定められた直線距離にわたって地面に接触することを意味する。良好な掘削動作のために、公知のカッターヘッドの回転中に掘削工具はまず地面と接触する必要がある。それゆえ、掘削工具は、カッターヘッドの回転方向で見ると支持アームの先頭部分に位置している。   A cutter head of the type described in the preceding paragraph is known, for example, from NL1031253. A known cutter head is a swivel that is rotatable about a central axis, the swivel being formed by a base ring and a hub arranged concentrically at a distance from the base ring. In between, a plurality of support arms with drilling tools extend. The known drilling tools are bit-like, meaning that they comprise flat portions at their outer free ends and at their end faces contact the ground over a defined linear distance. For a good excavation operation, the excavation tool must first contact the ground during rotation of the known cutter head. Therefore, the excavation tool is located at the leading portion of the support arm when viewed in the rotation direction of the cutter head.

カッターヘッドはカッターサクション浚渫船(カッター浚渫船とも称す)との組み合わせで適用される。カッターサクション浚渫船は、いわゆるスパッドポストによって地面に固定された船を含む。この固定ゆえに、浚渫中に発生する反動力を地面に伝達しかつ吸収することができる。カッターサクション浚渫船のラダーには吸引管が取り付けられ、吸引管はカッターヘッドに接続され、それに沿って、浚渫された地面が除去される。浚渫中、カッターヘッドは回転し始め、ラダーと吸引管とが全体的に斜めの角度で水中に下げられて地面に接触する。カッターヘッドは、ウインチを使用して左舷から右舷へ交互にラダーを引っ張ることによって地面を引きずられる。カッターヘッドは、カッターヘッドの軸−ベースリングおよびハブの回転の中心を結ぶ線−の周りで回転するため、掘削工具の端面が、カッターヘッド、ラダーおよび吸引管の重みを受けて大きな力で地面に当たる。これによって生じた破片が、支持アーム間の通路開口部を経由して、吸引管によって吸い上げられて排出される。カッターサクション浚渫船を定められた距離にわたって一度に移動させ、かつ上述の掃引運動を繰り返すことによって地表面全体を浚渫できる。   The cutter head is applied in combination with a cutter suction dredger (also called a cutter dredger). The cutter suction dredger includes a ship fixed to the ground by a so-called spud post. Because of this fixation, the reaction force generated in the cage can be transmitted to the ground and absorbed. A suction pipe is attached to the ladder of the cutter suction dredger, and the suction pipe is connected to the cutter head, along which the dredged ground is removed. During the dredging, the cutter head begins to rotate, and the ladder and the suction pipe are lowered into the water at an oblique angle as a whole and come into contact with the ground. The cutter head is dragged across the ground by pulling the ladder alternately from port to starboard using a winch. The cutter head rotates about the cutter head axis-the line connecting the center of rotation of the base ring and the hub-so that the end face of the excavation tool receives the weight of the cutter head, ladder, and suction pipe with a large force. It hits. Debris generated thereby is sucked up by the suction pipe and discharged through the passage opening between the support arms. The entire ground surface can be dredged by moving the cutter suction dredger at once over a predetermined distance and repeating the sweeping motion described above.

米国特許第4319415A号明細書には、カッター用のカッターヘッドが開示されている。カッターヘッドは、回転軸の周りを回転可能な旋回体を含み、旋回体は、ベースリングと、ベースリングから少し離れて配置されたハブとによって形成され、ベースリングとハブとの間には複数の支持アームが延在している。支持アームは切歯用の歯ホルダを備える。歯ホルダはT字状のプロファイルを有し、それにより、支持アームに解放可能に取り付けることができる。   U.S. Pat. No. 4,319,415A discloses a cutter head for a cutter. The cutter head includes a revolving body that can rotate around a rotation axis, and the revolving body is formed by a base ring and a hub that is disposed at a slight distance from the base ring. The support arm extends. The support arm includes a tooth holder for incisors. The tooth holder has a T-shaped profile so that it can be releasably attached to the support arm.

国際公開第2005/035884A号パンフレットには、浚渫船のカッターヘッドから摩耗した歯を除去するための、および除去した歯を新しい歯と交換するためのロボットマニピュレータが説明されている。マニピュレータは浚渫船に設置されている。開示のカッターヘッドは、各々約8個の歯を有する約5個の支持アームを含む通常のタイプのものである。   WO 2005 / 035884A describes a robotic manipulator for removing worn teeth from a dredger's cutter head and for replacing the removed teeth with new ones. The manipulator is installed on the dredger. The disclosed cutter head is of the usual type including about 5 support arms each having about 8 teeth.

GB−A−2032492号明細書には、中心ハブを含み、そこに少なくとも1個の螺旋状のヘリカルウェブが装着されているカッターヘッドが開示されている。ウェブはカッタービットのアレイを備え、カッタービットのアレイはウェブに沿って離間しており、かつ使用時に同じウェブ上にある連続的なビットが前のビットよりも深く掘削するように突出している。   GB-A-2024492 discloses a cutter head that includes a central hub on which at least one helical helical web is mounted. The web includes an array of cutter bits that are spaced along the web and project so that successive bits on the same web in use dig deeper than the previous bit in use.

NL−A−8104969号明細書には、各々約8個の歯が取り付けられた通常の量の5個の支持アームを含む、カッターサクション浚渫船用の従来のカッターヘッドが開示されている。   NL-A-8104969 discloses a conventional cutter head for a cutter suction dredger that includes a normal amount of five support arms, each fitted with about eight teeth.

米国特許第4470210A号明細書には、カッターヘッド用のアダプタが開示されている。アダプタは、切歯の最適な掘削角を調整できるように縦および横軸の周りで回転可能である。   U.S. Pat. No. 4,470,210A discloses an adapter for a cutter head. The adapter is rotatable about the vertical and horizontal axes so that the optimum excavation angle of the incisor can be adjusted.

米国特許第4986011A号明細書には、断続的な可撓性要素を使用する、アダプタ中のカッティングツースのクランプ部分によってカッターヘッドの支持アームに取り付け得るカッター浚渫船用のカッティングツースが開示されている。   U.S. Pat. No. 4,986,611 A discloses a cutting tooth for a cutter dredger that can be attached to the support arm of the cutter head by means of a clamping portion of the cutting tooth in the adapter using intermittent flexible elements.

公知のカッターヘッドには、本出願に照らして一軸圧縮強度(UCS)が少なくとも50MPaの地面であると定義された比較的固い地面、例えば岩石を浚渫できないか、または限られた効率でしか浚渫できないかのいずれかであるという欠点がある。UCSは当業者に公知の概念であり、地盤の圧縮強度を示し、地盤の側壁は圧縮中支持されていない。効率は、本出願に照らして、単位時間および単位パワー当たり浚渫される地面の容積を意味すると理解される。   Known cutter heads are capable of dredging relatively hard ground, eg rock, defined in the context of the present application as having a uniaxial compressive strength (UCS) of at least 50 MPa, or with limited efficiency. There is a drawback of either. UCS is a concept known to those skilled in the art and indicates the compressive strength of the ground, and the side walls of the ground are not supported during compression. Efficiency is understood in the context of the present application to mean the volume of ground that is drowned per unit time and unit power.

本発明の目的は、他の利点に加え、地表面をより効率的に浚渫でき、かつ公知のカッターヘッドと比べて効率性を高めて、特に比較的固いタイプの地面を浚渫可能にする、カッターサクション浚渫船用のカッターヘッドを提供することにある。   The object of the present invention is, in addition to other advantages, a cutter that can dredge the surface of the ground more efficiently and increase the efficiency compared to known cutter heads, particularly capable of dripping a relatively hard type of ground. It is to provide a cutter head for a suction dredger.

本発明によれば、この目的のために、中心軸の周りを回転可能な旋回体を含むカッターヘッドであって、旋回体は、ベースリングと、ベースリングから少し離れて配置されたハブとによって形成され、ベースリングとハブとの間には、掘削工具を備える複数の支持アームが延在し、カッターヘッドは少なくとも50個の掘削工具を備え、掘削工具が少なくともそれらの外側自由端において、好ましくはそれらの全長に沿って軸対称であり、それにより、それらの縦軸の周りで自由に回転できるようになっている、カッターヘッドが提供される。とりわけカッターヘッドの支持アームに、土壌に接触する側において軸対称である掘削工具を設けることによって、比較的固い地面、特に例えば岩石などを、公知のカッターヘッドよりも高い効率で浚渫できることを見出した。掘削工具が軸対称であることは、地面、特に比較的固い地面の破壊に好ましい効果を有することを見出した。   According to the invention, for this purpose, a cutter head comprising a pivoting body rotatable about a central axis, the pivoting body being constituted by a base ring and a hub arranged slightly away from the base ring. A plurality of support arms formed between the base ring and the hub are formed, the cutter head comprises at least 50 drilling tools, and the drilling tools are preferably at least at their outer free ends. Are axisymmetric along their entire length, thereby providing cutter heads that are free to rotate about their longitudinal axis. In particular, it has been found that a relatively hard ground, in particular, for example rocks, can be dredged with higher efficiency than known cutter heads by providing an excavation tool that is axisymmetric on the side in contact with soil on the support arm of the cutter head. . It has been found that the excavation tool being axisymmetric has a positive effect on the destruction of the ground, in particular the relatively hard ground.

公知の掘削工具は、それらの外側自由端においては比較的幅が広く、浚渫中に受ける大きな力に耐えることができる。カッターサクション浚渫船の水中の部品の重量は、結局のところ、掘削工具と地面との間の接触表面領域にわたって分配される。公知の掘削工具に比較的幅の広い外側自由端を与えることによって、この接触表面領域は比較的大きくなり、それにより、地面に伝達される力は、比較的大きな表面領域にわたって分配される。それゆえ、接触面にかかる平均圧力は限定されたままであり、それにより、掘削工具の破損が回避される。   Known drilling tools are relatively wide at their outer free ends and can withstand the large forces experienced in the cage. The weight of the underwater part of the cutter suction dredger is ultimately distributed over the contact surface area between the drilling tool and the ground. By providing a relatively wide outer free end to a known excavation tool, this contact surface area is relatively large, whereby the force transmitted to the ground is distributed over a relatively large surface area. Therefore, the average pressure on the contact surface remains limited, thereby avoiding breakage of the drilling tool.

本発明による掘削工具は少なくともそれらの外側自由端において軸対称であり、この部分で地面と接触するため、掘削工具は比較的小さい力でも地面に入り込む。さらに、地面に局所的に加えられる圧力は比較的高く、それにより、地面、特に比較的固い地面が効果的に破砕される。   Since the excavation tools according to the invention are axisymmetric at least at their outer free ends and come into contact with the ground at this part, the excavation tools can enter the ground with relatively little force. Furthermore, the pressure applied locally to the ground is relatively high, thereby effectively crushing the ground, especially the relatively hard ground.

米国特許第4488608A号明細書には、乾いた岩石などを掘削するための回転式石切り用ヘッドであって、円錐状掘削工具を有し、その一部が硬化(炭化タングステン)インサートを含む石切り用ヘッドが説明されていることを述べる。インサートを有する工具は、他のカッター工具に対して幾分奥よりの位置に配置されて、不規則な岩石表面と接触するときに早期に破損するのを回避している。   U.S. Pat. No. 4,488,608 A discloses a rotary stone cutting head for excavating dry rock or the like having a conical excavation tool, a part of which includes a hardened (tungsten carbide) insert. State that the cutting head is described. Tools with inserts are positioned somewhat deeper than other cutter tools to avoid premature failure when in contact with an irregular rock surface.

DE 10 2005 051450A1号明細書には、ある場合においてはその回転対称軸の周りを自由に回転できる軸対称掘削工具が開示されている一方、米国特許第4575156A号明細書は、採炭で使用する同様の軸対称掘削工具に関する。両文献とも、そのような工具を水中での浚渫に使用することは提案していない。   DE 10 2005 051450 A1 discloses an axisymmetric drilling tool that in some cases can freely rotate about its rotational symmetry axis, while US Pat. No. 4,575,156 A is similar to that used in coal mining. This relates to an axisymmetric drilling tool. Neither document suggests using such tools for dredging in water.

カッターヘッドの好ましい実施形態は、掘削工具は回転対称であり、一層好ましくは円錐状形態であるという特徴を有する。そのような幾何学的形状によって、公知の掘削工具で可能なものよりも高い平均圧力を地面に伝達することができる。本発明による掘削工具、特に好ましい円錐状の変形例の別の利点は、その形状ゆえに、公知の掘削工具よりも占める空間が小さいことである。これによって、多数の掘削工具を備えるカッターヘッドを提供することが可能となり、これがカッターヘッドの浚渫効率に有利であることを見出した。同じ理由から、カッターヘッドの支持アーム間に存在しかつ浚渫された地面を排出する通路開口部も同様に、公知のカッターヘッドの場合よりも小型にできる。これは、本発明による掘削工具があまり通路を妨げないためである。これによって、支持アーム数も増やすことができる。   A preferred embodiment of the cutterhead is characterized in that the excavation tool is rotationally symmetric and more preferably has a conical shape. Such a geometry allows a higher average pressure to be transmitted to the ground than is possible with known drilling tools. Another advantage of the drilling tool according to the invention, in particular the preferred conical variant, is that it occupies less space than known drilling tools because of its shape. This has made it possible to provide a cutter head with a large number of excavating tools, which has been found to be advantageous for the dredge efficiency of the cutter head. For the same reason, the passage openings that exist between the support arms of the cutter head and discharge the crushed ground can likewise be made smaller than in the case of known cutter heads. This is because the excavation tool according to the present invention does not disturb the passage so much. Thereby, the number of support arms can also be increased.

本発明の別の好ましい実施形態によれば、掘削工具は、円錐状の上部に対して直径が小さくされた実質的にシリンダー状のシャンク部分を含む。この実施形態による掘削工具は、カッターヘッドのアームに設けられた結合手段にそのシリンダー状のシャンク部分があるようにして配置される。結合手段は好ましくは、中心孔のあるブロックソケットを含み、中心孔に、回転に備えてシリンダー状のシャンク部分を差し込む。この実施形態では、円錐状部分は、有効長にわたってブロックソケットの外側に突出し、有効長は、掘削工具の全長と比べて比較的短い。これは、従来技術の切歯よりもはるかに大きな力に耐えることができるという利点を有する。さらに、ブロックソケットは、掘削工具を曲げ変形に対して効果的に支持する。好ましい実施形態では、掘削工具は、10〜500mm、一層好ましくは20〜250mm、および最も好ましくは50〜150mmの長さだけそのホルダの外側に突出する。   According to another preferred embodiment of the present invention, the excavation tool includes a substantially cylindrical shank portion that is reduced in diameter relative to the conical top. The excavation tool according to this embodiment is arranged such that the coupling means provided on the arm of the cutter head has its cylindrical shank portion. The coupling means preferably includes a block socket with a central hole into which a cylindrical shank portion is inserted for rotation. In this embodiment, the conical portion protrudes outside the block socket over an effective length, which is relatively short compared to the overall length of the excavation tool. This has the advantage that it can withstand much greater forces than prior art incisors. Further, the block socket effectively supports the excavation tool against bending deformation. In a preferred embodiment, the excavation tool projects outside the holder by a length of 10-500 mm, more preferably 20-250 mm, and most preferably 50-150 mm.

特に好ましい実施形態では、掘削工具は、その回転対称軸の周りを自由にまたは少なくとも容易に回転できるように、好ましくはそのソケットに配置される。これは、掘削工具が回転対称であるために可能となる。作業中に工具の自由なまたは容易な回転を可能にすることは、土壌との摩擦による、掘削工具の土壌に接触する先端の破損およびまた自生発刃の危険性を低減する。これによって、掘削工具の有用寿命は長くなり、かつ破損したまたは先の丸い掘削工具を頻繁に交換する必要がないため貴重な時間を節約できる。   In a particularly preferred embodiment, the excavation tool is preferably arranged in its socket so that it can rotate freely or at least easily about its rotational symmetry axis. This is possible because the excavation tool is rotationally symmetric. Enabling free or easy rotation of the tool during operation reduces the risk of breakage of the tip of the drilling tool in contact with the soil and also the risk of spontaneous cutting due to friction with the soil. This increases the useful life of the drilling tool and saves valuable time because it does not require frequent replacement of broken or pointed drilling tools.

掘削工具の円錐状部分は、好ましくは、外端に、土壌と接触する硬化先端を備える。先端は例えばカーバイド製とし得る。   The conical portion of the drilling tool is preferably provided with a hardened tip in contact with the soil at the outer end. The tip can be made of carbide, for example.

別の好ましい実施形態では、本発明によるカッターヘッドは、円錐状掘削工具の上部の曲率半径が最大500mm、一層好ましくは最大350mm、さらに一層好ましくは最大100mm、および最も好ましくは最大50mmであることを特徴とする。さらに別の好ましい変形例は円錐状掘削工具を含み、その上部の曲率半径は、1〜100mm、および一層好ましくは5〜80mmである。さらに別の好ましい変形例では、掘削工具は、円錐状の超硬合金インサートを収容するホルダを含む。   In another preferred embodiment, the cutter head according to the present invention has a radius of curvature at the top of the conical drilling tool of at most 500 mm, more preferably at most 350 mm, even more preferably at most 100 mm, and most preferably at most 50 mm. Features. Yet another preferred variant includes a conical excavation tool, the upper radius of curvature of which is 1-100 mm, and more preferably 5-80 mm. In yet another preferred variation, the excavation tool includes a holder that houses a conical cemented carbide insert.

本発明によるカッターヘッドの好ましい実施形態は、カッターヘッドが少なくとも5個の支持アーム、一層好ましくは少なくとも10個の支持アーム、および最も好ましくは少なくとも15個の支持アームを含むという特徴を有する。カッターヘッドが、ベースリングとハブとの間に通路開口部を備えた旋回面を含むことも可能である。ここで、開口部間にある旋回面の部分はカッターヘッドの「支持アーム」を形成する。別のオプションは、カッターヘッドに、軸方向に延びる支持アームを設け、その上に、周囲方向に延びる横方向アームを装着することである。   A preferred embodiment of the cutter head according to the invention is characterized in that the cutter head comprises at least 5 support arms, more preferably at least 10 support arms, and most preferably at least 15 support arms. It is also possible for the cutter head to include a swiveling surface with a passage opening between the base ring and the hub. Here, the part of the swiveling surface between the openings forms the “support arm” of the cutter head. Another option is to provide the cutter head with an axially extending support arm on which a circumferentially extending lateral arm is mounted.

掘削工具数は広い制限内で変えることができ、掘削工具数が可能な限り多数であることが有利である。好ましい実施形態では、本発明によるカッターヘッドは、少なくとも100個の掘削工具、さらに一層好ましくは少なくとも140個の掘削工具、および最も好ましくは少なくとも180個の掘削工具を含む。ここで、掘削工具はカッターヘッドの旋回面にわたって規則的にも不規則にも分布できる。支持アーム当たりの掘削工具数は、好ましくは少なくとも10個の掘削工具、一層好ましくは少なくとも15個の掘削工具、一層好ましくは少なくとも20個の掘削工具、および最も好ましくは少なくとも25個の掘削工具である。   The number of drilling tools can be varied within wide limits and it is advantageous for the number of drilling tools to be as large as possible. In a preferred embodiment, the cutter head according to the present invention comprises at least 100 excavation tools, even more preferably at least 140 excavation tools, and most preferably at least 180 excavation tools. Here, the excavation tool can be distributed regularly and irregularly over the turning surface of the cutter head. The number of drilling tools per support arm is preferably at least 10 drilling tools, more preferably at least 15 drilling tools, more preferably at least 20 drilling tools, and most preferably at least 25 drilling tools. .

本発明によるカッターヘッドは、公知のカッターヘッドとは基本的に異なる方法で地面を掘削する。公知のカッターヘッドが大きな力で地面をたたいて大きな破片にするのに対して、本発明によるカッターヘッドは、地面を遙かに小さな断片に破壊する。より多数の掘削工具がカッターヘッドの回転方向にあるため、地面はより迅速に連続して掘削される。この作業は、特に固い地面でより効率性を高めることを見出した。   The cutter head according to the present invention excavates the ground in a fundamentally different manner from known cutter heads. Whereas known cutter heads strike the ground with great force into large pieces, the cutter head according to the present invention breaks the ground into much smaller pieces. Since more drilling tools are in the direction of cutter head rotation, the ground is drilled more rapidly and continuously. This work has been found to be more efficient, especially on hard ground.

支持アームが、カッターヘッドの回転方向で見るときに先頭部分に第1の一連の掘削工具を含み、および少なくとも1個の支持アームが、中心軸から外方に向く部分に第2の一連の掘削工具を含むことが有利であることをさらに見出した。中心軸から外方に向く支持アームの部分に掘削工具を設けることは異例であるが、効率を高められる。意外にも、掘削工具の、中心軸から外方に向く支持アームの部分への接続は、特に固い地面、例えば岩石に当たる掘削工具によって生じる力を支持アームに伝達するのに十分に強固であることを見出した。従来技術によるものよりも、より多くの掘削工具をこのようにして単一の支持アームに配置することができる。これは、特に比較的固い地面の浚渫に利点をもたらす。   The support arm includes a first series of excavation tools at a leading portion when viewed in the direction of rotation of the cutter head, and at least one support arm has a second series of excavations at a portion facing away from the central axis. It has further been found that it is advantageous to include a tool. Although it is unusual to provide an excavation tool on the portion of the support arm that faces outward from the central axis, efficiency can be increased. Surprisingly, the connection of the excavation tool to the part of the support arm that faces away from the central axis is sufficiently strong to transmit the force generated by the excavation tool that hits the hard arm, for example rock, to the support arm. I found. More excavation tools can be placed on a single support arm in this way than with the prior art. This is particularly advantageous for relatively hard ground dredging.

有利な実施形態では、支持アーム上の第1の一連の掘削工具は第2の一連の掘削工具に対してずれている。これは浚渫プロセスの効率をさらに高める。掘削工具がずれているため、掘削工具の作業領域が広くなる。これは、第2の一連の掘削工具が第1の一連の掘削工具によって妨害されないためである。   In an advantageous embodiment, the first series of drilling tools on the support arm is offset with respect to the second series of drilling tools. This further increases the efficiency of the dredging process. Since the excavation tool is displaced, the work area of the excavation tool is widened. This is because the second series of drilling tools is not disturbed by the first series of drilling tools.

さらに別の実施形態では、支持アームはある長さを有し、掘削工具が、支持アームの長さの最大80%に沿って支持アームの中心の両側に配置される。支持アームの外端付近に掘削工具がないことによるカッターヘッドの効率に対する悪影響は見出されていない一方、この措置によって、カッターの構成は単純になり、それゆえ安価となる。他方で、カッターヘッドのハブ付近に掘削工具があることは、カッターヘッドを前進させるのに有利である。   In yet another embodiment, the support arm has a length and the excavation tool is located on both sides of the center of the support arm along up to 80% of the length of the support arm. While no negative impact on the efficiency of the cutter head due to the absence of a drilling tool near the outer end of the support arm has been found, this measure simplifies the construction of the cutter and is therefore inexpensive. On the other hand, the presence of a drilling tool near the cutter head hub is advantageous for advancing the cutter head.

掘削工具は、特に、結合手段によって支持アームに接続される。これによって、摩耗または損傷の結果必要となり得る掘削工具の交換が容易にできるようになる。ここで、溶接接続を利用することなどによって結合手段自体を支持アームと一体的に接続することが有利である。 The excavation tool is connected in particular to the support arm by means of coupling. This facilitates exchanging excavation tools that may be required as a result of wear or damage. Here, it is advantageous to connect the coupling means itself with the support arm, such as by using a weld connection.

本発明によるカッターヘッドの好ましい実施形態では、カッターヘッドの支持アームは、結合手段および/または掘削工具が変位可能に装着されたガイドを備える。好適なガイドは、例えば結合手段および/または掘削工具が摺動できるガイドレールを含む。好ましい本変形例は、結合手段および/または掘削工具を容易に変位できるという利点を有する。それゆえ、掘削工具間の中間距離を、地面の特性、特に固さに依存して単純な方法で調整できる。   In a preferred embodiment of the cutter head according to the invention, the support arm of the cutter head comprises a guide on which the coupling means and / or the excavation tool is mounted so as to be displaceable. Suitable guides include, for example, guide rails on which coupling means and / or excavation tools can slide. This preferred variant has the advantage that the coupling means and / or the excavation tool can be easily displaced. Therefore, the intermediate distance between the excavating tools can be adjusted in a simple manner depending on the characteristics of the ground, in particular the hardness.

本発明はまた、一軸圧縮強度(UCS)が50〜200MPa、好ましくは60〜150MPaおよび最も好ましくは80〜100MPaの地面部分を掘削するための本発明によるカッターヘッドの使用にも関する。カッターヘッドの使用の利点に関しては、上記で既述の本発明によるカッターヘッドの利点を参照されたい。   The invention also relates to the use of a cutter head according to the invention for excavating a ground part with a uniaxial compressive strength (UCS) of 50-200 MPa, preferably 60-150 MPa and most preferably 80-100 MPa. Regarding the advantages of using a cutter head, reference is made to the advantages of the cutter head according to the invention described above.

本発明はまた、本発明によるカッターヘッドを備えるカッターサクション浚渫船にも関する。本発明によるカッターヘッドを備えるカッターサクション浚渫船では、地面、特に比較的固い地面、すなわちUCSが50MPa超の地面を、高い効率で浚渫できる。   The invention also relates to a cutter suction dredger comprising a cutter head according to the invention. The cutter suction dredger equipped with the cutter head according to the present invention can dredge the ground, particularly the relatively hard ground, that is, the ground having a UCS of more than 50 MPa with high efficiency.

本発明を以下、図面および好ましい実施形態の説明を参照して、本発明をそれらに限定することなく、さらに説明する。図面は必ずしも縮尺通りではない。   The present invention will now be further described with reference to the drawings and description of preferred embodiments, without limiting the invention thereto. The drawings are not necessarily to scale.

ラダーが取り付けられかつ本発明によるカッターヘッドを備えるカッターサクション浚渫船の部分の概略的な側面図である。FIG. 2 is a schematic side view of a portion of a cutter suction dredger with a ladder attached and comprising a cutter head according to the present invention. 本発明によるカッターヘッドの斜視図である。It is a perspective view of the cutter head by this invention. 本発明による掘削工具の詳細な側面図である。1 is a detailed side view of an excavation tool according to the present invention. 本発明の別の実施形態による掘削工具の詳細な側面図である。FIG. 6 is a detailed side view of an excavation tool according to another embodiment of the present invention. 本発明のさらに別の実施形態による掘削工具の詳細な側面図である。FIG. 6 is a detailed side view of an excavation tool according to yet another embodiment of the present invention.

図1は、ラダー2が水平軸3の周りで枢動可能に装着されているカッターサクション浚渫船1を示す。ラダー2は吸入管4を備え、吸入管は、地面の緩んだ部分を水面100より上方のレベルまで吸い上げることができ、それらはその後排出される。ラダー2は、浚渫または破壊するために、カッターサクション浚渫船1の甲板に配置されるウインチ5によって地表面9上で引っ張られる。ウインチは、複数のスイングウインチ(図示せず)およびラダーウインチ8を備える。ラダー2はその外端に、本発明によるカッターヘッド10を備える。カッターヘッド10をラダーウインチケーブル8によって水中に下げ、使用中、カッターサクション浚渫船1の左舷から右舷へのおよびその反対の往復式掃引運動で地表面9上を移動させることができる。地表面上でここに生じる力を吸収できるようにするために、カッターサクション浚渫船1は、スパッドポスト101によって地面に固定される。図1では、左側(右舷)の固定されていない位置にあるスパッドポスト、および右側(左舷)の固定位置にあるスパッドポストを示す。   FIG. 1 shows a cutter suction dredger 1 with a ladder 2 mounted so as to be pivotable about a horizontal axis 3. The ladder 2 comprises a suction pipe 4, which can suck up loose parts of the ground to a level above the water surface 100, which is then discharged. The ladder 2 is pulled on the ground surface 9 by a winch 5 placed on the deck of the cutter suction dredger 1 to dredge or break. The winch includes a plurality of swing winches (not shown) and a ladder winch 8. The ladder 2 includes a cutter head 10 according to the present invention at the outer end thereof. The cutter head 10 can be lowered into the water by a ladder winch cable 8 and can be moved over the ground surface 9 during use by a reciprocating sweeping movement of the cutter suction dredger 1 from port to starboard and vice versa. In order to be able to absorb the forces generated here on the ground surface, the cutter suction dredger 1 is fixed to the ground by a spud post 101. FIG. 1 shows the spud post in the left (starboard) unfixed position and the spud post in the right (starboard) fixed position.

図2を参照すると、本発明によるカッターヘッド10は、その回転軸12の周りを駆動手段(図示せず)によって回転し始めることができる旋回体11を含む。本書では、回転軸12はカッターヘッド10の中心軸と一致している。図示の実施形態では、旋回体11は、船橋から見て時計回りの方向Rに回転し始める。ベースリング13と、ベースリング13から少し離れて配置されたハブ14との間に螺旋状に支持アーム15が延在し、これらの支持アーム15はベースリング13およびハブ14に接続されている。ここでは支持アーム15はアーチ状であり、凸側が回転方向Rに向いている。ベースリング13、ハブ14および支持アーム15は実質的に鋼製である。これは、カッターヘッド10を強固にするだけでなくカッターヘッド10の重みを増し、それにより、浚渫中、カッターヘッド10は重力の影響下で浚渫のために地面の方向に押し進められる。本書では、支持アーム15はカッターヘッド10の周囲に規則的に配置されている。支持アーム15間には通路開口部16が配置されている。カッターヘッド10の回転方向に対して支持アーム15の前縁15aには、支持アーム15に第1の一連の掘削工具を結合するために、実質的に鋼製の結合手段17が溶接されている。同様に実質的に鋼製である結合手段17は、第2の一連の掘削工具20を支持アーム15に結合するために、カッターヘッド10の中心軸から見て外方に向く支持アーム15の縁15bに溶接される。結合手段17は、第1および第2の一連の掘削工具20の前側または地面に当たる側が回転方向Rに向くような向きにされている。   Referring to FIG. 2, the cutter head 10 according to the present invention includes a revolving body 11 that can start to rotate around its rotation axis 12 by driving means (not shown). In this document, the rotating shaft 12 coincides with the central axis of the cutter head 10. In the illustrated embodiment, the swivel body 11 begins to rotate in a clockwise direction R as viewed from the bridge. Support arms 15 extend in a spiral manner between the base ring 13 and a hub 14 arranged at a distance from the base ring 13, and these support arms 15 are connected to the base ring 13 and the hub 14. Here, the support arm 15 has an arch shape, and the convex side faces the rotation direction R. The base ring 13, the hub 14 and the support arm 15 are substantially made of steel. This not only hardens the cutter head 10, but also increases the weight of the cutter head 10, so that the cutter head 10 is pushed in the direction of the ground for the heel under the influence of gravity. In this document, the support arm 15 is regularly arranged around the cutter head 10. A passage opening 16 is disposed between the support arms 15. A substantially steel coupling means 17 is welded to the front edge 15a of the support arm 15 with respect to the direction of rotation of the cutter head 10 in order to couple a first series of excavation tools to the support arm 15. . The coupling means 17, which is also substantially made of steel, is connected to the edge of the support arm 15 facing away from the central axis of the cutter head 10 in order to couple the second series of excavation tools 20 to the support arm 15. 15b to be welded. The coupling means 17 is oriented such that the front side of the first and second series of excavation tools 20 or the side that contacts the ground face in the rotation direction R.

図3を参照すると、掘削工具20の実施形態が示されている。全長27を備える図示の掘削工具20は、直径25の実質的にシリンダー状部分22と円錐状の第2の部分23とを含む。掘削工具20は、例えばスナップ接続部220によって、カッターヘッド1の上述の結合手段17にシリンダー状部分22があるように配置できる。永久接続または他の形態の解除式接続も可能である。掘削工具20が結合手段17に配置される状況では、円錐状部分23は、結合手段またはホルダ17の外側に有効長26にわたって突出する。掘削工具20の円錐状部分23は、土壌と接触する外端に硬化先端28を備える。掘削工具20の上部の適切な曲率半径は、いくつかある要因の中で特に地面の特性およびカッターヘッドの特別な設計に依存するが、好ましくは1〜100mmである。掘削工具20の好適な全長27は、好ましくは合計で20〜400mmになる。好適な横断寸法25は、好ましくは合計で10〜100mmになる。好ましい実施形態では、掘削工具20の、ホルダ17の外側に突出する長さ26は10〜500mm、一層好ましくは20〜250mm、および最も好ましくは50〜150mmである。   Referring to FIG. 3, an embodiment of a drilling tool 20 is shown. The illustrated excavation tool 20 having a full length 27 includes a substantially cylindrical portion 22 of diameter 25 and a conical second portion 23. The excavation tool 20 can be arranged such that, for example, by means of a snap connection 220, the aforementioned coupling means 17 of the cutter head 1 has a cylindrical part 22. Permanent connections or other forms of release connections are also possible. In the situation where the excavation tool 20 is arranged on the coupling means 17, the conical part 23 projects over an effective length 26 outside the coupling means or holder 17. The conical portion 23 of the drilling tool 20 comprises a hardened tip 28 at the outer end that contacts the soil. The appropriate radius of curvature at the top of the drilling tool 20 is preferably between 1 and 100 mm, depending on, among other factors, the characteristics of the ground and the specific design of the cutter head. The suitable total length 27 of the excavation tool 20 is preferably 20 to 400 mm in total. Suitable transverse dimensions 25 are preferably 10 to 100 mm in total. In a preferred embodiment, the length 26 of the excavating tool 20 protruding outside the holder 17 is 10-500 mm, more preferably 20-250 mm, and most preferably 50-150 mm.

図4および図5に示すように、掘削工具20は好ましくは、中心孔170のあるブロックソケットの形態の結合手段17によって支持アーム15に結合され、その中心孔に、回転に備えて掘削工具20のシリンダー状のシャンク部分22が差し込まれる。図4の実施形態では、カーバイドの先端28を備える円錐状部分23が、掘削工具20の全長と比べると比較的短い有効長にわたってブロックソケットから外側に突出する。ブロックソケット17は、曲げ変形に対して掘削工具20を支持し、掘削工具20の軸方向171に大きな圧縮力を伝えられるようにする。掘削工具20は、左側から中心孔170に、スナップ接続部220がソケット中の対応する環状溝221に係合するまで差し込まれる。係合状態では、掘削工具20は回転対称であるため、掘削工具20は中心孔170において軸171の周りを自由に回転できる。この回転は、シャンク部分22の外面と中心孔170の内面との間、またはソケットの接触面と円錐状部分23との間の摩擦力によって若干妨げられ得るが、本質的には自由に回転できる。   4 and 5, the excavation tool 20 is preferably coupled to the support arm 15 by coupling means 17 in the form of a block socket with a central hole 170, in which the excavation tool 20 is prepared for rotation. The cylindrical shank portion 22 is inserted. In the embodiment of FIG. 4, a conical portion 23 with a carbide tip 28 projects outwardly from the block socket over a relatively short effective length compared to the overall length of the excavation tool 20. The block socket 17 supports the excavation tool 20 against bending deformation, and can transmit a large compressive force in the axial direction 171 of the excavation tool 20. The excavation tool 20 is inserted from the left side into the central hole 170 until the snap connection 220 engages the corresponding annular groove 221 in the socket. In the engaged state, the excavation tool 20 is rotationally symmetric, so that the excavation tool 20 can freely rotate about the axis 171 in the central hole 170. This rotation may be somewhat hindered by frictional forces between the outer surface of the shank portion 22 and the inner surface of the central hole 170 or between the contact surface of the socket and the conical portion 23, but is essentially free to rotate. .

図5に示す別の実施形態は、スロット173を備える別個の保持リング172を使用し、それを圧縮することにより小型にできるようにする。(図4に示す実施形態にあるような)対応する環状溝221と係合したら、保持リングは膨張して、シャンク部分22の外面を回転自在にする。掘削工具20の軸方向171へのロッキングは、掘削工具20の後部222を環状リング172に係合することによって達成される。   Another embodiment shown in FIG. 5 uses a separate retaining ring 172 with a slot 173, allowing it to be compacted by compressing it. When engaged with the corresponding annular groove 221 (as in the embodiment shown in FIG. 4), the retaining ring expands to make the outer surface of the shank portion 22 rotatable. Locking of the excavating tool 20 in the axial direction 171 is achieved by engaging the rear portion 222 of the excavating tool 20 with the annular ring 172.

本発明のカッターヘッドは、比較的固い地面を破壊するのに特に好適であり、自生発刃であり、および耐用寿命が延びる。   The cutter head of the present invention is particularly suitable for breaking relatively hard ground, is a self-generated blade and has an extended service life.

Claims (10)

水面下で地面を浚渫するためのカッターヘッド(10)であって、
前記カッターヘッドは、中心軸の周りで回転可能な旋回体(11)を含み、旋回体は、ベースリング(13)と、それから少し離れて配置されたハブ(14)とによって形成され、ベースリングとハブとの間には、掘削工具(20)を備える複数の支持アーム(15)が延在し、それら支持アーム(15)間には通路開口部(16)が存在して、浚渫された地面を排出し、
前記掘削工具(20)が結合手段(17)によって前記支持アーム(15)に取り付けられ、前記カッターヘッドは少なくとも50個の掘削工具を備え、前記掘削工具(20)は少なくともそれらの外側自由端において軸対称であ
前記掘削工具(20)が、それらの回転対称軸の周りを自由に回転できるように前記支持アーム(15)に配置され
前記支持アーム(15)が、前記カッターヘッド(10)の回転方向に見てその先頭部分(15a)に第1の一連の掘削工具(20)を備え、および前記中心軸から外方を向いた部分(15b)に第2の一連の掘削工具(20)を備えることを特徴とする、カッターヘッド(10)。
A cutter head (10) for dredging the ground under the water surface,
The cutter head includes a swivel (11) rotatable about a central axis, the swivel being formed by a base ring (13) and a hub (14) arranged at a distance from the base ring. A plurality of support arms (15) with excavation tools (20) extend between the hub and the hub, and there are passage openings (16) between the support arms (15), which are rubbed Drain the ground,
The excavation tool (20) is attached to the support arm (15) by means of coupling means (17), the cutter head comprises at least 50 excavation tools, the excavation tool (20) at least at their outer free ends axially symmetric der is,
The excavation tool (20) is arranged on the support arm (15) such that it can freely rotate about their rotational symmetry axis ;
The support arm (15) is provided with a first series of excavation tools (20) at the head portion (15a) when viewed in the rotational direction of the cutter head (10), and faces outward from the central axis. Cutter head (10) , characterized in that it comprises a second series of excavation tools (20) in the part (15b ).
前記掘削工具(20)が円錐状であることを特徴とする、請求項に記載のカッターヘッド(10)。 The drilling tool (20) is characterized in that it is a conical cutter head according to claim 1 (10). 前記円錐状掘削工具(20)の上部の外側自由端における曲率半径が最大50mmであることを特徴とする、請求項1または2に記載のカッターヘッド(10)。 Cutter head (10) according to claim 1 or 2 , characterized in that the radius of curvature at the outer free end at the top of the conical excavation tool (20) is at most 50 mm. 前記カッターヘッド(10)が少なくとも10個の支持アーム(15)を含むことを特徴とする、請求項1〜のいずれか一項に記載のカッターヘッド(10)。 Said cutter head (10) is characterized in that it comprises at least 10 of the support arm (15), the cutter head according to any one of claim 1 to 3 (10). 支持アーム(15)が少なくとも20個の掘削工具(20)を含むことを特徴とする、請求項1〜のいずれか一項に記載のカッターヘッド(10)。 Cutter head (10) according to any one of claims 1 to 4 , characterized in that the support arm (15) comprises at least 20 excavation tools (20). 前記掘削工具(20)が前記支持アーム(15)に対して、前記地面を通る前記カッターヘッドの回転中に、前記掘削工具が地表面に実質的に垂直に当たるような向きにされることを特徴とする、請求項1〜のいずれか一項に記載のカッターヘッド(10)。 The excavation tool (20) is oriented relative to the support arm (15) such that the excavation tool hits the ground surface substantially perpendicularly during rotation of the cutter head through the ground. The cutter head (10) according to any one of claims 1 to 5 . 同じ支持アーム(15)上に前記第1の一連の掘削工具(20)が前記第2の一連の掘削工具(20)に対してずらして配置されていることを特徴とする、請求項に記載のカッターヘッド(10)。 Wherein the same supporting arm (15) on the first series of cutting tools (20) are arranged offset with respect to said second series of cutting tools (20), in claim 1 The cutter head (10) as described. 前記カッターヘッドの前記支持アーム(15)がガイドを含み、そのガイド上に、前記結合手段(17)および/または前記掘削工具(20)が変位可能に装着されていることを特徴とする、請求項に記載のカッターヘッド(10)。 The support arm (15) of the cutter head includes a guide, on which the coupling means (17) and / or the excavation tool (20) are movably mounted. Item 8. The cutter head (10) according to Item 7 . 一軸圧縮強度(UCS)が少なくとも50MPaの地面を浚渫する方法であって、
スパッドポスト(101)によって地面に固定される船、請求項1〜のいずれか一項に記載のカッターヘッド(10)が先端に取り付けられたラダー(2)、および前記ラダーに沿って取り付けられ浚渫された地面を除去する吸引管(4)を含む、カッターサクション浚渫船(1)を用意し、
前記カッターヘッドを、前記ラダーおよび前記吸引管とともに、斜めの角度で地面に接触するまで水中に下げ、
前記カッターヘッドを回転し始め、
そして、前記カッターヘッドを、ウインチを使用して左舷から右舷へ交互にラダーを引っ張ることによって地面を引きずることを特徴とする浚渫方法。
A method of crawling the ground with a uniaxial compressive strength (UCS) of at least 50 MPa,
A ship fixed to the ground by a spud post (101), a ladder (2) with a cutter head (10) according to any one of claims 1 to 8 attached to the tip, and attached along the ladder Prepare a cutter suction dredger (1), including a suction pipe (4) to remove the drowned ground,
The cutter head, together with the ladder and the suction pipe, is lowered into water until it contacts the ground at an oblique angle,
Start rotating the cutter head,
And the dredging method characterized in that the cutter head is dragged by alternately pulling the ladder from the port side to the starboard side using a winch.
請求項1〜のいずれか一項に記載のカッターヘッド(10)を備えるカッターサクション浚渫船(1)。 A cutter suction dredger (1) comprising the cutter head (10) according to any one of claims 1 to 8 .
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