NL2001473C2

NL2001473C2 - Excavating component speed oscillation or undulation influence compensating device, has excavating component set at end of sucker for dragging bed to loosen and suck bed materials, and control unit setting bed speed of excavating component

Info

Publication number: NL2001473C2
Application number: NL2001473A
Authority: NL
Inventors: Albert Cornelis Leende Krijger; Johannes Cornelis Goeree; Paul Medard Vercruijsse
Original assignee: Ihc Holland Ie Bv
Priority date: 2008-04-11
Filing date: 2008-04-11
Publication date: 2009-10-13
Also published as: NL2002734C2; BE1019231A3; CN101555696A

Abstract

The device has a sucker fixed to a boat for sucking bed materials, and mutually rotatable sucker sections extended diagonally backward in a forwarding direction of the boat. An excavating component is equipped at an end of the sucker for dragging the bed in order to loosen and suck bed materials. A cable is equipped between the sucker and the boat for supporting single sucker section, and a control unit drives a lifting component. The control unit properly sets bed speed of the excavating component by the rotation of the sucker section. An independent claim is also included for a method for partially compensating influence of oscillation or undulation on speed of excavating component.

Description

INRICHTING, SYSTEEM EN WERKWIJZE VOOR HET VERHOGEN VAN DEDEVICE, SYSTEM AND METHOD FOR INCREASING THE

WERKBAARHEIDViability

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het ten 5 minste gedeeltelijk compenseren van de invloed van deining of golfslag op de snelheid van een aan een vaartuig bevestigd ontgravingsorgaan, in het bijzonder een sleepkop. De uitvinding heeft tevens betrekking op een samenstel van een vaartuig, in het bijzonder een sleephopperzuiger, en een of meer van dergelijke inrichtingen alsmede op een werkwijze voor het ten minste gedeeltelijk compenseren van een 10 dergelijke invloed.The present invention relates to a device for at least partially compensating for the impact of swell or wave impact on the speed of an excavating device attached to a vessel, in particular a drag head. The invention also relates to an assembly of a vessel, in particular a trailing suction hopper dredger, and one or more of such devices, as well as to a method for at least partially compensating for such an influence.

Een sleephopperzuiger is een vaartuig waarmee materiaal van de bodem van een watermassa kan worden opgezogen, worden opgevangen en worden getransporteerd naar een daartoe geschikte bestemming. De watermassa is meestal de zee, maar sleephopperzuigers kunnen ook worden toegepast op een meer of 15 dergelijke. Een sleephopperzuiger is voorzien van een lange, met het vaartuig gekoppelde zuigbuis. De zuigbuis is opgehangen aan een aantal kabels die over de lengte van de zuigbuis verdeeld zijn. Met behulp van kranen (bokken) en daaraan bevestigde lieren laat men de kabels vieren zodat de zuigbuis in de watermassa afgezonken kan worden. Aan het onderste uiteinde van de zuigbuis is een sleepkop 20 voorzien die in gebruik over de bodem van de watermassa voortgesleept wordt.A trailing suction hopper dredger is a vessel with which material can be extracted from the bottom of a body of water, collected and transported to a suitable destination. The water mass is usually the sea, but trailing suction hopper dredgers can also be applied to a lake or the like. A trailing suction hopper dredger is provided with a long suction pipe coupled to the vessel. The suction tube is suspended from a number of cables that are distributed along the length of the suction tube. With the help of taps (cranes) and winches attached to it, the cables are allowed to celebrate so that the suction pipe can be sunk into the water mass. A drag head 20 is provided at the lower end of the suction tube, which in use is dragged along the bottom of the water mass.

Gedurende het slepen van het ontgravingsorgaan over de bodem wordt een mengsel van bodemmateriaal en water door het ontgravingsorgaan losgemaakt. Onder invloed van het vacuüm dat gecreëerd wordt door een of meer centrifugaalpompen, wordt het losgemaakte bodemmateriaal naar boven toe gezogen en vervolgens opgeslagen in het 25 ruim van het vaartuig. In het ruim, dat in het geval van een sleephopperzuiger de hopper wordt genoemd, slaat het aangevoerde bodemmateriaal neer en wordt het teveel aan water afgevoerd. Wanneer het ruim eenmaal vol is, wordt de zuigbuis weer ingetrokken en verplaatst het vaartuig zich naar de eerder genoemde bestemming om het opgezogen bodemmateriaal af te leveren.During the dragging of the excavating device over the soil, a mixture of soil material and water is released by the excavating device. Under the influence of the vacuum created by one or more centrifugal pumps, the loosened bottom material is sucked upwards and then stored in the hold of the vessel. In the hold, which in the case of a trailing suction hopper dredger is called the hopper, the supplied bottom material precipitates and the excess water is drained off. Once the hold is full, the suction tube is retracted and the vessel moves to the aforementioned destination to deliver the aspirated bottom material.

30 De maximale baggerdiepte van een sleephopperzuiger wordt over het algemeen bepaald door de lengte van de zuigbuis die het vaartuig kan hanteren. Deze maximale lengte is onder meer afhankelijk van de lengte van het schip. Als gevolg van een aantal factoren is tot nog toe de lengte van de zuigbuis en daarmee de diepte waarop 2 gebaggerd kan worden beperkt gebleven tot maximaal ongeveer 130 meter. Een van die factoren die het baggeren op grote diepte nadelig beïnvloeden is de optredende golfslag of deining. Bijvoorbeeld bij grote golfhoogtes en/of bij bepaalde golffrequenties is baggeren niet mogelijk omdat als gevolg van de deining of golfslag 5 de zuigbuis, en met name het ontgravingsorgaan daarvan, in de bodem gedrukt wordt of althans dreigt te worden. Dit kan tot schade aan het ontgravingsorgaan, de zuigbuis of zelfs aan het vaartuig leiden. Het jaargetijde kan eveneens een rol spelen, In de winterperiode zijn de golven vaak hoger dan buiten deze periode. In sommige gebieden op aarde is het zelfs slechts mogelijk om gedurende een nog kortere periode, 10 bijvoorbeeld alleen in de zomer, te baggeren omdat alleen in die periode de golven gemiddeld onder een bepaalde kritische hoogte blijven. Deze beperking van de werkbaarheid (of “up time”) voor het baggeren op zee verhoogt de kosten van het baggeren en de snelheid daarvan, bijvoorbeeld bij het aanleggen van de infrastructuur voor het winnen van gas en/of olie in bepaalde gebieden, in aanzienlijke mate. De 15 beperking treedt met name op bij het baggeren op grote dieptes. De zuigbuis strekt zich dan vrij steil uit en het ontgravingsorgaan heeft daarom eerder de neiging om zich in de bodem in te graven.The maximum dredging depth of a trailing suction hopper dredger is generally determined by the length of the suction pipe that the vessel can handle. This maximum length depends, among other things, on the length of the ship. As a result of a number of factors, the length of the suction pipe and thus the depth at which 2 can be dredged has been limited to a maximum of approximately 130 meters. One of the factors that adversely affects dredging at great depths is the occurring wave or swell. For example, at large wave heights and / or at certain wave frequencies, dredging is not possible because, as a result of the swell or wave stroke, the suction pipe, and in particular the excavating member thereof, is pressed into the ground or at least threatens to become. This can lead to damage to the excavation device, the suction pipe or even to the vessel. The season can also play a role. In the winter period the waves are often higher than outside this period. In some areas on earth it is even only possible to dredge for an even shorter period, for example only in the summer, because only during that period the waves stay below a certain critical height on average. This limitation of the workability (or “up time”) for dredging at sea increases the costs of dredging and the speed thereof, for example when constructing the infrastructure for extracting gas and / or oil in certain areas, to a considerable extent extent. The limitation occurs in particular when dredging at large depths. The suction pipe then extends rather steeply and the excavating device therefore tends to dig into the soil.

De eerder genoemde schade aan de zuigbuis, aan het ontgravingsorgaan en/of aan het vaartuig kan optreden wanneer het ontgravingsorgaan een negatieve 20 bodemsnelheid krijgt. Hiermee wordt bedoeld dat als gevolg van de bewegingen van het schip onder invloed van de deining of golfslag, het ontgravingsorgaan onderaan de zuigbuis, ondanks een positieve bodemsnelheid (d.w.z. snelheid ten opzichte van de bodem) van het vaartuig in de vaarrichting, het ontgravingsorgaan zelf een snelheid in de tegenovergestelde richting krijgt. Het verschijnsel van negatieve 25 sleepkopbodemsnelheid is een van de factoren die de werkbaarheid (of up-time) bij het baggeren in diep water het meest beperken.The aforementioned damage to the suction pipe, to the excavating device and / or to the vessel can occur when the excavating device receives a negative bottom speed. This means that as a result of the movements of the ship under the influence of the swell or wave stroke, the excavation device at the bottom of the suction pipe, despite a positive bottom speed (ie speed relative to the bottom) of the vessel in the direction of travel, the excavation device itself speed in the opposite direction. The phenomenon of negative drag head bottom speed is one of the factors that most restrict the workability (or up-time) when dredging in deep water.

Om te voorkomen dat het ontgravingsorgaan een negatieve bodemsnelheid krijgt gedurende de verplaatsing van het vaartuig in de vaarrichting kan bijvoorbeeld een zeer groot en zwaar vaartuig gebruikt worden. Vanwege zijn grote massa en 30 afmetingen, zal het zeer grote schip minder beïnvloed worden door de golfslag en zullen zodoende de bewegingen van het vaartuig kleiner zijn. Vanwege deze kleinere vaartuigbewegingen zal het ontgravingsorgaan kleinere relatieve verplaatsingen en kleinere relatieve verplaatsingssnelheden kennen. Het bezwaar hiervan is echter dat 3 het een zeer kostbare oplossing is. Bovendien kost het bouwen van dergelijke zware vaartuigen relatief veel tijd.To prevent the excavation device from having a negative bottom speed during the movement of the vessel in the direction of travel, for example, a very large and heavy vessel can be used. Because of its large mass and dimensions, the very large ship will be less affected by the wave stroke and the movements of the vessel will therefore be smaller. Because of these smaller vessel movements, the excavation device will have smaller relative displacements and smaller relative displacement speeds. However, the drawback of this is that it is a very expensive solution. Moreover, building such heavy vessels takes relatively much time.

Het is een doel van de onderhavige uitvinding om een inrichting, systeem en werkwijze te verschaffen waarin bovengenoemde bezwaren van de stand van de 5 techniek zijn ondervangen of althans verminderd.It is an object of the present invention to provide a device, system and method in which the above-mentioned drawbacks of the prior art are obviated or at least reduced.

Het is tevens een doel van de uitvinding een inrichting, samenstel en werkwijze te verschaffen waarin de werkbaarheid te verhogen is.It is also an object of the invention to provide a device, assembly and method in which the workability can be increased.

Het is voorts een doel van de uitvinding een inrichting, samenstel en werkwijze te verschaffen waarmee op relatief grote dieptes en met een beperkte kans op 10 beschadiging gebaggerd kan worden.It is a further object of the invention to provide a device, assembly and method with which dredging can be carried out at relatively large depths and with a limited risk of damage.

Volgens een eerste aspect van de onderhavige uitvinding wordt ten minste een van de genoemde doelen bereikt in een inrichting voor het ten minste gedeeltelijk compenseren van de invloed van deining of golfslag op de snelheid van een aan een vaartuig bevestigd ontgravingsorgaan,in het bijzonder een sleepkop, de inrichting 15 omvattende: - een zuigbuis voor het opzuigen van bodemmateriaal, waarbij de zuigbuis geleed is uitgevoerd in een aantal ten opzichte van elkaar zwenkbare zuigbuissegmenten; - een aan het uiteinde van de zuigbuis voorziene sleepkop die in gebruik over de 20 bodem voortgesleept wordt voor het losmaken en opzuigen van het bodemmateriaal; - tussen de zuigbuis en het vaartuig voorziene kabels voor het ondersteunen van individuele zuigbuissegmenten; - ten minste een hefelement voor het door optillen of laten vieren van ten minste één van de kabels ten opzichte van elkaar laten zwenken van zuigbuissegmenten; 25 - een besturingseenheid voor het aansturen van het hefelement, waarbij de besturingseenheid is ingericht om door zwenking van zuigbuissegmenten de bodemsnelheid van het ontgravingsorgaan aan te passen.According to a first aspect of the present invention, at least one of the stated objectives is achieved in a device for at least partially compensating for the impact of swell or wave action on the speed of an excavating device attached to a vessel, in particular a drag head, the device 15 comprising: - a suction tube for sucking up bottom material, wherein the suction tube is articulated in a number of suction tube segments pivotable relative to each other; - a drag head provided at the end of the suction tube, which in use is dragged over the bottom for loosening and vacuuming up the bottom material; - cables provided between the suction pipe and the vessel for supporting individual suction pipe segments; - at least one lifting element for pivoting suction pipe segments relative to each other by lifting or allowing to celebrate at least one of the cables; - a control unit for controlling the lifting element, wherein the control unit is adapted to adjust the bottom speed of the excavating member by pivoting suction pipe segments.

De zuigbuissegmenten kunnen opwaarts worden verplaatst door een of meer kabels met een of meer hefelementen op te tillen en neerwaarts worden verplaatst 30 door de kabels te laten vieren en de segmenten onder invloed van de zwaartekracht te laten zinken. Een geschikte zwenking van een of meer zuigbuissegmenten kan een verplaatsing van het aan de zuigbuis gekoppelde ontgravingsorgaan bewerkstelligen. Door deze verplaatsing op juiste wijze in te richten (bijv. voor wat betreft timing, 4 amplitude, snelheid en aangrijpingspunt), kan de resulterende snelheid van het ontgravingsorgaan over de bodem geregeld worden.The suction pipe segments can be moved upwards by lifting one or more cables with one or more lifting elements and being moved downwards by letting the cables celebrate and sinking the segments under the influence of gravity. A suitable pivoting of one or more suction pipe segments can effect a displacement of the excavating member coupled to the suction pipe. By properly arranging this displacement (e.g. with regard to timing, 4 amplitude, speed and point of engagement), the resulting speed of the excavating member over the bottom can be controlled.

Een verder voordeel van deze uitvoering is dat de inrichting niet alleen kan worden toegepast op nieuwe, nog te bouwen vaartuigen, maar tevens kan worden 5 aangebracht op reeds bestaande vaartuigen.A further advantage of this embodiment is that the device can not only be applied to new vessels that are yet to be built, but can also be applied to already existing vessels.

In een voorkeursuitvoering van de uitvinding is de besturingseenheid uitgevoerd om de genoemde één of meer hefelementen zodanig aan te sturen dat door het optillen of laten vieren van ten minste één kabel de bodemsnelheid van het ontgravingsorgaan geregeld wordt. Een negatieve snelheid treedt dan niet op en de 10 kans op beschadigingen is dan relatief klein.In a preferred embodiment of the invention, the control unit is designed to control said one or more lifting elements such that the bottom speed of the excavating member is controlled by lifting or allowing to celebrate at least one cable. A negative speed then does not occur and the chance of damage is then relatively small.

In een verdere uitvoeringsvorm omvat de inrichting een zuigbuiseindsegment, aan een uiteinde waarvan het ontgravingsorgaan is aangebracht en aan het andere uiteinde waarvan een tussensegment is aangebracht. Dit zuigbuissegment wordt hierin het eindsegment genoemd. Het is het aan het eindsegment aangebrachte 15 (tussen-) segment dat, althans in deze uitvoering, verplaatst wordt onder invloed van de door de besturingseenheid aangestuurde kabel. Bij een zuigbuis bestaande uit vier segmenten betekent dit bijvoorbeeld dat de door de besturingseenheid aangestuurde kabel is bevestigd aan het derde segment. Het eindsegment en het daaraan gekoppelde segment bevinden zich het dichtst bij het element waarvan het gedrag beïnvloed moet 20 worden, dat wil zeggen bij het ontgravingsorgaan. Daarom zal in veel gevallen verplaatsing van deze segmenten de meest directe invloed hebben op het gedrag van het ontgravingsorgaan, de kleinste tijdsvertraging opleveren en het minste vermogen vergen.In a further embodiment the device comprises a suction pipe end segment, at one end of which the excavating member is arranged and at the other end of which a intermediate segment is arranged. This suction pipe segment is referred to herein as the end segment. It is the (intermediate) segment arranged on the end segment that, at least in this embodiment, is displaced under the influence of the cable controlled by the control unit. With a suction pipe consisting of four segments, this means, for example, that the cable controlled by the control unit is attached to the third segment. The end segment and the segment coupled thereto are located closest to the element whose behavior is to be influenced, that is to say at the excavating member. Therefore, in many cases, displacement of these segments will have the most direct influence on the behavior of the excavator, yield the smallest time delay and require the least power.

Volgens een voorkeursuitvoering omvat de inrichting een 25 snelheidbepalingseenheid, in het bijzonder een snelheidsmeter, voor het bepalen van de snelheid van het ontgravingsorgaan ten opzichte van de bodem. De snelheidbepalingseenheid geeft een signaal af dat representatief is voor de gemeten snelheid. Dit signaal wordt teruggevoerd naar de besturingseenheid. De besturingseenheid bepaalt vervolgens de benodigde aansturing van het hefelement 30 door gebruik te maken van een besturingsalgoritme dat gebruik maakt van de teruggevoerde bodemsnelheid van het ontgravingsorgaan. Op deze wijze kan een actieve sturing van de beweging van het ontgravingsorgaan en daarmee van de bodemsnelheid daarvan tot stand worden gebracht.According to a preferred embodiment the device comprises a speed determining unit, in particular a speed meter, for determining the speed of the excavating member relative to the bottom. The speed determining unit outputs a signal representative of the measured speed. This signal is fed back to the control unit. The control unit then determines the required control of the lifting element 30 by using a control algorithm that makes use of the reduced bottom speed of the excavating member. In this way an active control of the movement of the excavating member and hence of the bottom speed thereof can be achieved.

55

In een bepaalde uitvoeringsvorm is de besturingseenheid uitgevoerd om door het hefelement de kabel zodanig op te nemen of te laten vieren dat de afwijking tussen de gemeten bodemsnelheid en een referentiesnelheid gereduceerd wordt. Wanneer bijvoorbeeld de bodemsnelheid van het ontgravingsorgaan kleiner wordt 5 dan de referentiesnelheid, zal de besturingseenheid de op de kabel uitgeoefende kracht reduceren, zodat het daaraan bevestigde buissegment naar beneden zinkt, aldus de snelheid van het ontgravingsorgaan verhogend. Wanneer de snelheid groter wordt, wordt de kracht daarentegen verhoogd, zodat het betreffende zuigbuissegment enigszins wordt opgeheven. In een verdere uitvoeringsvorm betreft de reductie van de 10 genoemde afwijking een minimalisatie daarvan.In a particular embodiment, the control unit is designed to receive the cable through the lifting element or to have it celebrated in such a way that the deviation between the measured bottom speed and a reference speed is reduced. When, for example, the bottom speed of the excavating device becomes smaller than the reference speed, the control unit will reduce the force exerted on the cable, so that the pipe segment attached thereto sinks down, thus increasing the speed of the excavating device. On the other hand, as the speed increases, the force is increased, so that the relevant suction pipe segment is somewhat lifted. In a further embodiment, the reduction of the said deviation involves a minimization thereof.

In een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt een inrichting verschaft waarin de besturingseenheid is ingericht om het hefelement afhankelijk van een of meer variabelen die karakteristiek zijn voor de deining of golfslag aan te sturen. Deze variabele kan bijvoorbeeld gevormd wordt door de golfïfequentie. Het systeem kan 15 bijvoorbeeld geïnactiveerd worden wanneer de frequentie van de golven onder een vooraf bepaalde waarde komt. De frequenties van de golven kunnen bijvoorbeeld bepaald worden door een specifiek voor dit doel bestemde golfboei. Het zou ook mogelijk zijn om de responskarakteristiek van de besturingseenheid afhankelijk te maken van een of meer van deze variabelen, bijvoorbeeld een responskarakteristiek 20 die aangepast wordt afhankelijk van de overheersende deiningsfrequentie (golfslagfrequentie).In a further embodiment of the invention, a device is provided in which the control unit is adapted to control the lifting element depending on one or more variables characteristic of the swell or wave stroke. This variable can, for example, be formed by the wave sequence. The system can, for example, be inactivated when the frequency of the waves falls below a predetermined value. The frequencies of the waves can for example be determined by a wave buoy intended specifically for this purpose. It would also be possible to make the response characteristic of the control unit dependent on one or more of these variables, for example a response characteristic that is adjusted depending on the predominant swell frequency (wave stroke frequency).

In andere uitvoeringsvormen is de besturingseenheid uitgevoerd om door het hefelement de kabel zodanig op te nemen of te laten vieren dat op de kabel een in hoofdzaak constante kracht wordt uitgeoefend. Bij een dergelijke passieve sturing is 25 terugkoppeling van de gemeten bodemsnelheid van het ontgravingsorgaan niet nodig.In other embodiments, the control unit is designed to receive the cable through the lifting element or to have it celebrated in such a way that a substantially constant force is exerted on the cable. With such a passive control, feedback of the measured soil speed of the excavating member is not necessary.

In een bepaalde uitvoeringsvorm omvat het hefelement een of meer hydraulische hefcilinders.In een andere uitvoeringsvorm omvat het hefelement een actieve lier, Een combinatie van beide typen hefelement is eveneens mogelijk. Een voorbeeld van een dergelijke gecombineerde inrichting wordt beschreven in de 30 Amerikaanse octrooiaanvrage US 2007-0170296.In a particular embodiment the lifting element comprises one or more hydraulic lifting cylinders. In another embodiment the lifting element comprises an active winch. A combination of both types of lifting element is also possible. An example of such a combined device is described in US patent application US 2007-0170296.

De eerder genoemde snelheidsmeter voor het bepalen van de bodemsnelheid van het ontgravingsorgaan kan vele uitvoeringen hebben. In een bijzonder voordelige uitvoering omvat de snelheidsmeter een Doppler sensor. De sensor is bij voorkeur 6 aangebracht aan het ontgravingsorgaan, alhoewel een andere plaatsing eveneens tot de mogelijkheden behoort. In een andere uitvoering is als alternatief of als aanvulling een positiebepalingseenheid,bijvoorbeeld een GPS ontvanger, gebruikt om aan de hand van de in de tijd veranderende posities van het ontgravingsorgaan de snelheid 5 daarvan te bepalen.The aforementioned speed meter for determining the bottom speed of the excavating member can have many embodiments. In a particularly advantageous embodiment, the speedometer comprises a Doppler sensor. The sensor is preferably 6 arranged on the excavating member, although a different placement is also possible. In another embodiment, a position-determining unit, for example a GPS receiver, is used as an alternative or in addition to determine the speed thereof on the basis of the positions of the excavating device that change over time.

Volgens een tweede aspect van de onderhavige uitvinding wordt ten minste een van de doelen bereikt in een samenstel van een vaartuig, in het bijzonder een sleephopperzuiger, voorzien van ten minste één inrichting van het hierin gedefinieerde type.According to a second aspect of the present invention, at least one of the objectives is achieved in an assembly of a vessel, in particular a trailing suction hopper dredger, provided with at least one device of the type defined herein.

10 Volgens een derde aspect van de onderhavige uitvinding wordt ten minste een van de doelen bereikt in een werkwijze voor het ten minste gedeeltelijk compenseren van de invloed van deining of golfslag op de snelheid van een aan een vaartuig bevestigd ontgravingsorgaan,in het bijzonder een sleepkop van een sleephopperzuiger, de werkwijze omvattende: 15 - het over de bodem slepen van een aan het vaartuig bevestigde zuigbuis die is voorzien van een ontgravingsorgaan voor het losmaken en opzuigen van bodemmateriaal, waarbij de zuigbuis geleed is uitgevoerd in een aantal ten opzichte van elkaar zwenkbare zuigbuissegmenten; - het door optillen of laten zakken van ten minste één van de genoemde ten 20 opzichte van elkaar zwenkbare zuigbuissegmenten aanpassen van de bodemsnelhcid van het ontgravingsorgaan.According to a third aspect of the present invention, at least one of the objectives is achieved in a method for at least partially compensating for the impact of swell or wave impact on the speed of an excavating device attached to a vessel, in particular a drag head of a trailing suction hopper dredger, the method comprising: - dragging a suction pipe fixed to the vessel and provided with an excavating member for loosening and sucking up bottom material, the suction pipe being articulated in a number of suction pipe segments pivotable relative to each other ; - adjusting the bottom speed of the excavating member by lifting or lowering at least one of said suction pipe segments pivotable to each other.

In een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding omvat de werkwijze continu aanpassen van de aansturing van de genoemde één of meer hefelementen, zodat de aansturing de golfslag kan volgen. In een andere uitvoeringsvorm vindt de aansturing 25 met korte tijdsintervallen, bijvoorbeeld twee keer per periode van de dominante golven of één keer per 1 a 2 seconden of korter, plaats. Deze tijdsintervallen zijn kort genoeg om de relevant bewegingen van het vaartuig te kunnen volgen.In a further embodiment of the invention, the method comprises continuously adapting the control of the said one or more lifting elements, so that the control can follow the wave stroke. In another embodiment, control takes place at short time intervals, for example twice per period of the dominant waves or once every 1 to 2 seconds or less. These time intervals are short enough to follow the relevant movements of the vessel.

Volgens een uitvoeringsvorm omvat de werkwijze het door het optillen of laten zakken van ten minste een zuigbuissegment verhinderen dat het ontgravingsorgaan 30 zich in de tegenovergestelde richting van de vaarrichting verplaatst.According to an embodiment, the method comprises of lifting or lowering at least one suction pipe segment to prevent the excavating member 30 from moving in the opposite direction of the navigation direction.

Volgens een uitvoeringsvorm omvat de werkwijze het alleen optillen en laten zakken van met het met zuigbuiseindsegment gekoppelde zuigbuissegment, teneinde 7 de constructie alsmede de aansturing daarvan eenvoudig te houden, zodat de kosten hiervan laag zijn en de kans op storingen relatief klein is.According to an embodiment, the method comprises only lifting and lowering the suction pipe segment coupled to the suction pipe end segment, in order to keep the construction and the control thereof simple, so that the costs thereof are low and the risk of malfunctions is relatively small.

Verdere voordelen, kenmerken en details van de onderhavige uitvinding zullen worden verduidelijkt aan de hand van de navolgende beschrijving van enige 5 voorkeursuitvoeringsvormen daarvan.Further advantages, features and details of the present invention will be elucidated on the basis of the following description of some preferred embodiments thereof.

In de beschrijving wordt verwezen naar de bijgevoegde figuren, waarin tonen:Reference is made in the description to the accompanying figures, in which:

Fig. 1 een zijaanzicht van een sleephopperzuiger voorzien van een voorkeursuitvoering van de inrichting volgens de uitvinding;FIG. 1 is a side view of a trailing suction hopper dredger provided with a preferred embodiment of the device according to the invention;

Fig. 2 een meer gedetailleerd aanzicht van de voorkeursuitvoering van fig. 1; 10 Fig. 3 een diagram waarin de werking van de besturingseenheid schematisch is weergegeven;FIG. 2 a more detailed view of the preferred embodiment of FIG. 1; FIG. 3 is a diagram schematically showing the operation of the control unit;

Fig. 4 een grafiek van simulatieresulaten voor de prestatie-index als functie van de golffrequentie, zonder aansturing, met passieve aansturing en met actieve aansturing; 15 Fig. 5 een weergave van de minimale sleepkopsnelheid als functie van de golfamplitude en de golfperiode; enFIG. 4 is a graph of simulation results for the performance index as a function of the wave frequency, without driving, with passive driving and with active driving; FIG. 5 shows the minimum drag head speed as a function of the wave amplitude and the wave period; and

Fig. 6 een detailzijaanzicht van een sleepkop voorzien van een bodemsnelheidsmeter volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding.FIG. 6 shows a detail side view of a drag head provided with a bottom speed meter according to an embodiment of the invention.

Zoals eerder is uiteengezet, kunnen bij het baggeren in diep water relatief grote 20 sleepkopverplaatsingen en verplaatsingssnelheden optreden als gevolg van de bewegingen van het vaartuig omdat de zuigbuis tamelijk steil in het water geplaatst is. Wanneer de achterwaartse snelheid van het ontgravingsorgaan ten opzichte van het schip groter is dan de bodemsnelheid van het schip, krijgt het ontgravingsorgaan een negatieve bodemsnelheid. Aangezien, zoals eerder vermeld is, een negatieve 25 sleepkop-bodemsnelheid het baggeren in diep water beperkt, verschaft de inrichting volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding een inrichting die verhindert dat het ontgravingsorgaan een negatieve bodemsnelheid krijgt. Hierdoor kan de werkbaarheid van de baggerinrichting worden vergroot.As explained earlier, when dredging in deep water relatively large drag head displacements and displacement speeds can occur as a result of the movements of the vessel because the suction pipe is placed fairly steeply in the water. When the backward speed of the excavating device relative to the ship is greater than the bottom speed of the ship, the excavating device receives a negative bottom speed. Since, as previously stated, a negative drag head bottom speed limits dredging in deep water, the device according to an embodiment of the invention provides a device that prevents the excavating member from getting a negative bottom speed. The workability of the dredging device can hereby be increased.

Fig. 1 toont een uitvoeringsvorm van een dergelijke inrichting. De figuur toont 30 een systeem 1 dat bestaat uit een op zich bekende sleephopperzuiger 2 waaraan via een scharnier 3 een zuigbuis 4 is bevestigd. Zuigbuis 4 is opgebouwd uit een aantal opeenvolgende zuigbuissegmenten, te weten een eerste zuigbuissegment 5, een tweede zuigbuissegment 6, een derde zuigbuissegment 7 en een laatste, vierde 8 zuigbuissegment 8. De zuigbuissegmenten 5-8 zijn onderling enigszins zwenkbaar door middel van respectievelijke schamierconstructies 9. Aan het laatste, vierde zuigbuissegment 8 is de eerder genoemde sleepkop 10 aangebracht. De sleepkop 10 kan op bekende wijze over de bodem B worden voortgesleept wanneer de 5 sleephopperzuiger 2 zich in vaarrichting (positieve richting Pv) verplaatst.FIG. 1 shows an embodiment of such a device. The figure shows a system 1 consisting of a trailing suction hopper dredger 2 known per se, to which a suction pipe 4 is attached via a hinge 3. Suction tube 4 is composed of a number of consecutive suction tube segments, viz. A first suction tube segment 5, a second suction tube segment 6, a third suction tube segment 7 and a last, fourth 8 suction tube segment 8. The suction tube segments 5-8 are mutually slightly pivotable by means of respective hinge constructions 9 The aforementioned drag head 10 is arranged on the last, fourth suction pipe segment 8. The drag head 10 can be dragged along the bottom B in a known manner when the trailing suction hopper dredger 2 moves in the direction of travel (positive direction Pv).

De zuigbuis is vervaardigd van staal en heeft een zodanig gewicht dat deze naar beneden zou zinken als de zuigbuis niet op een of andere manier ondersteund wordt. De ondersteuning vindt plaats door middel van een aantal met de zuigbuis verbonden kabels. In de getoonde uitvoering is het eerste zuigbuissegment 5 ondersteund door 10 een eerste kabel 16, het tweede zuigbuissegment 6 door een tweede kabel 17, het derde zuigbuissegment 7 door een derde kabel 18 en het vierde zuigbuissegment 8 door een vierde kabel 19. Elk van de kabels 16-19 wordt door een respectievelijke, van een hefelement voorziene kraan 12-15 met het vaartuig gekoppeld. De kranen zijn ingericht om door variatie van de lengte van de kabel tussen de kraan en het 15 betreffende zuigbuissegment de diepte van het betreffende deel van de zuigbuis 4 te bepalen.The suction tube is made of steel and has such a weight that it would sink downwards if the suction tube was not supported in any way. The support takes place by means of a number of cables connected to the suction tube. In the embodiment shown, the first suction pipe segment 5 is supported by a first cable 16, the second suction pipe segment 6 by a second cable 17, the third suction pipe segment 7 by a third cable 18 and the fourth suction pipe segment 8 by a fourth cable 19. Each of the cables 16-19 are coupled to the vessel by a respective crane element 12-15 provided with a lifting element. The cranes are adapted to determine the depth of the relevant part of the suction pipe 4 by varying the length of the cable between the crane and the relevant suction pipe segment.

De zuigbuis voldoet bij voorkeur aan een aantal eisen. Allereerst moet de minimale absolute hoek tussen elk van de zuigbuisdelen 5-8 enerzijds en de verticaal anderzijds groter zijn dan een vooraf bepaalde minimumwaarde om te verhinderen 20 dat de kabels 16-19 gedurende het baggeren op enig moment niet meer onder spanning staan.The suction tube preferably meets a number of requirements. First of all, the minimum absolute angle between each of the suction pipe parts 5-8 on the one hand and the vertical on the other hand must be greater than a predetermined minimum value in order to prevent the cables 16-19 from being no longer under tension during dredging.

Voorts is er de eis dat de maximale relatieve hoek tussen opeenvolgende zuigbuissegmenten 5-8 niet groter moet zijn dan een vooraf bepaalde waarde, bijvoorbeeld 30°, omdat anders de schamierconstructies 9 te snel slijten hetgeen de 25 levensduur van de zuigbuis zou kunnen verkorten. Voorts moet de minimale relatieve hoek tussen het derde en vierde zuigbuissegment 7,8 een bepaalde minimum waarde hebben. Deze hoek moet met een vooraf bepaalde hoeveelheid groter zijn dan 0° omdat alleen dan de voorwaartse snelheidsfout van de sleepkop 10 gecompenseerd kan worden door het optrekken van het derde zuigbuissegment 7. In een 30 voorkeursuitvoeringsvorm wordt ervoor gekozen de relatieve hoek dichtbij de 20° te laten omdat dan de aanstuurslag van het betreffende hefelement het grootste is binnen 9 de grenzen van de eerder genoemde maximale relatieve hoek tussen het derde segment 7 en het vierde segment 8.Furthermore, there is a requirement that the maximum relative angle between successive suction pipe segments 5-8 should not be greater than a predetermined value, for example 30 °, because otherwise the hinge constructions 9 wear too quickly, which could shorten the service life of the suction pipe. Furthermore, the minimum relative angle between the third and fourth suction pipe segment 7,8 must have a certain minimum value. This angle must be greater than 0 ° by a predetermined amount, because only then can the forward speed error of the drag head 10 be compensated by the acceleration of the third suction pipe segment 7. In a preferred embodiment, the relative angle is chosen to be close to 20 °. because the driving stroke of the relevant lifting element is then greatest within 9 the limits of the aforementioned maximum relative angle between the third segment 7 and the fourth segment 8.

In fig. 2 is het onderste uiteinde van de zuigbuis 4 weergegeven, dat wil zeggen een deel van het derde segment 7, het vierde segment 8 en de sleepkop 10. Tevens is 5 schematisch weergegeven dat de lengte L van de kabel 18 kan worden aangepast met behulp van een hefelement 20. Hefelement 20 kan, zoals in de weergegeven uitvoeringsvorm, een hydraulische cilinder 21 omvatten, die aan een kraan van het vaartuig 2 bevestigd is. Door de lengte van deze cilinder 21 te variëren, kan de lengte van de kabel 18 tussen het hefelement 20 en het betreffende zuigbuissegment 7, 8 10 dienovereenkomstig aangepast worden. Wanneer de lengte van de hefcilinder 21 groter wordt (hetgeen in de figuur met een dubbele pijl Pi is weergegeven), neemt de relevante lengte van de kabel 18 af, terwijl wanneer de lengte van het hefelement 20 kleiner wordt, de relevante lengte van de kabel 18 groter wordt. Evenzo kunnen de lengtes van een of meer van de overige kabels aangepast worden. Door de lengte van 15 de respectievelijke kabel individueel te regelen, kan dan de stand van elk van de zuigbuissegmenten 5-8 ten opzichte van het vaartuig 2 gevarieerd worden. Deze variatie zal worden gebruikt volgens de uitvinding om, wanneer de deining of golfslag ervoor dreigt te zorgen dat de sleepkop 10 een negatieve snelheid (dat wil zeggen een verplaatsing in de richting tegenovergesteld aan de vaarrichting Pv) 20 veroorzaakt, een of meer van de zuigbuissegmenten 5, 8 zodanig te zwenken, dat de zwenkbeweging de deining of golfslag ten minste gedeeltelijk compenseert. Aldus wordt een negatieve snelheid voorkomen.Fig. 2 shows the lower end of the suction pipe 4, i.e. a part of the third segment 7, the fourth segment 8 and the drag head 10. It is also shown schematically that the length L of the cable 18 can be adjusted with the aid of a lifting element 20. As in the embodiment shown, lifting element 20 can comprise a hydraulic cylinder 21 which is attached to a crane of the vessel 2. By varying the length of this cylinder 21, the length of the cable 18 between the lifting element 20 and the relevant suction pipe segment 7, 8 can be adjusted accordingly. As the length of the lifting cylinder 21 becomes larger (which is shown in the figure with a double arrow Pi), the relevant length of the cable 18 decreases, while when the length of the lifting element 20 becomes smaller, the relevant length of the cable 18 becomes larger. The lengths of one or more of the other cables can also be adjusted. By individually controlling the length of the respective cable, the position of each of the suction pipe segments 5-8 relative to the vessel 2 can then be varied. This variation will be used according to the invention to, when the swell or wave stroke threatens to cause the drag head 10 to cause a negative speed (i.e. a displacement in the direction opposite to the sailing direction Pv), one or more of the suction pipe segments 5, 8 such that the pivoting movement at least partially compensates for the swell or wave stroke. A negative speed is thus prevented.

De snelheid van de sleepkop 10 kan beïnvloed worden door een of meer van de zuigbuissegmenten op juiste wijze (dat wil zeggen met een juiste timing, snelheid, 25 amplitude e.d.) te laten zwenken. Het is mogelijk om tegelijkertijd of na elkaar twee of meer hefelementen 12-15 te bedienen om de verschillende segmenten ten opzichte van elkaar te laten bewegen. Gebleken is echter dat in veel voorkomende gevallen het aanpassen van de lengte van één van de kabels, in het bijzonder de kabel 18 waarmee de derde en vierde segmenten 7, 8 gezwenkt kunnen worden, te gebruiken. Aangezien 30 de derde kabel 18 zich het dichtst bevindt bij het buissegment waarmee de sleepkop 10 te beïnvloeden is, wordt in een bepaalde uitvoeringsvorm alleen de lengte van de derde kabel 18 aangepast.The speed of the drag head 10 can be influenced by pivoting one or more of the suction pipe segments in a correct manner (i.e. with a correct timing, speed, amplitude and the like). It is possible to operate two or more lifting elements 12-15 simultaneously or one after the other to cause the different segments to move relative to each other. However, it has been found that in many common cases the adjustment of the length of one of the cables, in particular the cable 18 with which the third and fourth segments 7, 8 can be pivoted, can be used. Since the third cable 18 is closest to the pipe segment with which the drag head 10 can be influenced, in a certain embodiment only the length of the third cable 18 is adjusted.

1010

Het hefelement 20 voor het veranderen van de lengte van de derde kabel 18 is via een elektrische verbindingsleiding 24 verbonden met een besturingseenheid 25. Deze besturingseenheid kan een op geschikte wijze geprogrammeerde computer of een soortgelijke elektrische besturing omvatten. De besturingseenheid 25 omvat 5 hierbij een elektronische controller 26 die is ingericht om via een vooraf in de controller opgeslagen rekenregels berekeningen uit te voeren. Op basis van deze berekeningen stuurt de aansturingssignaalgenerator 27 van de besturingseenheid 25 besturingssignalen naar het hefelement 20 zodat het hefelement de verplaatsing van de sleepkop kan beïnvloeden.The lifting element 20 for changing the length of the third cable 18 is connected via an electrical connection line 24 to a control unit 25. This control unit may comprise a computer programmed in a suitable manner or a similar electrical control. The control unit 25 herein comprises an electronic controller 26 which is adapted to perform calculations via a calculation rule stored in the controller. On the basis of these calculations, the control signal generator 27 from the control unit 25 sends control signals to the lifting element 20 so that the lifting element can influence the movement of the drag head.

10 De aansturing van het hefelement 20 kan op passieve of actieve wijze uitgevoerd worden. In fig. 3 is een schematisch diagram van het ontwerp van de besturingseenheid 25 weergegeven. Teneinde de sleepkopbodemsnelheid (Vsieepkop) te sturen met de besturingseenheid, wordt de bodemsnelheid gemeten en vergeleken met een gewenste referentiesnelheid (Vref). Indien de bodemsnelheid niet gelijk is aan de 15 referentiesnelheid, wordt een fout ε gemeten en zal de controller 26 actie ondernemen om deze fout te verkleinen. Dit resulteert in een besturingsuitvoerkracht (Fbesmrmg), die te leveren is door het hefelement 20. Dc signaalgcncrator 27 genereert vervolgens een signaal en stuurt dit naar het hefelement 20, dat op basis van het ontvangen signaal ervoor zal zorgen dat het derde buissegment 7 (en het bovenste deel van het daaraan 20 gekoppelde eindsegment 8) opwaarts of neerwaarts verplaatst wordt. Dit veroorzaakt weer een verandering van de genoemde fout ε en een verdere aansturing van het hefelement 20. Het proces van meten van de bodemsnelheid, vergelijken van de gemeten bodemsnelheid met een referentiesnelheid, het bepalen van het verschil tussen beide snelheden, het op basis van het gemeten verschil (en van vooraf op de 25 controller 26 opgeslagen besturingsdata) bepalen van de benodigde besturingskracht Fbesturing en het versturen van een voor de benodigde besturingskracht representatief aanstuursignaal naar de genoemde één of meer hefelementen 20 is herhalend (waarbij de herhalingsfrequentie groter moet zijn dan de frequentie van de golven).The control of the lifting element 20 can be carried out passively or actively. Fig. 3 shows a schematic diagram of the design of the control unit 25. In order to control the drag head bottom speed (Vsieep head) with the control unit, the bottom speed is measured and compared with a desired reference speed (Vref). If the bottom speed is not equal to the reference speed, an error ε is measured and the controller 26 will take action to reduce this error. This results in a control output force (Fbesmrmg), which can be supplied by the lifting element 20. The signal generator 27 then generates a signal and sends it to the lifting element 20, which on the basis of the received signal will cause the third pipe segment 7 (and the upper part of the end segment 8) coupled thereto is moved up or down. This again causes a change of the said error ε and a further control of the lifting element 20. The process of measuring the bottom speed, comparing the measured bottom speed with a reference speed, determining the difference between the two speeds, determining it on the basis of the measured difference (and of control data stored in advance on the controller 26) determining the required control force F control and sending a control signal representative of the required control force to said one or more lifting elements 20 is repetitive (wherein the repetition frequency must be greater than the frequency of the waves).

Wanneer bijvoorbeeld de kracht F^, de kracht is die uitgeoefend wordt op het 30 derde zuigbuissegment 7 via de kabel 18 in een evenwichtsconfiguratie, P een proportionele-besturingsparameter is en de fout ε de snelheidsfout ε = VSieepkoP - Vf, geldt in een bepaalde uitvoeringsvorm dat de door het hefelement 14 uit te oefenen 11 besturingskracht Fbesturing gelijk is aan Feq + Ρε. Dit betekent dat de kracht in de kabel 18 zal worden gereduceerd wanneer bijvoorbeeld de sleepkopbodemsnelheid Vsieepkop kleiner wordt dan de referentiesnelheid Vref· Wanneer de kracht verkleind wordt heeft dit tot gevolg dat het betreffende zuigbuissegment 7 zal gaan zinken. Indien het 5 zuigbuissegment 7 zinkt, zal het ervoor zorgen dat het onderste uiteinde van het zuigbuissegment 8 enigszins voorwaarts getrokken wordt, hetgeen de snelheid Vsieepkop van de sleepkop zal doen toenemen. Evenzo zal wanneer de snelheid van de sleepkop groter is dan de referentiesnelheid, de kracht in de kabel 18 worden verhoogd, zodat het derde zuigbuissegment 7 enigszins opwaarts getild wordt. Dit 10 heeft een achterwaartse (tegenovergesteld aan richting Pv) verplaatsing van het zuigbuissegment 8 tot gevolg, hetgeen de snelheid van de sleepkop doet verkleinen.For example, when the force F ^ is the force applied to the third suction pipe segment 7 via the cable 18 in an equilibrium configuration, P is a proportional control parameter and the error ε is the speed error ε = VSieepkoP - Vf, in a particular embodiment that the control force F control to be exerted by the lifting element 14 is equal to Feq + Ρε. This means that the force in the cable 18 will be reduced when, for example, the drag head bottom speed Vsieep head becomes smaller than the reference speed Vref. When the force is reduced, this means that the relevant suction pipe segment 7 will start to sink. If the suction pipe segment 7 sinks, it will cause the lower end of the suction pipe segment 8 to be pulled slightly forward, which will increase the speed Vsieep head of the drag head. Similarly, when the drag head speed is greater than the reference speed, the force in the cable 18 will be increased, so that the third suction pipe segment 7 is lifted up slightly. This results in a rearward (opposite to direction Pv) displacement of the suction pipe segment 8, which reduces the speed of the drag head.

De grootte van de proportionele besturingsparameter Ρε hangt van een groot aantal factoren af en zal van geval tot geval (bijvoorbeeld afhankelijk van het scheepsontwerp) bepaald moeten worden. De besturingsparameter Pekan ook gelijk 15 aan nul gekozen worden. In dit speciale geval vindt er geen terugkoppeling van de sleepkopsnelheid plaats en is de besturing passief.The size of the proportional control parameter Ρε depends on a large number of factors and will have to be determined from case to case (for example depending on the ship design). The control parameter Pek can also be selected to be zero. In this special case there is no feedback of the drag head speed and the control is passive.

In plaats van een proportionele controller of in aanvulling daarop kan de controller ook zijn uitgevoerd om met behulp van zelflerende systemen in het algemeen of “fuzzy logic” systemen en neurale netwerken in het bijzonder de 20 aansturing van de één of meer hefelementen te verzorgen.Instead of a proportional controller or in addition to it, the controller can also be designed to control the one or more lifting elements with the aid of self-learning systems in general or "fuzzy logic" systems and neural networks in particular.

Teneinde de prestatie van de besturingseenheid te meten, kan een prestatie-index in de vorm van de zogenaamde gemiddelde integrale absolute fout (mean integral absolute error, kortweg MIAE) geïntroduceerd worden. De MIAE is de gemiddelde absolute waarde van de snelheids fout ε in het tijdsinterval waarin de 25 besturingseenheid ingeschakeld is. De prestatie-index MIAE kan bijvoorbeeld gedefinieerd worden als: fl ||ε(<)|Λ MIAE = —- t, —10 12In order to measure the performance of the control unit, a performance index in the form of the so-called average integral absolute error (MIAE for short) can be introduced. The MIAE is the average absolute value of the speed error ε in the time interval in which the control unit is switched on. For example, the MIAE performance index can be defined as: fl || ε (<) | Λ MIAE = —- t, —10 12

De prestaties van de besturingseenheid 25 zijn onder meer afhankelijk van de frequentie van de golfbewegingen. Fig. 4 toont de simulatieresultaten van de eerder genoemde MIAE als functie van verschillende golffrequenties, zonder en met de besturing volgens de uitvinding. Referentienummer 33 geeft de resultaten weer voor 5 het niet gestuurde systeem, referentienummer 34 de resultaten voor het geval dat de proportionele besturingsparameter P gelijk is aan 0 (P = 0) en referentienummer 35 de resultaten voor een geschikt geachte waarde van P. Uit fig. 4 blijkt duidelijk dat in het geval van het niet-gestuurde systeem er, afhankelijk van de frequenties, grote variaties in de prestatie-index optreden. Gebleken is dat de pieken in de MIAE van 10 het ongestuurde systeem zich ongeveer op dezelfde positie bevinden als de pieken van de stampbewegingen van het vaartuig 2. Dit betekent dat de beweging van het vaartuig daadwerkclijk vertaald wordt in bewegingen van de sleepkop 10 wanneer de zuigbuis 4 niet gestuurd is.The performance of the control unit 25 depends inter alia on the frequency of the wave movements. FIG. 4 shows the simulation results of the aforementioned MIAE as a function of different wave frequencies, without and with the control according to the invention. Reference number 33 shows the results for the non-controlled system, reference number 34 the results for the case that the proportional control parameter P is equal to 0 (P = 0) and reference number 35 the results for an appropriate value of P. From fig. 4 it is clear that in the case of the non-controlled system, large variations in the performance index occur, depending on the frequencies. It has been found that the peaks in the MIAE of the uncontrolled system are approximately at the same position as the peaks of the stamping movements of the vessel 2. This means that the movement of the vessel is actually translated into movements of the drag head 10 when the suction tube 4 has not been sent.

De met 35 aangeduide resultaten, waarin de snelheid van de sleepkop 10 op 15 actieve wijze gestuurd wordt, tonen aan dat de prestatie-index over het gehele frequentiegebied lager is dan in het geval van het niet-gestuurde systeem. Dit betekent dat de optredende fout, dat wil zeggen het verschil tussen de snelheid van de sleepkop en de referentiesnelheid, over het gehele frequentiegebied een stuk kleiner is. Geconcludeerd kan worden dat de besturingseenheid de snelheidsfout over het 20 gehele frequentiebereik laat afnemen.The results indicated by 35, in which the speed of the drag head 10 is actively controlled, show that the performance index over the entire frequency range is lower than in the case of the non-controlled system. This means that the error occurring, that is to say the difference between the speed of the drag head and the reference speed, is a lot smaller over the entire frequency range. It can be concluded that the control unit decreases the speed error over the entire frequency range.

In het speciale geval dat de besluringsslag (Fbesmnng) gelijk is aan de evenwichtskracht (F^), dat wil zeggen dat wanneer er een constante kracht op de kabel 18 wordt uitgeoefend, treedt eveneens een verbetering op. In fig. 4 is met een streep-stippellijn 34 bijvoorbeeld weergegeven dat voor het geval dat P = 0, de 25 MIAE, en daarmee de afwijking tussen de snelheid van de sleepkop en de referentiesnelheid, voor een groot deel van het frequentiegebied eveneens veel lager is dan die van het ongestuurde systeem. Vanaf een bepaalde golffrequentie, bijvoorbeeld de in figuur 4 met referentienummer 40 aangeduide frequentie, zal ook in dit geval de aansturing van hefelement 20 een positief effect hebben op de 30 prestaties van het systeem. Een constante kracht kan bijvoorbeeld aangebracht worden door kabel 18 te verbinden via een geleidingswiel met een vaste massa.. Een andere manier is om het hefelement 20 door de besturingseenheid 15 zodanig aan te sturen dat het hefelement een constante kracht op de kabel 18 uitoefent. Dit kan 13 bijvoorbeeld worden bewerkstelligd door het hefelement 20 te voorzien van een krachtopnemer die gekoppeld is met de besturingseenheid 25. Afhankelijk van het door de krachtopnemer gemeten kracht, kan de besturingseenheid het hefelement 20 op geschikte wijze aansturen.In the special case that the decision stroke (Fbesmnng) is equal to the equilibrium force (F ^), that is, when a constant force is exerted on the cable 18, an improvement also occurs. In Fig. 4, for example, a dashed-and-dashed line 34 indicates that for the case that P = 0, the MIAE, and hence the deviation between the speed of the drag head and the reference speed, for a large part of the frequency range it is also much lower is then that of the uncontrolled system. From a certain wave frequency, for example the frequency indicated in Figure 4 with reference number 40, the control of lifting element 20 will also have a positive effect on the performance of the system in this case. A constant force can be applied, for example, by connecting cable 18 via a guide wheel with a fixed mass. Another way is to control the lifting element 20 by the control unit 15 such that the lifting element exerts a constant force on the cable 18. This can be achieved, for example, by providing the lifting element 20 with a force transducer which is coupled to the control unit 25. Depending on the force measured by the force transducer, the control unit can suitably control the lifting element 20.

5 Het effect van de beschreven besturing van de zuigbuis 4 op de werkbaarheid is vervolgens voor een aantal situaties berekend. Allereerst is informatie over de golfhoogtes en golfperioden beschikbaar, welke informatie tegenwoordig via satellieten wordt verzameld. Hierbij wordt gebruikt gemaakt van een zogenaamd scatter-diagram, waarin percentages worden aangegeven waarmee golven van een 10 bepaald interval van golfperiodes (in seconden) en een bepaald interval van golfamplitudes (in meters) optreden. Uitgaande van een vooraf bepaalde referentiesnelheid, bijvoorbeeld 1 meter per seconde, kan vervolgens de snelheid van de sleepkop 10 berekend worden. Fig. 5 toont een figuur waarin de minimale sleepkopsnelheid als functie van de golfamplitude en de golfperiode is weergegeven. 15 Referentienummer 30 geeft de situatie van de ongestuurde zuigbuis aan terwijl referentienummer 31 de situatie met de gestuurde zuigbuis aanduidt. Duidelijk zichtbaar is dat de minimale sleepkopsnelheid in de ongestuurde situatie (referentienummer 30) kleiner dan 0 kan worden, hetgeen onacceptabel is. In dit geval (referentienummer 31) waarin de zuigbuis 4 gestuurd wordt, neemt de 20 minimale sleepkopsnelheid nooit af tot onder 0. Dit betekent dat wanneer de zuigbuis 4 niet aangestuurd wordt, gedurende een deel van de tijd niet gebaggerd kan worden, terwijl bij ingeschakeld systeem altijd gebaggerd kan worden, ongeacht de hoogte van de golven en/of de golfperiode (golffrequentie).The effect of the described control of the suction tube 4 on the workability is subsequently calculated for a number of situations. Firstly, information about wave heights and wave periods is available, which information is currently being collected via satellites. For this, a so-called scatter diagram is used, in which percentages are indicated with which waves of a certain interval of wave periods (in seconds) and a certain interval of wave amplitudes (in meters) occur. Starting from a predetermined reference speed, for example 1 meter per second, the speed of the drag head 10 can then be calculated. FIG. 5 shows a figure showing the minimum drag head speed as a function of the wave amplitude and the wave period. Reference number 30 indicates the situation of the uncontrolled suction pipe, while reference number 31 indicates the situation with the controlled suction pipe. It is clearly visible that the minimum drag head speed in the unsteered situation (reference number 30) can become smaller than 0, which is unacceptable. In this case (reference number 31) in which the suction tube 4 is controlled, the minimum drag head speed never decreases below 0. This means that if the suction tube 4 is not driven, dredging cannot be carried out for part of the time, while when switched on system can always be dredged, regardless of the height of the waves and / or the wave period (wave frequency).

Fig. 6 toont een uitvoeringsvorm van de sleepkop 10 die voorzien is van een 25 voorkeursuitvoeringsvorm van een snelheidsmeter 36. De sleepkop 10 omvat op bekende wijze een mond 37 via welke losgemaakt bodemmateriaal opgezogen kan worden. Om het bodemmateriaal los te woelen, is het uiteinde van de sleepkop 10 voorzien van een losmaakmechanisme 38. Om de snelheid van de sleepkop 10 ten opzichte van de bodem B te bepalen kan een multibundeldopplersensor 36 worden 30 toegepast. De multibundeldopplersensor maakt gebruik van het feit dat de frequentie van de door de bron uitgezonden geluidsgolven verandert wanneer deze worden teruggekaatst door een bewegend object. Hetzelfde gaat op wanneer de multibundeldopplersensor zelf beweegt en de geluidsgolven teruggekaatst worden 14 door een stationair object (dat wil zeggen de bodem). Het niveau van de frequentieverandering tussen het verzonden en ontvangen geluidssignaal, is direct gekoppeld aan de snelheid van de sleepkop 10. Een signaal dat representatief is voor de gemeten snelheid wordt via een verbindingskabel 39 naar de besturingseenheid 25 5 geleid en door de controller 26 gebruikt om de besturingskracht Fbesturing te berekenen.FIG. 6 shows an embodiment of the drag head 10 which is provided with a preferred embodiment of a speed meter 36. The drag head 10 comprises in a known manner a mouth 37 via which loosened bottom material can be sucked up. To rinse the bottom material loose, the end of the drag head 10 is provided with a release mechanism 38. To determine the speed of the drag head 10 relative to the bottom B, a multi-beam doppler sensor 36 can be used. The multi-beam doppler sensor takes advantage of the fact that the frequency of the sound waves emitted by the source changes when reflected by a moving object. The same applies when the multi-beam doppler sensor itself moves and the sound waves are reflected back by a stationary object (i.e. the bottom). The level of the frequency change between the transmitted and received audio signal is directly coupled to the speed of the drag head 10. A signal representative of the measured speed is routed via a connecting cable 39 to the control unit 25 and used by the controller 26 to calculate the control force Fcontrol.

In de weergegeven uitvoeringsvorm is slechts een enkele multibundel-Dopplersensor 36 weergegeven. In andere uitvoeringen is echter een aantal sensoren voorzien die gebruikmaken van verschillende frequenties en die zich onder 10 verschillende hoeken ten opzichte van de bodem uitstrekken teneinde dc nauwkeurigheid van de snelheidsmetingen te verhogen.In the illustrated embodiment, only a single multi-beam Doppler sensor 36 is shown. In other embodiments, however, a number of sensors are provided which use different frequencies and which extend at different angles to the bottom in order to increase the accuracy of the speed measurements.

De onderhavige uitvinding is niet beperkt tot de hierin beschreven voorkeursuitvoeringsvormen daarvan. De gevraagde rechten worden bepaald door de navolgende conclusies, binnen de strekking waarvan velerlei modificaties denkbaar 15 zijn.The present invention is not limited to the preferred embodiments thereof described herein. The rights sought are defined by the following claims, within the scope of which many modifications can be envisaged.

Claims

Device for at least partially compensating for the influence of swell or wave impact on the speed of an excavating device attached to a vessel, in particular a drag head, the device comprising: - a suction pipe for sucking up bottom material, the suction pipe articulated in a number of suction pipe segments pivotable with respect to each other; 10. an excavating member provided at the end of the suction tube which, in use, is dragged over the bottom for loosening and vacuuming up the bottom material; - cables provided between the suction pipe and the vessel for supporting individual suction pipe segments; 15. at least one lifting element for pivoting suction pipe segments relative to each other by lifting or allowing to celebrate at least one of the cables; - a control unit for controlling the lifting element, wherein the control unit is adapted to adjust the bottom speed of the excavating member by pivoting suction pipe segments. 20

Device as claimed in claim 1, wherein the control unit is designed to keep the bottom speed of the excavating member positive by lifting or allowing at least one cable to be lifted.

Device as claimed in claim 1 or 2, comprising a suction pipe end segment, at one end of which the excavating member is arranged and at the other end a connecting segment is arranged and wherein the cable to be picked up and held is attached to the intermediate segment.

Device as claimed in claim 3, wherein the suction pipe is composed of four suction pipe segments.

Device as claimed in any of the foregoing claims, wherein the control unit is designed to receive the cable or to have it held by the lifting element in such a way that a substantially constant upward force is exerted on the cable. 5

Device as claimed in any of the foregoing claims, comprising speed-determining means, in particular a speed meter, for determining the speed of the excavating member relative to the bottom.

Device as claimed in claim 6, wherein the control unit is designed to control the lifting element on the basis of the measured bottom speed of the excavating member.

8. Device as claimed in claim 6 or 7, wherein the control unit is designed to receive the cable by the lifting element or to have it celebrated in such a way that the deviation between the measured bottom speed and a reference speed is reduced.

9. Device as claimed in claim 8, wherein the control unit is adapted to cause the lifting element to exert a force on the cable which is determined by an equilibrium force (Few) for maintaining equilibrium and a proportional control parameter (Ρε).

10. Device as claimed in any of the foregoing claims, wherein the control unit is adapted to control the lifting element depending on one or more variables that are characteristic of the swell or wave stroke.

The device of claim 10, wherein the variable is formed by the wave frequency. 30

Device as claimed in any of the foregoing claims, wherein the control unit comprises electronic control means, in particular a computer.

Device as claimed in any of the foregoing claims, wherein a lifting element comprises a hydraulic lifting cylinder.

Device as claimed in any of the foregoing claims, wherein a lifting element comprises an active winch.

Device as claimed in any of the foregoing claims, wherein the relative angle between the end segment and the intermediate segment connected thereto is between 0 and 30 degrees, preferably between 15 and 30 degrees.

An assembly comprising a vessel, in particular a trailing suction hopper dredger, provided with at least one device according to one of the preceding claims.

A method for at least partially compensating for the impact of swell or wave impact on the speed of an excavating device attached to a vessel, in particular a drag head of a trailing suction hopper dredger, the method comprising: - dragging a vessel over the bottom vessel-mounted suction pipe provided with a drag head for loosening and sucking up bottom material, the suction pipe being articulated in a number of suction pipe segments pivotable relative to each other; - adjusting the bottom speed of the excavating member by lifting or lowering at least one of said suction pipe segments pivotable to each other.

A method according to claim 17, comprising continuously or at short intervals controlling said one or more lifting elements.

19. Method as claimed in claim 17 or 18, comprising of lifting or lowering at least one suction pipe segment to prevent the excavating member from moving in the opposite direction of the navigation direction.

A method according to claim 17, 18 or 19, comprising only lifting and lowering the suction pipe segment coupled to the suction pipe end segment.

A method according to any one of claims 17-20 comprising applying a substantially constant force to said one or more suction pipe segments.

22. Method as claimed in any of the claims 17-21, comprising measuring the speed of the excavating member relative to the bottom.

A method according to claim 22, comprising adjusting it on the basis of the measured soil speed of the excavating member.

A method according to claim 22 or 23, comprising lifting or lowering the suction pipe segment such that the deviation between the measured bottom speed and a reference speed is reduced.

25. Method according to claim 24, comprising applying a force 20 to the suction pipe segment which is determined by a balance force (Few) for maintaining balance and a proportional control parameter (PE).

A method according to any one of the preceding claims, wherein a device according to any one of claims 1-16 is used.