NL1015160C2

NL1015160C2 - Marine vessel for creating groove in underwater bed has ladder supporting cutting head in which is pressure conduit with spray mouthpiece, together with devices for holding pressure

Info

Publication number: NL1015160C2
Application number: NL1015160A
Authority: NL
Inventors: Nico Van Ir Ginkel; Joseph Bartholomeus Eve Athmer
Original assignee: Hollandsche Betongroep Nv
Priority date: 2000-05-11
Filing date: 2000-05-11
Publication date: 2001-11-13

Abstract

The marine vessel (1) for creating a groove (15) in an underwater bed (8) has a ladder (4) for supporting a cutting head (7), in which is a pressure conduit (11) with a spray mouthpiece (12-14). Devices are provided for holding the pressure conduit against the reaction force from the water jet coming from the spray mouthpiece. Ballast and dynamic positioning devices are provided for holding the pressure conduit in position. The cutting head incorporates a suction arrangement and pressure devices are provided for connection to the end of thee conduit connected to the vessel. The cut bed material is removed by suction and link components can at will connect the pressure spray devices or the suction devices to the conduit.

Description

Werkwijze· voor het verschaffen van een sleuf in een zich onder water bevindend bed, en sniikopvaartuig voor een lineaire sleuf.Method for providing a trench in an underwater bed, and a linear trench cutter vessel.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het aanbrengen van een 5 sleuf in het bed van een waterlichaam, omvattende de stappen van het snijden van het bed door middel van een snijkop die is gemonteerd op een ladder die wordt gedragen door een vaartuig.The invention relates to a method for arranging a slot in the bed of a water body, comprising the steps of cutting the bed by means of a cutting head mounted on a ladder carried by a vessel.

Een dergelijke werkwijze is bekend. Door middel van de snijkop kunnen verhoudingsgewijze harde typen grond worden verwijderd, bijvoorbeeld bij het snijden van 10 een sleuf, waarbij de grond in plakken wordt afgesneden.Such a method is known. Relatively hard types of soil can be removed by means of the cutting head, for instance when cutting a trench, whereby the soil is cut into slices.

Grondsoorten die niet sterk cohesief zijn kunnen worden behandeld door middel van een gerichte waterstraal. De waterstraal, die op aanzienlijke drukken moet worden verpompt, maakt dat los samenhangende grond naar de zijkanten van de baan van de waterstraal migreert, waar het bezinkt en aldus een sleuf achterlaat.Soils that are not very cohesive can be treated with a targeted water jet. The water jet, which must be pumped at significant pressures, causes loosely cohesive soil to migrate to the sides of the water jet path, where it settles and thus leaves a trench.

15 Andere grondsoorten hebben een hoge cohesieve sterkte die minder is dan har dere grondsoorten zoals rots, doch die hoger is dan een los cohesieve grond zoals zand. Als voorbeeld wordt keileem genoemd. Dit type grond is te hard om met succes behandeld te worden door middel van een waterstraal.Other soils have a high cohesive strength that is less than harder soils such as rock, but higher than a loosely cohesive soil such as sand. Boulder clay is mentioned as an example. This type of soil is too hard to be successfully treated with a water jet.

Het doel van de uitvinding is een werkwijze te verschaffen voor het aanbrengen 20 van een sleuf in grondsoorten met een gemiddelde hardheid, zoals keileem. Dit doel wordt bereikt doordat het losgesneden materiaal wordt verwijderd door middel van een gerichte waterstraal, welke waterstraal over het bed wordt bewogen volgens een baan bepaald door het losgesneden materiaal waarbij aan boord van het vaartuig water wordt verpompt onder druk en vervolgens, via een drukleiding die verbonden is aan dat 25 vaartuig, op een kleine afstand boven het bed wordt verpompt.The object of the invention is to provide a method for trenching soil of medium hardness, such as boulder clay. This object is achieved in that the cut material is removed by means of a directional water jet, which water jet is moved over the bed in a path defined by the cut material in which water is pumped on board the vessel under pressure and then, via a pressure pipe which associated with that vessel being pumped a short distance above the bed.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding kan in wezen elke inrichting, in het bijzonder die voor het opwekken van de waterstraal, worden geïnstalleerd aan boord van het vaartuig zelf. Dit betekent dat het deel van de installatie dat onder water blijft verhoudingsgewijze eenvoudig kan blijven, hetgeen gunstig is voor de betrouwbaarheid en 30 ook tot lagere kosten leidt.In the method according to the invention, essentially any device, in particular that for generating the water jet, can be installed on board the vessel itself. This means that the part of the installation that remains under water can remain relatively simple, which is favorable for reliability and also leads to lower costs.

Het water kan verpompt worden op een overdruk tussen 0,01 bar en 20 bar, bij voorkeur op een overdruk tussen 0,01 bar en 8 bar. Afhankelijk van de afstand van het spuitmondstuk van de drukleiding tot het te behandelen bed, kunnen verschillende re- 1015160 2 sultaten wórden verkregen door middel van zulke drukken. In elk geval echter is de afstand van het mondstuk tot het bed gelijk aan maximaal tienmaal de diameter van de waterstraal bepaald door het mondstuk of het omhulsel van verscheidene stralen bepaald door het mondstuk. Bij voorkeur is die afstand tot het bed gelijk aan zesmaal de 5 diameter van de waterstraal bepaald door het mondstuk of van het omhulsel van verschillende stralen bepaald door het mondstuk.The water can be pumped at an overpressure between 0.01 bar and 20 bar, preferably at an overpressure between 0.01 bar and 8 bar. Depending on the distance from the nozzle of the pressure pipe to the bed to be treated, different results can be obtained by means of such pressures. In any case, however, the distance from the nozzle to the bed is equal to a maximum of ten times the diameter of the water jet defined by the nozzle or the casing of several jets defined by the nozzle. Preferably, that distance from the bed is equal to six times the diameter of the water jet defined by the nozzle or of the casing of different jets defined by the nozzle.

In het geval een verhoudingsgewijze grote afstand van het mondstuk tot het bed wordt gekozen, treedt het verschijnsel van meevoering van omgevend water door de waterstraal op. Daardoor wordt een waterstraal met een lagere snelheid opgewekt, doch 10 de stroomsterkte en de dwarsafmeting van die waterstraal zijn groter geworden.In case a relatively great distance from the nozzle to the bed is chosen, the phenomenon of entraining of surrounding water by the water jet occurs. As a result, a water jet is generated at a lower speed, but the current strength and the transverse size of that water jet have increased.

Over een afstand van ongeveer zesmaal de diameter van de waterstraal bepaald door het mondstuk, neemt noch de impuls noch de energie van de aldus opgewekte waterstraal belangrijk af. Een dergelijke waterstroming is zeer geschikt voor het door middel van spuiten aanbrengen van een sleuf in het bed. De stroming wordt zijdelings 15 weggericht, waardoor transport van bedmateriaal optreedt en dat materiaal bezinkt aan beide zijden van de aldus gevormde ondiepe sleuf.Over a distance of about six times the diameter of the water jet determined by the nozzle, neither the impulse nor the energy of the water jet thus generated decreases significantly. Such a water flow is very suitable for spraying a slot in the bed. The flow is directed sideways, causing transport of bed material and that material settles on both sides of the shallow trench thus formed.

Goede resultaten kunnen worden verkregen indien de stroomsterkte van de straal 0,25 tot 20,0, in het bijzonder 0,25 tot 5,0 m3/s bedraagt.Good results can be obtained if the current strength of the jet is 0.25 to 20.0, in particular 0.25 to 5.0 m3 / s.

De uitvinding betreft tevens een vaartuig voor het uitvoeren van de hiervoor be-20 schreven werkwijze. Een vaartuig van dit type omvat een boom of ladder die een snij-kop draagt, en een drukleiding die een afVoer- of spuitmondstuk bezit, alsmede middelen voor het vasthouden van de drukleiding tegen de reactiekracht van het water dat afgevoerd wordt uit het spuitmondstuk.The invention also relates to a vessel for carrying out the above described method. A vessel of this type includes a boom or ladder carrying a cutting head, and a pressure line having a discharge or spray nozzle, and means for retaining the pressure line against the reaction force of the water discharged from the spray nozzle.

Door middel van een drukleiding van dit type kan een waterstraal met een aan-25 zienlijke impuls worden afgegeven, zodanig dat een brede en diepe sleuf in het bed kan worden gevormd door middel van snijden en spuiten.By means of a pressure pipe of this type, a water jet with a considerable impulse can be delivered, such that a wide and deep slot in the bed can be formed by cutting and spraying.

Teneinde het spuitmondstuk in de juiste positie te kunnen houden, kunnen ook ballastmiddelen zijn voorzien. Als alternatief is het echter ook mogelijk om dynamische positioneringsmiddelen te verschaffen voor het op zijn plaats houden van de 30 drukleiding.In order to be able to keep the spray nozzle in the correct position, ballast means can also be provided. Alternatively, however, it is also possible to provide dynamic positioning means for holding the pressure line in place.

Voor het vaartuig dat gebruikt wordt bij de werkwijze kunnen verschillende typen worden toegepast. Deze vaartuigen kunnen speciaal ontwikkelde vaartuigen zijn, het is echter voordelig indien een snijkopzuiger kan worden gebruikt. Een dergelijkDifferent types can be used for the vessel used in the method. These vessels can be specially developed vessels, however it is advantageous if a cutter suction dredger can be used. Such a

- L J· V- LJV

3 vaartuig omvat een ladder met een aan het eind daarvan gemonteerde snijkop alsmede een beun in aanvulling op ten minste één leiding die op het bed van een waterlichaam kan worden gelegd, waarbij drukmiddelen zijn voorzien die zijn verbonden aan het eind van de leiding dat is bevestigd aan het vaartuig.3 vessel includes a ladder with a cutting head mounted at the end thereof as well as a bracket in addition to at least one conduit that can be laid on the bed of a water body, with pressure means connected to the end of the conduit that is attached to the vessel.

5 In het geval van de werkwijze volgens de uitvinding, wordt de snijkopzuiger niet gebruikt om een zuigeffect op te wekken, maar op een spuiteffect op te wekken.In the case of the method according to the invention, the cutter suction dredger is not used to generate a suction effect, but to generate a spray effect.

Zoals bekend omvat een snijkopzuiger van dit type zuigmiddelen voor het door middel van zuigen via de leiding opnemen van het bedmateriaal. Volgens de uitvinding zijn nu schakelmiddelen voorzien voor het verbinden van de drukspuitmiddelen of de 10 zuigmiddelen aan de leiding, zoals gewenst.As is known, a cutter suction dredger of this type comprises suction means for taking up the bed material by means of suction via the pipe. According to the invention, switching means are now provided for connecting the pressure spraying means or the suction means to the pipe, as desired.

Met een snijkopzuiger van dit type, is het zo mogelijk om de werkwijze volgens de uitvinding toe te passen alsmede de normale zuigwerking uit te voeren.With a cutter suction dredger of this type, it is thus possible to use the method according to the invention and to carry out the normal suction action.

Het mondstuk kan een cirkelvorm hebben met een diameter van 0,1 to 5,0 meter, bij voorkeur 0,2 tot 3,0 meter, of een rechthoekige vorm met een dwarsdoorsnede-op- ·% 15 pervlak van ongeveer 0,005 tot 20 m .The nozzle may have a circular shape with a diameter of 0.1 to 5.0 meters, preferably 0.2 to 3.0 meters, or a rectangular shape with a cross-sectional area of about 0.005 to 20 m .

In verband met het graven van een pijpleiding of een kabel die al gelegd is, kan het eind van het mondstuk eindigen in een veelvoud kleinere mondstukken, die een rechthoekige vorm hebben en waarvan het individuele dwarsdoorsnede oppervlaktege-bied loopt van 0,005 tot 1,0 m2. De kleine mondstukken kunnen, volgens een variant, 20 ook een cirkelvorm bezitten, in welk geval de diameter van de aparte mondstukken loopt van 0,1 tot 1,0 meter.Due to the digging of a pipeline or a cable that has already been laid, the end of the nozzle can end in a multitude of smaller nozzles, which have a rectangular shape and whose individual cross-sectional area ranges from 0.005 to 1.0 m2 . According to a variant, the small nozzles can also have a circular shape, in which case the diameter of the separate nozzles ranges from 0.1 to 1.0 meter.

Een voorbeeld van een vaartuig voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding zal meer gedetailleerd worden beschreven onder verwijzing naar de figuren.An example of a vessel for carrying out the method according to the invention will be described in more detail with reference to the figures.

Fig. 1 toont een vaartuig volgens de uitvinding.Fig. 1 shows a vessel according to the invention.

25 Fig. 2 toont het eind van de boom met snijkop van het vaartuig volgens fig. 1, in bovenaanzicht.FIG. 2 is a top view of the end of the cutting head boom of the vessel of FIG. 1.

Fig. 3 toont een zijaanzicht van de boom met snijkop.Fig. 3 shows a side view of the cutting head boom.

Fig. 4 toont een mogelijke wijze van het vervaardigen van een sleuf in een bo dem.Fig. 4 shows a possible way of manufacturing a slot in a bottom.

30 Het vaartuig volgens fig. 1, dat in het bijzonder een snijkopzuiger kan zijn, omvat een romp aan één eind waarvan twee ankerpalen 2, 3 zijn geïnstalleerd. Aan het andere eind van de romp 1 is een boom 4 geïnstalleerd, die door middel van kabels 5, verbon- 1015160 4 den aan hijsmiddelen 6, kan worden bewogen tussen een schuin naar beneden wijzende positie, zoals weergegeven, en een bijna horizontale positie.The vessel of Figure 1, which may in particular be a cutter suction dredger, comprises a hull at one end of which two anchor piles 2, 3 are installed. At the other end of the hull 1, a boom 4 is installed, which can be moved by means of cables 5, connected to hoisting means 6, between an obliquely downwardly pointing position, as shown, and an almost horizontal position.

Aan het eind van de boom 5 is een snij kop 7 voorzien voor het snijden van de bodem 8.A cutting head 7 is provided at the end of the tree 5 for cutting the bottom 8.

5 Door middel van de ankerpalen 2, 3, die horizontaal verplaatsbaar zijn door mid del van bewegingsmiddelen 9, kan de romp 1, en daarmee de snijkop 7 stapsgewijze worden bewogen.By means of the anchor posts 2, 3, which can be moved horizontally by means of moving means 9, the body 1, and with it the cutting head 7, can be moved stepwise.

Verdere hijsmiddelen 10 zijn voorzien voor bijvoorbeeld het vervangen van de snijkop 7.Further hoisting means 10 are provided for, for example, replacing the cutting head 7.

10 Zoals weergegeven in de fig. 2 en 3, omvat de boom niet alleen een snijkop 7, maar ook een drukleiding 11 die een veelvoud van mondstukken 12,13,14 omvat.As shown in Figs. 2 and 3, the boom comprises not only a cutting head 7, but also a pressure line 11 which includes a plurality of nozzles 12, 13, 14.

Bij het snijden van de bodem 8 door middel van de snijkop 7, wordt een sleuf 15 gevormd. De brokken materiaal die verkregen worden als gevolg van de snijwerking van de snijkop 7, worden weggeblazen door middel van het fluïdum, bijvoorbeeld wa-15 ter, dat door de drukleiding 11 en de mondstukken 12,13,14 wordt verspoten.When cutting the bottom 8 by means of the cutting head 7, a slot 15 is formed. The chunks of material obtained as a result of the cutting action of the cutting head 7 are blown away by means of the fluid, for example water, which is sprayed through the pressure pipe 11 and the nozzles 12, 13, 14.

Het mondstuk 12 is gericht naar de snijkop 7, terwijl het mondstuk 13 zijdelings is gericht. Het spuitmondstuk 14 is naar boven gericht. De gecombineerde werking van deze spuitmondstukken 12-14 verschaft een waterstroming die zijdelings is weggericht van de sleuf, met als gevolg dat de brokken eveneens naar de zijkant worden geblazen 20 en bezinken op enige afstand van de sleuf 14.The nozzle 12 faces the cutting head 7, while the nozzle 13 faces sideways. The spray nozzle 14 is directed upwards. The combined action of these spray nozzles 12-14 provides a water flow directed laterally away from the slot, with the result that the chunks are also blown to the side 20 and settle some distance from the slot 14.

Zoals weergegeven in fig. 4 is het bezonken materiaal 16 op enige afstand van de sleuf 15 weergegeven.As shown in Fig. 4, the settled material 16 is shown some distance from the slot 15.

Een bredere sleuf kan worden verkregen door het aanvullend behandelen van het naburige grondmateriaal 8 wederom met de snijkop 7, zoals weergegeven door de stuk-25 ken grond 17,18, die in verdere slagen kan worden behandeld.A wider trench can be obtained by additionally treating the adjacent soil material 8 again with the cutting head 7, as shown by the pieces 17,18, which can be treated in further strokes.

Snijkop 7 is op een op zich bekende wijze verbonden aan een aandrijfas 19 die op zijn beurt aandrijfbaar is door middel van aandrijvingen 20. Door middel van scharnier 21 is de boom 4 schamierbaar verbonden aan de romp 1.Cutting head 7 is connected in a manner known per se to a drive shaft 19 which in turn can be driven by means of drives 20. The hinge 21 is hingedly connected to the body 1 by means of hinge 21.

1 Θ 1 5 1 6 01 Θ 1 5 1 6 0

Claims

Method of cutting a slot (15) in the bed (8) of a water body, comprising the steps of cutting the bed (8) using a cutting head (7) mounted on a ladder ( 4) carried by a vessel (1), characterized by removing the cut material by means of a directed water jet (22-24), which water jet (22-24) is moved over the bed (8) in a path determined by the material cut loose in which water is pumped on board the vessel (1) under pressure and then, via a pressure pipe (11) connected to that vessel (11), a short distance above the bed (8) pumped.

A method according to claim 1, wherein the water is pumped at an overpressure between 0.01 bar and 20 bar.

A method according to claim 1 or 2, wherein the water is pumped at an overpressure between 0.01 and 8 bar.

Method according to any one of claims 1 to 3, wherein the water exits under an overpressure from a nozzle (12-14) whose distance from the bed is equal to a maximum of ten times the diameter of the water jet determined by the nozzle. (12-14) or of the casing of several jets of water defined by the nozzle (12-14).

Method according to any one of the preceding claims, wherein the water emerges under an overpressure of the nozzle (12-14), the distance from which to the bed is equal to a maximum of six times the diameter of the water jet determined by the nozzle or of the shell of several jets of water defined by the nozzle.

The method according to any of the preceding claims, wherein the flow strength of the jet (22-24) is 0.25 to 20.0 m3 / s.

Vessel (1) for carrying out the method according to claim 1, comprising a ladder (4) carrying a cutting head (7), and in which a pressure pipe (11) is provided which has a spray nozzle (12-14), and means for holding the pressure line against the reaction force of the water jet discharged from the spray nozzle (12-14). Vessel 15 according to claim 7, wherein ballast means are provided for holding the pressure line (11) in place.

Vessel according to claim 8, wherein dynamic positioning means are provided for holding the pressure line (11) in position.

A vessel according to claim 7, 8 or 9, constructed as a cutter suction dredger with a cradle and at least one conduit that can be laid on the bed of the body of water, with pressure means connected to the end of the conduit connected to the vessel.

11. Vessel according to claim 10, comprising suction means for taking up bed material by suction, switching means being provided for optionally connecting the pressure spraying means (11-14) or the suction means to the line.

Vessel according to claim 7, 8, 9, 10 or 11, wherein the mouthpiece (12-14) has a circular shape and a diameter of 0.1 to 5.0 meters.

Vessel according to claim 12, wherein the mouthpiece (12-14) has a diameter of 0.2 to 3.0 meters.

A vessel according to claim 12 or 13, wherein the end of the nozzle terminates in a plurality of smaller tubular nozzles, and the diameter of the separate nozzles is between 0.1 to 1.0 meters.

A vessel according to any one of claims 7 to 11, wherein the nozzle has a rectangular shape with a cross-sectional surface area of 0.005 to 20 m2.

A vessel according to claim 15, wherein the end of the nozzle opens into a plurality of smaller separate nozzles, which have a rectangular shape, and the cross-sectional surface area of the separate nozzles is 0.005 to 1.0 m2.

Vessel according to any one of claims 11 to 16, wherein the end of the mouthpiece or of the separate mouthpieces is / are flexible and can / can move smoothly. -o-o-o- 1015160