NL8502261A - Methode en inrichting voor het voortstuwen van een onderwaterpijpsleufschild. - Google Patents

Description

.... -1 ' . · - 1 -

Κ 9028 NET

METHODE EN INRICHTING VOOR HET VOORTSTUWEN VAN EEN ONDERWATERPIJPSLEUFSCHILD

De uitvinding heeft betrekking op een methode en inrichting voor het door een in de waterbodem gegraven sleuf voortstuwen van een pijpsleufschild.

- Wanneer betrekkelijk stijve pijpleidingen met een grote 5 diameter worden neergelaten in een in de waterbodem gegraven sleuf, dan is de buigkromming gewoonlijk zo gering dat een grote spanwijdte ontstaat, waardoor een onaanvaardbaar grote sleuf gegraven dient te worden. Wanneer bijvoorbeeld een 3,5 meter diepe sleuf in een zandbodem is gegraven, kan de helling 10 van de sleufzijwanden in de orde van één op drie zijn, en de hoeveelheid uit te graven grond kan vijfmaal zoveel zijn als bij een sleuf met vertikale zijwanden. Het is derhalve niet alleen wenselijk de hoeveelheid uit te graven grond te verminderen, maar er dient ook te worden voorkomen dat de 15- sleuf dichtslibt voordat de pijpleiding de bodem van de sleuf heeft bereikt, dit om zowel verlaging in energiebehoeften als tijdsbesparing voor de aanleg te bewerkstelligen. Dit probleem kan, zoals bekend, worden opgelost door toepassing van een onderwatersleuvengraver welke gecombineerd is met een 20 pijpleggeleider. Met behulp van de bekende inrichting wordt een sleuf gevormd waarin gelijktijdig een langwerpig schild wordt aangebracht ten einde te voorkomen dat de zijwanden van de sleuf instorten. Daarna wordt een pijpleiding zodanig in de sleuf neergelaten dat de pijpleiding de sleuf aan het ene eind 25 van het schild binnentreedt en de bodem van de sleuf nadert voordat hij het schild aan het andere eind verlaat. Ten einde de vereiste schildlengte te verminderen, wordt de pijpleiding gedurende de pijplegwerkzaamheden onderworpen aan buigspanningen, maar desalniettemin is het schild een lang V ~ ? 9 j ? ' a- c/ Isa ^ ·| - 2 - uitrustingsstuk, in het algemeen met een lengte van meer dan 30 meter. Wanneer een schild van een dergelijke afmeting voortgesleept wordt (bijvoorbeeld door middel van kabels), dan is de trekkracht die nodig is voor het overwinnen van de 5 grondweerstand (wrijving en snijkopdruk) in het algemeen in de orde van ÏO^N. Het is derhalve gewenst middelen te verschaffen ter vermindering van de grote trekkracht die noodzakelijk is voor het voortstuwen van het schild.

Het doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen 10 . van een methode en inrichting voor het voortstuwen van een onderwaterpijpsleufschild, welke methode en .inrichting de energiebehoefte die normaal voor het voortbewegen van de inrichting noodzakelijk is vermindert en tevens constructietijd bespaart. De onderhavige uitvinding verschaft 15 hiertoe een methode voor het in een grondsleuf voortstuwen van een langwerpig uit segmenten bestaand graafschild waaraan huidplaten zijn bevestigd, waarbij een opeenvolgende voortstuwing van de huidplaten plaatsvindt door op elk willekeurig moment minder huidplaten in voorwaartse richting 20 langs de sleufwand te verplaatsen dan wat de niet-bewegende huidplaten en schildsegmenten aan grondreactiekracht op de bewegende huidplaten kunnen overbrengen; en waarbij de schildsegmenten in voorwaartse richting worden verplaatst door het overbrengen van grondreactiekracht door ten minste een 25 deel van de huidplaten die niet worden voortbewogen.

De onderhavige uitvinding heeft tevens betrekking op een langwerpig graafschild dat een serie scharnierend met elkaar verbonden schildsegmenten omvat, waarbij een aantal schildsegmenten zijn voorzien van daarop aangebrachte, 30 onafhankelijk van elkaar beweegbare huidplaten; waarbij het graafschild is voorzien van middelen voor het opeenvolgend voortstuwen van de huidplaten door op een bepaald moment minder huidplaten in voorwaartse richting te verplaatsen dan wat de niet-bewegende huidplaten en schildsegmenten aan 35 grondreactiekracht kunnen overbrengen op de bewegende huidplaten; en waarbij gelijktijdig de schildsegmenten in 8502261 .1· — - 3 - voorwaartse richting worden verplaatst door het overbrengen van grondreactiekracht door ten minste een deel van de huidplaten die niet worden voortbewogen. Bij voorkeur wordt op de huidplaten een oppervlak aangebracht dat weerstand biedt 5 tegen achterwaartse beweging.

Andere doeleinden, verschillen ten opzichte van de stand van de techniek, voordelen en kenmerken van de uitvinding zullen voor deskundigen duidelijk zijn bij beschouwing van het volgende.

10 Figuur 1 toont een zij-aanzicht en gedeeltelijke.

- doorsnede van een sleufschild en graafelement volgens de uitvinding.

Figuur 2 en figuur 3 tonen, respectievelijk, een bovenaanzicht en een' eindaanzicht van het sleufschild in het 15 graafelement van figuur 1.

Figuur 4 is een doorsnede gezien evenwijdig met de huidgang van de platen van de Figuren 1 en 2, en

Figuur 5 is een doorsnede gezien loodrecht op de huidgang van de platen van de Figuren 1 en 2.

20 De in de tekening getoonde inrichting omvat, in een enkelvoudige eenheid, een graafdeel, een daaraan bevestigd schild voor het tegenhouden van de sleufzijwand en een pijpleggeleider. Afzonderlijke segmenten die het schild vormen zijn verbonden met bewegingsmiddelen, zoals in het navolgende 25 beschreven, welke middelen voortstuwingskracht aan het schild verlenen. De graafmachine maakt een sleuf met een iets overmaatse doorsnede, het schild voorkomt dat de sleuf door het bezwijken van de zijwanden weer sluit, en de pijpgeleider zorgt ervoor dat de pijpleiding wordt neergelaten in dat 30 gedeelte van de sleuf dat beschermd wordt door het schild. De pijpleiding wordt bij voorkeur aan het oppervlak van de zee of op drijvend ijs samengesteld en wordt, indien vereist, met behulp van een pijphelling of ander middel ondersteund en in het voorste deel van het schild geleid. De pijpleggeleider en 35 graafmachine kunnen van elk in de techniek bekend type zijn, en behoeven derhalve geen uitvoerige beschrijving.

85 0 2 2 3 1 .

J "iy - 4 -

Het graafschild dient tijdens de werkzaamheden gemakkelijk in voorwaartse richting door de grond te kunnen worden bewogen. Voor praktische pijpafmetingen en ingraafdiepten leiden geometrische beperkingen tot een zeer 5 groot uitrustingsstuk, in het algemeen met een lengte van meer dan 30 meter. Wanneer een dergelijk systeem getrokken wordt, dan is de trekkracht die nodig is voor het overwinnen van de grondweerstand in de orde van ÏO^N. De hier beschreven voortstuwingsmethode voor het schild zorgt ervoor dat de 10 inrichting niet behoeft te worden getrokken. De methode kan worden omschreven als een worm-methode van voortstuwen en kan als volgt worden uitgevoerd.. Het buitenoppervlak van het graafschild is bekleed met een netwerk van door een krachtbron gedreven heen en weer beweegbare huidplaten. Voor het 15 verkrijgen van de worm-beweging worden de huidplaten, hetzij één voor ëën hetzij groepsgewijs, in een voorwaartse positie gestuwd, waarbij het van doorslaggevende betekenis is dat het schild als geheel niet beweegt. De platen worden daarna teruggetrokken, waardoor de gehele inrichting zich in 20 voorwaartse richting verplaatst.

Voordelen van de worm-methode zijn, 1) er zijn geen beperkingen in grootte; de inrichting kan desgewenst worden aangepast aan de gewenste pijp- en sleuf geometrie; 2) er is een minimum aantal bewegende delen; en 3) een omgekeerde 25 bedieningsvolgorde maakt het mogelijk dat de eenheid zich in achterwaartse richting beweegt. Andere verbeteringen die bijdragen tot het nuttig gebruik van de inrichting zijn: het aanbrengen van een speciaal oppervlak (bijvoorbeeld een ,,visschub"-oppervlak) op de huidplaten ter verbetering van de 30 wrijvingsverhouding tussen voortstuwing en aanhechting, zodat op een gegeven moment grotere aantallen platen zich gelijktijdig kunnen voortbewegen.

Na deze algemene beschrijving van de inrichting en methode volgens de uitvinding, alsmede de voordelen daarvan 35 ten opzichte van de bestaande techniek, volgt thans een gedetailleerde beschrijving aan de hand van de bijbehorende tekeningen.

8502261 1 ~Λ < - 5 -

De figuren 1, 2 en 3 tonen, respectievelijk, het zij-, het bovert- en het vooraanzicht van de inrichting volgens de uitvinding. Een sleufschild 1 met pijpgeleidingsrollen 2 en 3 is aan de voorzijde ervan voorzien van graafelement 4. Het graafelement 4 is voorzien van snijelementen 5 en 12 welke 5 desgewenst kunnen worden verlengd.De snijelementen 5 en 12 kunnen worden gekanteld of vooruitbewogen of in de werkruimte worden teruggetrokken door middel van in de eenheid aanwezige hydraulische plunjers (niet getoond). De snijelementen 5 en 12 kunnen ook ten opzichte van het element 4 worden opgehesen of 10* neergelaten, waardoor de hoogte van de sleufbodem kan worden geregeld. Strijkborden 6 en 7 aan weerszijden van het graafelement 4 dienen voor het wegvoeren van losgemaakte grond aan de bovenzijde van het sleufschild 1. Een slede 8 houdt het sleufschild 1 op het juiste niveau in de grond. De pijpleiding 15 9 wordt achtereenvolgens geleid via de geleidingseenheid 4 en de geleidingsrollen 2 en 3 naar de bodem van de sleuf nabij het achtereind van schild 1.

Figuur 3 is een vooraanzicht van het graafelement 4 en· toont motoren 10 en 11 welke hydraulisch of elektrisch kunnen 20 zijn bekrachtigd, en die de snijelementen 5 en 12 (bijvoorbeeld schroefboren) bekrachtigt, welke zodanig kunnen worden gekanteld dat zij een V-vormige sleuf graven, bijvoorbeeld een sleuf met een tophoek van 16 graden ten einde de opgehangen pijpleiding 9 vrij te houden in het geval de 25 snijelementen 5 en 12 dienen te worden vervangen terwijl het element in de sleuf blijft.

Een serie verschuifbare huidplaten 13, 14, 15, 20, 21 en 22 en daarmede verbonden hydraulische aandrijfplunjers 30-35 geven aan het sleufschild de voortstuwende beweging. Deze 30 plunjers kunnen in beweging worden gebracht door hydraulische vloeistof (niet getoond) of door middel van elektrische voorzieningen, bijvoorbeeld een motor (niet getoond). In beide gevallen werken de plunjers zodanig dat zij de huidplaten afwisselend of opeenvolgend in voorwaartse richting stuwen en 35 de huidplaten daarna terugtrekken. Zo is, in de in Figuur 1 6502 2 6 1 - 6 - getoonde situatie, huidplaat 15 over een zodanige lengte in voorwaartse richting gestuwd dat basisplaat 29 zichtbaar is, terwijl huidplaat 14 nog niet in voorwaartse richting is gestuwd aangezien aan de rechter zijde van de huidplaat 14 5 basisplaat 28 zichtbaar is« Wanneer de huidplaten 13, 14, 15, 20, 21 en 22 gezamenlijk worden teruggetrokken, worden daardoor de daarmede verbonden schildsegmenten 17, 18, 19, 24, 25 en 27 te zamen met de achterste schildsegmenten 16 en 26 (welke segmenten allemaal scharnierend met elkaar zijn 10 verbonden door middel van de scharnieren 36 en 37) en de rest van het sleufschild 1 in voorwaartse richting gestuwd.

De Figuren 4 en 5 zijn doorsneden, respectievelijk gezien evenwijdig met en loodrecht op de huidgang van de huidplaten. De hydraulische huidaandrijfplunjer 30 omvat een hydraulische 15 cilinder 38, een hydraulische plunjer 39 en een verbindingselement 40, en wordt gestuurd door een hydraulische bekrachtigings- en bedieningseenheid 41. De aandrijfinrichting 30 bevindt zich bij voorkeur aan de tegenoverliggende zijde van het schildsegment 27 ten opzichte 20 van de huidplaat 13 en strekt zich uit door een opening 42 in het schildsegment 27 dat vastgedrukt wordt door frame-elementen 43. De geleidingsklauw 44 ondersteunt de huidplaat 13 grenzend aan het schildsegment 27.

De plaatsing van de huidplaten hangt gewoonlijk af van de 25 vorm van het graafschild. Wanneer er geen bodemplaat is aangebracht, kan het schild zonder enige moeite worden vasten losgekoppeld. Wanneer het schild voorzien is van een i bodemplaat, worden er gewoonlijk aan de onderkant en aan de zijkanten van de inrichting verschuifbare huidplaten 30 aangebracht. Wanneer het schild van het open-bodem-type is, t worden er gewoonlijk alleen aan de zijkanten huidplaten aangebracht.

8502261

Claims (4)

1. Methode voor het door een in de waterbodem gegraven sleuf voortstuwen van een langwerpig, uit segmenten bestaand pijpsleufschild waaraan huidplaten zijn bevestigd, met het kenmerk, dat de methode omvat: 5. het opeenvolgend voortstuwen van de huidplaten door op elk willekeurig moment minder huidplaten in voorwaartse richting langs de sleufwand te verplaatsen dan wat de niet-bewegende huidplaten en schildsegmenten aan grondreactiekracht op de bewegende huidplaten kunnen 10 overbrengen; en - het in voorwaartse richting verplaatsen van de schildsegmenten door het overbrengen van grondreactiekracht door ten minste een deel van de huidplaten die niet worden voortbewogen.

2. Methode volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat op een bepaald moment slechts een deel van de schildsegmenten gelijktijdig wordt voortgestuwd.

3. -Langwerpig pijpsleufschild, met het kenmerk, dat het schild omvat 20. een serie scharnierend met elkaar verbonden schildsegmenten, waarbij ten minste een aantal schildsegmenten zijn voorzien van daarop aangebrachte, onafhankelijk van elkaar beweegbare huidplaten; - middelen voor het opeenvolgend voortstuwen van huidplaten 25 door op een bepaald moment minder huidplaten in voorwaartse richting te verplaatsen dan wat. de niet-bewegende huidplaten en schildsegmenten aan grondreactiekracht kunnen overbrengen op de bewegende huidplaten; en middelen voor het gelijktijdig in voorwaartse richting 30 verplaatsen van de schildsegmenten door het overbrengen van grondreactiekracht door ten minste een deel van de huidplaten die niet worden voortbewogen. 8502 20 1 - 8 -

4. Pijpsleufschild volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de schildsegmenten voorzien zijn van een oppervlak dat weerstand biedt tegen achterwaartse beweging. 8502261