BE1018563A4

BE1018563A4 - Snijkop voor het baggeren van ondergrond en gebruik van deze snijkop voor het baggeren van ondergrond.

Info

Publication number: BE1018563A4
Application number: BE2009/0010A
Authority: BE
Inventors: Stijn Claessens
Original assignee: Dredging Int
Priority date: 2009-01-09
Filing date: 2009-01-09
Publication date: 2011-03-01
Also published as: KR101656032B1; ES2416488T3; MY159079A; TWI541410B; CO6410249A2; AU2009336690B2; AR075327A1; HK1158281A1; TW201026931A; EP2386002B1; KR20110128810A; NZ593955A; AU2009336690A1; ZA201105024B; JP5730216B2; EP2386002A1; WO2010079108A1; MX2011007318A; PT2386002E; US20120000712A1

Abstract

De uitvinding betreft een snijkop voor het baggeren van ondergrond onder water, welke snijkop geschikt is om roteerbaar rond een hartlijn te worden bevestigd aan de ladder van een snijkopzuiger en hiermee door de ondergrond te worden bewogen in een zijwaartse zwaaibeweging, welke snijkop een basisring omvat, een zich in de richting van de hartlijn op afstand van de basisring bevindende naaf, alsmede meerdere zich vanaf de basisring naar de naaf uitstrekkende armen, waarbij tussen armen een doorgaande opening is gelegen en waarbij de armen op een ten opzichte van de rotatierichting van de snijkop voorste gedeelte zijn voorzien van een eerste reeks snijwerktuigen en waarbij ten minste één arm op een van de hartlijn afgekeerd gedeelte van de arm is voorzien van een tweede reeks snijwerktuigen.

Description

Snijkop voor het baggeren van ondergrond en gebruik van deze snijkop voor het baggeren van ondergrond

De uitvinding heeft betrekking op een snijkop voor het baggeren van ondergrond onder water, welke snijkop geschikt is voor bevestiging aan de ladder van een snijkopzuiger en hiermee over de ondergrond te worden bewogen in een zijwaartse zwaaibeweging.

De uitvinding heeft tevens betrekking op het gebruik van deze snijkop voor het baggeren van ondergrond, en in het bijzonder van relatief harde ondergrond.

Een snijkop van het in de aanhef beschreven type is bijvoorbeeld bekend uit NL-1031253. De bekende snijkop is een rond een hartlijn roteerbaar omwentelingslichaam, gevormd door een basisring en een op afstand daarvan en concentrisch ermee geplaatste naaf, waartussen zich een aantal armen uitstrekken, die zijn voorzien van snij werktuigen, zoals tanden. Tussen de armen bevinden zich doorgaande openingen waarlangs de gebaggerde ondergrond kan worden afgevoerd. Voor een goede snijwerking, dienen de snijwerktuigen bij rotatie van de bekende snijkop als eerste in aanraking te komen met de ondergrond. Daarom bevinden de snijwerktuigen zich op een, in de rotatierichting van de snijkop gezien, voorste gedeelte van de armen.

De snijkop wordt toegepast in combinatie met een snijkopzuiger (ook wel aangeduid met cutterzuiger). Een snijkopzuiger is een schip dat door middel van spudpalen wordt verankerd in de ondergrond. Door deze verankering ontstaat een middel om de tijdens het baggeren optredende reactiekrachten op te vangen en door te leiden naar de ondergrond. Aan de ladder van de snijkopzuiger is een zuigleiding bevestigd die in verbinding staat met de snijkop en waarlangs de gebaggerde ondergrond verwijderd wordt. Bij het baggeren wordt de snijkop in rotatie gebracht en met ladder en zuigleiding onder een doorgaans schuine hoek onder water gelaten, totdat deze de ondergrond raakt. De snijkop wordt vervolgens door de ondergrond gesleept door de ladder met behulp van lieren alternerend van bakboordzijde naar stuurboordzijde te verhalen. Hierdoor maakt de snijkop een zijwaartse zwaaibeweging door de ondergrond. Door de snijkop om de hartlijn van de snijkop - de lijn die de rotatiecentra van de basisring en de naaf verbindt - te laten roteren slaan de snijwerktuigen met hun punten onder grote kracht in de ondergrond, onder het gewicht van de snijkop, ladder en zuigleiding. De hierdoor gevormde brokstukken worden via de doorgaande openingen tussen de armen opgezogen door de zuigleiding en afgevoerd. Door de snijkopzuiger telkens over een bepaalde afstand te verleggen en de bovengenoemde zwaaibeweging te herhalen kan een volledig ondergrondoppervlak worden gebaggerd.

De bekende snijkop heeft als nadeel dat relatief harde ondergrond, zoals rots bijvoorbeeld, in het kader van onderhavige aanvraag gedefinieerd als ondergrond met een UCS (‘Unconfmed Compressive Strength’) van tenminste 50 MPa, niet of slechts met beperkt rendement gebaggerd kan worden. De UCS is een voor de vakman bekend begrip en staat voor de druksterkte van een grondmassa, waarvan de zijwanden tijdens het drukzetten niet worden ondersteund. Met rendement wordt in het kader van deze aanvrage bedoeld het per tijdseenheid en per vermogens eenheid uitgebaggerde volume ondergrond.

De onderhavige uitvinding stelt zich ten doel in een snijkop voor een snijkopzuiger te voorzien die naast andere voordelen doelmatiger ondergronden uit kan baggeren, en die het in het bijzonder mogelijk maakt om relatief harde ondergrondsoorten op een efficiënte manier te baggeren.

De snijkop volgens de uitvinding heeft daartoe het kenmerk dat de armen op een, in de rotatierichting van de snijkop gezien, voorste gedeelte een eerste reeks snij werktuigen omvatten, en dat ten minste één arm op een van de hartlijn afgekeerd gedeelte een tweede reeks snijwerktuigen omvat. Hoewel het ongebruikelijk is om een van de hartlijn afgekeerd gedeelte van een arm te voorzien van snijwerktuigen wordt een verbeterd rendement verkregen. Het is verrassenderwijs gebleken dat de verbinding van de snijwerktuigen op het van de hartlijn afgekeerd gedeelte van de arm voldoende sterk is om de krachten als gevolg van het tegen met name harde ondergrond zoals rots slaan van de snijwerktuigen in de arm door te leiden. Op deze wijze kunnen meer snijwerktuigen op een enkele arm worden geplaatst dan volgens de stand der techniek. Dit biedt voordelen bij het baggeren van in het bijzonder relatief harde ondergrond.

In een eerste uitvoeringsvorm omvatten de armen randen en zijn de armen op een ten opzichte van de rotatierichting van de snijkop voorste rand voorzien van de eerste reeks snijwerktuigen en is ten minste één arm op een van de hartlijn afgekeerde rand van de arm voorzien van de tweede reeks snijwerktuigen. Doordat de snijwerktuigen op een ten opzichte van de rotatierichting van de snijkop voorste rand en een van de hartlijn afgekeerde rand van de arm zijn geplaatst zijn de snijwerktuigen door een grotere vrije ruimte omgeven. Hierdoor wordt het rendement van de snijkop verder verbeterd.

De snijkop kan een variabel aantal armen omvatten. In het bijzonder omvat de snijkop ten minste 6 en bij voorkeur ten minste 8 armen, waarbij tussen de armen doorgaande opening zijn gelegen. Het is ongebruikelijk om een dergelijke hoeveelheid armen op een snijkop te plaatsen, doordat hierdoor minder ruimte beschikbaar is voor de tussen armen gelegen doorgaande openingen. Hoewel kleinere opening de werking van de snijkop nadelig zou kunnen beïnvloeden, blijkt juist dat een goede werking is verkregen voor het verwerken van harde bodemmaterialen. Doordat de uitvinding het mogelijk maakt meerdere snijwerktuigen op een enkele arm te plaatsen, worden tijdens het baggeren relatief kleinere stukken ondergrond verkregen, welke doelmatig door de openingen in de snijkop kunnen worden afgevoerd.

Het aantal snijwerktuigen per arm kan variabel zijn, en is bij voorkeur hoger naarmate de ondergrond harder is. In het bijzonder omvat ten minste één arm ten minste 8, bij voorkeur ten minste 10 en het meest bij voorkeur ten minste 12 snijwerktuigen. Een dergelijk aantal snijwerktuigen blijkt de te baggeren ondergrond in voldoende kleine stukken op te delen, terwijl de afvoer van de ondergronddelen niet of nauwelijks wordt belemmerd door de aanwezige snijwerktuigen. Het heeft hierbij voordelen als de snijwerktuigen regelmatig zijn verdeeld over de lengte van de armen. Hierdoor worden de optredende (piek)belastingen verminderd wat een rustiger werking van de snijkop oplevert.

In een voordelige uitvoeringsvorm zijn de snijwerktuigen van een arm van de eerste reeks geschrankt met de snijwerktuigen van de tweede reeks. Hierdoor wordt het rendement van het baggerproces verder verhoogd. Doordat de snijwerktuigen zijn geschrankt wordt een vergroot werkoppervlak van de snijwerktuigen verkregen. Snijwerktuigen van de tweede reeks worden immers niet belemmerd door snijwerktuigen van de eerste reeks.

In nog een andere uitvoeringsvorm hebben de armen een lengte en zijn de snijwerktuigen aan weerszijden van het midden van de armen gelegen over maximaal 80% van de lengte van de arm. Het weglaten van snijwerktuigen nabij de uiteinden van de armen blijkt niet ten koste te gaan van het rendement van de snijkop, terwijl door deze maatregel de constructie van de snijkop eenvoudiger wordt en daarmee goedkoper. Met name is gebleken dat het weglaten van snijwerktuigen nabij de naaf van de snijkop voordelig is.

De snijwerktuigen kunnen integraal met de armen van de snijkop zijn gevormd. Een andere methode is om ze direct met de armen te verbinden, bijvoorbeeld door uit in hoofdzaak staal uitgevoerde snijwerktuigen te lassen met uit in hoofdzaak uit staal vervaardigde armen, hetgeen een sterke verbinding oplevert. In het bijzonder zijn de snijwerktuigen onder tussenkomst van koppelmiddelen met de armen verbindbaar. Hierdoor kunnen eenvoudig snijwerktuigen worden vervangen, hetgeen benodigd kan zijn als gevolg van slijtage of schade. Het is voordelig de koppelmiddelen zelf hierbij integraal te verbinden met de armen, zoals door gebruik te maken van een lasverbinding.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de snijkop volgens de uitvinding zijn de armen van de snijkop voorzien van geleidingen, waarop de koppelmiddelen en/of de snijwerktuigen verplaatsbaar zijn bevestigd. Een geschikte geleiding omvat bijvoorbeeld een geleiderad, waarover de koppelmiddelen en/of de snijwerktuigen kunnen worden verschoven. Onderhavige voorkeursvariant heeft het voordeel dat de koppelmiddelen en/of de snijwerktuigen eenvoudig kunnen worden verplaatst. Zo kan de tussenafstand tussen de snijwerktuigen eenvoudig worden ingesteld, afhankelijk van de eigenschappen, en in het bijzonder van de hardheid, van de ondergrond.

In nog een uitvoeringsvorm zijn de armen voorzien van ploegvormige geleiders voor het richting de openingen tussen armen dringen van bodemdelen. Deze maatregel blijkt de afvoer van bodemdelen door openingen in de snijkop positief te beïnvloeden. Door de bodemdelen richting de openingen tussen armen te dringen blijken minder verstoppingen van de openingen op te treden. De ploegvormige geleiders kunnen als opstaande randen zijn uitgevoerd zowel het ten opzichte van de rotatierichting van de snijkop voorste gedeelte als op een van de hartlijn afgekeerd gedeelte van de arm. Ook kunnen de ploegvormige geleiders integraal gevormd zijn met de snijwerktuigen en/of de koppelmiddelen.

De uitvinding heeft tevens betrekking op het gebruik van een snijkop volgens onderhavige uitvinding, voor het in bodemdelen snijden van een bodem met een UCS (Unconfined Compressive Strength) tussen 50 - 200 MPa, bij voorkeur tussen 60 - 150 MPa en het meest bij voorkeur 80 — 100 MPa. Voor de voordelen van het gebruik van de snijkop wordt verwezen naar de reeds bovengenoemde voordelen van de snijkop volgens onderhavige uitvinding.

De uitvinding heeft voorts betrekking op een snijkopzuiger voorzien van een snijkop volgens onderhavige uitvinding. Met een snijkopzuiger voorzien van een snijkop volgens onderhavige uitvinding kan met een verbeterd rendement ondergrond worden gebaggerd en in het bijzonder relatief harde ondergrond, dat wil zeggen een ondergrond met een UCS van meer dan 50 MPa.

De uitvinding zal nu verder worden toegelicht aan de hand van de volgende figuren en beschrijving van voorkeursuitvoeringsvormen, zonder dat de uitvinding daartoe overigens wordt beperkt. De figuren zijn niet noodzakelijkerwijs op schaal getekend. In de figuren toont:

Figuur 1 een schematisch zijaanzicht van een deel van een snijkopzuiger met een daaraan bevestigde ladder, voorzien van een snijkop volgens de uitvinding;

Figuur 2 een perspectivisch aanzicht van een snijkop volgens de uitvinding; en Figuur 3 een dëtailaanzicht van de snijkop van figuur 2.

Figuur 1 toont een snijkopzuiger 1 waaraan zwenkbaar rond een horizontale as 3 een ladder 2 is bevestigd. De ladder 2 is voorzien van een zuigbuis 4 die de losgemaakte ondergronddelen kan opzuigen tot boven het wateroppervlak 100, waarna ze worden afgevoerd. De ladder 2 wordt verhaald over het te baggeren of te breken ondergrondoppervlak 9 door middel van een op het dek van de snijkopzuiger 1 aangebrachte lier 5, voorzien van een aantal zwaailieren (niet getoond) en ladderlier 8. De ladder 2 is aan het uiteinde ervan voorzien van een snijkop 10 volgens de uitvinding. Door middel van de ladderlierkabels 8 kan de snijkop 10 onder water worden gelaten, en in gebruik over het ondergrondoppervlak 9 worden bewogen in een heen en weer gaande, zwaaiende beweging vanaf de bakboordzijde naar de stuurboordzijde van de snijkopzuiger 1, en terug. Om de hierbij op het ondergrondoppervlak opgewekte krachten op te kunnen vangen, wordt de snijkopzuiger 1 in de ondergrond verankerd door middel van een spudpaal 101. In figuur 1 is de linker (stuurboord) spudpaal weergegeven in onverankerde toestand, en de rechter (bakboord) spudpaal in verankerde toestand.

Onder verwijzing naar figuur 2 omvat de snijknop 10 volgens de uitvinding een omwentelingslichaam 11, dat rond haar omwentelingsas 12 middels niet getoonde aandrijfmiddelen in rotatie kan worden gebracht. De omwentelingsas 12 valt hierbij samen met de hartlijn van de snijkop 10. In de getoonde uitvoeringsvorm wordt het omwentelingslichaam 11 vanaf de brug gezien in wijzerzin R (zie figuur 3) in rotatie gebracht. Tussen een basisring 13 en een op afstand van de basisring 13 gelegen naaf 14 strekken zich spiraalsgewijs armen 15 uit, welke armen 15 met de basisring 13 en de naaf 14 zijn verbonden. De armen 15 zijn hierbij boogvormig, waarbij de convexe zijden gericht zijn in de rotatierichting R. De basisring 13, de naaf 14 en de armen 15 zijn in hoofdzaak uit staal vervaardigd. Dit maakt de snijkop 10 niet alleen sterk, maar geeft de snijkop 10 ook hoog gewicht, waardoor de snijkop 10 tijdens het baggeren onder invloed van de zwaartekracht richting de te baggeren ondergrond wordt gedrongen. De armen 15 zijn hierbij regelmatig om de omtrek van de snijkop 10 geplaatst. Tussen de armen 15 zijn doorgaande openingen 16 gelegen. Aan een ten opzichte van de rotatierichting van de snijkop 10 voorste rand 15a van de armen 15 zijn in hoofdzaak uit staal vervaardigde koppelmiddelen 17 gelast, voor het met de armen 15 koppelen van een niet weergegeven eerste reeks snijwerktuigen. Aan de van de hartlijn van de snijkop 10 afgekeerde rand 15b van de armen 15 zijn eveneens uit in hoofdzaak staal vervaardigde koppelmiddelen 18 gelast, voor het met de armen 15 koppelen van een niet weergegeven tweede reeks snijwerktuigen. De koppelmiddelen 17,18 zijn dusdanig georiënteerd, dat de voorzijde of aanslagzijde van de snijwerktuigen van de eerste en tweede reeks snijwerktuigen gericht zijn in de rotatierichting R. Op de voorste rand 15a van de armen 15 zijn op onderling gelijke afstand zeven koppelmiddelen 17 geplaatst, en aan de van de hartlijn van de snijkop 10 afgekeerde rand 15b van de armen 15 zijn op onderling gelijke afstand zes koppelmiddelen 18 gelegen. Het gedeelte van zowel de voorste rand 15a als de van de hartlijn van de snijkop 10 afgekeerde rand 15b nabij de naaf 14 zijn vrijgelaten van koppelmiddelen 17,18. Het gedeelte van de van de hartlijn van de snijkop 10 afgekeerde rand 15b nabij de basisring 13 is eveneens vrijgelaten van koppelmiddelen 18. Voorts zijn met de koppelmiddelen 18 aan hun voorste zijde, dat wil zeggen de naar de rotatierichting R gerichte zijde, integraal ploegvormige geleiders 18a gevormd. Indien de in rotatierichting R roterende snijkop 10 in contact is gebracht met de ondergrond zullen losse bodemdelen door de ploegvormige geleiders 18a achterwaarts richting de openingen 16 gedrongen, waardoor de zuigbuis 4 eenvoudig de door de openingen 16 gedrongen bodemdelen kan afvoeren.

Ter verduidelijking toont figuur 3 een detailaanzicht van een arm 15 uit figuur 2. De koppelmiddelen 17 voor het aan de voorste rand 15a met de arm 15 verbinden van een eerste reeks niet weergegeven snij werktuigen zijn hierbij geschrankt met de koppelmiddelen 18 voor het van de hartlijn van de snijkop 10 afgekeerde rand 15b met de arm 15 verbinden van een tweede reeks niet weergegeven snij werktuigen. Tevens geeft figuur 3 de ploegvormige geleiders 18a weer. Indien de arm 15 in rotatierichting R wordt geroteerd zullen eventuele losse bodemdelen naar de achterzijde van de arm 15 en de openingen 16 (zie figuur 2) worden gedrongen overeenkomstig pijlen P. Tevens toont deze figuur met de koppelmiddelen 17 gekoppelde snijwerktuigen 19a van de eerste reeks snijwerktuigen en met de koppelmiddelen 18 gekoppelde snijwerktuigen 19b van de tweede reeks snijwerktuigen. De snijwerktuigen 19a van de eerste reeks zijn hierbij geschrankt met de snijwerktuigen 19b van de tweede reeks.

Claims

1. Snijkop (10) voor het baggeren van ondergrond onder water, omvattende een rond een hartlijn roteerbaar omwentelingslichaam, gevormd door een basisring (13) en een op afstand daarvan en concentrisch ermee geplaatste naaf (14), waartussen zich een aantal armen (15) uitstrekken, die zijn voorzien van snij werktuigen, zoals tanden, en waartussen zich doorgaande openingen (16) bevinden waarlangs de gebaggerde ondergrond kan worden afgevoerd, waarbij de armen (15) op een, in de rotatierichting van de snijkop (10) gezien, voorste gedeelte (15a) een eerste reeks snij werktuigen omvatten, en waarbij ten minste één arm op een van de hartlijn afgekeerd gedeelte (15b) een tweede reeks snij werktuigen omvat.

2. Snijkop (10) volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de armen wanden omvatten en dat een, in de rotatierichting van de snijkop (10) gezien, voorste wand (15a) is voorzien van de eerste reeks snijwerktuigen en waarbij ten minste één arm op een van de hartlijn afgekeerde wand (15b) van de arm (15) is voorzien van de tweede reeks snijwerktuigen.

3. Snijkop (10) volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk dat de snijkop (10) ten minste 6 en bij voorkeur ten minste 8 armen (15) omvat, waarbij tussen de armen (15) doorgaande openingen (16) zijn gelegen.

4. Snijkop (10) volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat ten minste één arm (15) ten minste 8, bij voorkeur ten minste 10 en met de meeste voorkeur ten minste 12 snijwerktuigen omvat.

5. Snijkop (10) volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat op eenzelfde arm (15) de snijwerktuigen van een eerste reeks geschrankt zijn opgesteld ten opzichte van de snijwerktuigen van een tweede reeks.

6. Snijkop (10) volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de armen (15) een lengte hebben, en dat de snijwerktuigen aan weerszijden van het midden van de armen (15) zijn gelegen over maximaal 80% van de lengte van de arm (15).

7. Snijkop (10) volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de snijwerktuigen onder tussenkomst van koppelmiddelen (17,18) met de armen (15) verbindbaar zijn.

8. Snijkop (10) volgens conclusie 7, met het kenmerk dat de armen (15) van de snijkop zijn voorzien van geleidingen, waarop de koppelmiddelen (17,18) en/of de snijwerktuigen verplaatsbaar zijn bevestigd.

9. Snijkop (10) volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de armen ploegvormige geleiders (18a) omvatten voor het richting de openingen (16) tussen de armen (15) dringen van bodemdelen.

10. Gebruik van een snijkop (10) volgens een der voorgaande conclusies voor het in bodemdelen snijden van een bodem met een UCS (Unconfmed Compressive Strength) tussen 50 - 200 MPa, bij voorkeur tussen 60 - 150 MPa en met de meeste voorkeur tussen 80 - 100 MPa.

11. Snijkopzuiger (1), voorzien van een snijkop (10) volgens een der conclusies 1-9.