NL1004218C2 - Inrichting en werkwijze voor het van de zeebodem verwijderen van materiaal. - Google Patents

Description

Werkwijze en inrichting voor het van de zeebodem verwijderen van materiaal.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor 5 het van de zeebodem verwijderen van materiaal, omvattende het op de zeebodem plaatsen van een inrichting met een frame voorzien van transportmiddelen alsmede een zwenkbaar daaraan bevestigde arm, die aan het vrije uiteinde verbonden is met een in drie richtingen ten opzichte van het frame beweegbare zuigmond, die met een leiding verbonden is 10 met een zich aan het oppervlak bevindend vaartuig, waarbij die zuigmond van naderingssensoren voorzien is.

Een dergelijke inrichting is in het bijzonder maar niet uitsluitend bedoeld voor het winnen van diamant. Op bepaalde onder het zeeoppervlak liggende rotsformaties komen in vroegere tijd afgezette dia-15 manten voor. Daaroverheen is vaak een sedimentlaag aanwezig. Indien deze sedimentlaag verhoudingsgewijs dik is en/of de rotsachtige bodem op verhoudingsgewijs grote diepte ligt, is het in de praktijk bijna uitsluitend met behulp van mechanische middelen mogelijk een dergelijke zeebodem te onderzoeken op aanwezigheid van diamanten en vervolgens 20 deze diamanten te winnen.

In de stand der techniek is een aantal werkwijzen voor het winnen van diamanten voorgesteld. Een werkwijze omvat het over de zeebodem verplaatsen van een boorinrichting. Deze boorinrichting vervaardigt * achtereenvolgens een groot aantal gaten en bij het boren van een gat 25 wordt het daarbij vrijkomende materiaal naar het zeeoppervlak gevoerd om daar te scheiden in niet nuttig materiaal en diamanten. Op deze wijze wordt een bepaald deel van de zeebodem van een groot aantal gaten voorzien. Begrepen zal worden dat een dergelijke werkwijze bijzonder tijdrovend en kostbaar is. Bovendien is de diepte waarover 30 geboord kan worden in verhoudingsgewijs zacht sediment beperkt omdat het zojuist geboorde gat dadelijk achter de boor weer instort. Dit boren gebeurt met een verhoudingsgewijs grote diameter om het aantal boringen beperkt te houden. Dit betekent dat noodzakelijkerwijs niet alleen in het sediment geboord wordt maar ook in een deel van de rots-35 bodem. Immers deze rotsbodem heeft verhogingen en verdiepingen en in deze verdiepingen liggen vaak diamantdelen. Dit betekent dat het noodzakelijk is door het harde rotsmateriaal heen te boren.

Uit de Franse octrooipublicatie 1.553.816 is een werkwijze bekend 1004218 2 voor het verwijderen van grote hoeveelheden materiaal van de zeebodem. Daartoe wordt een rupsvoertuig op de zeebodem neergelaten aan het frame waarvan een arm bevestigd is die voorzien is van snijmiddelen waarop afzuigmiddelen aansluiten en het gevonden materiaal wordt via 5 een slang naar een vaartuig verplaatst dat zich aan het zeeoppervlak bevindt. Deze inrichting is bedoeld voor het van de zeebodem verwijderen van complete lagen met aanzienlijke dikte. Daarbij wordt in hoofdzaak op één niveau materiaal weggenomen, d.w.z. dat na de bewerking een plat oppervlak achterblijft.

10 Bij het winnen van diamanten en dergelijke zijn op de bodem vaak zeer harde lagen aanwezig en het is bijzonder tijdrovend dergelijke harde lagen aan een bewerking te onderwerpen.

Het doel van de onderhavige uitvinding is daarom de hierboven beschreven werkwijze zodanig verder te verbeteren dat het bodemmateri-15 aal selectief behandeld wordt.

Dit doel wordt verwezenlijkt doordat het horizontale vlak volgens een vooraf bepaald patroon door de arm afgetast wordt en de verticale positie van de zuigmond door een met de naderingssensoren verbonden sturing bepaald wordt, waarbij na het aftasten van een bepaald gebied 20 het frame ten opzichte van de zeebodem verplaatst wordt en een volgend gebied afgetast wordt.

Aan de uitvinding ligt het inzicht ten grondslag stap voor stap positie voor positie af te tasten door het op systematische wijze ab aftasten van de bodem. D.w.z. de handeling van het verwijderen van de 25 sedimentlaag met mogelijke diamanten wordt zoveel mogelijk vanaf de zeebodem uitgevoerd.De arm bevestigd aan het vaartuig kan een veelheid van bewegingen uitvoeren afhankelijk van het soort sediment dat ontmoet wordt. Indien een verhoudingsgewijs harde bodem ontmoet wordt, kan door middel van "prikken" op een wijze die overeenstemming ver-30 toont met hetgeen hierboven beschreven is een groot aantal openingen in de sedimentlaag vervaardigd worden, is de sedimentlaag zachter dan kan de arm door zwenken en heen en weer bewegen een deel van de zeebodem op systematische wijze aftasten.

Voor een zachte zeebodem is het niet noodzakelijk verdere maatre-35 gelen te nemen om materiaal in de zuigmond te verplaatsen. Met behulp van bijvoorbeeld een airliftsysteem of een baggerpomp is het mogelijk materiaal nabij de zuigmond in de zuigmond in te brengen en naar het wateroppervlak te transporteren.

1 00421 8 3

De horizontale beweging over een bepaald deel van de zeebodem kan bepaald worden door een sturing die in de inrichting volgens de uitvinding en/of in het vaartuig aan het zeeoppervlak aanwezig is. Daar kan eveneens beslist worden op welke wijze een bepaald gebied afgetast 5 wordt. Bepaling van de beweging in verticale richting vindt bij voorkeur plaats door de aanwezigheid van naderingssensoren nabij de zuig-mond die op het vrije uiteinde van de arm aangebracht is. Deze naderingssensoren kunnen druksensoren omvatten waardoor de arm zover naar beneden gebracht wordt met de zuigmond dat deze zuigmond juist de 10 rotsbodem raakt. Het is mogelijk de verticale coördinaat van een dergelijke beweging afhankelijk van de horizontale positie in een geheugen op te slaan. Dit is van belang indien volgens een van voordeel zijnde uitvoering van de uitvinding de zeebodem in twee stappen afgetast wordt. Bij een eerste handeling vindt op grove wijze verwijdering 15 van het eerste grootste deel materiaal plaats. Bij een tweede handeling vindt het eigenlijke "reinigen" van de zeebodem plaats waarbij de verhoudingsgewijs zware diamanten opgezogen worden. Deze tweede handeling kan verhoudingsgewijs snel uitgevoerd worden omdat in het geheugen waarden omtrent de verticale positie van de zuigmond aanwezig zijn 20 zodat met verhoudingsgewijs hoge snelheid de arm gemanipuleerd kan worden. Deze verdere handeling, d.w.z. het reinigen kan uitgevoerd worden tijdens de beweging van het frame naar een volgende positie. Het is ook mogelijk deze handeling uit te voeren indien deze verplaat-sing al uitgevoerd is of bij de voorbereiding van een dergelijke ver-25 plaatsing. Het laatste geldt met name indien voortbeweging verwezenlijkt wordt met behulp van poten. Het gebruik van poten heeft de voorkeur omdat daarmee ten opzichte van rupsen verhoudingsgewijs grote obstakels genomen kunnen worden en nauwkeurige positionering van het frame mogelijk is. Bij het uitvoeren van een stap zal eerst het frame 30 op de bodem van de zee gelegd worden, zullen de poten op enige afstand van de bodem van de zee zich verplaatsen en daarna de inrichting weer opdrukken en de betreffende verplaatsing van het frame uitvoeren.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een inrichting voor het uitvoeren van de hierboven beschreven werkwijze. Deze omvat een frame 35 voorzien van transportmiddelen voor beweging over de zeebodem, alsmede voorzien van een arm, welke arm aan het vrije uiteinde voorzien is van een zuigmond, welke via een leiding met een zich aan het zeeoppervlak bevindend vaartuig verbonden is, waarbij die arm zodanig uitgevoerd 1004218 4 is, respectievelijk zodanig bevestigd is aan het frame, dat de zuig-mond ten opzichte van het frame in drie richtingen kan bewegen, waarbij nabij het uiteinde van de zuigmond naderingssensoren zijn aangebracht, welke verbonden zijn met een sturing, welke sturing beweging 5 van de arm beïnvloedt, waarbij deze eerste middelen omvat voor het volgens een vooraf bepaald patroon aftasten van het horizontale vlak van een bepaald gebied van de zeebodem door de zuigarm, en tweede middelen voor het verplaatsen van het frame over de zeebodem na het aftasten van dat bepaalde gebied.

10 Een dergelijke inrichting voldoet bij een verhoudingsgewijs zachte bodem.indien het materiaal echter harder wordt is het noodzakelijk materiaal losnemende middelen aan te brengen. Dergelijke middelen om rotsachtige delen of harde sedimentlagen los te maken, zijn in de stand der techniek algemeen bekend. Voorbeelden zijn jetsystemen en 15 cuttersystemen. Met de constructie volgens de uitvinding is het niet langer noodzakelijk het oorspronkelijke rotsmateriaal weg te breken. Immers de arm volgens de onderhavige uitvinding kan op nauwkeurige wijze gestuurd deze rotsbodem volgen. Dat wil zeggen dat verlagingen in de rotsbodem waar diamantmateriaal zich kan verzamelen bereikt 20 kunnen worden zonder dat aangrenzende verhogingen weggenomen moeten worden zoals in de stand der techniek.

Om de arm optimaal te kunnen positioneren is volgens een van voordeel zijnde uitvoering deze arm in gebruikspositie zowel in het horizontale als het verticale vlak scharnierend ten opzichte van het frame 25 aangebracht. De leidingen die zich in de arm bevinden en met de zuigmond verbonden zijn en/of die de jets verschaffen, kunnen via alle in de stand der techniek bekende scharniermiddelen zoals swivels verbonden zijn met het frame van de inrichting en vanaf deze met het wateroppervlak voorzover dit nodig is. Begrepen zal worden dat de vermo-30 genstoevoer bij voorkeur eveneens afkomstig is van een zich aan het wateroppervlak bevindend vaartuig. Sturing van de arm kan bijvoorbeeld met hydraulische cilinders plaatsvinden. Volgens een van voordeel zijnde uitvoering bestaat de arm uit ten minste twee scharnierend met elkaar verbonden armdelen waarvan de scharnieras in gebruikspositie in 35 hoofdzaak horizontaal is.

De uitvinding zal hieronder nader aan de hand van een in de tekening afgeheeld uitvoeringsvoorbeeld verduidelijkt worden. Daarbij tonen: 1004218 5

Fig. 1 schematisch in zijaanzicht de inrichting volgens de uitvinding verbonden met een zich aan het wateroppervlak bevindend vaartuig;

Fig. 2 schematisch in zijaanzicht de inrichting volgens de uitvinding in detail; 5 Fig. 3 schematisch in bovenaanzicht de inrichting volgens de uit vinding;

Fig. 4 een eerste voorbeeld van de toepassing van de inrichting volgens de uitvinding;

Fig. 5 een tweede voorbeeld van de toepassing van de inrichting 10 volgens de uitvinding; en

Fig. 6 verplaatsing van de inrichting over een hindernis.

In fig. 1 is met 1 een zich aan het zeeoppervlak bevindend vaartuig aangegeven. Dit vaartuig is voorzien van alle constructies noodzakelijk om de inrichting 2 werkzaam te laten zijn. Uitsluitend stu-15 ring 9 is weergegeven. Begrepen dient echter te worden dat zich op het vaaruig een elektrische generator zal bevinden waardoor energie via leiding 4 toegevoerd wordt. Bovendien is een mechanisme aanwezig voor het verwerken van materiaal dat afkomstig is uit slang 3. Tevens is een hef inrichting aanwezig voor het bedienen van heflijn 5.

20 Inrichting 2 is aangebracht in zee 6 en ligt op bodem 7.

Uit fig. 2 en 3 blijken nadere details van inrichting 2. Deze bestaat uit een frame 11 waaraan de verschillende delen bevestigd zijn. Een sturing 8 (fig. 1) is aanwezig die samenwerkt met de sturing 9 aanwezig op het vaaruig 1. Frame 11 is voorzien van vier poten 12 25 die elk bestaan uit twee pootdelen 13 resp. 14. Aan de onderzijde van elk pootdeel is een drager 15 bevestigd. Al deze delen zijn scharnierend met elkaar verbonden. Bediening van pootdeel 13 vindt plaats door middel van hydraulische cilinder 16 en bediening van pootdeel 14 vindt plaats door middel van hydraulische cilinder 17. Deze cilinders zijn 30 slechts schematisch en voor een enkele poot weergegeven maar begrepen dient te worden dat voor elk paar steeds cilinders 16 en 17 aanwezig zijn. Op frame 11 is een armdeel 33 aangebracht. Via scharnieren 18 kan armdeel 33 in het horizontale vlak scharnieren, terwijl uit fig. 3 blijkt dat via scharnieren 20 beweging in het verticale vlak mogelijk 35 is. Uit fig. 3 blijkt eveneens dat leidingen 27 en 28 aanwezig zijn die via swivels 19 en 25 verbonden zijn met het frame. Leiding 3 welke verbonden is met leiding 27 is via een slanginvoerinrichting in het frame bevestigd en daar gekoppeld met een baggerpomp 36. Het is moge- 1004218 6 lijk deze baggerpomp 36 weg te laten en roet behulp van een airliftsys-teem materiaal via leiding 27 en 3 naar het zeeoppervlak te brengen. Een jetsysteem is aanwezig en via leiding 28 wordt water toegevoerd. Leiding 28 is via een flexibele slang 29 verbonden met het armdeel 34.

5 De leiding in armdeel 34 komt uit in spuitmonden 30 nabij het vrije uiteinde van armdeel 34. Armdeel 34 is met behulp van scharnier 21 verbonden met armdeel 33 en de sturing daarvan wordt verwezenlijkt door cilinder 22.

De beweging in het verticale vlak van armdeel 33 ten opzichte van 10 frame 11 wordt beheerst door cilinder 23. Beweging in het horizontale vlak wordt beheerst door cilinders 24. Nabij het vrije uiteinde van armdeel 33 bevindt zich bovendien een zuigmond 31 die verbonden is met leiding 27. Tevens zijn twee naderingssensoren 35 en meer in het bijzonder druksensoren aanwezig.

15 Uit fig. 2 blijkt dat de dragers 15 van de poten zich op een niet bewerkt deel van de zeebodem bevinden. Met behulp van de zuigmond 31 is zoveel materiaal weggenomen dat daardoor een verdiept deel van de zeebodem ontstaat dat aangegeven is met 10. In het afgezogen materiaal kan zich diamant bevinden.

20 Met de hierboven beschreven constructie is het mogelijk verschil lende handelingen uit te voeren en is het ook mogelijk de handelingen herhaald uit te voeren. Voor dit laatste is in ten minste een van de sturingen een geheugen aanwezig die de dieptepositie van armdeel 34 ten opzichte van de inrichting opslaat afhankelijk van de horizontale 25 positie daarvan. Daardoor kan bij het herhaald aftasten van een bepaald oppervlaktegebied een verhoudingsgewijs snelle daling van de arm 34 verwezenlijkt worden. Positionering van het vrije uiteinde van arm 34 kan zowel plaatsvinden door het scharnieren van armdeel 33 ten opzichte van frame 11 als het scharnieren van armdeel 34 ten opzichte 30 van armdeel 33.

Met de hierboven beschreven inrichting is het bijvoorbeeld mogelijk tijdens een eerste fase bij het verwijderen van de grootste hoeveelheid sediment een op en neer gaande beweging van armdeel 34 te combineren met een zwenkbeweging van armdeel 33 in het horizontale 35 vlak. Tijdens een tweede fase, waarin de restreiniging van het rotsoppervlak plaatsvindt, kan een combinatie van voorwaarts/achterwaarts bewegen van arm 34 en zwenken van arm 33 plaatsvinden. Omdat de dieptepositie van de zuigmond bij benadering bekend is, bestaat niet het 1004218 7 gevaar bij het voorwaarts/achterwaarts bewegen van arm 34, d.w.z. het scharnieren om punt 21, dat zuigmond 31 onverwachts rotsmateriaal raakt en zo beschadigd wordt. Begrepen zal worden dat een en ander ten zeerste afhankelijk is van de plaatselijke omstandigheden.

5 Aan de hierboven beschreven constructie met poten waarvan de ver schillende posities aan de hand van de fig. 4-6 nader verduidelijkt zullen worden, wordt om verschillende redenen de voorkeur gegeven ten opzichte van rupsen. Ten eerste hebben rupsen een groter gewicht en is de betrouwbaarheid door het grotere aantal delen kleiner. Bovendien is 10 met name de stuurbaarheid in het bijzonder in zachte bodems bij systemen met rupsen een probleem terwijl bijzondere maatregelen genomen moeten worden om het frame in verticale richting te positioneren ten opzichte van dergelijke rupsen hetgeen weer verdere kosten meebrengt. Tevens bestaat een probleem bij het initieel installeren van inrich-15 ting 2 op de zeebodem. Immers bij het laten zakken van de inrichting met behulp van kabel 5 vanaf vaartuig 1 bestaat bij aanzienlijke zeegang een groot gevaar van beschadiging bij het eerste raken van de zeebodem bij de neerwaartse beweging van het vaartuig door de zeegang. Met behulp van de hierboven beschreven poten is het op bijzonder een-20 voudige wijze mogelijk een dergelijke beschadiging te voorkomen. Vanzelfsprekend kunnen verdere maatregelen genomen worden om het landen van inrichting 2 zacht uit te voeren welke maatregelen algemeen bekend zijn in de stand der techniek.

Aan de hand van fig. 4 zal een eerste voorbeeld van de verplaat-25 sing van de inrichting over de zeebodem beschreven worden. Daarbij wordt uitgegaan van verplaatsing over een verhoudingsgewijs stabiele bodem. In de positie getoond in fig. 4a vindt het eerste verwijderen van een grote hoeveelheid materiaal (baggeren) plaats. Daarbij wordt arm 34 op en neer bewogen en arm 33 voert een zwenkende beweging uit. 30 Fig. 4b toont de verplaatsing van frame 11 ten opzichte van de poten 12 in verticale richting naar rechts. Bij het einde van een dergelijke bewegingsslag wordt het frame 11 op de bodem geplaatst zoals blijkt uit fig. 4c en 4d. Tijdens deze handeling is het door het scharnieren van armdeel 34 ten opzichte van armdeel 33 mogelijk de bodem opnieuw 35 af te tasten, d.w.z. het restmateriaal daarvan te verwijderen. Nadat de inrichting op de zeebodem ligt, zoals getoond in fig. 4c en 4d, kunnen de poten 12 verder naar rechts bewogen worden en kan de "bag-gerhandeling" voortgezet worden.

1 00421 8 8

In fig. 5 is het bewegingsverloop getoond in het geval waarin de bodem bijzonder zacht is. In een dergelijk geval zal de inrichting om zich heen een opening baggeren en zelf zo op de harde rotsbodem komen te staan zoals getoond is in fig. 5a. Daarbij kan het verhoudingsge-5 wijs zachte materiaal gemakkelijk verwijderd worden door het scharnieren van armdeel 34 ten opzichte van armdeel 33 zoals blijkt uit fig. 5b. Het werkzame bereik kan vergroot worden door het bewegen van frame 11 ten opzichte van de poten 12. Nadat de volledige bewegingsslag gebruikt is, kan de inrichting verplaatst worden zoals blijkt uit fig. 10 5c-d, terwijl gelijktijdig de hierboven beschreven reinigingshandeling voor restmateriaal uitgevoerd wordt. Fig. 5e geeft de toestand aan waarin het baggeren voortgezet wordt.

Fig. 6 toont de situatie bij het ontmoeten van een hindernis zoals een rotsblok 37. Fig. 6 heeft betrekking op een zachte bodem maar kan 15 vanzelfsprekend ook toegepast worden bij een dragende bodem. Uit fig. 6c en 6d blijkt dat door het gebruik van de poten de inrichting op verhoudingsgewijs eenvoudige wijze zonder enige hinder van obstakel 37 te ondervinden daarlangs resp. overheen bewogen kan worden.

Hoewel de uitvinding hierboven aan de hand van een voorkeursuit-20 voering beschreven is, in het bijzonder uitgevoerd voor het winnen van diamant, moet begrepen worden dat daaraan talrijke wijzigingen aangebracht kunnen worden zonder buiten het bereik van de onderhavige aanvrage te geraken. Zo is het mogelijk met de inrichting andere verhoudingsgewijs kostbare materialen te winnen. Eveneens is het mogelijk in 25 plaats van de spuitmonden 30 snij-inrichtingen of alle andere in de stand der techniek bekende constructies voor het verwijderen van materiaal aan te brengen. De naderingssensoren kunnen uitgevoerd zijn als loadcellen maar eveneens als optische middelen ingericht zijn. Deze en verdere varianten worden alle geacht binnen het bereik van de onderha-30 vige conclusies te liggen.

1004218

Claims (9)

1. Werkwijze voor het van de zeebodem verwijderen van materiaal, omvattende het op de zeebodem plaatsen van een inrichting met een 5 frame voorzien van transportmiddelen alsmede een zwenkbaar daaraan bevestigde arm, die aan het vrije uiteinde verbonden is met een in drie richtingen ten opzichte van het frame beweegbare zuigmond, die met een leiding verbonden is met een zich aan het oppervlak bevindend vaartuig, waarbij die zuigmond van naderingssensoren voorzien is, met 10 het kenmerk, dat het horizontale vlak volgens een vooraf bepaald patroon door de arm afgetast wordt en de verticale positie van de zuigmond door een met de naderingssensoren verbonden sturing bepaald wordt, waarbij na het aftasten van een bepaald gebied het frame ten opzichte van de zeebodem verplaatst wordt en een volgend gebied afge-1 5 tast wordt.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de verticale positie van de zuigmond afhankelijk van de horizontale positie in een geheugen vastgelegd wordt en na een eerste aftasten een tweede aftasten op dezelfde posities plaatsvindt, waarbij tijdens dat tweede aftasten 20 gegevens voor de verticale positie van de zuigmond uit dat geheugen onttrokken worden.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, waarbij gedurende het tweede aftasten een (voorbereidend) deel van de verplaatsing van het frame plaatsvindt.

4. Inrichting voor het van de zeebodem verwijderen van materiaal, omvattende een frame voorzien van transportmiddelen voor beweging over de zeebodem, alsmede voorzien van een arm, welke arm aan het vrije uiteinde voorzien is van een zuigmond welke via een leiding met een zich aan het zeeoppervlak bevindend vaartuig verbonden is, waarbij die 30 arm zodanig uitgevoerd is, respectievelijk zodanig bevestigd is aan het frame, dat de zuigmond ten opzichte van het frame in drie richtingen kan bewegen, waarbij nabij het uiteinde van de zuigmond naderingssensoren zijn aangebracht, welke verbonden zijn met een sturing, welke sturing (8, 9) beweging van de arm beïnvloedt, met het kenmerk, dat 35 deze eerste middelen omvat voor het volgens een vooraf bepaald patroon aftasten van het horizontale vlak van een bepaald gebied van de zeebodem door de zuigarm, en tweede middelen voor het verplaatsen van het frame over de zeebodem na het aftasten van dat bepaalde gebied. 1004218

5. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de zuigmond van materiaal losnemende middelen (30) is voorzien.

6. Inrichting volgens een van de conclusie 4 of 5, waarbij die arm in gebruikspositie zowel in het horizontale als in het verticale vlak 5 scharnierend ten opzichte van het frame is aangebracht.

7. Inrichting volgens een van de conclusies 4-6, waarbij die arm ten minste twee scharnierend met elkaar verbonden armdelen (33, 34) omvat, waarvan de scharnieras (21) in de gebruikspositie in hoofdzaak horizontaal is.

8. Inrichting volgens conclusie 7, omvattende een geheugen voor het opslaan van de posities van de zuigmond.

9. Inrichting volgens een van de conclusies 4-8, waarbij die transportmiddelen ten minste drie ten opzichte van het frame beweegbare poten omvat. 15 ******** 1004218