NL2018072B1

NL2018072B1 - Een rechthoekig frame

Info

Publication number: NL2018072B1
Application number: NL2018072A
Authority: NL
Inventors: Lanser Jan
Original assignee: Carpdredging Ip B V
Priority date: 2016-12-23
Filing date: 2016-12-23
Publication date: 2018-07-02
Also published as: WO2018117842A1

Abstract

De uitvinding heeft betrekking op een rechthoekig frame omvattende twee parallel gepositioneerde framewerkbalken, twee dwarsbalken en vier hoekpunten waarbij de uiteinden van de framewerkbalken en de uiteinden van de dwarsbalken verend en met bolscharnieren zijn verbonden met een hoekpunt in elk van de vier hoeken van het rechthoekig frame.

Description

EEN RECHTHOEKIG FRAME

De uitvinding betreft een rechthoekig frame omvattende twee parallel gepositioneerde framewerkbalken, twee dwarsbalken en vier hoekpunten. De uitvinding betreft voorts het gebruik van een dergelijk frame voor het uitvoeren van werkzaamheden op een waterbodem. JP59224732 beschrijft een rechthoekig frame voor gebruik op de waterbodem. Het frame is voorzien van een brugdeel voorzien van een sleepkop. Door het brugdeel langs een set van rails te bewegen en vervolgens de sleepkop over de brug te bewegen kan een vlak van de waterbodem worden afgegraven teneinde bodemmonsters te nemen. DE2707133 beschrijft een rechthoekig frame voor gebruik op de waterbodem. Het frame omvat twee parallel gepositioneerde framewerkbalken, twee dwarsbalken en vier hoekpunten. Het frame kan zich verplaatsen over de waterbodem door alternerend de twee framewerkbalken in lengte te variëren. Op deze wijze kan het frame over de waterbodem lopen. Het frame omvat tevens een beweegbare brug waarop op zijn beurt een graafinstallatie kan bewegen. NL8001714 beschrijft een afzinkbaar rechthoekig frame welke is voorzien van een graafwiel. Het frame kan voorzien worden van compartimenten die gevuld kunnen worden met water of lucht teneinde het frame te kunnen laten drijven of afzinken naar de waterbodem. Het graafwiel is geplaatst op een arm welke in een cirkel kan draaien met als middelpunt het snijpunt van de diagonalen van het rechthoekig framewerk. Het graafwiel kan over de lengte van de arm bewegen. Op deze wijze kan een cirkelvormig oppervlak van een waterbodem worden afgegraven. Het frame is voorzien van rupsbanden om deze over de waterbodem te kunnen verplaatsen om zo een ander gedeelte van de waterbodem te kunnen afgraven.

Deze wijze van baggeren heeft als voordeel dat het graafwiel of cutter met een hoge aandrukkracht een goed gedefinieerd gedeelte van de waterbodem kan afgraven.

Een probleem van het gebruik een dergelijk rechthoekig frame is dat deze een matige vormvastheid heeft. Een kleine afwijking van het frame resulteert in dat de arm beschreven in NL8001714 niet meer kan roteren of het brugdeel beschreven in JP59224732 niet meer langs de rails kan bewegen. Voorts zal bij het verplaatsen van het frame met behulp van de rupsbanden over een oneffen waterbodem krachten op het frame worden uitgeoefend die resulteren in dat het frame vervormt en onbruikbaar wordt.

Het probleem van de hierboven genoemde rechthoekige framewerken wordt deels opgelost door het driehoekige frame welke in EP1544358 wordt beschreven. Dit ontwerp omvat twee zwaar uitgevoerde driehoekige deelframewerken die beweegbaar zijn ten opzichte van elkaar. Beide framewerken hebben op de drie hoekpunten een poot om op de waterbodem te staan. Het frame beweegt zich door afwisselend de poten van één van de deelframewerken op te tillen en dit deelframe ten opzichte van het andere deelframe te verplaatsen. Het frame is voorzien van een graafwiel welke de waterbodem kan afgraven. Alhoewel deze constructie zich in een commerciële uitvoering heeft bewezen heeft het toch de nodige nadelen. Immers de verplaatsing van het driehoekige frame is omslachtig. Voorts biedt het gepositioneerde frame niet de mogelijkheid een groot oppervlak van de waterbodem te bestrijken in vergelijking met een rechthoekig framewerk.

De uitvinding voorziet dan ook in een rechthoekig frame welke niet de nadelen heeft zoals beschreven voor de bekende rechthoekige framewerken.

Dit doel wordt bereikt met het volgende framewerk. Een rechthoekig frame omvattende twee parallel gepositioneerde framewerkbalken, twee dwarsbalken en vier hoekpunten waarbij de uiteinden van de framewerkbalken en de uiteinden van de dwarsbalken verend en met bolscharnieren zijn verbonden met een hoekpunt in elk van de vier hoeken van het rechthoekig frame.

Aanvrager heeft gevonden dat als het rechthoekig frame wordt uitgevoerd met de verende verbindingen en bolscharnieren de vormvastheid van het frame wordt vergroot. Door de uiteinden van de dwarsbalken en framewerkbalken verend en met bolscharnieren met de hoekpunten te verbinden wordt bereikt dat in elk van de vier hoekpunten er 6 kinematische vrijheidsgraden mogelijk zijn. Dat is voordelig indien het frame over de waterbodem wordt verplaatst. Door deze vrijheidsgraden zal er minder spanning op de constructie staan wat weer voordelig is om vervormingen tegen te gaan. Indien dit rechthoekig frame is verankerd aan de waterbodem middels verticaal verende ondersteuningsmiddelen verbonden aan de hoekpunten zal het zwaartepunt van dit frame 6 kinematische vrijheidsgraden hebben. Dit is voordelig omdat zo de reactiekrachten gunstig kunnen worden opgevangen wanneer het frame wordt gebruikt om werkzaamheden uit te voeren op of in de waterbodem.

Het rechthoekig frame is voorts voordelig omdat deze eenvoudig met andere rechthoekige frame of frames kunnen worden gecombineerd. De functies welke door een frame worden toegepast kunnen worden aangevuld met functies die door het naburige frame wordt uitgevoerd. Door de geometrie van het frame is het eenvoudig deze naast elkaar te positioneren.

In deze aanvrage worden termen als horizontaal, verticaal, boven, onder gebruikt voor het beschrijven van het frame volgens de uitvinding. Deze beschrijving moet in geen geval gelimiteerd worden uitgelegd en heeft betrekking op het frame in zijn meest gebruikte toestand. Termen als x, y, z, φ, θ, ψ hebben betrekking op posities of verplaatsingen vooruit of achteruit, opzij en omhoog en omlaag. Termen φ, θ, ψ hebben betrekking op de hoekverdraaiingen om de x-,y-, z-as.

Met hoekpunt wordt in deze beschrijving elke constructie bedoeld welke geschikt is om verbonden te worden met de framewerkbalken en de dwarsbalken. Bij voorkeur is de constructie ook geschikt om te worden voorzien van ondersteuningsmiddelen en verankeringsmiddelen. De constructie voor de hoekpunten kan bijvoorbeeld een doosvormige constructie of een vakwerkconstructie zijn. Doosvormige constructies zijn voordelig omdat deze eventueel kunnen worden gevuld met water en gas teneinde het frame te kunnen laten drijven, afzinken of opstijgen.

Bij voorkeur is namelijk het rechthoekig frame afzinkbaar. De framewerkbalken, dwarsbalken en/of de hoekpunten omvatten bij voorkeur compartimenten welke met gas en/of water gevuld kunnen worden teneinde het rechthoekig frame te kunnen laten drijven of laten afzinken tot een afgezonken toestand. Bij het afzinken en opstijgen van het frame kunnen optionele thrusters voordelig worden gebruikt om het frame in de gewenste oriëntatie te houden en voldoende stabiliteit te geven.

Indien het frame in afgezonken toestand op de waterbodem is gepositioneerd kan het drijfvermogen van het frame worden vergroot door water uit de compartimenten te pompen. Het ontstane vacuüm zal een opwaartse kracht veroorzaken. Bij voorkeur wordt het water vervangen door een gas. Hiertoe zijn de compartimenten afsluitbaar verbonden met een vat welke een op druk gebracht gas bevat. Een dergelijk vat is bij voorkeur verbonden aan het framewerk. Indien het gas in het vat is verbruikt kan het worden aangevuld door een leiding vanuit een aan het wateroppervlak drijvend vaartuig. Deze vaten kunnen compartimenten hebben met op druk gebracht gas. Door de compartimenten afzonderlijk te gebruiken is het mogelijk een meer constantere gas druk te leveren aan de verschillende systemen. Ook deze drukvaten kunnen worden vervangen met nieuwe op druk gebrachte vaten. De gebruikte vaten kunnen worden gevuld op een aan het wateroppervlak aanwezige compressors of aangevoerd worden van de vaste wal. Op de vaste wal kunnen efficiënter de vaten met op druk gebracht gas worden gevuld. De op druk gebrachte vaten met een gas kunnen ook worden gebruikt om de compartimenten in de framewerkbalken, dwarsbalken, de hoekpunten en de beweegbare brug met gas te vullen zoals hierboven is beschreven. Het gas is bij voorkeur lucht maar kan eventueel ook stikstof of kooldioxide zijn.

De hoekpunten van het rechthoekig frame zijn bij voorkeur voorzien van middelen om het rechthoekig frame te kunnen verankeren met de grond. Deze middelen zijn bij voorkeur een schroefanker of een zuiganker. Bij voorkeur omvatten de middelen om het rechthoekig frame te verankeren met de grond een anker welke zich bevindt aan de onderzijde van een koker. Deze koker is verticaal beweegbaar gepositioneerd in een opening in het hoekpunt. Een gedeelte van de koker strekt zich uit boven het hoekpunt en een gedeelte strekt zich uit onder het hoekpunt. Het boveneinde van het gedeelte van de koker dat zich uitstrekt boven het hoekpunt is verbonden met het hoekpunt door middel van een of meerdere lineaire actuatoren. Deze actuatoren kunnen elektromechanische actuatoren zijn en bij voorkeur hydraulische cilinders.

Het zuiganker is op zich bekend en omvat een buisvormige onderkant met een open ondereinde. Op zich kan in plaats van een buisvormige onderkant ook andere vormen worden gebruikt welke hetzelfde effect hebben. Buisvormige onderkanten hebben het voordeel dat het drukverschil tussen buiten en binnenkant van het zuiganker het best wordt verdeeld. Door een onderdruk te creëren aan de binnenkant van de buisvormige opening, bijvoorbeeld door het wegpompen van het daar aanwezige water, zuigt de buis zich als het ware vast in de waterbodem. Door het verkleinen van de eerdergenoemde actuatoren kan zo het zuiganker verticaal de waterbodem in worden verplaatst. Een zuiganker is bij voorkeur middels een bolscharnier verbonden met de koker. Dit is voordelig in het geval van hellende waterbodem. Voor hardere waterbodems kan het voordelig zijn de onderkant van het zuiganker te voorzien van een met tanden voorziene draaibare schijf. Deze schijf kan worden aangedreven met een motor.

Schroefankers zijn op zich bekend en bestaat in de regel uit een as waaromheen een doorlopend snijblad met bepaalde spoed als een helix is gewikkeld. Het snijblad kan worden voorzien van cuttertanden voor het snijden van de relatief hardere grondsoorten. Het schroefanker wordt bij voorkeur aangedreven door een grootkoppel en laag toerental motor. Als het anker wordt ingegraven in de waterbodem wordt de motor, met een voor de grond passend toerental en aandrijfkoppel rondgedraaid en gelijktijdig middels een passende aandrukkracht door het verkleinen van de eerdergenoemde actuatoren de grond in geschroefd. Bij het snijden van zand in relatief grotere waterdiepten kunnen de reactiekrachten op het snijblad te groot worden door de ontstane onderdruk in de grond ter plaatse van de snijbladen en de belemmering van watertoestroming naar de snijbladen. Voor een dergelijke situatie is het voordelig dat het anker een schroefanker is omvattende een holle as waaromheen een helix vormig snijblad is gepositioneerd en waarbij in de wand van de holle as ter hoogte van het helix vormig snijblad uitstroomopeningen aanwezig zijn die in verbinding staan met een in de holle as aanwezige aanvoerleiding voor een gas of vloeistof. Bij voorkeur wordt een vloeistof aangevoerd. Deze vloeistof is bij voorkeur water welk op een hoger gelegen punt wordt aangezogen en naar de uitstroomopeningen wordt gepompt middels een pomp, bijvoorbeeld een centrifugaalpomp. Door het aanvoeren van een gas of vloeistof wordt voorkomen dat een lokaal vacuüm ontstaat waardoor het anker vastloopt.

De hoekpunten van het rechthoekig frame omvatten bij voorkeur een ondersteuningsmiddel. Voorbeelden van geschikte ondersteuningsmiddelen zijn een slede, een wiel of een rupsband. Bij voorkeur zijn de ondersteuningsmiddelen verend verbonden met de hoekpunten. De ondersteuningsmiddelen zijn bij voorkeur verbonden met de hoekpunten middels in verticale richting instelbare lineaire actuatoren. Met deze actuatoren kan het frame in de gewenste positie, bijvoorbeeld horizontaal, worden gepositioneerd ten opzichte van de waterbodem.

Het rechthoekig frame omvat bij voorkeur een of meerdere jets, propellers of thrusters welke een verticale en/of horizontale verplaatsing van het rechthoekig frame in een afgezonken toestand en een horizontale verplaatsing in een drijvende toestand mogelijk maakt.

Het rechthoekig frame kan worden toegepast als onderdeel van een baggerwerktuig op een wijze zoals is geïllustreerd in de eerder geciteerde octrooipublicaties DE2707133, NL8001714 en JP59224732. Het frame kan ook onderdeel zijn van een boorinstallatie waarbij het frame een boorinstallatie omvat zoals bijvoorbeeld beschreven in US2012315097, US2015021092, WO13035038 en WO12156742. Het frame kan ook voordelig toegepast worden voor andere werkzaamheden op de waterbodem zoals het ingraven van kabels en pijpleidingen en het vlakmaken van de waterbodem en het plaatsen van springstofladingen in de waterbodem.

De vormvastheid van het rechthoekig frame kan worden vergroot door één diagonale verbindingsbalk of twee diagonale balken tussen de hoekpunten te positioneren. Bij voorkeur is de diagonaal gepositioneerde verbindingsbalk middels een bolscharnier en een veer verbonden met het hoekpunt. Een voordelige wijze om de vormvastheid te vergroten is door de twee framewerkbalken te verbinden met één of meerdere bruggen. Bij voorkeur is deze brug een beweegbare brug zoals hierna beschreven. Het rechthoekig frame omvat een beweegbare brug welke brug aan zijn beide uiteinden bewegend is verbonden met de twee frame werkbalken zodat een verplaatsing van de brug in de richting van beide dwarsbalken mogelijk is. Een dergelijke brug is voordelig omdat hiermee werktuigen verbonden aan de brug naar elke plek in het rechthoekig vlak van de waterbodem onder het frame verplaatst kunnen worden. Deze werktuigen kunnen graafmiddelen zijn zoals in de prior art publicaties zijn beschreven of bijvoorbeeld een boorinstallatie.

De beweegbare brug is bij voorkeur verbonden met de dwarsbalken door middel van lierkabels welke lierkabels de verplaatsing van de brug mogelijk maken. Voorts zijn de lierkabels voordelig voor de vormvastheid van het rechthoekig framewerk. Door een spanning aan te brengen middels de lierkabels tussen de dwarsbalken en de beweegbare brug wordt een vormvast frame verkregen.

De beweegbare brug omvat bij voorkeur aan zijn beide uiteinden een geleidingskoker. Door de opening van elk van de geleidingskokers lopen een van de twee parallel gepositioneerde framewerkbalken zodat de beweegbare brug zich in de lengte van de framewerkbalken kan verplaatsen. Bij voorkeur zijn de geleidingskokers aan hun binnenkant voorzien van verende wielstellen en/of verende rollen welke in gebruik de framewerkbalken 6 kinematische graden van vrijheid kunnen geven ten opzichte van de geleidingskoker. Een dergelijke uitvoering is voordelig om te voorkomen dat de beweegbare brug vastloopt wanneer deze zich verplaatst langs de framewerkbalken.

Doordat de uiteinden van de framewerkbalken en de uiteinden van de dwarsbalken verend verbonden zijn met een hoekpunt in elk van de vier hoeken van het frame zal de beweegbare brug minder snel vastlopen. Wanneer een dergelijk frame wordt verankerd met de waterbodem wordt een zeer vormvast frame verkregen welke ook 6 kinematische vrijheidsgraden heeft. Dit is op zijn beurt voordelig wanneer de beweegbare brug is voorzien van middelen om de waterbodem te bewerken. Het frame kan de reactiekrachten die op die middelen ontstaan wanneer deze de waterbodem bewerken goed opvangen met behoud van de vorm van het framewerk. Deze middelen zijn boormiddelen geschikt voor het exploiteren van geologische formaties en ontgravingsmiddelen, zoals graafwielen, cutters, drumcutters, sleepkoppen en/of ploegen. De ontgravingsmiddelen kunnen worden toegepast voor het baggeren van een waterbodem of voor het winnen van delfstoffen van de waterbodem.

De ontgravingsmiddelen kunnen beweegbaar op de beweegbare brug worden verbonden. Door de ontgravingsmiddelen langs de brug te bewegen en de brug in horizontale richting langs de framewerkbalken te bewegen kan het rechthoekig vlak van de waterbodem onder het gepositioneerde frame worden afgegraven. Bij voorkeur is de beweegbare brug voorzien van een rij van meerdere ontgravingsmiddelen. Deze meerdere ontgravingsmiddelen zijn in deze uitvoeringsvorm niet horizontaal beweegbaar verbonden met de brug. Door de brug te bewegen langs de framewerkbalken kunnen de ontgravingsmiddelen tegelijkertijd het gehele rechthoekig vlak van de waterbodem onder het gepositioneerde frame afgraven. Een dergelijke uitvoering heeft als voordeel dat meer grond tegelijkertijd kan worden afgegraven. Bij gebruik van sommige ontgravingsmiddelen, zoals graafwielen en drumcutters, kunnen ertussen de individuele ontgravingsmiddelen mogelijk stroken van niet afgegraven waterbodem kunnen achterblijven. In dat geval is het voordelig de beweegbare brug te voorzien van meerdere ontgravingsmiddelen welke in meerdere rijen van meerdere ontgravingsmiddelen achter elkaar staan opgesteld en waarbij de ontgravingsmiddelen van een rij versprongen staan opgesteld ten opzichte van de ontgravingsmiddelen van de daarnaast liggende rij. Door het verspringen van de ontgravingsmiddelen zal de eventueel niet afgegraven grond door de volgende rij worden afgegraven. Bij voorkeur staan de ontgravingsmiddelen in twee rijen achter elkaar opgesteld.

De een of meerdere ontgravingsmiddelen zijn bij voorkeur verbonden met een vakwerkconstructie welke vakwerkconstructie is gepositioneerd verticaal boven de ontgravingsmiddelen en verbonden middels een verende verbinding met de ontgravingsmiddelen om de verticale stootbelasting op het ontgravingsmiddel op te vangen en door te leiden naar de vakwerkconstructie. De vakwerkconstructie is verend verbonden met de beweegbare brug welke brug verticaal boven de vakwerkconstructie is gepositioneerd.

Bij voorkeur zijn elk van de ontgravingsmiddelen verbonden met een zuigbuis voor het afvoeren van het door de ontgravingsmiddelen afgegraven grond/water mengsel.

De uitvinding zal verder worden geïllustreerd met behulp van de volgende figuren. Figuur 1 laat rechthoekig frame (1) zien met twee parallel gepositioneerde framewerkbalken (2,3), twee dwarsbalken (4,5) en vier hoekpunten (6,7,8,9). De uiteinden van de framewerkbalken (2,3) en de uiteinden van de dwarsbalken (4,5) zijn verend door middel van een veer (10) en met bolscharnieren (11) verbonden met een hoekpunt (6,7,8,9) in elk van de vier hoeken van het rechthoekig frame (1). Figuur 1 laat ook zien dat elk van de hoekpunten (6,7,8,9) zijn voorzien van een schroefanker (12) waarmee het frame (1) kan worden verankerd met de grond. Elk hoekpunt (6,7,8,9) is voorts voorzien van een slede (13) en van een horizontale thruster (14) en een verticale thruster (15).

Figuur 2 een schematische weergave van het frame (1) van figuur 1 voorzien van een beweegbare brug (18). De veren (10) en bolscharnieren (11) zijn hiervoor dit doel niet op schaal getekend. De sleden (13) zijn door middel van een veer (19) en een hydraulische cilinder (21) verbonden aan het hoekpunt. De brug (18) is middels lierkabels (20) verbonden met dwarsbalken (4,5). In deze figuur worden de kinematische vrijheidsgraden van de in het frame opgenomen componenten, waaronder hoekpunten (6,7,8,9), framewerkbalken (2,3), beweegbare brug (18) en sleden (13) weergegeven. De bolscharnieren (11) laten hierbij gelimiteerde hoekvedraaiingen (φ2, Θ2, ψ2) van de framewerkbalken (2,3) ten opzichte van de hoekpunten (6,7,8,9) toe. De verplaatsingen van de hoekpunten (6,7,8,9) in het horizontale xy-vlak ten gevolge van de in- of uitdrukking van veerelementen (10) bedraagt X2 en Y2. Teneinde de sleden (13) in staat te stellen de contouren van het bodemoppervlak goed te volgen worden aan de sleden kinematische vrijheidsgraden (x, y, z, φ, θ, ψ) toegekend. De verplaatsingen en rotaties van een slede (13) bestaat achtereenvolgens uit een superpositie van de verplaatsingen (X2, Y2) en rotaties (φ2, Θ2, ψ2) van het hoekpunt (6,7,8,9) en vertikale verplaatsingen (Z4V) van veer (19) en (Z4H) van de hydraulische cilinder (21). Door de kinematische vrijheidsgraden (x, y, z φ, θ, ψ) van de sleden (13) kunnen deze sleden (13) bij een horizontale verplaatsingen van het frame (1) over de waterbodem de contouren van de waterbodem goed volgen. Bovendien zullen de buigende momenten ter plaatse van de hoekpunten (6,7,8,9) door de flexibiliteit van het frame sterk worden gereduceerd.

Figuur 2 laat ook zien dat de beweegbare brug (18) verplaats kan worden in de richting (X7) doormiddel van lierkabels (20). De verplaatsingen (Y7, Z7) en hoekverdraaiingen (φ7, Θ7, ψ7) van de beweegbare brug (18) worden opgevangen door verende wielstellen en/of verende rollen in de geleidingskokers (22) en welke in Figuren 12 en 13 verder worden geïllustreerd.

Figuren 3a en 3b laten een hoekpunt in meer detail zien. Om de wisselende belasting en/of de stootbelasting op de sleden (13) op te vangen is een veer (19) ingeklemd tussen een plaat (25) verbonden met de slede (13) en een plaat (31) verbonden met een holle verticale cilinderkolom (33) en een hydraulische cilinder (21). Een cilindervormige geleidingsbuis (26) verbonden aan de plaat (25) kan aan de binnenzijde van de cilinderkolom (33) verticaal heen en weer schuiven. Een holle cilindervormige buis (33) kan aan de binnenzijde van een met de platen (23,29) verbonden buis (35) vertikaal heen- en weerschuiven. De platen (24,32) zijn hierbij verbonden met hoekpunt (8). Middels hydraulische cilinders (21) die zijn bevestigd aan plaat (32), die is verbonden met het hoekpunt (8), kan het geheel van slede (13) en holle verticale cilinderbuis (33) een verticale verplaatsing worden opgelegd. Teneinde de buiging van de cilinderstangen (21a) te voorkomen worden de cilinderstangen (21a) verbonden met en omhuld door een van gaten voorziene buis (30). Buis (30) is aan de buitenzijde om de hydraulische cilinder (21) geplaatst. Bijkomend voordeel hierbij is dat bij een stootvormige of wisselende belasting op de slede door het in en uitstromende water door de gaten van buis (30) extra demping wordt gerealiseerd. Een gunstige methode om rotatie van de slede (13) om de axiale z-as tegen te gaan wordt gerealiseerd door het tegenwerkend rotatiemoment van spiraalveer (19), die aan beide uiteinden is gefixeerd aan de platen (25,31).

In Figuur 3b is ook een mogelijke uitvoering te zien van een middel om het frame (1) te kunnen verankeren. Schroefanker (12) bestaat uit een cilindervormige holle stijve buis (23) die middels een bovenplaat (27) met twee hydraulische cilinders (28) zijn verbonden. Om een gedeelte van de hydraulische cilinders (28) is een holle waterdoorlatende van gaten voorziene buis (29) geplaatst om voor stevigheid te zorgen. Onderaan buis (23) is een roteerbaar aangedreven schroef (12a) te zien. De buis (23) kan vrijelijk verticaal bewegen door het hoekpunt (8) en is middels bovenplaat (27) en hydraulische cilinders (21) verbonden met dit hoekpunt (8). De buis (23) kan voorzien zijn van gaten om de in en uitstroom van water mogelijk te maken teneinde de verticale verplaatsing van de buis te vergemakkelijken.

Figuur 4 laat een uitvoering zien waarbij hoekpunt (40) is voorzien van twee sleden (13a,13b) en hoekpunt (41) is voorzien van twee wielstellen (42a, 42b). De verplaatsingsrichting van sleden (13a,13b) en van wielstellen (42a,42b) zijn loodrecht op elkaar. Afhankelijk van de gewenste verplaatsingsrichting voor het frame wordt per hoekpunt een van de twee sleden of wielstellen omhoog geplaatst en de ander neergelaten.

Figuur 5 laat een hoekpunt (43) zien welke is voorzien van een zuiganker (44) welke middels een bolscharnier (45) is verbonden met een koker (46). Koker (46) is aan zijn boven einde middels een schijf (47) verbonden met het hoekpunt via twee hydraulische cilinders (48).

Figuur 6 laat een met Figuur 5 vergelijkbaar hoekpunt zien waarbij nu aan de onderkant (50) van het zuiganker (51) een met tanden voorziene draaibare schijf (52) aanwezig is welke in Figuur 8 verder wordt beschreven.

Figuur 7a-d laat zuiganker (51) van Figuur 6 in meer detail zien. In Figuur 7d is de met tanden voorziene schijf (52) te zien welke is verbonden met een as (53) middels spaken (54). Op de as (53) is een motor (60) geplaatst. In Figuur 7c is de binnenkant van het zuiganker (51) te zien waarbij de elementen van Figuur 7d zijn weggelaten. Te zien is een traliewerk (57) voor het tegenhouden van grote stukken steen of grond, een holle buis (58) voor de as (53), een schijf (59) welke de binnenruimte in een bovenste helft en een onderste helft verdeelt. Een centrifugaalpomp (61) zuigt het water weg uit het onderste compartiment. Eventueel kan water naar dit compartiment stromen via aanvoerbuis (62) en klep (56). In Figuur 7b is het geheel gemonteerd en Figuur 7a laat de buitenzijde zien.

Figuur 8 laat een voordelig schroefanker (65) zien met een holle as (66) waaromheen een helix vormig snijblad (67) is gepositioneerd. In de wand van de holle (66) as ter hoogte van het helix vormig snijblad (67) zijn uitstroomopeningen (69) aanwezig. Deze openingen (69) staan in verbinding met een in de holle as (66) aanwezige aanvoerleiding (70) voor een gas of vloeistof. Voorts is een motor (71) te zien en een pomp (68) om vloeistof uit de omgeving naar de holle (66) te voeren.

Het geheel kan voordelig geplaatst worden aan de onderzijde van een koker (23) zoals in Figuur 3b is getoond.

Figuur 9 laat een zijaanzicht van framewerkbalk (2) en een doorsnede AA zien van een geleidingskoker (22) van een brugdeel (18). Framewerkbalk (2) is aan beide uiteinden voorzien van een bolscharnier (11). De geleidingskoker (22) is voorzien aan hun binnenkant met meerdere verende wielstellen (75).

Figuur 10 is een doorsnede van de framewerkbalk (2) en de geleidingskoker (22) van Figuur 10 in de longitudinale kijkrichting. Te zien is dat framewerkbalk (2) bestaat uit drie buizen (76). Deze buizen (76) kunnen afzonderlijk van elkaar met water worden gevuld teneinde het frame (1) te kunnen laten afzinken en met lucht gevuld teneinde het frame te kunnen laten stijgen naar het wateroppervlak. De drie buizen zijn met elkaar verbonden met platen (77) om zo een driehoekige doorsnede te verkrijgen. Drie verende wielstellen (75) zijn voorzien van een langgerekte en roterende buis (78) welke over het buitenoppervlak van de platen (77) loopt. In Figuur 12 wordt wielstel (75) in meer detail beschreven.

Figuur 11 laat wielstel (75) in meer detail zien. Roterende buis (78) kan draaien rond hoek Θ en is zo gepositioneerd dat deze vrijheidsgraden heeft in radiale z- richting en in tangentiële y-richting. Hiertoe is het wielstel uitgevoerd met veren (79) en (80). Veren (79) ondersteunen de twee lagers van roterende buis (78). Deze veren (79) steunen af op een beweegbare plaat (83) die middels wielen (81) heen en weer kan bewegen in de y-richting tussen twee plaatjes (82) en veren (80).

Figuur 12 laat een wielstel (85) zien waarbij het wielstel (75) van Figuur 10 op zijn beurt is geplaatst op een bewegend platform (86) in plaats van direct op de binnenwand van geleidingskoker (22). Dit platform (86) kan om zijn verticale as draaien onder hoek ψ. Het platform (86) is verbonden met de binnenkant van de geleidingskoker (22) met een helixvormige torsieveer (87) en meerdere ondersteunende wielen (88) die verend zijn opgehangen aan platform (86).

Figuur 13a laat zien hoe de hoekpunten (6,7,8,9), de framewerkbalken (2,3) en de dwarsbalken (4,5) van het afzinkbare frame (1) worden gevuld met een gas en water. In Figuur 13a is als voorbeeld hoekpunt (6) getoond. Middels een accumulator (A), voorzien van gas onder een druk p2 groter dan de omgevingsdruk p1, kan, na opening van de drukregelklep K5 en klep K1 in Toestand 1 (T1), het water door bijvoorbeeld polytrope gasexpansie uit hoekpunt (6) worden geperst en via klep K3 naar de omgeving met druk p1 worden afgevoerd en Toestand 2 (T2) wordt bereikt. Door op deze wijze de hoekpunten (6,7,8,9), de framewerkbalken (2,3) en de dwarsbalken (4,5) te vullen met gas zal er een opwaartse kracht ontstaan welke het mogelijk maakt het frame naar het wateroppervlak te transporteren. De verschillende compartimenten van deze delen van het frame kunnen verbonden zijn met dezelfde accumulator (A) en/of elk apart verbonden zijn met een accumulator (A).

Om van Toestand 2 naar Toestand 1 (T1) te komen zal het gas worden uitgedreven door gebruik te maken van een compressor C aangedreven door motor M1. Het gas zal dan na opening van klep K2 via de terugslagklep K6 naar de accumulator (A) worden geperst. Nadat het gas bijvoorbeeld onder polytrope compressie is opgeslagen in de accumulator (A) onder druk p2 zal de druk van het resterende gas in het compartiment lager zijn dan de omgevingsdruk p1 en kan het water vanuit de omgeving via klep K3 het compartiment vullen. Het nog aanwezige gas kan via de ontluchtingsklep K4 uit het compartiment worden verwijderd.

Om van Toestand 2 (T2) naar Toestand 1 (T1) te komen kan eventueel bij disfunctioneren van de compressor C het gas uit het compartiment worden verwijderd via ontluchtingsklep K4 onder gebruikmaking van een gestippeld weergegeven waterpomp (P1) die water na opening van klep K7 toevoert vanuit de omgeving met druk p1. Op deze wijze kan het complete compartiment worden voorzien van water met druk p1.

Om van Toestand 1 (T1) naar Toestand 2 (T2) te komen bij disfunctioneren van de accumulator (A) en/of de drukregelklep K5 wordt de gestippeld weergegeven waterpomp (P2) gebruikt voor uitdrijving van het water uit het compartiment naar de omgeving onder een druk groter dan de omgevingsdruk p1.

Een alternatieve wijze voor het vullen van het compartiment van hoekpunt (6) met water is weergegeven in Figuur 13b. Hierbij wordt gebruikgemaakt van de waterpomp P1 welke na opening van klep K6 onder een druk p3 water pompt waarbij p3 hoger is dan de omgevingsdruk p1. Eventueel kan al het gas uit het compartiment worden verdreven via de ontluchtingsklep K4 of middels de gestippeld weergegeven compressor C3 via de terugslagklep K5 naar de accumulator (A). Teneinde van Toestand 1 (T1) naar Toestand 2 (T2) te komen kan het water uit het compartiment worden uitgedreven onder gebruikmaking van waterpomp P2 na opening van klep K7 onder een druk p3 die juist hoger is dan de omgevingsdruk p1. Eventueel kan bij disfunctioneren van waterpomp P2 het gas naar het compartiment worden toegevoerd vanuit de accumulator (A) via de compressor C2 na opening van klep K1 onder een druk p3 juist hoger dan de omgevingsdruk, waarbij het water eventueel kan worden afgevoerd via de geopende klep K3.

Figuur 14 laat het frame van Figuur 1 zien met een beweegbare brug (18) welke is voorzien van twee rijen van graafwielen (90) welke versprongen staan opgesteld ten opzichte van elkaar. De graafwielen (90) zijn verbonden met een vakwerkconstructie (91) gepositioneerd verticaal boven de ontgravingsmiddelen (90) . De vakwerkconstructie (91) is verbonden middels een verende verbinding met de ontgravingsmiddelen (90) om de verticale stootbelasting op het ontgravingsmiddel (90) op te vangen en door te leiden naar de vakwerkconstructie (91) . De vakwerkconstructie (91) is verend verbonden met de beweegbare brug (18) middels buizen (93) en hydraulische cilinders (94). Een zuigbuis (92) voor het afvoeren van het door het graafwiel afgegraven grond/water mengsel is middels vertakkingen verbonden met elk van de graafwielen (90). De zuigbuis (92) kan worden aangesloten op een onderwater opslag constructie of direct naar worden aangesloten op een aan het wateroppervlak drijvend vaartuig.

Claims

1. Een rechthoekig frame omvattende twee parallel gepositioneerde framewerkbalken, twee dwarsbalken en vier hoekpunten waarbij de uiteinden van de framewerkbalken en de uiteinden van de dwarsbalken verend en met bolscharnieren zijn verbonden met een hoekpunt in elk van de vier hoeken van het rechthoekig frame.

2. Een rechthoekig frame volgens conclusie 1, waarbij de framewerkbalken, dwarsbalken en/of de hoekpunten compartimenten omvatten welke met gas en/of water gevuld kunnen worden teneinde het rechthoekig frame te kunnen laten drijven of laten afzinken tot een afgezonken toestand.

3. Een rechthoekig frame volgens conclusie 2, waarbij de compartimenten afsluitbaar zijn verbonden met een vat welke een op druk gebracht gas bevat.

4. Een rechthoekig frame volgens een der conclusies 1 -3, waarbij de hoekpunten van het rechthoekig frame zijn voorzien van middelen om het rechthoekig frame te kunnen verankeren met de grond.

5. Een rechthoekig frame volgens conclusie 4, waarbij de middelen om het rechthoekig frame te kunnen verankeren met de grond omvat een anker welke zich bevindt aan de onderzijde van een koker, waarbij de koker verticaal beweegbaar is gepositioneerd in een opening in het hoekpunt en waarbij een gedeelte van de koker zich uitstrekt boven het hoekpunt en een gedeelte zich uitstrekt onder het hoekpunt en waarbij het boveneinde van het gedeelte van de koker dat zich uitstrekt boven het hoekpunt is verbonden met het hoekpunt door middel van één of meerdere actuatoren.

6. Een rechthoekig frame volgens conclusie 5, waarbij het anker een schroefanker of een zuiganker is.

7. Een rechthoekig frame volgens conclusie 6, waarbij het anker een zuiganker is welke middels een bolscharnier is verbonden met de koker.

8. Een rechthoekig frame volgens conclusie 7, waarbij aan de onderkant van het zuiganker een met tanden voorziene draaibare schijf aanwezig is.

9. Een rechthoekig frame volgens conclusie 6, waarbij het anker een schroefanker is omvattende een holle as waaromheen een helix vormig snijblad is gepositioneerd en waarbij in de wand van de holle as ter hoogte van het helix vormig snijblad uitstroomopeningen aanwezig zijn die in verbinding staan met een in de holle as aanwezige aanvoerleiding voor een gas of vloeistof.

10. Een rechthoekig frame volgens een der conclusies 1 -9, waarbij de hoekpunten van het rechthoekig frame een ondersteuningsmiddel omvatten.

11. Een rechthoekig frame volgens conclusie 10, waarbij de ondersteuningsmiddelen verend zijn verbonden met de hoekpunten en waarbij de ondersteuningsmiddelen zijn verbonden met de hoekpunten middels in verticale richting instelbare lineaire actuatoren.

12. Een rechthoekig frame volgens een der conclusies 10-11, waarbij het ondersteuningsmiddel is een slede, wiel of rupsband is.

13. Een rechthoekig frame volgens een der conclusies 2-12, omvattende een of meerdere thrusters welke een verticale en/of horizontale verplaatsing van het rechthoekig frame in een afgezonken toestand mogelijk maakt.

14. Een rechthoekig frame volgens een der conclusies 1 -13, waarbij het frame tevens een beweegbare brug welke brug omvat welke brug aan zijn beide uiteinden bewegend is verbonden met de twee frame werkbalken zodat een verplaatsing van de brug in de richting van beide dwarsbalken mogelijk is.

15. Een rechthoekig frame volgens conclusie 14, waarbij de beweegbare brug is verbonden met de dwarsbalken door middel van lierkabels welke lierkabels de verplaatsing van de brug mogelijk maken.

16. Een rechthoekig frame volgens een der conclusies 14-15, waarbij de beweegbare brug aan zijn beide uiteinden een geleidingskoker omvat, waarbij door de opening van elk van de kokers een van de twee parallel gepositioneerde framewerkbalken lopen zodat de beweegbare brug zich in de lengte van de framewerkbalken kan verplaatsen.

17. Een rechthoekig frame volgens conclusie 16, waarbij de geleidingskokers aan hun binnenkant zijn voorzien van verende wielstellen.